Metallkomplexe der Phosphinsäuren, X V [1] Chelat- und Platin(O)-Alkin-Komplexe von Alkinyldithiophosphinsäuren RC=C(R )P(S)SH [2] Metal Complexes of Phosphinic Acids, X V [1] Chelat- and Platinum(O) Alkyne Complexes of Alkynyl Dithiophosphinic Acids R C = C ( R ' ) P ( S ) S H [2] Wilhelm Kuchen*, Reinhard Uppenkamp und Klaus Diemert Institut für Anorganische Chemie und Strukturchemie I der Universität Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-4000 Düsseldorf Z. Naturforsch. 34b, 1398-1402 (1979); eingegangen am 18. Mai 1979 Alkynyldithiophosphinic Acids, Metal Alkynyldithiophosphinates, Platinum(O) Alkyne Complexes By reacting RC = CMgBr (R = CH3, C2H5, (CH^Si) with perthiophosphonic anhydrides (R'PS2)2 (R' = CH3, 4-CH3O-C6H4) alkynyl substituted dithiophosphinic acids RC = C(R')P(S)SX (X = H) are obtained, the ammonium salts of which can be converted into the esters (X = CH3) with CH3I. While the acids and their salts form numerous metal chelates (X = M/n), the corresponding esters give platinum(O) alkyne complexes [(PPh3)2Pt(RCEEC(R')P(S)SCH3)] on reaction with Pt(PPh 3 ) 4 . In Fortsetzung unserer Untersuchungen über Substituenteneinflüsse auf das Komplexbildungsvermögen von Dithiophosphinsäuren sowie auf die Struktur und Eigenschaften ihrer Metallkomplexe benötigten wir die bisher noch unbekannten alkinylsubstituierten Verbindungen RC=C(R')P(S)SX (X = H, NH4). Bei diesen Komplexbildnern sollte nämlich nicht nur eine Koordination von Metallionen in der bekannten Weise durch die Dithiochelatgruppe gemäß 1, sondern in bestimmten Fällen auch mittels einer Donator-Akzeptor-Bindung über den Alkinylrest nach 2 möglich sein. I und 2. Nachstehend berichten wir über die Synthese und das Komplex verhalten solcher Liganden. 1. Darstellung der Alkinyldithiophosphinsäuren bzw. ihrer Ammoniumsalze und Methylester Setzt man Perthiophosphonsäureanhydride mit Grignardreagentien [3-6] nach Gl. (1) um, so erhält man mit ca. 60-proz. Ausbeute Alkinyldithiophosphinsäuren, die aus dem Reaktionsgemisch zweckmäßig als Ammoniumsalze 4 isoliert werden. Die Salze 4 sind farblose kristalline und ziemlich beständige Substanzen, die sich leicht in Wasser, Alkoholen und Dioxan lösen. Beim Versuch aus den Ammoniumsalzen die Säuren in Freiheit zu setzen, erhält man vorwiegend ölige Produkte. Lediglich die Säure 3a fällt sowohl bei der Synthese als auch aus ihrem Salz in farblosen Kristallen an, die sich in vielen organischen Lösungsmitteln, weniger gut hingegen in Wasser lösen. Bei der Umsetzung der Ammoniumsalze 4 b und 4 c mit CH3I entstanden in glatter Reaktion gemäß Gl. (2) 4b, c + CH3I R C = C ( R ' ) P ( S ) S C H 3 + NH4I 5 (2) die entsprechenden Methylester 5a und 5b. Die Konstitution von 3 a, 4 a-c und 5 a, b wurde durch H+/H2O die Ergebnisse von IR-, NMR- und MS-Unter(R'PS 2 ) 2 + 2 R C = C