Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Inorganic Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

יישום תורת הקבוצות לספקטרוסקופיית IR
 
Click here for the English version

יישום תורת הקבוצות לספקטרוסקופיית IR

Overview

מקור: תמרה מ. פאוורס, המחלקה לכימיה, אוניברסיטת טקסס A&M

מתחמי קרבוניל מתכת משמשים מבשרי מתכת לסינתזה של מתחמים אורגנומטליים, כמו גם זרזים. ספקטרוסקופיית אינפרא אדום (IR) היא אחת משיטות האפיון המנוצלות והאינפורמטיביות ביותר של CO המכיל תרכובות. תורת הקבוצות, או השימוש במתמטיקה לתיאור הסימטריה של מולקולה, מספקת שיטה לחיזוי מספר מצבי רטט C-O פעילים ב- IR בתוך מולקולה. התבוננות ניסיונית במספר מתיחות C-O ב- IR היא שיטה ישירה לביסוס הגיאומטריה והמבנה של קומפלקס קרבוניל המתכתי.

בסרטון זה, אנו לסנתז את מוליבדן קרבוניל קומפלקס Mo(CO)4[P(OPh)3]2, אשר יכול להתקיים בצורות cis- ו trans-צורות(איור 1). נשתמש בתורת הקבוצות בספקטרוסקופיית IR כדי לקבוע איזה איזומר מבודד.

Figure 1
איור 1. האיסומריםשל Mo(CO)4[P(OPh)3]2.

Principles

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

כללי בחירה:

כללי בחירה מכתיבים את מספר המעברים האלקטרוניים, ממצב קוונטי אחד למשנהו, המאפשרים למולקולה נתונה. ספקטרוסקופיית IR בודקת מעברי רטט ממצב הקרקע של המולקולה, v = 0, למצב הנרגש הראשון, v = 1. ניתן לחשב את מספר דרגות חופש הרטט (מצבי רטט רגילים) עבור מולקולות ליניאריות ולא ליניאריות באמצעות משוואה 1 ומשוואה 2, בהתאמה.

3N - 5 (1)

3N - 6 (2)

where N = מספר האטומים במולקולה

כדי שמצב נורמלי של רטט יהיה פעיל ב-IR, הדיפול של המולקולה חייב להשתנות. לכן, כל מצבי רטט רגילים שבהם שינוי בדיפול אינו מתרחש אינם פעילים ב- IR. ניתן לקבוע את מספר מצבי IR פעילים באמצעות תורת הקבוצות.

תורת הקבוצות:

כימאים משתמשים בתיאוריה הקבוצתית כדי להבין את הקשר בין הסימטריה לבין התכונות הפיזיות של מולקולה. בעוד שהיקף תורת הקבוצות רחב מכדי לכסות בקפדנות בסרטון זה, אנו נספק את הכלים הדרושים כדי ליישם את תיאוריית הקבוצות על מתחמי תיאום פשוטים ולהראות כיצד ניתן להשתמש בה כדי לחזות את מספר מצבי הרטט הפעילים של IR. כדי להדגים, נלך דרך היישום של תורת הקבוצות למולקולה cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2.

ראשית, עלינו לקבוע את קבוצת הנקודות של המולקולה. קבוצות נקודות משמשות לתיאור רכיבי הסימטריה הקיימים במולקולה נתונה. כדי לקבוע את קבוצת הנקודות של cis-Mo(CO)4[P(OPh)3] 2 , אנו יכולים להשתמש בתרשיםזרימההנקרא עץ סימטריה, אשר שואל סדרה של שאלות על יסודות הסימטריה הקיימים במולקולה (איור 2). טבלה 1 מסכמת את כל רכיבי הסימטריה הכלולים בעץ הסימטריה. באמצעות עץ הסימטריה, ובהנחה שהליגנדים P(OPh)3 הם ליגנדים נקודתיים (תוך התעלמות מהסימטריה של אותם ליגנדים), אנו מוצאים כי cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2 נמצא בקבוצת הנקודה C2v.

