Metall-Carbonyl-Kationen - Welcome to carsten

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Metall-Carbonyl-Kationen
und ihre Derivate
Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Vortrag im Rahmen des Seminars zum
anorganisch-chemischen Fortgeschrittenenpraktikums
gehalten von Carsten Müller
am 25. Oktober 2002
betreut durch Dr. Matthias Hofmann
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Inhalt
I.
II.
Einführung
Darstellung
II.1. Metall-(I)-Carbonyle
II.2. Metall-(II)-Carbonyle
II.3. Metall-(III)-Carbonyle
III.
IV.
V.
VI.
VII.
heteroleptische Carbonyl-Kationen
Struktur und Spektroskopie
Superelektrophilie
Ausblicke
Literatur
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
I.
Einführung
Als eine besonders interessante Art von Metallcarbonyl-Komplexen hat sich in den
letzten Jahren die Gruppe der homoleptischen Metallcarbonyl-Kation-Komplexen
erwiesen. Diese Untergruppe der großen Familie von Metallcarbonylen ist aufgrund
ihrer potentiellen Verwendbarkeit in der metallorganischen Synthese und Katalyse zu
einer sehr intensiv untersuchten Spezies geworden. Es soll hier versucht werden,
einen Einblick in das doch sehr komplexe und breit gefächerte Thema zu geben und
Ausblicke auf Anwendungen dieser interessanten Verbindungsspezies zu geben.
Von
den
Nebengruppenelementen
sind
grundsätzlich
alle
in
der
Lage
Metallcarbonyle zu bilden. Die Zahl der Metalle, die zusätzlich dazu auch in der Lage
sind, Metall-Carbonyl-Kationen zu bilden, beschränkt sich allerdings auf die Metalle
der sechsten bis zwölften Gruppe, wobei hier allerdings nicht von einer kontinuierlich
geführten Reihe durch alle Übergangsmetalle auszugehen ist. Von den Metallen der
3d-Reihe bildet nur das Eisen Metall-Carbonyl-Kationen, von den Metallen der
5d-Reihe bilden hingegen alle Elemente von der sechsten bis zur zwölften Gruppe
kationische Carbonyle.
Bei den sich hier bildenden kationischen Komplexen reichen die Oxidationsstufen der
verschiedenen Metalle von +1 bis zu +3; zur Erinnerung: in ungeladenen
homoleptischen Carbonylen ist die Oxidationszahl der Metalle 0, positive
Oxidationszahlen kommen bei Carbonylen nur in heteroleptischen Verbindungen vor.
Substitution von Carbonylgruppen führt zu ebensolchen, wie sie schon lange in der
Komplexchemie der Carbonyle bekannt sind. So begründet z.B. die Bleiverbindung
cis-Pt(CO)2Cl2, 1868 von P. SCHÜTZENBERGER entdeckt, die Metallcarbonyl-Chemie.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Bild 1: Nebengruppenelemente und ihr Potential zur Bildung
Metall-Carbonyl-Kationen (schraffiert)
II.
Darstellung
II.1. Metall-(I)-Carbonyle
Die in den 60er Jahren zum ersten mal dargestellten Metall-Carbonyl-Spezies waren
die oktaedrischen [M(CO)6]+, wobei M die Metalle der siebten Gruppe (Mn, Tc, Re)
bezeichnet. Die Darstellung dieser Verbindungen erfolgte durch Umsetzung der
Pentacarbonyl-monohalogenid-Komplexe (X = Cl, Br) durch Umsetzung mit
Lewissäuren wie Eisen- oder Aluminiumtrihalogenid bei hohen Temperaturen und
unter hohem CO-Druck.
M(CO)5X + AlX3
hohe Temp.
