Neuartige basische Liganden für die homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol, I Synthese basischer, dreizähniger P-N-haltiger Chelatliganden und deren Verhalten gegenüber Carbonylverbindungen von Metallen der VI. Nebengruppe N o v e l Basic Ligands for the H o m o g e n e o u s Catalytic H o m o l o g a t i o n of Methanol to Ethanol, I Synthesis of Basic Tridentate P - N Containing Chelate Ligands and their Behaviour Towards Carbonyl C o m p o u n d s o f G r o u p V I Metals Ekkehard Lindner*, Hartwig Rauleder und W o l f g a n g Hiller Institut für Anorganische Chemie der Universität Tübingen, Auf der Morgenstelle 18, D-7400 Tübingen 1 Z. Naturforsch. 38b, 417-425 (1983); eingegangen am 16. Dezember 1982 Tridentate P-N-Ligands PhP(XC 5 H 4 N) 2 , Chelate Complexes of Cr, Mo, W , Structure of (OC)3W[PhP(NHC 5 H 4 N)2], N M R Spectra The novel, strongly basic, tridentate P-N-ligands PhP(XCsH4N)2 l a - c [ X = CH2 (a), O (b), N H (c)] are obtained between — 6 0 and 0 °C b y the action of PhPCl2 on 2-picolyllithium, 2-hydroxy- and 2-aminopyridine, respectively, using NEt 3 and 2-aminopyridine as auxiliary bases, l a - c react with (OC) 3 M(NCCH 3 ) 3 to give the tricarbonyl-P-N-ligand complexes (OC) 3 M[PhP(XC 5 H 4 N)2] 2 - 4 a - c [M = Cr (2), Mo (3), W (4)]. 4 c crystallizes in the monoclinic space group P2i/n with Z — 4 and contains two five-membered, slightly distorted chelate rings. Die Umwandlung v o n Synthesegas in für die kann durch elektronenreiche Liganden, welche in Chemie interessante R o h s t o f f e ist in einigen Berei- der Lage sind L a d u n g auf das Übergangsmetall zu chen bereits gelöst [1, 2], Dagegen stellt die Synthe- übertragen, erleichtert werden [14-16]. Hierzu sind se v o n Ethanol durch Hydrocarbonylierung (Ho- Systeme geeignet, die neben Phosphor D o n o r a t o m e mologisierung) v o n Methanol ein n o c h offenes Pro- wie Stickstoff oder Sauerstoff im Molekülgerüst ent- blem dar [3-10]. So bewirkt der Zusatz v o n I o d oder halten. D u r c h solche mehrzähnigen Liganden läßt Iodverbindungen bezüglich der sich auch das Ligand/Zentralatom-Verhältnis ver- homogenkatalyti- schen Umwandlung v o n Methanol zu Ethanol zwar bessern, denn „ z u v i e l L i g a n d " bewirkt erfahrungs- eine erhebliche Aktivitätssteigerung [11], die j e d o c h g e m ä ß eine deutliche Aktivitätsverminderung [17]. durch die für die Erhöhung der Selektivität erfor- U m die W i r k u n g stereochemisch derlichen Donorliganden der V . H a u p t g r u p p e teil- u n d dadurch die Propanolbildung unterdrückender anspruchsvoller weise wieder rückgängig gemacht wird [12, 13]. Liganden in der homogenen Katalyse prüfen zu Durch den gezielten Einsatz neuartiger, können, befaßt sich die vorliegende Arbeit zunächst stark basischer, auf das anstehende P r o b l e m speziell zu- mit der Synthese phosphor-stickstoffhaltiger geschnittener P-Liganden wird versucht, die H o m o - ganden und der Untersuchung ihrer Eigenschaften Li- logisierungsreaktion weiter zu optimieren, insbeson- in komplexchemischer, stereochemischer und spek- dere in bezug auf die selektivitäts- und aktivitäts- troskopischer Hinsicht. steigernde Funktion des Katalysators. N a c h M ö g lichkeit sollen die zu synthetisierenden P - L i g a n d e n Ergebnisse und Diskussion mehrere Eigenschaften in sich vereinigen. Ein wich- D e r Zugang v o n 1 a - c erfordert drei voneinander tiger Schritt ist die oxidative Addition v o n Metha- verschiedene Synthesewege. Das P - N - P h o s p h a n l a nol oder Methyliodid an den Katalysator. erhält m a n nach einer modifizierten Vorschrift [18] Diese aus Dichlorphenylphosphan * Sonderdruckanforderungen an Prof. Dr. E . Lindner. 