M g B r suchungen erhärtet. Diese sind in 1. c. [2] zusammen— 2MgBr(OH) gestellt und ausführlich diskutiert. Hier sei lediglich 2 RC=C(R')P(S)SH (1) erwähnt, daß die IR-Spektren der Säure 3 a, der 3 Ammoniumsalze 4 a-c und der Methylester 5 a und 5b im Bereich v o n v — 2220-2100 c m - 1 eine signifikante Absorptionsbande aufweisen, die auf die * Sonderdruckanforderungen an Prof. Dr.U.Wannagat.0340-5087/79/1000-1398/$ 01.00/0 C=C-Valenzschwingung [7, 8] zurückzuführen ist. Unauthenticated Download Date | 2/14/17 2:04 AM 1399 W. Kuchen et al. • Metallkomplexe der Phosphinsäuren Ihre EI-Massenspektren zeigen entweder den Molekülpeak M+- oder, wie im Falle der Ammoniumsalze üblich, [M-NH 3 ]+- als Peak höchster Masse. In den iH-NMR-Spektren von 4b, c und 5a, b finden sich lagekonstant die charakteristischen Signalgruppen des 4-Methoxyphenylkerns [9] bei «5Hortho = 8 PPm (mc)> = 7 ppm (mc) und <5Hoch = 3,8 ppm (s) und der Alkinylprotonen bei a H = 1,8-2,7 ppm [10, 11]. Im Falle der Trimethylsilylethinylverbindungen 3 a und 4 a beobachtet man das Dublett der P-CH3Gruppe bei <5H = 2,3 ppm (de) [9] und das Singulett der (CH 3 )3Si-Gruppe bei <5H = 0,27 ppm. Die 3 1 P-{!H}-NMR-Spektren von 3 a, 4 a - c und 5 a, b zeigen ein Singulett mit folgenden dp-Werten: 3 a : 17 ppm; 4 a - c : 32-33 p p m ; 5a, b: 33-35 ppm. Tab. I. RC = C(R')P(S)SX. Nr. X R R' 3a 4a 4b 4c 5a 5b H NH 4 NH 4 NH 4 CH3 CH3 (CH3)3Si (CH3)3Si CH3 C2H5 CH3 C2H5 CH3 CH3 4-CH 3 0-C 6 H 4 4-CH 3 0-C 6 H 4 4-CH 3 0-C 6 H 4 4-CH 3 0-C 6 H 4 führen. Sie ist den erwähnten Befunden zufolge sowohl bei den kristallinen als auch bei den gelösten Substanzen auszuschließen. Die IR-Spektren der Metallkomplexe sowie die 1 H-NMR-Spektren der Ni(II)- und Zn(II)-Komplexe weisen die bei den freien Liganden beschriebenen Absorptionen auf. In ihren FD-Massenspektren zeigt sich der Molekülpeak stets mit großer relativer Intensität. 3. Platin(O)-Alkin-Komplexe Um gemäß 2 den Alkinylsubstituenten an das Metall zu koordinieren, setzten wir nach Gl. (3) Pt(PPh 3 ) 4 mit den Methylestern 5 a und 5 b um, da in diesen die chelatbildende Gruppe durch Veresterung blockiert ist. Erfahrungsgemäß bildet nämlich vor allem Platin(O) stabile Alkin-Komplexe [16-19], insbesondere in der Kombination mit Triphenylphosphanliganden. Ph3PN ^c /C 1 pt(pph3)4 • 5a,b Ph3P Die oktaedrische, planare bzw. tetraedrische Mikrosymmetrie der Chromophore CrSß, NiS 4 bzw. C0S4 wurde durch die Ergebnisse magnetischer und elektronenspektroskopischer Messungen gesichert. Die Transmissionsspektren zeigen d-d-Übergänge wie sie nach Lage und Intensität bereits bei anderen Metalldithiophosphinaten entsprechender Koordinationsgeometrie [3, 12-14] gefunden wurden. Eine im Falle der koordinativ ungesättigten Ni(II)- und Co(II)-Verbindung [15] denkbare intermolekulare Wechselwirkung der Alkinylreste