CO
M(CO)6+ + AlX4-
M = Mn, Tc, Re
X = Cl Br
Nachfolgende Experimente mit dem Ziel, die bivalenten Verbindungen der achten
Gruppe durch gleiche Reaktionsbedingungen herzustellen, schlugen dann jedoch
fehl. Die theoretische Erklärung des synthetischen Misserfolges erfolgte mit Hilfe des
CHATT-DEWAR-DUNCANSON-Prinzips. Das CHATT-DEWAR-DUNCANSON-Prinzip, eine
Erweiterung des Säure-/Base-Prinzips nach LEWIS auf Metall-Alken-Komplexe,
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
beschreibt
die
Auswirkung
von
π-back
bonding
auf
die
Stabilität
von
Komplexverbindungen. So gilt grundsätzlich: Je mehr Elektronendichte das
σ-System vom Liganden abzieht, umso so stärker wird die Rückbindung über das
π-System, was bis zu einen bestimmten Grad die Bindung verstärkt. Dieser Fakt im
Zusammenhang mit den beschriebenen ergebnislosen Syntheseversuchen, ließen
die Annahme logisch erscheinen, dass höher oxidierte Metalle eine zu starke
Rückbindung zu den Liganden haben, die so stark ist, dass sie den Komplex als
ganzes instabil werden lässt.
Die der Entwicklung der Supersäuren-Chemie durch OLAH in den 60er Jahren, führte
dann jedoch zur Entwicklung neuer Synthesestrategien. So begründete die Synthese
von
[Au(CO)2]+(aq)
in
HSO3F
sowie
die
nachfolgende
Kristallisation
und
spektroskopische Charakterisierung des entsprechenden Fluoroantimonat-Salzes
[Au(CO)2][Sb2F11], einen komplett neuen Weg der Darstellung von Metall-CarbonylKationen. Dabei erwies sich SbF5 sowie SbF5-HF als ideales Reaktionsmedium: Fast
alle thermisch stabilen Salze lassen sich mit [Sb2F11]- als Gegenanion gewinnen.
[Sb2F11]- bildet sich selbstständig bei der Synthese der entsprechenden kationischen
Komplexe in HF-SbF5 und SbF5. Eine Ausnahme bilden die zweifach positiv
geladenen Komplexe der achten Gruppe, welche sich durch Waschen mit HF sehr
einfach in das korrespondierende [SbF6]- -Salz umwandeln lassen.
[M(CO)6][Sb2F11] + 2 HF
[M(CO)6][SbF6]2 + 2 HF-SbF5
M = Fe, Ru, Os
Eine weitere Ausnahme ist das quadratisch-planare [Pt(CO)4]+-Kation, welches mit
auch zwei anderen Anionen vorliegt. Die hier vorkommenden Anionen sind:
[Pt(SO3F)6]2- und [PtF6]2-.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Nachfolgende Tabelle zeigt einen Überblick über gängige Darstellungsmethoden von
Metall-Carbonyl-Salzen. Alle Synthesen laufen in flüssigem SbF5 bei einer
Temperatur von 50-60°C und einem Druck von 1 atm. CO.
Tabelle 1:
Synthesen verschiedener Metall-Carbonylkomplex-Salzes in SbF5 bei 50-60°C
und 1atm CO
II.2. Metalle-(II)-Carbonyle
Bei den in der Tabelle gezeigten solvolytischen und reduktiven Carbonylierungen
handelt es sich wohl um die gängigsten Wege zur Darstellung von Metall-CarbonylKationen, wobei sich als Edukte vornämlich die Fluorosulfate der entsprechenden
Metalle anbieten, welche sich bis auf wenige Ausnahmen in der Regel auch einfach
darstellen lassen. Für die reduktive Carbonylierung der Elemente Platin, Iridium und
Osmium werden die entsprechenden Hexafluoride verwendet, was eine sehr
elegante Möglichkeit zur Darstellung der gewünschten Kationen darstellt.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
2 M(So3F)3 + 13 CO + 16 SbF5
3 Tage
2 [M(CO)6][Sb2F11] + CO2 + S2O5F2
+ 4 Sb2F9(SO3F)