0340-5087/83/0400-0417/$ 01.00/0 bei — 6 0 °C. Die und Einwirkung 2-Picolyllithium von PhPCl 2 2 - H y d r o x y - bzw. 2-Aminopyridin unter auf Verwen- Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol 418 Tab. I. i H - (in CDC13) und 3ip{iH}-NMR-Spektren (in CHCI3) von l - 4 a - c . Verbindungen iH-NMR Chemische Verschiebungen ö [ppm] la 3,36 (s) 6,94-8,49 (m) lb 6,19-8,28 (m) lc 6,05 (s) 6,59-8,12 (m) 2a 3,71 4,04 CH 2 PC 6 H 5 , P(CH2C 5 H 4 N)2 PC 6 H 5 , P(OC 5 H 4 N) 2 NH PC 6 H 5 , P(NHC 5 H 4 N) 2 H1-C-H2 H1-C-H2 6,95-9,39 (m) 2b 6,92-8,89 (m) 2c 6,61-8,95 (m) 3a 3,64 4,06 PC 6 H 5 , P(CH 2 C 5 H 4 N) 2 PC 6 H 5 , P(OC 5 H 4 N) 2 PC 6 H 5 , P(NHC 5 H 4 N) 2 H1-C-H2 H1-C-H2 6,94-9,22 (m) 3b 6,84-8,64 (m) 3c 6,61-8,73 (m) 4a 3,57 4,19 PC 6 H 5 , P(CH 2 C 5 H 4 N) 2 PC 6 H 5 , P(OC 5 H 4 N) 2 PC6H5, P(NHC 5 H4N) 2 H1-C-H2 H1-C-H2 7,05-9,31 (m) 4b 6,92-8,91 (m) 4c 6,56-8,82 (m) Kopplungskonstanten J (Hz) PC 6 H 5 , P(CH 2 C5H4N) 2 PC 6 H 5 , P(OC 5 H 4 N) 2 PC 6 H 5 , P(NHC s H 4 N) 2 31P{1H}-NMR Chemische Verschiebungen ö (ppm) — 13,7 (s) 148,7 (s) 44,1 (s) W H 2 2JphI 2JpH2 = 17,60 = = 12,86 6,53 59,9 (s) 127,8 (s) 130,6 (s) W H2 = 2JPH1 2JPH2 17,10 =11,81 = 35,2 (s) 8,36 153,3 (s) 75,6 (s) W H 2 = 17,76 2JPH1 = 11,33 VPH 2 9,51 37,6 (s) 158,6 (s) 108,4 (s) dung v o n Triethylamin oder 2 - A m i n o p y r i d i n als stereochemischen Beschaffenheit an, sondern auch Hilfsbasen liefert im Temperaturbereich zwischen wegen — 1 0 °C bis 0 °C auch die sauerstoff- und stickstoff- CH 3 CN-Moleküle durch die trifunktionellen P - N - haltigen Spezies l b , c . I m Gegensatz zu l c handelt Liganden l a - c . I n siedendem T H F bilden sich tat- der leichten Austauschbarkeit der drei es sich bei l a , b um gegenüber Luftsauerstoff sehr sächlich in guten Ausbeuten die hellgelben bis rost- empfindliche Verbindungen. Die farblosen, durch- roten weg kristallinen Liganden l a - c [19] sind thermisch v o n Chrom, M o l y b d ä n und W o l f r a m 2 - 4 a - c , die bis weit über 100 °C belastbar - eine für die H o m o - sich selbst in polaren organischen Medien nur mit- logisierung wichtige Voraussetzung - u n d in polaren telmäßig lösen. Beachtlich ist ihre thermische Sta- Tricarbonyl-P-N-Ligand-Metall-Komplexe organischen Solventien gut löslich. Bei Feuchtig- bilität, die Zersetzungspunkte liegen zwischen 170° keitskontakt wird l b rasch hydrolytisch abgebaut. und mehr als 300 °C. Unter Weitere Versuche dienten dem Nachweis, ob l a - c in entsprechenden Metallkomplexen ihre potentielle Dreizähnigkeit entfalten können. Als ideale Testsubstanzen eignen sich hierfür Carbonylderivate v o n Metallen der V I . Nebengruppe, speziell die K o m p l e x e fac-{OC)3M(CH3CN)3 (M = Cr, Mo, W ) . Sie bieten sich nicht nur wegen ihrer günstigen Inertgasatmosphäre sind sie unbegrenzt haltbar. 3 , 4 b und 2 - 4 c kristallisieren mit bis zu zwei Molekülen T H F , beim Entfernen des Kristallsolvens gehen sie in den amorphen Zustand über. Die Zusammensetzung der Liganden l a - c und ihrer Metallkomplexe 2 - 4 a-c wird durch elektro- Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 419 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol nenstoßinduzierte Massenspektren belegt. In allen aromatischen und heteroaromatischen Reste zu er- Fällen tritt ein Molekülpeak auf. wartenden Multiplettsignale. A u ß e r d e m macht sich I n den I R - S p e k t r e n (in CH 3 CN) v o n 2 - 4 a - c be- die Anwesenheit v o n T H F in den K o m p l e x e n 3 , 4 b obachtet m a n im 5^-Bereich drei meist gut aufge- und 2 - 4 c durch zusätzliche, charakteristische Si- löste, im Vergleich zu üblichen Phosphankomplexen gnale bemerkbar. [20] erheblich langwellig verschobene Absorptionen terminaler C = 0-Valenzschwingungen. Dies spricht Die 31P{1H}-NMR-Spektren v o n 2 - 4 a-c bestäti- gen das Vorliegen einer direkten Metall-Phosphor- f ü r eine merkliche Ladungsübertragung des jewei- B i n d u n g ; die gegenüber den freien Liganden l a - c ligen P - N - L i g a n d e n auf die Zentralatome Chrom, festgestellte Tieffeldverschiebung der Signale be- Molybdän und Wolfram. findet sich in der üblichen Größenordnung [20, 24]. Zwischen <5 — 6,19 und 8,5 p p m treten in den 1H-NMR-Spektren (in CDCI3) der Liganden l a - c • 2 LiCH2C5H4N die typischen Multipletts für die heteroaromatischen - 2 Li Cl und aromatischen Protonen auf. Wie in anderen Beispielen [ 2 1 - 2 4 ] auch, führen die H - A t o m e der beiden identischen Methylen- und NH-Gruppen in ,Cl PhP Cl 1 a bzw. 1 c nur zu einem tieffeldverschobenen Singulett (vgl. T a b . I). D a m i t in Übereinstimmung befinden • 2 H O