mit den Koordinationszentren würde zu einer Aufweitung der Koordinationssphäre der Metallionen • 2 pph3 / ,A R' (3) s SCH3 6a.b 2. Chelatkomplexe [RC = C(R')PS2]M/w Bei der Reaktion der Ammoniumsalze 4 a-c mit Metallionen in wäßriger Lösung bilden sich unlösliche Chelatkomplexe des Typs 2 [M = Cr(III), Co(II), Ni(II) und Zn(II)]. Über entsprechende Pd(II)- bzw. Pt(II)-Komplexe und die bei ihnen erstmals beobachtete czs-^mws-Isomerie [2] wird demnächst berichtet. Alle diese Verbindungen lösen sich leicht in Chlorkohlenwasserstoffen und zersetzen sich beim Erhitzen, ohne zu schmelzen. \ 1 2 Es zeigte sich, daß bei dieser Reaktion tatsächlich 6 a und 6 b und zwar als blaßgelbe feinpulvrige Substanzen entstanden, die sich an der Luft und in Lösung nach einiger Zeit zersetzen. Die Konstitution dieser Verbindungen ergab sich aus ihrer analytischen Zusammensetzung, ihrer osmometrisch ermittelten Molmasse sowie aus folgenden spektroskopischen Befunden: 1. In den IR-Spektren der Komplexe 6 a, b tritt eine Absorption bei ca. 1700 c m - 1 auf, die der Valenzschwingung der Dreifachbindung vc=c [20] zugeordnet werden kann. Diese wird im Falle der Ester bei 2200 c m - 1 beobachtet. Sie ist im Komplex sehr deutlich zu kleineren Wellenzahlen hin verschoben, und zwar um einen Betrag von Av = ca. 500 cm - 1 , wie er bei allen bisher bekannten Pt(0)Alkin-Komplexen [20] gefunden wurde. Unauthenticated Download Date | 2/14/17 2:04 AM W. Kuchen et al. • Metallkomplexe der Phosphinsäuren 1400 Tab. II. Analytische Daten, Ausbeuten und Schmelzpunkte der Säure 3a, der Salze 4a-c, der Ester 5a, b und der Komplexe 6 a, b. Verbin- dithiophosphindung 4a 4b 4c 5a 5b 6a 6b a Osmometrisch in CHC13; Summenformel Molmasse (ber.) Schmp. [°C] Molmasse (gef.) 68 C6H13PS2Si 208,4 C 6 Hi 6 NPS 2 Si 225,4 C 10 Hi 4 NOPS 2 259,3 CHHI6NOPS2 273,4 C u H 1 3 OPS 2 256,3 CI2H15OPS2 270,4 C 47 H 43 OP 3 PtS 2 976,0 55-56 216a 208b 175-177c 208b 119—120c 242b 109-1lOc 256b 56,5-57,5 253a 256b 31-32 266a 270b 162-164c 950a 975d C 48 H 45 OP 3 PtS 2 990,0 155-157c 980a 989d [%] Methyl[ (trimethylsilyl )ethinyl] ...säure Ammonium-methyl[(trimethylsilyl)ethinyl]-... at Ammonium - (4 -met hoxy pheny 1) (l-propinyl)-...at Ammonium-(l-butinyl)(4-methoxyphenyl) - . . . at (4 -Methoxyphenyl) (1 -propinyl) ... säuremethylester (1 -Butinyl)(4-methoxyphenyl)... säuremethylester [ (4 -Methoxy pheny 1) (1 -propinyl) .. . säuremethylester]bis(triphenylphosphan )platin (0) [ (1 - Butiny 1) (4 -methoxy pheny 1) ... säuremethylester]bis(tripheny lphosphan )plat in (0) 3a Ausbeute b 95 55 72 68 75 78 75 EI-MS (m/e); c Zers.; d Analyse P S Si Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. 