M = Ru, Os
2 IrF6 + 15 CO + 12 SbF5
10 Std.
2 [Ir(CO)6][Sb2F11] + 3 COF2
Unglücklicherweise unterliegen beide Methoden gewissen Einschränkungen. So ist
zwar die Darstellung der zweifach positiven Hexacarbonyl-Kationen von Ruthenium
und Osmium durch reduktive Carbonylierung leicht möglich, die Darstellung der
entsprechenden Eisen-Carbonylverbindung ist allerdings nicht möglich. So wird das
Eisen-tri-fluorosulfat zwar unter den Reaktionsbedingungen reduziert aber nicht
carbonyliert. Ein Grund dafür liegt möglicherweise in den unterschiedlichen
magnetischen Grundzuständen der jeweiligen Verbindungen. Wohingegen die
Fluorosulfate des Rutheniums und des Osmiums einen magnetischen Grundzustand
entsprechend eines 2T2g low-spin Oktaeder haben, besitzt Eisen in oktaedrischer
Umgebung einen 1A1g high-spin Grundzustand. Die Bildung des [M(CO)6][Sb2F11]2Salzes würde daher für den Eisenkomplex eine Spinumkehr bedeuten, was die
Bildung des Komplexes erschwert, wenn nicht sogar unmöglich macht. Eine
Spinumkehr für die Bildung der entsprechenden Ruthenium- und Osmium-Komplexe
ist nicht nötig.
Bild 2: Energiezustände im Oktaederfeld
links: 1A1g rechts: 2T2g
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Für
die
Darstellung
des
Eisenkomplexes
bietet
sich
daher
die
dritte
Synthesemethode für Metall-Carbonyl-Kationen an: die Oxidation von neutralen
Metallcarbonylen. Diese Methode stellt ebenfalls einen sehr eleganten Weg zur
Darstellung
der
gewünschten
Verbindungen
dar.
Die
Darstellung
des
Eisenhexacarbonyl-fluoroantimon-Salzes erfolgt aus Eisenpentacarbonyl in SbF5
durch Zugabe von XeF2 als Oxidationsmittel in CO-Atmosphäre. Einziges
Nebenprodukt der Reaktion ist Xenon.
Fe(CO)5 + XeF2 + CO + 4 SbF5
1 Tag
[Fe(CO)6][Sb2F11]2 + Xe
Ein weiterer Punkt, den man bei der Wahl der Reaktionsbedingungen beachten
sollte, ist die Wahl des Lösungsmittels. Während man zu Beginn der Darstellung von
Metall-Carbonyl-Kationen und ihren Salzen größtenteils in SbF5 arbeitete, benutzt
man heute größtenteils HF-SbF5. Der Vorteil bei der Verwendung dieser konjugierten
Brønstedt-Lewis-Supersäure liegt in dem ausgezeichneten Lösungsverhalten. Als
Folge daraus lassen sich Reaktionen in homogenen Lösungen durchführen, was zu
einer Verkürzung der Reaktionszeit und einer niedrigeren Reaktiontemperatur führt.
Desweiteren erfolgt hier im Gegensatz zur Verwendung von SbF5 hervorragende
Kristallisation, wobei sich bei SbF5 nur Mikrokristalle bilden.
II.3. Metall-(III)-Carbonyle
Wie schon bei [Fe(CO)6][Sb2F11]2 gezeigt, lassen sich manche Verbindungen nicht
durch die gängigen Synthesen darstellen oder man muss sorgfältig zwischen
verschiedenen
Möglichkeiten
Ausgangsverbindungen
auswählen.