Figure 2
איור 2. עץ סימטריה המשמש לקביעת קבוצת נקודות.

טבלה 1. רכיבי סימטריה המשמשים בקביעת קבוצת נקודות.

רכיב סימטריה סימן בו נעשה שימוש דוגמה*
זהות E Figure 3
ציר סיבוב
(סיבוב ב- 360°/n)
Cn Figure 4
מישור מראה אופקי
(השתקפות על מישור xy)
σh Figure 5
מישור מראה אנכי
(השתקפות על xz או מישור yz)
σv Figure 6
מישור מראה אלכסוני
(השתקפות בין מטוסי xz ו yz)
σד Figure 7
מרכז היפוך אני Figure 8
ציר סיבוב לא תקין
(סיבוב ב- 360°/n ואחריו השתקפות מאונכת לציר הסיבוב)
Sn Figure 9
*דוגמאות הן למתחם אוקטהדרל, שבו ליגנדים 16 שווים. בעת ביצוע הניתוח, המולקולה המתקבלת צריכה להיות מובדלת מהתצורה המקורית שלה.

בשלב הבא, עלינו להציג טבלאות תווים, המתארות את כל הסימטריה הקיימת בקבוצת נקודות נתונה. טבלת התווים עבור קבוצת הנקודות C2v מוצגת להלן.

C2v E ג2 σv(xz) σv'(yz)
1 1 1 1 1 z x2,y2, z2
2 1 1 1 1 Rz xy
ב1 1 1 1 1 x, Ry xz
ב2 1 1 1 1 Y, Rx yz

קבוצת הנקודות מסומנת בפינה השמאלית העליונה של טבלת התווים. מימין לקבוצת הנקודות מפורטות כל פעולות הסימטריה הטמונת בקבוצת נקודות זו. השורות הבאות מפרטות את כל ייצוגי הסימטריה(ייצוגיםבלתי ניתנים לערעור, המיוצגים על ידי סמלי מוליקן, כלומר, A1 ) הכלולים באותה קבוצת נקודות, יחד עם סימטריה של פונקציות, אשר יכול לספר לנו על הסימטריה של מסלולי אטומיים, כמו גם תנועה ליניארית לאורך ציר x, y ו- z.

באמצעות טבלת התווים עבור קבוצת הנקודות C2v, אנו יוצרים ייצוג מופחת (Γאדום)של מצבי מתיחה C-O במולקולה cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2 (איור 3). ניתן ליצור את הייצוג הניתן לצמצום, או השילוב הליניארי של ייצוגים בלתי ניתנים לערעור, על-ידי החלת כל אחת מפעולות הסימטריה בתוך טבלת התווים על התנודות בתוך המולקולה והקלטת מספר תנודות C-O שנותרו ללא שינוי (באותו מיקום בחלל). לדוגמה, בעת החלת רכיב סימטריית הזהות על תנודות C-O ב- cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2, כל ארבעת חיצי הרטט נשארים באותו מיקום. לכן, הערך הראשון בייצוג המצומצם שלנו הוא 4. אם נמשיך בתרגיל זה, אנו מייצרים את הייצוג המצומצם המוצג להלן.

C2v E ג2 σv(xz) σv'(yz)
אדום Γ 4 0 2 2

לאחר מכן, אנו משתמשים בטבלת התווים C2v כדי למצוא את השילוב הליניארי של ייצוגים בלתי ניתנים לערעור שמייצר Γאדום עבור תנודות C-O בתוך cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2. ניתן להשיג הפחתת הייצוג הניתן להפחתה באמצעות נוסחת ההפחתה המוצגת במשוואה 3.