C 5 H 4 N • 2 NEt3 - 2 [ N E t , H ] Ct •U H 2 N C 5 H 4 N sich die ^ P ^ H j - N M R - S p e k t r e n v o n l a - c , - 2 | H 3 N C 5 H 4 N | Cl die jeweils n a c h höherem Feld verschobene Signale la-c aufweisen (vgl. T a b . I) [18, 20, 25]. Die N M R - D a ten deuten also insgesamt auf eine hohe Elektronendichte im Liganden hin, verbunden mit einer er- CH- höhten Basizität des Phosphors und der beiden a Stickstoffatome. D a m i t ist eine weitere für die Homologisierung wichtige Voraussetzung erfüllt. Gegenüber den nichtkomplexierten Liganden l a - c sind die f ü r die aromatischen Protonen der Pyridyl- und Phenylreste in den XH-NMR-Spektren v o n 2 - 4 a - c zu erwartenden Multipletts infolge v o n la-c • (OC)3MINCCH3)3 •3 C H , C N Charge-Transfer v o m Liganden zum Zentralatom tieffeldverschoben (vgl. T a b . I). Deutlich verändern sich die 1 H - N M R - S p e k t r e n v o n 2 ^ a gegenüber l a in bezug auf die Methylenprotonen. So führen diese 2-Aa-c bei den K o m p l e x e n zu jeweils acht gut aufgelösten Linien. D e r G r u n d liegt darin, daß in 2 - 4 a durch M K o m p l e x i e r u n g des die Methylengruppe enthaltenden Ligandensystems die freie Drehbarkeit geht, w o d u r c h die beiden H - A t o m e ihre Äquivalenz verlieren. D a d u r c h sind sie im unterscheidbar. großen 1H-NMR-Spektrum W e g e n der betragsmäßig Kopplungskonstanten im relativ Vergleich 2 3 4 der P - C H 2 - u n d CH2-Cheteroaromat.-Bindungen verloren zur Cr Mo w Beschreibung der Kristallstruktur von 4 c I n 4 c ist das zentrale W o l f r a m a t o m in zwei nahezu planare fünfgliedrige Chelatringe eingebaut (vgl. A b b . 1). D u r c h die A t o m e W , N 2 , C 2 5 und W , N I , Differenz der chemischen Verschiebungen der gemi- C 1 5 läßt sich je eine E b e n e legen, v o n der N 3 und nalen P r o t o n e n ergibt sich ein AB-System. D u r c h N 4 11 p m nach „ o b e n " und der Phosphor 11 p m zusätzliche K o p p l u n g mit 3 1 P, welche in den freien nach „ u n t e n " abweichen. Die in den Chelatringen Liganden 1 a - c nicht auftritt, wird das Spektrum in befindlichen Ausgleichsebenen bilden einen Dieder- ein A B X - M u s t e r überführt (vgl. Tab. I). winkel v o n 95,5°. W ä h r e n d der W - P - A b s t a n d etwa Bedingt d u r c h den H - D - A u s t a u s c h erscheinen in den i H - N M R - S p e k t r e n v o n 2 - 4 c nur die f ü r die der S u m m e der Kovalenzradien entspricht (vgl. T a b . I I ) und sich auch in der Größenordnung ver- Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM b 420 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol A b b . 1. ORTEP-Bild von 4c. Die thermischen Schwingungsellipsoide entsprechen 8 0 % der Aufenthaltswahrscheinlichkeit. gleichbarer W o l f r a m k o m p l e x e befindet [20], sind spricht die W - N l - und W - N 2 - D i s t a n z e n mit ca. 227 p m dings konnten die Wasserstoffatome aufgrund der für Wasserstoffbrückenbindungen. gegenüber dem Erwartungswert f ü r eine Einfach- hohen Temperaturfaktoren der T H F - A t o m e nicht bindung (200 pm) im Sinne einer Bindungsaufwei- eindeutig tung merklich vergrößert. Dagegen sind die Entfer- brückenbindung beobachtet man auch im I R - S p e k - nungen v o n P zu N 3 u n d N 4 geringfügig verringert trum v o n 4 c . Die NH-Valenzschwingung läßt sich lokalisiert werden. Die Aller- Wasserstoff- [26]. Der stark basische Charakter des P - N - L i g a n - bei 3170 c m - 1 ( K B r ) zuordnen, sie ist d a m i t gegen- den l c macht sich in einer Verkürzung der W - C l - , über l c (3347 c m - 1 ) deutlich langwellig verschoben. W - C 2- und W - C 3 - A b s t ä n d e und einer gleichzeiti- Mit Ausnahme der Winkel P - W - N l und P - W - N 2 gen Aufweitung der C l - O l - , C 2 - 0 2 - u n d C 3 - 0 3 - ist der Koordinationsoktaeder am W o l f r a m nur ge- Abstände in den facial angeordneten Carbonylgrup- ringfügig verzerrt. Die Abweichung ist auf die d u r c h pen bemerkbar. Die erhebliche Ladungsübertragung die Chelatringe gegebene Ringspannung zurückzu- v o n l c auf 4 c wird somit auch durch die Kristall- führen. Dagegen ist der Koordinationstetraeder a m strukturbestimmung bestätigt. Die