aufgrund
ihrer
Sei
es
zum
physikalischen
einen,
oder
weil
die
chemischen
Eigenschaften nicht reaktiv genug sind, oder weil die für die Synthesen benötigten
Ausgangsverbindungen nur schwer oder gar nicht darzustellen sind. Ein Beispiel für
zweiteres geben die dreifach positiv geladenen Verbindungen der neunten Gruppe,
also von Rhodium und Iridium.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Bei diesen Übergangsmetallen lassen sich die für die solvolytische Darstellung
bevorzugten Fluorosulfate nur äußerst schwer synthetisieren und fast noch schwerer
carbonylieren. So erhält man bei der Umsetzung von Iridium(III)fluorosulfat nur den
Tricarbonyl-Kompelx [Ir(CO)3][(SO3F)3]. Eine Darstellung über die Fluorosulfate
scheidet also aus, wohingegen die Darstellung aus Iridiumhexafluorid durch reduktive
Carbonylierung gute Ergebnisse erzielt.
Ir(SO3F)3
SbF5 / CO / 50-60°C
2 IrF6 +15 CO + 12 SbF5
10 Std.
[Ir(CO)3][(SO3F)3]
2 [Ir(CO)6][Sb2F11]3 + 3 COF2
Bei der Darstellung der entsprechenden Rhodium-Verbindung versagen jedoch beide
Synthesewege. Auch die oxidative Carbonylierung von [Rh(CO)2(µ-Cl)]2 in SbF5 in
CO-Atmosphäre führt nur zur Bildung [Rh(CO)5Cl][Sb2F11]2. Auch die solvolytische
Weiterreaktion des heteroleptischen Produkts unter hohen CO-Drücken führte nicht
zum gewünschten homoleptischen Produkt. Ein Grund dafür scheint die extrem
starke Bindung zwischen dem Zentralatom und dem anionischen Liganden zu sein.
3 [Rh(-Cl)(CO)2]2 + 18 CO + 35 SbF5
1 Tag
6 [Rh(CO)5Cl][Sb2F11]2 + 6 SbF3 +
5 SbF5
Es sei an dieser Stelle kurz erwähnt, das sich eine umgekehrte Reaktivität bei den
einfach geladenen Kationen des Typs [M(CO)4]+ (M = Ir oder Rh) zeigt, welche durch
Festkörper-Spektroskopie in Lewissäuren nachgewiesen werden können. Hier lässt
sich das Rhodium-Carbonyl-Salz leicht bilden, das Iridium-Salz allerdings nicht.
Isolation des Rhodium-Salzes ist allerdings nicht möglich.
Ebenso erfolglos wie die Darstellung der Metall-(III)-Carbonyle der neunten Gruppe
ist auch die Darstellung der dreifach geladenen homoleptischen Komplexe der
achten Gruppe. Aufgrund der zu erreichenden Oxidationsstufe von +3 scheidet hier
bei Eisen die reduktive Carbonylierung aus. Bei der oxidativen Carbonylierung
entsteht ebenfalls nicht das gewünschte Produkt. Stattdessen lässt sich die Bildung
von [ClCO]+ in supersaurem Medium beobachten.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Reduktive Carbonylierungen von OsO4 und OsF6 sowie die solvolytische
Carbonylierung von trans-Os(SO3F)3 brachten auch keinen Erfolg. Erwähnenswert ist
hier aber die Bildung des ersten Oxo-Metall-Carbonyl-Kations bei der Umsetzung von
OsO4 in SbF5 oder HF-SbF5 unter CO-Atmosphäre. Dies ist zugleich der erste
Carbonylkomplex in der Oxidationsstufe +6.
2+
O
OC
CO
Os
OC
CO
O
Bild 3: trans-Os(SO3F)4
III.
heteroleptische Carbonyl-Kationen
Neben den schon erwähnten homoleptischen Metall-Carbonyl-Kationen seien auch
kurz
die
heteroleptischen
Carbonyle
erwähnt.
Die
hier
beschriebene
Darstellungsweise für diese Derivate der schon beschriebenen Metall-CarbonylKationen ist teilweise die bis jetzt einzig beschriebene zur Darstellung von
heteroleptischen Metall-Carbonyl-Kationen in den Oxidationsstufen +2 und + 3.