Equation 1(3)

איפה:

ni = מספר הפעמים שהייצוג הבלתי ניתן להסתה אני מופיע בייצוג מופחת

ח = סדר הקבוצה (המספר הכולל של פעולות סימטריה)

c = מחלקת הפעולה

gc = מספר הפעולות במחלקה

χi = אופי הייצוג הבלתי ניתן לעמוד בפניו לפעולות הכיתה

χr = תו הייצוג הפחתי עבור פעולות המחלקה

באמצעות משוואה 3 עבור כל אחד מהייצוגים הבלתי ניתנים לערעור בטבלת התווים C2v, אנו מוצאים כי Γאדום = 2A1 + B1 + B2. כל שלושת הייצוגים התורמים, A 1, B1ו- B2, פעילים ב- IR מכיוון שהם משתנים כציר x, y או z (ראה סימטריה של פונקציות בטבלת התווים). לכן, אנו צופים כי cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2 יציג 4 מצבי מתיחה C-O בספקטרום IR שלה.

לסיכום, יש צורך בשלבים הבאים כדי לקבוע את מספר מצבי הרטט הפעילים של אינפרנציה במולקולה:

1. לקבוע את קבוצת הנקודות של המולקולה.

2. ליצור ייצוג מופחת של תנודות מתיחה C-O בתוך המולקולה.

3. הפחת את הייצוג הible באמצעות משוואה 3.

4. זהה את מספר הייצוגים התרגומיים הבלתי ניתנים לערעור הקיימים בייצוג המופחת החל מהשלב 3.

אם נעקוב אחר 4 השלבים הבאים עם טרנס-Mo(CO)4[P(OPh)3]2, אנו מוצאים כי המולקולה מחזיקה רק 1 מצב רטט C-O פעיל.

Figure 10
איור 3. CO רטט נמתח cis-Mo(CO)4[P(OPh)3]2.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. הגדרת קו שלנק (להליך מפורט יותר, אנא עיין בסרטון "העברת קווי שלנק של ממס" בסדרת יסודות הכימיה האורגנית). בטיחות קו שלנק יש לבחון לפני ביצוע ניסוי זה. כלי זכוכית יש לבדוק עבור סדקים כוכב לפני השימוש. יש להקפיד על כך ש- O2 אינו מרוכז במלכודת הקו שלנק אם משתמשים בנוזל N2. בטמפרטורת N2 נוזלית, O2 מעבים והוא נפץ בנוכחות ממיסים אורגניים. אם יש חשד כי O2 כבר מרוכז או נוזל כחול נצפה במלכודת הקרה, להשאיר את המלכודת קרה תחת ואקום דינמי. אין להסיר את מלכודת N2 הנוזלית או לכבות את משאבת הוואקום. עם הזמן הנוזל O2 יהיה נשגב לתוך המשאבה; זה רק בטוח להסיר את מלכודת N2 נוזלי פעם אחת כל O2 יש sublimed.

  1. סגור את שסתום שחרור הלחץ.
  2. הפעל את גז N2 ואת משאבת ואקום.
  3. כאשר הוואקום של קו Schlenk מגיע ללחץ המינימלי שלו, להכין את המלכודת הקרה עם נוזל N2 או קרח / אצטון יבש.
  4. להרכיב את המלכודת הקרה.

2. סינתזה של מו(CO)4[P(OPh)3]2 (איור 4)1

הערה: השתמש בטכניקות קו שלנק סטנדרטיות לסינתזה של Mo(CO)4[P(OPh)3] 2 (ראה את"סינתזה של Ti(III) Metallocene באמצעות טכניקת קו Schlenk" וידאו). מתחמי קרבוניל מתכת הם מקור של CO חינם, שהוא רעיל מאוד. הרעלת חד תחמוצת הפחמן מתרחשת כאשר CO נקשר המוגלובין, וכתוצאה מכך הפחתה משמעותית של אספקת חמצן לגוף. לכן, חשוב מאוד לנקוט באמצעי בטיחות מתאימים בעת טיפול ועבודה עם מתחמי קרבוניל מתכת. תגובות המייצרות CO חינם צריך להתבצע במכסה המנוע מאוורר היטב כדי למנוע חשיפה לגז הרעיל.