Röntgenstruk- Phosphor teilweise erheblich gestört. So beträgt der turanalyse zeigt auch, daß in der N ä h e v o n N 3 und Winkel W - P - C 3 1 ca. 134°. Mit Ausnahme des W i n - N 4 (ca. 294 pm) je ein T H F - M o l e k ü l vorhanden ist. kels N 3 - P - N 4 befinden sich alle anderen W i n k e l Der unterhalb der S u m m e der v a n der W a a l s - R a - am Phosphor unter dem für einen Tetraeder zu dien gefundene N 3 - 0 50- und erwartenden Wert. N4-040-Kontakt Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 421 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol Tab. I I . Abstände [pm] und Winkel [°] von 4c. Zur Bezeichnung der Atome siehe Abb. 1. Die in Klammern angegebenen Zahlen sind die Standardabweichungen in Einheiten der letzten Dezimalstelle. Atome Abstand Atome Abstand W-P W-Nl W-N2 W-Cl W-C2 W-C3 P-N3 P-N4 P-C31 Ol-Cl 0 2-C2 0 3-C3 N1-C15 Nl-Cll 243,6(1) 226,6(4) 228,1(5) 194,3(5) 194,2(7) 196,9(6) 170,3(5) 168,7(4) 181,3(6) 116,7(6) 118,7(7) 117,2(7) 135,9(7) 135,8(7) N2-C25 N2-C21 N3-C25 N4-C15 C11-C12 C12-C13 C13-C14 C14-C15 C21-C22 C22-C23 C23-C24 C24-C25 N 3 - 0 50 N 4 - 0 40 136,2(6) 135,4(7) 140,5(7) 139,0(6) 139,9(8) 139,8(8) 139,0(7) 141,2(7) 139,2(9) 141,2(7) 138,8(8) 138,0(8) 308,4(6) 280,4(7) Atome Winkel Atome Winkel P-W-N 1 P-W-N2 P-W-C1 P-W-C2 P-W-C 3 N1-W-N2 N1-W-C 1 N1-W-C2 N 1-W-C 3 N2-W-C1 N2-W-C2 N2-W-C3 C 1-W-C 2 C 1-W-C 3 C2-W-C3 W-P-N 3 W-P-N 4 W-P-C31 W-C l-O 1 75,1(1) 74,8(1) 100,4(2) 98,8(2) 167,3(2) 85,1(2) 175,3(2) 92,6(2) 96,9(2) 95,1(2) 173,5(2) 94,9(2) 86,7(3) 87,8(2) 91,4(3) 104,4(2) 103,6(2) 133,6(2) 176,6(5) W-C 2 - 0 2 W-C3-0 3 W-N1-C15 W - N 1 - C 11 W-N2-C25 W-N2-C21 N3-P-N4 N3-P-C31 N4-P-C31 P-N3-C25 P-N4-C15 N1-C15-N4 N1-C15-C14 N4-C15-C14 N2-C25-N3 N2-C25-C24 N3-C25-C24 C11-N1-C15 C21-N2-C25 179,5(5) 177,9(6) 122,0(3) 121,2(3) 122,3(4) 120,9(3) 108,2(2) 103,6(2) 101,8(3) 118,5(3) 119,6(4) 117,3(4) 123,1(5) 119,5(5) 117,3(5) 122,8(6) 119,8(5) 116,6(4) 116,7(5) Experimentelles Sämtliche Umsetzungen erfolgten in einer gereinigten Stickstoff- bzw. Argonatmosphäre unter strengstem Ausschluß v o n Feuchtigkeit und L u f t sauerstoff. Die verwendeten Lösungsmittel waren sorgfältig getrocknet und N 2 -gesättigt. T H F und Diethylether wurden jeweils frisch über LiAlH4 destilliert. Massenspektren: Varian M A T 711 A . I R - S p e k t r e n : Fourier-Infrarot-Spektrometer Bruker I F S 113 c, B e c k m a n I R 12 und PerkinE l m e r 598 Infrared Spectrophotometer. - X H- und 31P{1H}-NMR-Spektren: Bruker W P 80 (Meßfrequenzen 80 bzw. 32,39 MHz) und Bruker H F X 90 (int. Standard T M S bzw. ext. Standard 85-proz. Phosphorsäure/D 2 0). Mikroelementaranalysen: Anlage der Firma Carlo Erba, Modell 1104 und Atomabsorptionsspektrometer der Firma PerkinElmer, Modell 4000. - Kristallstruktur v o n 4 c : Automatisches Einkristalldiffraktometer C A D 4 der Firma Enraf-Nonius mit Programmsystem S D P zur Strukturbestimmung (Graphitmonochromator, m o nochromatische Mo-Ka-Strahlung). I. Vorschriften zur Darstellung 1. Phenyl-bis(2-picolyl)phosphan der Liganden (la) la-c Z u einer auf — 6 0 °C gekühlten Lösung v o n 4,0 g (40,0 m m o l ) 2-Picolyllithium in 25,3 ml « - H e x a n , 25 ml T H F und 70 ml Diethylether tropft man eine solche v o n 3,6 g (20,0 m m o l ) PhPCl 2 in 80 ml Diethylether. N a c h E r w ä r m u n g auf 20 °C rührt man noch 1 h. Anschließend wird mit 60 ml H 2 0 hydrolysiert, die organische Phase v o n der wäßrigen getrennt, mit Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittelgemisch im V a k u u m abgezogen, wobei ein orangegelbes Öl zurückbleibt. Nach der destillativen Abtrennung (Ölbad 70 °C, 10~2 Torr) flüchtiger Nebenprodukte durch Abscheidung an einem auf — 5 0 °C gekühlten Finger erhält man eine orangegelbe Substanz, welche in 20 bis 25 ml heißem Isopropanol a u f g e n o m m e n wird. Die Lösung wird auf — 7 0 °C gekühlt u n d das ausgefallene, leicht gelbliche P r o d u k t bei dieser Temperatur abfiltriert ( P 3 ) . Ausbeute 600 m g ( 1 0 % ) . Schmp. 