14,87 14,66 13,74 13,95 11,94 11,78 11,33 11,20 12,08 12,00 11,46 11,40 9,52 9,46 30,78 30,62 28,45 28,39 24,73 24,81 23,46 23,36 25,02 25,20 23,72 23,65 6,57 6,50 13,48 13,38 12,46 12,64 Ber. Gef. 9,39 9,32 6,48 6,43 Pt 19,99 20,06 19,71 19,40 FD-MS (m/e). Tab. III. Analytische Daten, Ausbeuten, magnetisches Verhalten und Zersetzungspunkte der Komplexe [(RC = C)(R')PS 2 ]M/n 7-18. Verbindung 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 -ditliiophosphinato- Ausbeute [ % ] magn. Verhalten (B.M. 295 K) Summenformel Molmasse (ber.) Zersp. [°C] Molmasse (gef.) Tris[(4-methoxyphenyl)(1-propinyl).. .]chrom(III) Bis[(4-methoxyphenyl)(1-propinyl).. .]cobalt(II) Bis[(4-methoxyphenyl)(1 -propinyl).. ,]nickel(II) Bis[ (4 -methoxy pheny 1) (1-propinyl).. .]zink(II) Tris[( l-butinyl)(4-methoxyphenyl).. .]chrom(III) Bis[( l-butinyl)(4-methoxyphenyl).. .]cobalt(II) Bis[ (1 -butinyl) (4-methoxyphenyl).. ,]nickel(II) Bis[(l-butinyl) (4-methoxyphenyl).. ,]zink(II) Tris[methyl{ (trimethylsilyl) ethinyl}.. .]chrom(III) Bis[methyl{ (trimethylsilyl)ethinyl }...]cobalt( II) Bis[methyl{(trimethylsilyl)ethinyl}.. .]nickel(II) Bis[methyl{(trimethylsilyl)ethinyl}.. .]zink(II) 64 3,84 85 4,42 85 diamagnet. 84 diamagnet. 85 3,87 77 4,45 87 diamagnet. 87 diamagnet. 80 3,81 89 4,51 76 diamagnet. 92 diamagnet. C3oH3oCr03P3S6 775,9 C 2 oH 2 oCo0 2 P 2 S 4 541,5 C 20 H 20 NiO 2 P 2 S 4 541,3 C 2 oH 20 0 2 P 2 S 4 Zn 548,0 C 33 H 3 6Cr0 3 P 3 S 6 818,0 C 22 H 24 Co0 2 P 2 S 4 569,6 C 22 H 24 Ni0 2 P 2 S 4 569,4 C 22 H 24 0 2 P 2 S 4 Zn 576,0 Ci8H36CrP3S6Si3 674,1 Ci2H24CoP2S4Si2 473,6 Ci2H24NiP2S4Si2 473,4 Ci2H24P2S4Si2Zn 480,1 211-213 772a 775b 178-180 549a 54l b 173-175 557a 540b 185-187 assoz.a 546b 198-201 800a 817b 166-168 558a 569b 163-165 579a 568b 178-180 assoz.a 574b 220-222 685a 673b 201-202 465a 473b 202-203 461a 472b 210-212 assoz.a 478b a Osmometrisch in CHCI3; b Analyse Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. Ber. Gef. M P S 6,70 6,48 10,88 10,84 10,85 10,80 11,93 11,90 6,36 6,28 10,35 10,30 10,31 10,28 11,35 11,32 7,72 7,65 12,44 12,42 12,40 12,37 13,62 13,55 11,98 11,75 11,44 11,40 11,44 11,28 11,31 11,22 11,36 11,27 10,88 10,82 10,88 10,68 10,76 10,69 24,80 24,91 23,68 23,58 23,69 23,61 23,41 23,38 23,52 23,44 22,52 22,47 22,53 22,48 22,27 22,33 28,54 28,58 27,08 26,90 27,09 27,00 26,72 26,65 FD-MS (m/e). Unauthenticated Download Date | 2/14/17 2:04 AM W. Kuchen et al. • Metallkomplexe der Phosphinsäuren 1401 Der Bindungsgrad der Dreifachbindung ist also infolge der koordinativen Betätigung der 71-Elektronen des Alkinylsubstituenten stark herabgesetzt. 