  1. הוסף 1.6 גרם (4.92 mmol) Mo(CO)4(nbd) (nbd = 2,5-נורברנדיין) ו 1.6 מ"ל (9.84 mmol) טריפניל פוספיט (P(OPh)3) לאגף שלנק 100 מ"ל ולהכין את אגף שלנק להעברת צינורית של ממס.
    הערה: Mo(CO)4(nbd) (Bicyclo[2.2.1]hepta-2,5-diene)tetracarbonylmolybdenum(0)) ניתן לרכוש מסיגמא אולדריץ 'או מסונתז בשיטות ספרות. 2
  2. הוסף 20 מ"ל של דיכלורומתאן מנוטרל לבקבוק שלנק באמצעות העברת קנולה.
  3. מערבבים את תערובת התגובה במשך 4 שעות בטמפרטורת החדר מתחת ל- N2.
  4. הסר את הנדיפים תחת ואקום לשטוף את המשקעים וכתוצאה מכך עם hexanes קר (שני שוטף כל אחד עם 10 מ"ל, −78 °C (78 °F).
  5. יבש את המוצר המוצק תחת ואקום במשך 15 דקות.
  6. מדוד את ספקטרום ה- IR של המוצר בפתרון של הקסנים.

Figure 11
איור 4. סינתזה של Mo(CO)4[P(OPh)3]2.

תורת הקבוצות היא מודל מתמטי המחבר סימטריה מולקולרית למאפיינים כגון מצבי רטט פעילים ב- IR.

כל מולקולה יכולה להיות מסווגת עם קבוצת נקודה, המתארת כל אלמנט סימטריה נוכח במולקולה ביחס לנקודה קבועה.

תורת הקבוצות מספקת טבלאות מיוחדות, הנקראות טבלאות תווים, כדי לחזות את ההשפעה של סימטריה של מולקולה על מצבי הרטט שלה ומאפיינים חשובים אחרים.

וידאו זה ידון בעקרונות הבסיסיים של תורת הקבוצות, ימחיש את ההליך לסינתזה ואפיון של איזומר של Mo(CO)4[P(OPh)3] 2 , ויציג כמהיישומיםשל תורת הקבוצות בכימיה.

סימטריה מולקולרית מתארת את התצורות הבלתי מובדלות של מולקולה. התמורות ביניהם נקראות פעולות סימטריה, המתרחשות ביחס לאלמנט סימטריאחד או יותר .

חמשת האלמנטים הסימטריים הם צירי סיבוב נכונים ולא תקינים, מישורי מראה, מוקדי היפוך וזהות. לכל מולקולה יש את אלמנט הזהות, או E, שבו לא מתרחש שינוי.

מישור מראה, המסומן σ, הוא מישור השתקפות עם תצורות התחלה וסיום זהות. למולקולות יכול להיות יותר ממישור מראה אחד. מרכז היפוך,שכותרתו i,הוא נקודה שדרכה כל אטום משתקף.

ציר סיבוב נכון הוא ציר שסביבו מולקולה מסתובבת לתצורה זהה. הוא מסומן Cn, כאשר n הוא 360 חלקי זווית הסיבוב.

ציר סיבוב לא תקין, שכותרתו Sn, הוא הציר שסביבו מולקולה מסתובבת ואז משתקפת דרך מישור מראה מאונך. למולקולות עשוי להיות יותר מציר סיבוב אחד. הציר עם n הגבוה ביותר הוא הציר הראשי.

מולקולות מוקצות לקבוצות נקודתיות באמצעות עץ סימטריה, המזהה את פעולות הסימטריה הדרושות לסיווג המולקולה.

לדוגמה, BF3 אינו ליניארי. אין לו לפחות שני צירים עם n גדול מ- 2. יש לו לפחות ציר סיבוב אחד; הציר העיקרי שלה הוא C3. יש לו שלושה צירי C2 בניצב לציר הראשי שלו, ומישור מראה מאונך לציר הראשי שלו. לפיכך, בורון טריפלואוריד שייך לקבוצת הנקודות D3h.