31-33 °C. MS (70 e V ) : m/e = 292 ( 2 % , M+); 200 ( 1 0 0 % , P h P C H 2 C 5 H 4 N + ) ; 122 ( 1 6 % , PhPCH 2 +); 93 ( 1 2 % , CH3C5H4N+); 78 (11%, C5H4N+). - IR (KBr): 3100-3000 [v(C—Haromat.)]; 2980-2890 [v(C-H a u P hat.)]; 1593 sst, 1573 m - s t , 1476 st, 1439 c m - 1 , sst [v(C=C) + v(C=N)]. C i 8 H I 7 N 2 P (292,32) Ber. C 73,96 Gef. C 73,68 H 6,21 H 6,67 N 9,58, N8,14. 2. Phenyl-bis(pyridyl-2-oxy)phosphan (lb) Z u einer Lösung aus 7,0g (73,7mmol) 2 - H y d r o x y pyridin und 8,4 g (84,0 mmol) Triethylamin in 150 ml T H F t r o p f t m a n bei — 1 0 °C eine solche aus 6,6 g (36,9 m m o l ) PhPCl 2 in 50 ml T H F . Anschließend entfernt man die Kühlung und rührt noch 2 h. N a c h d e m Abfiltrieren ( P 4 ) des entstandenen Salzes läßt man die Lösung über eine kurze Kieselgelsäule laufen und zieht das T H F im V a k u u m ab. Ausbeute 7,6 g ( 7 0 % ) . Schmp. 72 °C (aus Diethylether). MS (70 e V ) m/e = 296 ( 2 0 % , M+); 218 ( 2 1 % , P h P C 5 H 4 N 0 2 + ) ; 202 ( 1 0 0 % , P h P 0 C 5 H 4 N + ) ; 95 ( 3 5 % , C 5 H 4 N O H + ) ; 78 ( 8 9 % , C 5 H 4 N+). - I R ( K B r ) : 3140-3030 [^(C—Haromat.)] 5 1658 sst, 1613 st, 1546 m , 1477 s, 1443 m [ v ( C = C ) + v ( C = N ) ] ; 1237 c m - 1 , m [v ( P—O—Caroma t.) ] • C i 6 H 1 3 N 2 0 2 P (296,27) Ber. C 64,86 H 4,42 Gef. C 64,23 H 5,58 N 9,45, N 9,35. 3. Phenyl-bis(pyridyl-2-amino)phosphan (lc) Z u einer auf 0 °C gekühlten Lösung v o n 7,5 g (80 m m o l ) 2 - A m i n o p y r i d i n in 100 ml T H F werden Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 422 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol 3,6 g (20 mmol) PhPCl 2 in 50 ml T H F getropft. Anschließend unterbricht man die K ü h l u n g und rührt n o c h weitere 2 h. Das ausgefallene Salz wird abfiltriert ( P 4 ) und das T H F im V a k u u m abgezogen. Behandlung des so erhaltenen Rückstandes mit 2 0 - 3 0 ml Wasser und 5 - 1 0 ml kaltem Methanol liefert l c analysenrein. Ausbeute 3,5 g ( 6 0 % ) . Zers. 159 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 294 ( 9 % , M+); 201 (18%, PI1PNHC5H4N+); 123 (38%, PhPNH+); 94 (100%, C5H4NNH2+); 78 (15%, C5H4N+). - IR ( K B r ) : 3347 m [ v ( N - H ) ] ; 3115-3005 |>(C-Haromat.)]; 1591 sst, 1475 sst, 1460 sst, 1440 st |>(C=C) + v ( C = N ) ] ; 1567 c m - i , m - s t [<5(N-H)]. Ci 6 HI 5 N 4 P (294,30) Ber. Gef. C 65,30 C 65,30 H 5,14 H 5,26 II. Allgemeine Vorschrift zur der Metallkomplexe 2-4a-c N 19,04, N 18,86. Darstellung Eine Lösung aus (OC) 3 M(CH 3 CN) 3 (M = Cr, Mo, W ) und der äquivalenten Menge C e H s P f X C s H ^ ) ( l a - c ) in 1 5 0 m l T H F wird 15 h unter R ü c k f l u ß zum Sieden erhitzt. Anschließend wird die R e a k tionslösung filtriert ( P 4 ) und das Solvens im V a k u u m abgezogen. Die Reinigung des so erhaltenen Rückstandes erfolgt durch Auswaschen mit A c e t o n [ 2 - 4 a] oder T H F [ 2 ^ b , c] u n d Umkristallisieren aus B e n z o l / T H F ( 1 0 : 3 ) [ 2 - 4 a] bzw. T H F [ 2 - 4 b , c]. 1. Tricarbonyl[phenyl-bis(2-picolyl)phosphan] chrom (2 a) - Einwaage 2,7 g (9,2 m m o l ) 1 a und 2,4 g (9,2 m m o l ) (OC) 3 Cr(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 1,2 g ( 3 0 % ) . Zers. 254 °C. - MS (70 e V ) : m\e = 428 ( 1 % , M+); 344 [ 5 % , PhP(CH 2 C 5 H 4 N) 2 Cr+]; 292 [ 1 % , PhP(CH 2 C 5 H 4 N) 2 +]; 200 ( 5 3 % , P h P C H 2 C 5 H 4 N + ) ; 93 ( 1 0 0 % , C 5 H 4 NCH 3 +); 78 ( 4 3 % , C5H4N+). - I R (CH 3 CN): 1910 sst, 1795 cm-*, sst [ r ( C - O ) ] . C 2 i H i 7 C r N 2 0 3 P (428,35) Ber. C 58,88 H 4,00 Gef. C 58,67 H 3,95 Cr 12,14 Cr 12,38 N 6,54, N 6,72. 2. Tricarbonyl[phenyl-bis(2-picolyl)phosphan]molybdän (3 a) Einwaage 1,9g ( 6 , 8 m m o l ) l a und 2,1 g ( 6 , 8 m m o l ) (OC) 3 Mo(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 870 m g ( 2 7 % ) . Schmp. 280 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 474 (M+, bez. auf ^ M o ) . - I R (CH 3 CN): 1910 sst, 1798 sst, 1790 c m - i , sst [>'(C = 0 ) ] . C 2 IHI 7 MON 2 0 3 P (472,29) Ber. C 53,40 H 3,63 Gef. C 53,64 H 3,46 Mo 20,31 M o 20,66 N 5,93, N 5,66. 318 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 560 (M+, bez. auf i g 4 W ) . - I R ( C H 3 C N ) : 1908 sst, 1794 sch, 1788 cm~i, sst MC = 0)]. C 2 i H I 7 N 2 0 3 P W (560,19) Ber. C 45,03 H 3,06 Gef. C 44,71 H 2,89 N 5,00, N4,65. 