$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
В условиях ангидовых, Льюис кислоты могут иметь целый ряд растворимости. Два примера, которые мы представили, gaCl3 и FeCl3 в DCE. GaCl3 однороден в начале титрования, в то время как FeCl3 в значительной степени неразрешим. Начиная с однородного раствора GaCl3, мы завершили титрование от 0-4 equiv 1 в 10 зЛ шагом и извлечены ИК-спектра(рисунок 3A). Изучение переходов, происходящих в течение титрования, показывает образование одного вида в углеродной области на уровне 1630 см-1,который растет от 0-1 эквив1 (Рисунок 3В) 26,27. При добавлении в раствор более 1 эквива 1, не происходит никаких изменений в пике при 1630 см-1 и несвязанном 1 наблюдается при 1714 см-1 (рис. 3С). Эти результаты согласуются с образованием 2. Когда же титрование выполняется с FeCl3 (Рисунок 3D), пик на 1636 см-1 формы от 0-1 equiv 1, который соответствует 3 (Рисунок 3E). Важно отметить, что смесь становится однородной, как только 1 equiv 1 достигается. Когда титрование продолжается за 1 equiv 1, unbound 1 наблюдается на 1714 см-1, 3 уменьшается в интенсивности, изосбестная точка решает на 1648 см-1, и новый пик на 1663 см-1 формы.
Используя данные ИК титрования, эквиваленты используемого анализа анализа могут быть использованы для выполнения компонентного анализа взаимодействий раствора(рисунок 4). Для учета разбавления, мы можем использовать нормализацию в отношении объема уравнения Пиво-Ламберт (eq. 1):

где 1) абсорбция (A) и объем (V) являются измеримыми терминами; 2) молярная абсорфтивность (я) и длина пути (л) являются постоянными, что позволяет изучить 3) количество родинок (n). Нормализованное поглощение можно легко вычислить в электронной таблице(Рисунок 4B,D),и тогда этот термин может быть построен против эквивалентов аналита. На рисунке 4C, мы видим, что сигнал для 2 увеличивается линейно по отношению к 1 до 1 equiv, после чего сигнал для 1 увеличивается линейно и 2 остается неизменным. На рисунке 4F, мы видим аналогичное линейное увеличение сигнала от 3 до 1 equiv 1, а затем наличие 1 за 1 equiv добавил. Тем не менее, мы также наблюдаем линейное снижение интенсивности 3, и мы наблюдаем меньше 1, чем мы должны, предполагая, аналогичное поведение GaCl3.
Еще больше информации можно получить из данных ИК для титрования FeCl3 с 1. Максимальное количество 3, которые могут сформировать определяется количеством FeCl3 добавил (CMAX 2 ммоль FeCl3 в примере титрования). Мы знаем, количество 1 мы добавляем в колбу (CADD), и мы можем измерить количество unbound 1 мы наблюдаем на 1714 см-1 (COBS) и количество 3 мы наблюдаем на 1636 см-1 (CCOORD) с помощью пива-Ламберт отношений. Наконец, мы знаем, что мы не можем объяснить все 1 добавил в колбу, как бесплатно 1 или 3, указывая, что некоторые 1 не обнаружен (CND). Мы можем объединить эти термины для 1 в следующем балансе массы (eq. 2):

Мы можем использовать данные титрования для расчета значений этих терминов в каждом ИК-спектре, генерируемом во время титрования(рисунок 5B). С помощью этих значений, мы можем построить количество 1 отсутствует (CND) в качестве функции количества 3 потребляется (CMAX-CCOORD), чтобы определить, если есть корреляция (Рисунок 5C). Эта корреляция согласуется с 3 equiv 1 потребления 1 equiv 3, которые могут образовывать комплекс похож на 4. Мы получили дополнительную поддержку этого количества прикрепленных кетонов путем изучения проводимости раствора, что согласуется с одним или несколькими хлоридами, смещенными во внешнюю сферу Fe (III), и рентгеновской кристаллографией аналогичной структуры с бензалдегидом12. Тем не менее, вполне вероятно, что существует смесь различных типов высоко-ligated структур, которые образуются в растворе, как это указывает на наш не-целый число склонов в нашем анализе потребления на рисунке 5, и кристаллическая структура мы наблюдаем может быть просто один комплекс, который осаждает.
В дополнение к взаимодействию между двумя видами, этот метод может быть использован для зондирования конкурентных взаимодействий(рисунок 7). Путем устанавливать образование и спектральные свойства 3 (Рисунок 7A) и 5 (Рисунок 7B), конкуренция карбонилов для доступа к кислоте Левис можно наблюдать. Путем preforming 3 в решении, мы можем рассмотреть, как 6 вытесняет 1 (Рисунок 7C). Когда мы зондировать эту систему, мы видим, что, как мы добавляем 6 к 3, не все 6 связывается с FeCl3. Тем не менее, мы наблюдаем потребление 3 с сопутствующим присутствием 1, а также формирование 5.
Используя этот тип эксперимента конкуренции, мы смогли имитировать состояние FeCl3 в качестве катализатора в метатез углерода-олефин(рисунок 8). Ранее мы продемонстрировали, что при низких оборотах метатез карбонила-олефина работает через первичный цикл на рисунке 8B28. Субстрат 7 взаимодействует с FeCl3, образуя комплекс 9 как состояние покоя цикла. Комплекс 9 затем подвергается оборот-ограничения »2 '2"-циклоугт для формирования oxetane комплекс 10. Ретро-2 '2 "дает циклолкенпродукт продукт 8 и 3, который, в свою очередь, должны иметь молекулу 1 смещены молекулы 7. Тем не менее, по мере увеличения no1, 3 преобразуется в комплекс 4. Координируюдно насыщенные 4, то либо секвестры FeCl3 или каталитически компетентным, в результате параллельного цикла через кетон комплекс 11 и oxetane комплекс 12.
В заключение, использование in situ ИК для мониторинга титрования кислот Льюиса с карбониловыми соединениями позволяет химикам получить представление о взаимодействии Льюиса кислотно-базового раствора в синтетически соответствующих условиях. Этот метод может не только использоваться для выявления дискретных структур, но и для наблюдения за переходом одного дискретного вида в другой. Выводы из этого метода были использованы, чтобы предложить механизм других реакций метатеза29. В настоящее время мы используем данные, собранные с помощью этого метода, чтобы облегчить реактивность непокорных субстратов в метатезах карбонила-олефина, а также разработать новые формы реакций метатеза. Наконец, конкурентное взаимодействие между субстратом карбонилов и продукткарбонилов, вероятно, влияние других Льюис кислотно-катализованных реакций. Мы используем этот метод для изучения этих других каталитических режимов.