לכל קבוצת נקודות יש טבלת תווים המפרטת את פעולות הסימטריה החיוניות שלה. כל שורה מכילה ייצוג בלתי הפיך של הפעולות, יחד עם המסלולים האטומיים המתאימים והתנועות הליניאריות.

ייצוגים מופחתים נוצרים על ידי הערכת האופן שבו פעולות סימטריה אלה משפיעות על תכונות מולקולריות. צמצום ייצוג זה מעניק לייצוגים התורמים.

כעת, כאשר אתם מבינים את העקרונות של תורת הקבוצות, בואו נעבור הליך של סינתזה של איזומר של Mo(CO)4[P(OPh)3]2 והשוואת ספקטרום ה- IR שלו למספר המצבים הפעילים ב- IR החזויים עבור כל איזומר על ידי תורת הקבוצה.

כדי להתחיל את ההליך, סגור את פתח האוורור של שלנק, והתחל את זרימת גז N2. הפעל את משאבת הוואקום ועם המערכת בלחץ המינימלי שלה, לקרר את מלכודת ואקום עם קרח יבש אצטון.

במכסה המנוע אדים, למדוד 0.5 גרם של Mo(CO)4(nbd) ולהניח את מבשר מוליבדן לתוך אגף שלנק 200 מ"ל. ציידו את בקבוקון התגובה בפס מערבוב ומנעו את הבקבוקון בפער זכוכית. חברו את הבקבוק לקו שלנק דרך הזרוע הצדדית, והכנו את הבקבוק להעברת צינורית על ידי פינוי כלי השיט למשך 5 דקות, ולאחר מכן מילוי הבקבוק ב- N2. חזור על תהליך הפינוי והמילוי מחדש זה בסך הכל 3 פעמים.

לאחר מכן, הכינו עוד בקבוקון שלנק המצויד במחיצת גומי המכילה 20 מ"ל של CH2Cl2. חברו את הבקבוק לקו שלנק ואבטחו את הבקבוק במכסה המנוע. בעזרת מזרק, ציירו 0.87 מ"ל של טריפניל פוספיט וחלקו אותו לתוך אגף שלנק. ודא שרכב הקו שלנק פתוח ל- N2. Degas את CH2Cl2/ טריפניל פוספיט תערובת על ידי מבעבע N2 דרך הממס במשך 10 דקות. לאחר מכן השתמש העברת צינורית כדי להוסיף את הפתרון הבקבוק המכיל את מוצק. פותחים את בקבוקון התגובה לגז N2 ומערבבים את התערובת בטמפרטורת החדר במשך 4 שעות.

לאחר סיום התגובה, להחליף את מחיצת הגומי עם פקק זכוכית, ולהסיר ממיסים נדיפים תחת ואקום.

מוסיפים הקסנים למוצר המתקבל ומצננים באמבט קרח/אצטון יבש בקצרה, עד שנוצר מזרז. מסננים את המשקעים ושוטפים את המשקעים פעמיים עם 10 מ"ל של hexanes קר ולאסוף את מוצק על ידי סינון. יבש את המוצר המוצק תחת ואקום במשך 15 דקות.

לבסוף, להמיס חלק מהמוצר hexanes לטעון את הפתרון לתוך תא IR. לרכוש ספקטרום IR של המתחם.

כעת, בואו נקבע אם המוצר הוא איזומר cis או טרנס על ידי הקצאת קבוצות נקודות לשני האיסומרים והשוואת מצבי IR-active החזויים לספקטרום IR.

לא cis ולא איזומר טרנס הוא ליניארי, ואין יותר משני צירי סיבוב עם הזמנות גבוהות מ 2. לשניהם יש לפחות ציר סיבוב אחד. הצירים העיקריים של cis ו trans isomers הם C2 ו- C4, בהתאמה.