4. Tricarbonylfphenyl-bis(pyridyl-2-oxyjphosphan]chrom (2 b) Einwaage 1,7 g (5,7 m m o l ) l b u n d 1,5 g (5.7 m m o l ) (OC) 3 Cr(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 1 , 1 g ( 4 5 % ) . Zers. 170 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 432 ( 1 6 % , M+); 404 [ 2 % , PhP(OC 5 H4N) 2 Cr(CO) 2 +]; 376 [ 3 % , PhP(OC 5 H 4 N) 2 Cr(CO)+]; 348 [ 1 0 0 % ; PhP(OC 5 H 4 N) 2 Cr+]; 95 ( 6 1 % , C 5 H 4 N O H + ) ; 78 ( 2 9 % , C 5 H 4 N+). - I R (CH 3 CN): 1929 sst, 1834 sst, 1808 c m - i , sst [v(C = 0)]. C i 9 H i 3 C r N 2 0 5 P (432,29) Ber. C 52,79 H 3,03 Gef. C 53,17 H 3,26 Cr 12,03 Cr 12,07 N 6,48, N6,51. 5. Tricarbonyl[phenyl-bis(pyridyl-2-oxyjphosphan] molybdän (3 b) - Einwaage 1,2g (4,1 m m o l ) l b und 1,2g (4,1 m m o l ) (OC) 3 MO(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 1,2 g ( 6 0 % ) . Zers. 175 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 478 ( 2 0 % , M+, bez. auf »»Mo); 450 [ 1 3 % , P h P ( O C 5 H 4 N ) 2 M o ( C O ) 2 + ] ; 422 [ 3 % , P h P ( O C 5 H 4 N ) 2 M o ( C O ) + ] ; 394 [ 1 0 0 % , P h P ( O C 5 H 4 N ) 2 M o + ] ; 296 [ 7 3 % , P h P ( O C 5 H 4 N ) 2 + ] ; 95 (82%, C5H4NOH+); 78 (49%, C5H4N+). - IR (CHsCN): 1944 sst, 1851 sst, 1819 cm~i, sst [„(C = 0 ) ] . - i H - N M R (CD 3 CN): 6 = 3,70-3,56 (m, T H F ) . C i 9 H 1 3 M O N 2 0 5 P • 0,5 C 4 H 8 0 (512,29) Ber. C 49,24 H 3,34 Mo 18,73 Gef. C 49,98 H 3,74 Mo 18,00 N 5,47, N 5,20. 6. Tricarbonyl]phenyl-bis(pyridyl-2-oxy)phosphan]wolfram (4 b) Einwaage 0 , 9 g ( 3 , 3 m m o l ) l b und 1,3g ( 3 , 3 m m o l ) (OC) 3 W(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 0,4 g ( 2 0 % ) . Zers. 163 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 564 ( 2 3 % , M+, bez. auf 1 8 4 W ) ; 480 [ 6 4 % , P h P ( O C 5 H 4 N ) 2 W + ] ; 95 ( 2 0 % , C5H4NOH+); 78 (100%, C5H4N+). - IR (CH3CN): 1927 sst, 1833 sst, 1806 c m - i , sst [v(C = 0 ) ] . i H - N M R (CD 3 CN): ö = 3,72-3,56 (m, T H F ) . - C i 9 H 1 3 N 2 0 5 P W • 0,5 C 4 H 8 0 (600,20) Ber. C 42,02 H 2,85 N 4,66, Gef. C 41,81 H 2,63 N 4 , 5 1 . 3. Tricarbonyl[phenyl-bis(2-picolyl)phosphan]wolfram (4 a) 7. Tricarbonyl[phenyl-bis(pyridyl-2-amino)phosphan]chrom (2 c) Einwaage 1.0g ( 3 , 3 m m o l ) l a und 1 , 3 g ( 3 , 3 m m o l ) (OC) 3 W(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 450 m g ( 2 5 % ) . Zers. Einwaage 0,9 g (3,1 m m o l ) l c und 0 . 8 g (3,1 m m o l ) (OC) 3 Cr(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 0,5 g ( 2 8 % ) . Zers. Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 423 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol 277 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 430 ( 2 % , M+); 346 [ 1 5 % , P h P ( N H C 5 H 4 N ) 2 C r + ] ; 145 ( 5 % , H N C 5 H 4 N C r + ) ; 94 ( 1 0 0 % , C 5 H 4 N N H 2 + ) ; 78 ( 6 % , C 5 H 4 N+). - I R (CH 3 CN): 1909 sst, 1802 sst, 1790 c m - i , sst [v(C = 0 ) ] . - 1 H - N M R (CD 3 CN): 6 = 3,77-3,53 (m, T H F ) . M+, bez. a u f 9 8 M o ) . - I R ( C H 3 C N ) : 1925 sst, 1821 sst, 1800 c m - i , sst [v(C = 0 ) ] . - X H - N M R (CD 3 CN): 0 = 3,73-3,56 (m, T H F ) . Ci 9 HI 5 MON 4 0 3 P • 2 C 4 H 8 0 (618,48) Ber. Gef. C i 9 H 1 5 C r N 4 0 3 P • 2 C 4 H 8 0 (574,52) Ber. Gef. C 56,44 C 56,73 H 5,43 H 5,54 Cr 9,05 Cr 8,21 N 9,75, N 9,82. 8. T ricarbonylfphenyl-bis(pyridyl-2-amino phosphan] molybdän (3 c) )- Einwaage 1,2g (4,1 m m o l ) l c und 1,2g (4,1 m m o l ) (OC) 3 Mo(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 1,3 g ( 5 1 % ) . Zers. 270 °C. - MS (Feiddesorption, 8 k V ) : m/e = 476 C 52,43 C 52,38 H 5,05 H 5,57 Mo 15,51 Mo 14,96 N 9,06, N 9,06. 9. Tricarbonyl[phenyl-bis(pyridyl-2-amino)phosphan]wolfram (4 c) Einwaage 0 , 8 g ( 2 , 8 m m o l ) l c und 1,1 g ( 2 , 8 m m o l ) (OC) 3 W(CH 3 CN) 3 . Ausbeute 0,4 g ( 2 0 % ) . Zers. 265 °C. - MS (70 e V ) : m/e = 562 (M+, bez. auf 1 8 4 W). - I R ( C H 3 C N ) : 1906 sst, 1803 sst, 1785 c m - 1 , sst [v(C = 0 ) ] . - i H - N M R (CD 3 CN): d = 3,66-3,56 (m, T H F ) . Tab. III. Ortskoordinaten und anisotrope Temperaturparameter der Atome von 4c. Die Temperaturfaktoren Uij sind als 10-fache Werte in pm 2 angegeben. Sie beziehen sich auf den Ansatz T = exp [— 2 jr2 (Uii^ 2 a* 2 + U22&2&*2 + U 3 3 ? 