Reaktivität von niedervalenten Übergangsmetallkomplexen gegenüber Lewis-Säuren

• Main Author: Gruß, Katrin
• Format: Doctoral Thesis
• Language: deu
• Published: 2011
• Subjects: Lewis-Säure; Übergangsmetallkomplexe; Koordinativ ungesättigte Verbindungen; ddc:540
• Online Access: https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/frontdoor/index/index/docId/4784; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56117; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bvb:20-opus-56117; https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/files/4784/GrussKatrinDissertation.pdf

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Reaktivität von niedervalenten Übergangsmetallkomplexen gegenüber Lewis-Säuren systematisch untersucht. Dabei konnten zwei unterschiedliche Reaktionsmuster aufgedeckt werden. Einerseits wurden Produkte der oxidativen Addition isoliert, andererseits wurde die Bildung von Lewis-Säure-Base-Addukten beobachtet. Die Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit den Bromboranen BrBCat’ und Br2BPip resultiert in den Palladiumborylkomplexen trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] und trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Der weitere Fokus lag auf den vielversprechenden niedervalenten Platinverbindungen und der Variation der Lewis-Säure. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit den Bismuthalogeniden BiCl3 und BiBr3 lieferte die jeweiligen Produkte der oxidativen Addition. Von Ersterem konnten Kristalle erhalten werden, wobei der annähernd quadratisch-planare Komplex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] die erste oxidative Addition eines Bismuthalogenids an ein niedervalentes Übergangsmetallzentrum repräsentiert. Der relativ einfache Zugang zu Systemen mit neuartigen Bindungsmodi ausgehend von Platin(0)komplexen war jedoch nicht nur auf Lewis-Säuren des p-Blocks beschränkt. Die Übertragung der Reaktivitätauf das stark Lewis-saure s-Block-Halogenid BeCl2 ermöglichte die Isolierung des Addukts [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. Eine besondere Eigenschaft dieser Verbindung ist die Möglichkeit einer weiterführenden Substitution am Berylliumzentrum. So konnten durch Umsetzung mit Mesityllithium bzw. Methyllithium die entsprechenden heteroleptischen Verbindungen [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] und [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me] erhalten werden. Die analoge Umsetzung von [Pd(PCy3)2] mit BeCl2 resultierte nicht in der Bildung eines Addukts. Stattdessen bildet sich neben elementarem Palladium die dinukleare Verbindung [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2]. Jedes Berylliumzentrum ist von einem verbrückenden und einem terminalen Chlorsubstituenten sowie einem Phosphanliganden annähernd tetraedrisch umgeben. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit Aluminiumhalogeniden in Toluol bzw. Benzol lieferte die unerwarteten Addukte [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I). [(Cy3P)2Pt–AlCl3] und [(Cy3P)2Pt–AlBr3] konnten hierbei strukturell charakterisiert werden. Beide Spezies zeigen eine außergewöhnliche T-förmige Struktur. Eine völlig andere Reaktivität wurde bei der analogen Reaktion von AlCl3 bzw. AlBr3 mit [Pt(PCy3)2] in THF beobachtet. Hier fand eine Ringöffnung statt und es resultierten die dimeren Produkte [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 und [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2. Ein Vergleich der Kristallstrukturen zeigt eine unterschiedliche Geometrie im Festkörper. Eine weitere Variation der Addukt-Systeme war nicht nur durch das Lösemittel, sondern auch die Anzahl der Phospanliganden möglich. Mit [Pt(PEt3)3] als Ausgangsmaterial konnten durch die Umsetzung mit AlCl3 und AlI3 in Benzol bzw. Toluol ebenfalls die entsprechenden Addukte dargestellt und strukturell charakterisiert werden. [(Et3P)3Pt–AlCl3] und [(Et3P)3Pt–AlI3] zeigen eine ungewöhnliche Geometrie am Platinzentrum, die zwischen quadratisch-planar und tetraedrisch liegt. Analoge Studien zu Galliumhalogeniden GaX3 (X = Cl, Br, I) lieferten überraschende Ergebnisse. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit GaCl3 führte zum Platin-Gallium-Addukt [(Cy3P)2Pt–GaCl3], wohingegen die Reaktionen mit GaBr3 bzw. GaI3 zur Bildung der entsprechenden Produkte der oxidativen Addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] bzw. trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] führen. Im Fall von [(Cy3P)2Pt–GaCl3] zeigt sich eine T förmige Struktur, während bei Letzteren die Geometrie am Platinzentrum annähernd quadratisch-planar ist. Da die Umsetzungen von niedervalenten Übergangsmetallverbindungen mit p- und s Block-Metallhalogeniden erfolgreich war, wurde die Übertragbarkeit auf entsprechende d Block-Verbindungen untersucht. Die Umsetzung von [Pt(PCy3)2] mit ZrCl4 in Benzol resultierte in dem Platin-Zirkonium-Addukt [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. Dieses repräsentiert das erste Beispiel einer dativen Bindung zwischen einem frühen und einem späten Übergangsmetall. Neben den Addukten mit metallhaltigen Lewis-Säuren konnten auch die Platincarbonylkomplexe [(Cy3P)2Pt(CO)] und [(Cy3P)2Pt(CO)2] ausgehend von [Pt(PCy3)2] realisiert werden. Der Monocarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)] ist hierbei lediglich durch photolytischen Transfer einer Carbonyleinheit von [Cp*Ir(CO)2] darstellbar. [(Cy3P)2Pt(CO)] erwies