לאיזומר cis אין שני צירי C2 בניצב לציר C2 שלו, ואין לו מישור מראה מאונך. יש לו שני מישורי מראה המכילים את ציר C2, כך שקבוצת הנקודות שלו היא C2v. לאיזומר הטרנס יש ארבעה צירי C2 ומישור מראה מאונך לציר C4 שלו, כך שקבוצת הנקודות שלו היא D4h.

לאחר מכן, ייצוגים מופחתים של מתיחות CO נוצרים על ידי החלת כל פעולת סימטריה על המולקולה וספירת מתיחות C-O שאינן משנות מיקומים בחלל.

טבלת C2v כוללת ארבע פעולות: זהות, סיבוב C2 והשתקפויות דרך שני מישורי מראה המכילים את ציר C2. במבצע הזהות, כל ארבעת רגעי הדיפול נשארים במקומם. כל ארבעת רגעי הדיפול תופסים עמדות שונות לאחר סיבוב C2. שני רגעי דיפול נשארים באותה תנוחה עבור כל השתקפות.

נוסחת ההפחתה מחשבת את המקדם של כל ייצוג בלתי ניתן לערעור בייצוג המצומצם. סדר קבוצת הנקודות הוא מספר פעולות הסימטריה. מחלקות הן סוגים של פעולות סימטריה. כאן, מספר הפעולות בכל מחלקה הוא 1, אשר מושמט באופן מסורתי מטבלת תווים.

התו הוא הערך המתאים לייצוג עבור מחלקה נתונה. בעת החלת נוסחת ההפחתה, נמצאו שלושה ייצוגים בלתי ניתנים לערעור, כאשר אחד מהם מתרחש פעמיים. ייצוגים אלה משתנים כציר x, yאו z, אשר עולה בקנה אחד עם ארבע מתיחות C-O פעילות IR.

באמצעות אותה טכניקה, נמצא כי לאיזומר הטרנס יש מתיחה אחת של C-O פעיל ב- IR. ספקטרום IR של המוצר מוליבדן יש פסגות ב 2046, 1958, ו 1942 ס"מ-1. עם נתונים ברזולוציה גבוהה יותר, ניתן לראות מתיחה C-O רביעית. בהתבסס על IR המתקבל, ניתן להסיק כי Mo(CO) מבודד4[P(OPh)3]2 קומפלקס הוא איזומר cis.

תורת הקבוצות נמצאת בשימוש נרחב בכימיה אורגנית ולא אורגנית. בואו נסתכל על כמה דוגמאות.

ספקטרוסקופיה של רמאן מזהה תנודות מולקולריות הכרוכות בשינויים בקוטביות בענן האלקטרונים. מתיחה סימטרית ב- CO2 אינה משנה את רגע הדיפול, ולכן אינה פעילה ב- IR. עם זאת, אלקטרונים מתרחקים מגרעינים משנים את הקוטביות, מה שהופך את המתיחה של רחמאן לפעילה. תורת הקבוצות יכולה לזהות מצבי רטט פעילים של Raman על-ידי ביצוע אותה שיטה כללית המשמשת לזיהוי מצבי IR-active.

תיאוריית מסלולית מולקולרית, או תיאוריית MO, היא מודל המשמש לתיאור מליטה במולקולות. הוספה והפחתה של המסלולים האטומיים של שני אטומים מובילה להיווצרות של דיאגרמות מסלוליות מולקולריות של דיאטומיות פשוטות.

כדי ליצור דיאגרמות MO של מתחמי מתכת מעבר, מדענים משתמשים בתיאוריית הקבוצות כדי ליצור שילובים ליניאריים מותאמי סימטריה של מסלוליים אטומיים כדי לייצג את האטומים החיצוניים או הליבנדים. זה מושג על ידי יצירת ייצוגים מופחתים של מסלולי האטום של ליגנד, ולאחר מכן צמצום זה לייצוג בלתי ניתן לערעור.