2 c* 2 + 2 U 2 3 k l b * c * + 2U X 3 hla*c* + 2 U i 2 h k a * b * ) ] . Standardabweichungen in Klammern. Atom w p Ol O2 O3 NI N2 N3 N4 Cl C2 C3 Cll C 12 C 13 C 14 C 15 C21 C22 C23 C24 C25 C 31 C 32 C33 C 34 C35 C 36 O 40 C41 C42 C43 C44 O 50 C51 C 52 C53 C54 x 0,13328(5) — 0,0948(4) 0,3893(9) 0,2780(12) 0,3775(11) — 0,064(1) 0,005(1) — 0,164(1) — 0,226(1) 0,292(1) 0,223(1) 0,285(1) — 0,043(1) — 0,156(1) — 0,299(1) — 0,324(1) — 0,204(1) 0,048(1) — 0,017(1) — 0,136(1) — 0,184(1) — 0,114(1) — 0,123(1) — 0,152(1) — 0,163(1) — 0,143(1) — 0,113(1) — 0,104(1) — 0,449(1) — 0,542(2) — 0,694(2) — 0,691(2) — 0,524(2) — 0,446(1) — 0,485(2) — 0,621(2) —0,595(2) — 0,529(2) y 0,12396(4) 0,1818(3) 0,1435(6) 0,2764(7) 0,0209(6) 0,1196(7) 0,0213(7) 0,1089(7) 0,1955(7) 0,1340(9) 0,2187(9) 0,0580(9) 0,0841(9) 0,0835(9) 0,1232(10) 0,1597(9) 0,1570(8) — 0,0536(9) — 0,1195(10) — 0,1059(9) — 0,0297(9) 0,0317(8) 0,2696(8) 0,2658(9) 0,3366(9) 0,4092(9) 0,4122(9) 0,3411(9) 0,315(1) 0,315(1) 0,360(1) 0,375(1) 0,358(1) 0,115(1) 0,041(1) 0,063(1) 0,151(1) 0,182(1) z 0,19645(2) 0.1120(1) 0,1098(4) 0,2780(4) 0,3072(5) 0,2545(4) 0,1307(4) 0,0515(4) 0,1627(5) 0,1412(5) 0.2468(6) 0,2653(6) 0,3199(6) 0,3602(6) 0,3332(6) 0,2662(6) 0,2286(6) 0,1491(6) 0,1100(6) 0,0457(6) 0,0457(6) 0,0699(5) 0,0568(6) — 0,0184(6) — 0,0577(6) — 0,0231(6) 0,0537(6) 0,0932(6) 0,116(1) 0,041(1) 0,047(1) 0,122(1) 0,163(1) — 0,083(1) — 0,124(1) — 0,189(1) — 0,199(1) — 0,121(1) Uu U22 U33 Ui 2 Ux3 U23 15,9(2) 17(1) 28(4) 54(5) 32(4) 19(4) 18(4) 29(4) 25(4) 27(5) 26(5) 25(5) 25(5) 31(6) 32(6) 18(5) 22(5) 27(5) 38(5) 42(6) 31(5) 20(5) 18(5) 28(5) 37(6) 32(5) 34(6) 29(5) 42(2) 62(4) 94(5) 76(4) 51(3) 48(2) 45(3) 53(3) 61(4) 49(3) 21,9(4) 24(3) 48(5) 37(5) 43(4) 25(4) 19(4) 11(4) 25(4) 24(5) 24(6) 31(6) 34(6) 43(6) 45(6) 37(6) 22(5) 21(5) 12(5) 20(5) 25(5) 22(5) 18(5) 21(5) 33(6) 24(5) 15(5) 23(5) 13,7(2) 17(1) 26(4) — 48(5) — 40(4) 20(4) 17(4) 18(4) — 18(4) 14(4) 28(5) 28(5) 21(5) 28(6) — 24(5) — 30(6) — 22(5) — 25(5) — 29(5) — 23(5) — 17(5) — 17(5) 20(5) 24(5) 16(5) — 28(5) 36(6) — 24(5) 0,0(3) 1(2) — 1(3) 11(4) — 16(4) — 31(3) 4(3) — 0(3) — 3(3) 5(4) — 14(5) — 5(5) 2(4) — 2(5) 7(5) 6(5) 9(4) — 1(4) 3(4) — 1(4) — 5(4) — 4(4) 0(4) — 0(4) 0(4) — 10(4) 6(4) — 0(4) 5,1(2) 6(1) 9(3) — 7(4) — 12(4) 1(3) 7(3) 9(3) 2(3) 8(4) — 11(4) 5(5) — 0(4) — 5(5) — 12(4) — 2(4) — 2(4) — 4(4) 3(4) 4(4) 7(4) 0(4) — 5(4) 2(4) 1(4) — 2(4) 2(4) — 2(4) — 0,9(3) 2(2) 7(3) 16(4) 2(4) 1(3) 5(3) 1(3) 3(3) 3(4) 5(4) 3(5) 2(5) 5(5) 11(5) 4(4) 11(4) 3(4) 2(5) 3(6) 1(4) 3(4) 8(4) 2(4) 1(5) 2(4) 6(4) 2(4) Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 424 E. Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol C19H15N4O3PW • 2 C 4 H 8 0 (706,39) Ber. C 45,91 H 4,42 N 7,93, Gef. C 46,06 H 4,63 N 8,02. III. Kristallstruktur von 4 c Einkristalle v o n 4 c erhält man aus T H F , v o n denen einer mit den Abmessungen 0,2 x 0 , 2 x 0 , 4 m m 3 für die röntgenographischen Untersuchungen diente. Mit einem automatischen Einkristalldiffraktometer wurden die Gitterkonstanten bestimmt und anhand v o n 25 genau zentrierten Reflexen hoher Beugungswinkel mit einer Ausgleichsrechnung verfeinert (vgl. T a b . I V ) . Aus den gefundenen Auslöschungen ergab sich die monokline R a u m g r u p p e P2i/n. Zur Registrierung der Intensitäten wurde der Kristall v o n 4 c im Beugungswinkelbereich v o n 0 = 3 - 3 2 ° mit cojd-Scan bei 170 K vermessen. N a c h der Mittelung über die äquivalenten Teile des reziproken Gitters ergaben sich schließlich 2398 Reflexe mit einer Intensität I > 3 o ( I ) . Die Lösung der Struktur erfolgte durch Auswertung der Harker-Symmetrien Tab. I V . Kristalldaten von 4c. Molekülformel Molmasse Kristallklasse Raumgruppe Gitterkonstanten C19H15N403PW • 2 C 4 H 8 0 706,39 monoklin P 2 i/n a = 872,3(1) p m b = 1705,6(1) p m c = 1908,9(1) p m ß = 104,38(2)° Z = 4 V = 2751,1 • 106 pm 3 dber. = 1,706 g/cm 3 [1] H . Bahrmann und B. Cornils, Chemiker-Ztg. 104, 39 (1980). [2] B. Cornils, J. Hibbel, J. Langhoff und P. R u p recht, Chem.-Ing.-Techn. 52, 12 (1980). [3] BASF Aktiengesellschaft (Erf. G. Wietzel, K . Eder und A. Scheuermann), D . B . P . 867 849 (19. 2. 