sich bei Raumtemperatur als stabil und nimmt im Festkörper eine trigonal-planare Struktur am Platinzentrum ein. Der Dicarbonylkomplex [(Cy3P)2Pt(CO)2] konnte durch direkte Behandlung von [Pt(PCy3)2] mit Kohlenstoffmonoxid erhalten werden und ist nur bei Temperaturen unterhalb von –20 °C haltbar. Beide Verbindungen sind seltene Vertreter von Platin-Monocarbonyl- bzw. Platin-Dicarbonylkomplexen. === Within the scope of the presented thesis, the reactivity of low-valent transition metal complexes towards Lewis acids was systematically investigated. In doing so, two different reaction patterns were observed: (i) oxidative addition reactions and (ii) formation of Lewis acid base adducts. The reaction of [Pd(PCy3)2] with the bromoboranes BrBCat’ and Br2BPip resulted in the corresponding palladium boryl complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. So far, the most promising results were obtained with platinum species. Therefore, we focused on this class of complexes and modified the Lewis acid. The reaction of [Pt(PCy3)2] with the bismuth halides BiCl3 and BiBr3 resulted in the unprecedented oxidative addition to afford complexes trans [(Cy3P)2Pd(Br)(BCat’)] and trans [(Cy3P)2Pd(Br){B(Br)Pip}]. Crystals of the nearly square-planar complex trans [(Cy3P)2Pt(Cl)(BiCl2)] were obtained representing the first oxidative addition of a bismuth halide to a low-valent transition metal center. Facile access to novel bonding modes based on platinum(0) complexes was not sought solely with p-block metals. Extension of this concept to s-block halides, especially the strong Lewis acid BeCl2, resulted in the adduct [(Cy3P)2Pt–BeCl2]. A special feature of this species is given by the possibility of a further functionalization at the beryllium center. Thus, the reaction with mesityllithium and methyllithium afforded the corresponding heteroleptic compounds [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Mes] and [(Cy3P)2Pt–Be(Cl)Me], respectively. By contrast, the reaction of [Pd(PCy3)2] with BeCl2 did not result in an adduct formation. Instead, elemental palladium precipitated and the dinuclear compound [Be2Cl2(µ-Cl)2(PCy3)2] was formed. This structural motif is astonishingly rare, with each beryllium center surrounded nearly tetrahedral by a terminal and a bridging chloride substituent in addition to a phosphine ligand. Reaction of [Pt(PCy3)2] with the aluminium halides AlX3 (X = Cl, Br, I), yielded the unexpected adducts [(Cy3P)2Pt–AlX3] (X = Cl, Br, I) in toluene and benzene, respectively. Both [(Cy3P)2Pt–AlCl3] and [(Cy3P)2Pt–AlBr3] were studied by X-Ray diffraction, which reveal an unusual T-shaped geometry at the platinum centers. A different reactivity was observed when the analogous reaction of [Pt(PCy3)2] with AlCl3 or AlBr3 was carried out in tetrahydrofuran. The solvent molecule was ring-opened and the dimeric products [(Cl)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlCl2∙thf]2 and [(Br)(Cy3P)2Pt(C4H8O)AlBr2∙thf]2 were obtained. An additional variation of the adduct systems is not only possible by solvent exchange but also by the number of phoshine ligands. The reaction of [Pt(PEt3)3] with AlCl3 and AlI3, respectively, were also successful, which was proven by structural characterization of the respective adducts [(Et3P)3Pt–AlCl3] and [(Et3P)3Pt–AlI3]. The geometry at the platinum center is in between square-planar and tetrahedral. Related studies with the gallium halides GaX3 (X = Cl, Br, I) showed surprising results. The reaction of [Pt(PCy3)2] and GaCl3 yielded the platinum-gallane adduct [(Cy3P)2Pt–GaCl3]. In contrast, the reaction of GaBr3 and GaI3 display a different reactivity and the products of the oxidative addition trans [(Cy3P)2Pt(Br)(GaBr2)] and trans [(Cy3P)2Pt(I)(GaI2)] were formed. These results were detected by NMR-spectroscopy and supported by additional XRay diffraction. As all previous investigations on low-valent transition metal complexes towards p- and s-block metal halides were successful, the research was further extended to related d-block compounds. The reaction of [Pt(PCy3)2] with ZrCl4 in benzene resulted in the platinum–zirconium adduct [(Cy3P)2Pt–ZrCl4]. The latter represents the first example of an early-late heterobimetallic complex with an unsupported dative bond. Attempts to generate a platinum-f-block adduct have met with no success as yet. Further investigations showed that novel adducts derived from [Pt(PCy3)2] are not limited to metal-only complexes. The platinum carbonyl complexes [(Cy3P)2Pt(CO)] and [(Cy3P)2Pt(CO)2] were synthesized via two different reaction pathways.The monocarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)] required a photolytic transfer of one carbonyl moiety from [Cp*Ir(CO)2]. The resulting orange crystals are stable at room temperature and show a trigonal planar geometry at the platinum center. The dicarbonyl complex [(Cy3P)2Pt(CO)2] could be obtained by direct treatment of [Pt(PCy3)2] with carbon monoxide but decomposes at temperatures above –20 °C. The crystal structure shows a distorted tetrahedral geometry at the platinum center with slightly elongated platinum-carbon bonds of 1.909 Å at an average in comparison to [(Cy3P)2Pt(CO)] (1.885(12) Å). [(Cy3P)2Pt(CO)] is the first example of this class of compounds with unbridged phosphine ligands. Both compounds are rare examples of platinum(0) monocarbonyl and platinum(0) dicarbonyl complexes, respectively.