הייצוגים הסימטריים של מרכז המתכת והשילובים הליניאריים המותאמים לסימטריה משווים בתרשים. במודל זה, מסלולית עם סימטריה זהה חופפים ליצירת שני מסלולית מולקולרית.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לתיאוריית הקבוצות. עכשיו אתה צריך להכיר את העקרונות הבסיסיים של סימטריה מולקולרית, מציאת קבוצת הנקודה של מולקולה, וכמה דוגמאות של איך תורת הקבוצות משמשת בכימיה אורגנית ולא אורגנית. תודה שצפיתם!

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Figure 11

איור 5. IR של Mo(CO)4[P(OPh)3]2.

פתרון IR פחמימנים רוויים (ס"מ-1): 2046 (s), 1958 (s), 1942 (לעומת).
התהודה הרביעית ניתן לראות רק בתנאים ברזולוציה גבוהה. לכן, זה אפשרי, כמו במקרה זה, כי רק 3 מתוך 4 תהודה נצפים.
בהתבסס על IR המתקבל, אנו יכולים להסיק כי cis-איזומר של Mo(CO)4[P(OPh)3]2 היה מבודד.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

בסרטון זה למדנו כיצד להשתמש בתיאוריית הקבוצות כדי לחזות את מספר מצבי הרטט הפעילים של IR במולקולה. סינתזנו את המולקולה Mo(CO)4[P(OPh)3]2 והשתמשנו ב- IR כדי לקבוע איזה איזומר מבודד. ראינו כי המוצר היה שלוש תנודות C-O בספקטרום IR שלה, אשר עולה בקנה אחד עם cis- איזומר.

תורת הקבוצה היא כלי רב עוצמה המשמש כימאים לא רק לחזות מצבי רטט פעילים IR, אלא גם מצבי רטט, סיבוב, ומצבים אחרים בתדר נמוך שנצפו ספקטרוסקופיה Raman. בנוסף, תורת הקבוצות מיושמת בתיאוריה מסלולית מולקולרית (MO), שהיא המודל הנפוץ ביותר לתיאור מליטה בתוך מתחמי מתכת מעבר. דיאגרמות MO, המשמשות כימאים אורגניים ולא אורגניים, יכולות לחזות ולהסביר את התגובה הנצפית של מולקולה.

1st,2 nd, ו 3 rd שורה מתכת קרבוניל קומפלקסים נמצאים בשימוש נרחב בסינתזה אנאורגנית כמבשרי מתכת עבורתרכובות organometallic מורכב יותר. חלק מסוגי התגובות הנפוצים ביותר עם מתחמי קרבוניל מתכת כוללים החלפת ליגנד CO, redox במרכז המתכת, והתקפה נוקלאופילית ביחידת CO. מתחמי קרבוניל מתכת עצמם נמצאים בשימוש נרחב קטליזה. לדוגמה, הידרופורמילציה, הייצור התעשייתי של אלדהידים מאלקנס, מזורזת על ידי קומפלקס קרבוניל המתכת HCo(CO)3 (איור 6).

Figure 12
איור 6. הידרופורמילציה על ידי קומפלקס קרבוניל מתכת HCo(CO)3.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

References

  1. Fukumoto, K., Nakazawa, H. Geometrical isomerization of fac/mer-Mo(CO)3(phosphite)3 and cis/trans-Mo(CO)4(phosphite)2 catalyzed by Me3SiOSO2CF3. J Organomet Chem. 693(11), 1968-1974 (2008).
  2. Darensbourg, M. Y., Magdalena, P., Houliston, S. A., Kidwell, K. P., Spencer, D., Chojnacki, S. S., Reibenspies, J. H. Stereochemical nonrigidity in heterobimetallic complexes containing the bent metallocene-thiolate fragment. Inorg Chem. 31(8), 1487-1493 (1992).
  3. Darensbourg, M. Y., Darensbourg, D. J. Infrared Determination of Stereochemistry in Metal Complexes. J Chem Ed. 47(1), 33-35 (1970).

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter