$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
с момента открытия и структурного выяснения ферроцена в 1950-х годах,1,2,3,4 циклопентадиенил (Cp) замещенные лиганды сыграли жизненно важную роль в развитии металлоорганической химии. Эти лиганды служили в качестве универсальных вспомогательных опор для ряда металлов, что привело к исследованиям необычной структуры и связей,5,6,7 активация и функционализация малых молекул,8,9,10,11,12,13 и катализ, включая полимеризацию олефинов. 14,15
Анион 1,2,3,4,5-пентаметилциклопентадиенил (Cp*) оказался особенно ценным лигандом в химии металлов переходной и основной группы, поскольку метильные группы обеспечивают большую стерическую защиту, увеличивают донорство электронов анионным лигандом и блокируют потенциальную активацию циклопентадиенильного кольца. 16,17 Лиганд Cp* остается актуальным даже сегодня, так как анион недавно был использован для поддержки обмена H/D с помощью Ir(III),18 переноса гидридов с помощью Rh,19 и конъюгированных аминаций, опосредованных Ti(III). 20
Наш интерес к лиганду Cp* проистекает из желания получить доступ к реакционноспособным источникам кобальта(I) для использования в активации малых молекул. 21 Эти исследования привели к получению эквивалентов Cp*CoI и Cp*CoIL (L = N-гетероциклический карбен) для использования в окислительном присоединении связи C-H sp3 и sp2. 22,23,24 Поскольку доступ к нашим исходным материалам Cp*Co(II) требует значительных количеств 1,2,3,4,5-пентаметилциклопентадиена, мы хотели синтезировать Cp*H в нескольких граммах, учитывая значительную коммерческую стоимость лиганда.
В настоящее время существуют два основных метода крупномасштабного приготовления Cp*H, каждый из которых представляет собой неотъемлемые технические проблемы. Процедура, разработанная Марксом и его коллегами, включает в себя двухступенчатый синтез 2,3,4,5-тетраметилциклопент-2-енона с последующей установкой конечной метильной группы с использованием метиллития. 25 Синтез описан в огромных масштабах, с использованием 12-литрового реакционного сосуда и механического перемешивания, а также требует длительного охлаждения при низкой температуре до 0 °C в течение четырех дней.
Альтернативная процедура, первоначально разработанная Беркоу и его коллегами,26 и позже адаптированная Марксом,27 использует in situ генерацию алкениллития для нуклеофильной атаки этилацетата для получения изомерной смеси 3,4,5-триметил-2,5-гептадиен-4-олс с последующей кислотно-опосредованной циклизацией для получения Cp*H. Первоначальные отчеты этого метода выполнялись в больших (3-5 л) масштабах и требовали механического перемешивания. Кроме того, был использован значительный избыток металлического лития, затрудняющий гашение и последующую обработку промежуточных гептадиенолов. Последующий пересмотр процедуры уменьшает реакцию и количество лития,28, но безопасное гашение реакционной смеси остается проблемой. Также были отмечены проблемы, связанные с воспроизводимостью в инициировании алкениллития из-за различий в источнике лития и чистоте или сухости реагента 2-бром-2-бутена. Учитывая эти проблемы с широко используемыми процедурами получения Cp*H, мы стремились улучшить доступ к лиганду в среднем масштабе (30-40 г), что позволило бы избежать использования специальной лабораторной посуды и оборудования, повысить воспроизводимость и безопасность реакций, а также упростить обработку и очистку лигандов.
Здесь мы сообщаем о синтезе 1,2,3,4,5-пентаметилциклопентадиена, основанном на модификациях существующей процедуры, разработанной Беркоу и его коллегами. Пересмотренный синтез и очистка лиганда достигают основных целей, изложенных выше, обеспечивая при этом доступ к значительным количествам (39 г) Cp*H с хорошим выходом (58%). Эта процедура дает и другие дополнительные преимущества, в том числе более контролируемое гашение избытка лития во время производства промежуточных гептадиенолов и упрощенное выделение Cp*H достаточной чистоты для последующей металлизации переходными металлами. Чтобы продемонстрировать полезность полученного лиганда, его использовали для синтеза двух комплексов [Cp*MCl2]2 (M = Ir, Ru). Пересмотренный протокол, изложенный ниже, дополняет существующие процедуры и обеспечивает более простую и доступную точку входа в химию повсеместного вспомогательного лигандного носителя в металлоорганической химии.