Wählt man nur Brønstedt-Säuren wie HSO3F oder HF ohne Zusatz von
Lewis-Säuren als Reaktionsmedium für Carbonylierungen, so sind die Ausbeuten an
homoleptischen Carbonylkomplexen vernachlässigbar. Stattdessen bilden sich zum
Bespiel in Fluorschwefelsäure die entsprechenden ungeladenen Metall-CarbonylFluorosulfate, wie sie schon vom Iridium in mer-Ir(CO)3(SO3F)3 bekannt sind. Als
Beispiele für Komplexe in den Oxidationsstufen +1 und +2 sein hier Au(CO)(SO3F)
und cis-M(CO)2(SO3F)2 (M = Pd und Pt) angeführt. Alle diese Salze lassen in SbF5,
also in Lewis-saurem Medium, unter CO-Atmosphäre oxidativ Carbonylieren.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Au(CO)(SO3F)
[Au(CO)2][Sb2F11]
cis-Pd(CO)2(So3F)2
[Pd(CO)4][Sb2F11]2
mer-Ir(CO)3(SO3F)3
[Ir(CO)6][Sb2F11]3
Bei Reaktionen in wasserfreiem HF bilden sich die entsprechenden Fluorid-MetallCarbonylkomplexe. Bei den Reaktionen in Brønstedt-Säuren seien aber noch
folgende interessante Reaktionen erwähnt:
1. die reduktive Carbonylierung von PtF6 erzeugt das gemischt valente PlatinSalz [Pt(CO)4][PtF6] mit Platin in den Oxidationsstufen +4 und +2,
2. die ein-Elektronen-Oxidation von Gold durch UF6 erzeugt [Au(CO)2][UF6] und
3. die Bildung von [Re(CO)6][Re2F11] aus Re2(CO)12 und ReF6
Alle diese Reaktionen stellen den einzigen Darstellungsweg für homoleptische
Metall-Carbonyl-Kationen in den hier angegebenen Oxidationsstufen darf. Weitere
Reaktionen unter Bildung von Flour-Metall-Carbonylkomplexen oder zur Darstellung
von Metall-Carbonyl-Kationen aus Clustern zeigt nachfolgende Tabelle.
Tabelle 2:
Synthesen verschiedener Metall-Carbonylderivate und besondere Darstellungen
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
IV.
Struktur und Spektroskopie
Betrachtet man die Struktur der Metall-Carbonyl-Kationen, so muss man hier nicht
mit großen Überraschungen rechnen. Wie auch neutrale und heteroleptische
Komplexe
findet
man
entsprechend
der
Koordinationszahl
vorhersagbare
Symmetrien. So zeigt das siebenfach koordinierte [W(CO)6(FSbF5)]+ die für
Komplexe mit derartiger Koordinationszahl zu erwartende Struktur eines einseitig
überdachten trigonalen Prismas. Die sechsfach koordinierten Carbonyle der achten
Gruppe [M(CO)6]2+ (M = Fe, Ru, Os) zeigen oktaedrische Symmetrie. Eine bei den
neutralen
Komplexen
nicht
vorkommende
Spezies
sind
die
linearen
Carbonylkationen wie bei [Hg(CO)2]2+ sowie die vierfach koordinierten Palladiumund Platinkomplexe [M(CO4)]2+ mit quadratisch-planarer Struktur.