1953) [C. A. 48, 1408a (1954)]. [4] K . H. Ziesecke, Brennstoff-Chem. 33, 385 (1952). [5] E. I. du Pont de Nemours & Co. (Erf. E. Brooks), U . S . P . 2457 204 (28. 12. 1948) [C. A . 43, 34436 (1949)]. [6] E. I. du Pont de Nemours & Co. (Erf. W . F. Gresham), U . S . P . 2623906 (30. 12. 1952) [C. A . 47, 2199b (1953)]. [7] E. I. du Pont de Nemours & Co. (Erf. W . F. Gresham), U . S . P . 2535060 (26. 12. 1950) [C. A . 45, 4738b (1951)]. [8] I. Wender, M. Orchin und R . A . Friedel, Science 113, 206 (1951). [9] BASF Aktiengesellschaft (Erf. W . Reppe und H . Friedrich), D . B . P . 897403 (19. 11. 1953) [C. A . 50, 16830c (1956)]. [10] H . Bahrmann, W . Lipps und B. Cornils, ChemikerZtg. 106, 249 (1982). einer Patterson-Synthese. Anschließende DifferenzFourier-Synthesen zeigten die Lage der N - und C - A t o m e . Eine Verfeinerung mit isotropen T e m peraturfaktoren führte auf einen i?-Wert v o n 0,072. Unter Berücksichtigung anisotroper Temperaturparameter für die W - und P - A t o m e verbesserte sich der Gütefaktor auf 0,042. Eine erneute Verfeinerung mit der Einführung anisotroper Temperaturparameter für alle A t o m e lieferte einen i?-Wert v o n 0,041. I n diesem Stadium der Strukturbestimmung konnten die H - A t o m e nicht eindeutig lokalisiert werden. Die Positionen wurden daher berechnet und in die Strukturfaktorrechnung einbezogen, wobei der endgültige R-Wert dann zu 0,039 konvergierte*. Die Ortskoordinaten und anisotropen Temperaturparameter v o n 4 c sind in Tab. I I I aufgeführt. Diese Arbeit wurde in dankenswerter Weise v o m Verband der Chemischen Industrie, Fonds der Chemischen Industrie, und v o m Consortium für elektrochemische Industrie G m b H , München unterstützt. A u ß e r d e m sind wir der BASF-Aktiengesellschaft für die Überlassung v o n wertvollem Ausgangsmaterial zu Dank verpflichtet. Schließlich danken wir Herrn Dipl.-Chem. D . Hübner für die Unterstützung bei der Interpretation der 1 H - N M R Spektren und Herrn Prof. Dr. J. Strähle für die Bereitstellung der Geräte zur Röntgenstrukturanalyse. * Weitere Einzelheiten zur Kristallstrukturuntersuchung können beim Fachinformationszentrum Energie, Physik, Mathematik, D-7514 EggensteinLeopoldshafen unter Angabe der Hinterlegungsnummer CSD 50326, des Autors und des Zeitschriftenzitats angefordert werden. [11] I. Berty, L. Marko und D. Kollo, Chem. Techn. 8, 260 (1956). [12] Shell Intern. Res. Maatschappij B. V. (Erf. L. H. Slaugh), D . B . P . 2625627 (30. 12. 1976) [C. A. 87, 5373e (1977)]. [13] I. Wender, Catal. Rev. 14, 112 (1976). [14] W . R . Pretzer und T. P. Kobylinski, Ann. N. Y . Acad. Sei. 333, 58 (1980); H . Beuther, T. P. Kobylinski, G. M. Slingerman und W. R . Pretzer, A m . Chem. Soc., Div. Petr. Chem., Prepr. 25, 93 (1980). [15] H . Loevenich, Dissertat. R W T H Aachen, in Vorbereitung. [16] British Petroleum Company (Erf. B. R . Gane und D. G. Stewart), Eur. Pat. Appl. 10373 (9. 4. 1980) [C. A . 93, 204050w (1980)]; Y . Sugi, K . Bando und Y . Takami, Chem. Lett. 1981, 63. [17] K . - H . Keim, J. Korff, W . Keim und M. Röper, Erdöl und Kohle-Erdgas-Petrochemie vereinigt mit Brennstoff-Chemie 35, 297 (1982). [18] a) E. Plazek und R . Tyka, Zeszyty Nauk. Politech. Wroclaw, Chem. 4, 79 (1957) [C. A. 52, 20156 (1958)]; b) H. Schmidbaur und Y . Inoguchi, Z. Naturforsch. 35b, 1329 (1980). Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM 425 E . Lindner et al. • Homogenkatalytische Homologisierung von Methanol zu Ethanol [19] W . Seidel und H . Schöler, Z. Chem. 7, 431 (1967). [20] M. A. Bennett, S. Corlett, G. B. Robertson und W . L. Steffen, Aust. J. Chem. 33, 1261 (1980). [21] A . W . Verstuyft, D. A. Redfield, L. W . Cary und J. H . Nelson, Inorg. Chem. 16, 2776 (1977). [22] W . A. Hart und H . H. Sisler, Inorg. Chem. 3, 617 (1964). [23] E . W . Ainscough und L. K . Peterson, Inorg. Chem. 9, 2699 (1970). [24] R . P. Nielsen und H . H. Sisler, Inorg. Chem. 2, 753 (1963). [25] A . Tarassoli, R . C. Haltiwanger und A. D. Norman, Inorg. Nucl. Chem. Lett. 16, 27 (1980). [26] J. M. Dupart, A . Grand, S. Pace und J. G. Riess, J. A m . Chem. Soc. 104, 2316 (1982). Unauthenticated Download Date | 10/21/17 2:25 PM