2. Anstelle des scharfen Dubletts, wie es für die Propinylprotonen beim freien Liganden 5 a gefunden wurde, zeigt das iH-NMR-Spektrum von 6a ein breites Multiplett, das durch Kopplungen mit dem spinaktiven 195 Pt- und den 31 P-Kernen der Triphenylphosphanliganden hervorgerufen wird. Ammoniumsalze Zur Synthese der Ammoniumsalze wird trockenes Ammoniakgas unter Rühren auf die benzolische Lösung der Dithiophosphinsäuren geleitet. Die hierbei kristallin anfallenden Salze werden abgesaugt, mit Benzol und Ether gewaschen, i. Vak. getrocknet und aus Methanol/Ether (1:10 V o l . % ) umkristallisiert. Die Salze sind in Wasser, niedrigen Alkoholen und Aceton gut löslich, weniger löslich hingegen in Ether und Benzol. Eine analoge zusätzliche Multiplettierung wird für die Signale der Methylenprotonen von 6 b nach Koordination von 5b an Platin(O) gefunden. Ferner sei noch erwähnt, daß in den FD-Massenspektren von 6 a und 6 b der Molekülpeak M+- auftritt. Ester 10 mmol des entsprechenden Ammoniumsalzes und 5 ml CH 3 I werden 30 min in 100 ml wasserfreiem Dioxan auf 50 °C erwärmt. Das entstandene NH 4 I wird abfiltriert, die Lösung eingeengt, der Rückstand mit CHC13 aufgenommen und die rotbraune Lösung mehrfach mit 10-proz. wäßriger Na 2 C0 3 -Lösung ausgeschüttelt. Nach dem Trocknen der organischen Phase mit MgS0 4 wird erneut eingeengt, der Rückstand mit wenig CH2CI2 aufgenommen und der Ester chromatographisch gereinigt (Kieselgel 0,2-0,5 mm, CH2CI2 als Eluans). Hierbei bleiben die Nebenprodukte in der oberen Säulenzone zurück, der Ester ist im wasserklaren Eluat enthalten. Nach dem Eindampfen des Eluats verbleibt ein ölartiger Rückstand, der nach kurzer Zeit zu farblosen wachsartigen Kristallen erstarrt, die in vielen organischen Lösungsmitteln löslich sind. Experimenteller Teil Die Schmelz- und Zersetzungspunkte wurden im geschlossenen Röhrchen bestimmt und nicht korrigiert. I R (KBr-Preßlinge): Perkin-Elmer 283. N M R : H X - 9 0 R , Bruker-Physik, Karlsruhe. MS: Varian MAT 311 A. Molmassen: Dampfdruckosmometer der Firma H. Knauer, Berlin, CHC13 (37 °C). Magnetische Messungen: Nach der Gouy- [21] bzw. Faraday-[22]Methode mit einem Forschungsmagneten B - E 10 C 8 der Firma Bruker-Physik. Allgemeine Vorschriften zur Synthese Ausgangsstoffe: Die Verbindungen R C = C M g B r (R = CH 3 [23-24], C2H5 [23-24], (CH3)3Si [25]). die Perthiophosphonsäureanhydride (R'PS2)2 (R' = CH 3 [26], 4 - C H 3 0 - C 6 H 4 [27]) sowie Pt(PPh 3 ) 4 [28] wurden nach Literaturvorschriften hergestellt. Dithiophosphinsäuren RR'P(S)SH In Anlehnung an eine von K . Diemert und W . Kuchen [3] angegebene Darstellungsvorschrift für Säuren R R ' P ( S ) S H arbeitet man wie folgt: Zu einer noch warmen Lösung des vom überschüssigen Magnesium befreiten Grignardreagenzes (ca. 0,5 mol) in 400 ml T H F gibt man unter Luft- und Feuchtigkeitsausschluß portionsweise ca. 0,23 mol des Perthiophosphonsäureanhydrids. Nach beendeter Zugabe erwärmt man das Reaktionsgemisch während 2 - 3 h zum Rückfluß des Lösungsmittels, versetzt nach dem Abkühlen mit 200 ml Ether und hydrolysiert sodann unter Eiskühlung mit wäßriger 10-proz. HCl. Man trennt die organische Phase ab, extrahiert die wäßrige Schicht mehrfach mit Ether und