Bild 4: Strukturen und Punkgruppen verschiedener Metall-Carbonyl-Kationen und Derivate
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Desweiteren
berechneten
zeigen
die
experimentellen
spektroskopischen
kristallographischen
Daten[1]
die
erwarteten
und
die
teils
strukturellen
Zusammenhänge der jeweiligen Komplexe mit verschiedenen Zentralatomen
untereinander. Überraschend große Abweichungen in der räumlichen Ausdehnung
im Vergleich der 3d- und 4d-Reihe zur 5d-Reihe lassen sich sehr anschaulich durch
das Phänomen der Lanthanoiden-Kontraktion erklären. So sind aufgrund der
geringen Abschirmung durch die f-Orbitale bei der im Verhältnis dazu stark
ansteigenden Kernladungszahl die Komplexe der 5d-Reihe deutlich kleiner als die
der 4d-Reihe. Das Osmium-(II)-hexacarbonyl (5d) ist beinahe genau so groß wie das
entsprechende Eisen-(II)-hexacarbonyl (3d).
Tabelle 3:
Experimentelle
kristallographische
und
verschiedener Metall-Carbonyl-Kationen
berechentea)
spektroskopische
Daten
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Auffällig sind hingegen die die extrem langen M-C-Bindungen. Bei den hier
angegebenen M-C-Bindungslängen handelt es sich um die längsten der im
Cambridge Index aufgelisteten Metall-Carbonyl-Verbindungen. Folglich sind die C-OBindungslängen sehr kurz – sie zählen ebenfalls zu den kürzesten im Cambridge
Index. Betrachtet man zusätzlich die C-O-Schwingungen und deren Entwicklung von
nach Koordinationszahl und Ladung, so stellt man folgendes fest. Je höher die
Koordinationszahl oder die Anzahl der Valenzelektronen des Komplexes, desto
geringer die Stärke der C-O-Bindung. Daraus lässt sich mit folgender Schluss ziehen:
Je höher die Koordinationszahl bzw. die Anzahl der Valenzelektronen, desto geringer
ist der s-Charakter des Metall-Hybridorbitals der σ-Bindung und desto größer ist der
Anteil der π-Rückbindung zu dem Liganden.
Betrachtet man die kristallographischen Daten und errechnet man die daraus
folgenden Bindungswinkel, so bemerkt man fast überall eine geringe Abweichung
von 2-4° der M-C-O-Bindungswinkel von der idealen Symmetrie. Daraus ergeben
sich natürlich auch Abweichungen in den IR-Spektren. Des weiteren stellt man bei
der spektroskopischen Untersuchung des Komplex-Anions Sb2F11- eine Abweichung
von der zu erwartenden di-oktaedrischen D4h-Symmetrie fest. Kristallographische
Untersuchungen zeigen eine Beugung der eigentlich linearen Sb-F-Sb-Brücke und
eine Torsion um eben diese Achse.
Eine Erklärung für solche Beobachtungen liefert die Röntgenstrukturanalyse von
[Pt(CO)4][Sb2F11]2. Wie die Abbildung zeigt kommt es in dem Molekül zu
Wechselwirkungen zwischen den Fluor-Atomen des Sb2F11- und dem polarisierten
C-Atom des Carbonyl-Liganden und dem positiv geladenen Zentralatoms. Folge
dieser Wechselwirkungen ist die hohe thermische Stabilität des Komplex-Salzes bis
über 200°C und die erhöhte Aktivierungsenergie bei Dissoziationsprozessen des
Salzes. Nach der thermischen Zersetzung findet man COF2 und dessen
Hydrolyseprodukt
nachgewiesen.
CO2.
Kohlenmonoxid
wird
nach
der
Zersetzung
nicht
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Bild 5: Röntgenstruktur von [Pt(CO)4][Sb2F11]2 mit Darstellung der zwischen-ionischen
Wechselwirkungen, Bindungslängen in Å und zuegehörigen Bindungswinkeln
Die Wechselwirkungen zwischen Komplex-Kation und dem Anion nehmen wie zu
erwarten mit zunehmender Koordinationszahl ab. Bei der siebenfach koordinierten
Komplex-Spezies sind die Kohlenstoff-Atome soweit abgeschirmt, dass es zu fast
überhaupt keinen Wechselwirkungen mehr kommt. Ähnliche Effekte zeigen auch die
Flourosulfat-Komplexe. Hier sind die Wechselwirkungen allerdings eher marginal und
sind auf schwache M-O-Wechselwirkungen zurückzuführen.