trocknet die vereinigten organischen Phasen mit wasserfreiem MgS0 4 . Beim Einengen mittels eines Rotationsverdanipfers bleiben die Dithiophosphinsäuren als gelbe Öle zurück, ausgenommen 3a, die schnell zu farblosen Kristallen erstarrt, welche aus Pentan umkristallisiert werden können. [RR'PSzJzM 5 mmol des Metall(II)-Salzes in 50 ml Wasser werden bei ca. 50 °C unter Rühren zu 10 mmol des entsprechenden Ammoniumdithiophosphinats, gelöst in 50 ml Wasser, getropft. Hierbei fällt der Komplex als unlöslicher Niederschlag aus, der abgesaugt, sehr gründlich mit Wasser gewaschen und i. Vak. über P 4 0io bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wird. Die Komplexe werden sodann aus Chloroform/Ligroin (1:5 Vol.%) umkristallisiert. Sie sind löslich in Chlorkohlenwasserstoffen, schlecht löslich in Ligroin. [RR'PSiJsCr Zu einer Lösung von 15 mmol des entsprechenden Ammoniumdithiophosphinats in 100 ml Isopropanol tropft man bei 50-60 °C unter Rühren eine Lösung von 5 mmol CrCl3 • 6 H 2 0 in 50 ml Isopropanol. Nach einer Stunde wird das Reaktionsgemisch heiß filtriert. Aus dem Filtrat scheiden sich blauviolette Kristalle ab, die zur Reinigung aus Chloroform/Hexan (1:5 V o l . % ) umkristallisiert werden. Löslichkeit wie oben. Platin( O )-Alkin-Komplexe Alle Operationen sind unter peinlichstem Luftund Feuchtigkeitsausschluß mit sauerstofffreien Lösungsmitteln durchzuführen: 0.5 mmol Pt(PPh 3 ) 4 und 2 mmol l-Alkinyl-4-methoxyphenyldithiophos- Unauthenticated Download Date | 2/14/17 2:04 AM 1402 W. Kuchen et al. • Metallkomplexe der Phosphinsäuren 1402 phinsäuremethylester werden in 50 ml Ethanol solange auf 55-60 °C erwärmt, bis eine klare gelbe Lösung entstanden ist, aus der beim Abkühlen auf Raumtemperatur ein blaßgelber Niederschlag ausfällt. Nach 12-stündigem Stehen bei 5 °C wird die überstehende Lösung sorgfältig abdekantiert, der Niederschlag aus 50 ml Ethanol bei 60 °C umgelöst und nach Waschen mit Ethanol im Hochvak. getrocknet. [1] X I V . Mitteil.: P. N. Mohan Das und W. Kuchen, Ind. J. Chem. 15 A, 977 (1978). [2] Teil der Dissertation R. Uppenkamp, Universität Düsseldorf 1978. [3] K. Diemert und W. Kuchen, Phosphorus and Sulfur 3, 131 (1977). [4] H. Hoffmann und G. Schumacher, Tetrahedron Lett. 1967, 2963. [5] O. N. Grishina, L. M. Kosova und S. M. Klyuchanskaya, Zh. Obshch. Khim. 41, 1995 (1971); C. A. 76, 34354c (1972). [6] K. Diemert und W. Kuchen, Angew. Chem. 83, 544 (1971); Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 10, 508 (1971). [7] L. J. Bellamy, Ultrarot-Spektrum und chemische Konstitution, 2. Aufl., S. 48, Dr. D. Steinkopf Verlag, Darmstadt 1966. [8] C. Charrier, W. Chodkiewicz und P. Cadiot, Bull. Soc. Chim. Fr. 1966, 1002. [9] G. Hägele, K. Diemert und W. Kuchen, Z. Naturforsch: 28b, 185 (1973). [10] C. 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