V.
Superelektrophilie
Berücksichtigt man die eben dargestellten strukturellen Eigenschaften mit all ihren
Wechselwirkungen sowie den Anteilen von σ- und π-Bindung, so lassen sich daraus
Partialladungen für die jeweiligen Komplexe errechnen. Das Ergebnis dieser
Berechnung verdeutlicht die nachfolgende Tabelle.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Tabelle 4:
Berechnete Partialladungen am Zentralatom und den Atomen des CO-Liganden für
verschiedene Metall-Carbonyl-Kationen
Wie man hier sieht, zeigt das Kohlenstoff-Atom der hier aufgeführten Komplexe
aufgrund der oben angeführten Gründe eine deutliche positive Partialladung, die
teilweise sogar stärker ist als die des Zenatralatoms. Es lässt sich also zeigen das
abhängig von Koordinationszahl, Ladung des Zentralatoms, σ-Bindungsstärke, Anteil
der π-Rückbindung und zwischen-ionischen Wechselwirkungen, welche das
π*-Orbital der C-O-Bindung haben und somit die Bindungsstärke beieinflussen, das
Carbonyl-Kohlenstoff-Atom eine teilweise durch wirklich starke Elektrophilie besitzt.
Hierbei konkurrieren die Effekte auch untereinander. Je stärker die back donation um
so schwächer die zwischen-ionischen Wechselwirkungen. Die Zusammenhänge
zwischen den einzelnen Bedingungen stellt sich wie folgt dar.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
Bild 6: Zusammenwirken der einzelnen Faktoren für das Auftreten der Superelelktrophilie
VI.
Ausblicke
Die hier gezeigten Darstellungsmethoden und die daraus resultierenden Ergebnisse
zeigen, dass es gelungen ist, durch die Wahl von bestimmten Strukturen und
Gegensalzen, Metall-Carbonyl-Kationen herzustellen, deren Carbonylfunktionen eine
extrem hohe Elektrophilie besitzen. Auch wenn die vorgestellten Arbeiten rein bisher
rein wissenschaftlich sind, lässt sich doch erahnen welche Anwendung sie in der
metall-organischen Chemie finden können. So sind die von der Forschungsgruppe
gesteckten
Ziele
für
das
weitere
vorgehen
zunächst
noch
auf
die
Grundlagenforschung beschränkt, um so mehr über dieses komplexe Thema zu
erfahren und schließlich so ein besseres Verständnis über Reaktionen und
Reaktivität zu erreichen. Folge der Forschungsbemühungen wird sicherlich sein, ein
weites Spektrum an anwendbaren Metall-Carbonyl-Komplexes für eine Reihe von
Anwendungen zu erhalten, welche nach Angaben der Gruppe wohl hauptsächlich in
der Katalyse von Polymerisationen oder der Carbonylierung von Olefinen liegen.
Eben solche Reaktionen unter Verwendung von [M(CO)4][Sb2F11] (M = Pt und Pd]
wurden 1999 von WEBER und BARLMEYER in wissenschaftlichen Arbeiten[2] publiziert.
Metall-Carbonyl-Kationen und ihre Derivate – Eine neue Klasse von Superelektrophilen
VII. Literatur
[1]
H. Willner, F. Aubke, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36, No. 22, 2402-2425
[2]
L. Weber, M. Balrmeyer, Organometallics, 1999, 18, 2497ff.
[--]
H. Willner, F. Aubke, Inorganic Chemistry Highlights, 1. Auflage, VCH, Weinheim, 2002
[--]
J. E. Huheey, E.A. Keiter, R. L. Keiter, Anorganische Chemie, 2. Auflage, de Gruyter,
Berlin, 1995
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