Кіріспе

Органометалл химиясындағы реакция түрі. Редуктивті жою – органометалл химиясындағы элементарлық қадам, онда металл орталығының тотығу дәрежесі төмендеп, екі лиганд арасында жаңа ковалентті байланыс қалыптасады. Бұл тотықтыру қосылу реакциясының микроскопиялық кері процесі және көптеген катализдік процестерде өнім беру сатысы болып табылады. Тотықтыру қосылу және редуктивті жою кері реакциялар болғандықтан, екі процеске де бірдей механизмдер қолданылады, ал өнімнің тепе-теңдігі екі бағыттың термодинамикалық қасиеттеріне байланысты.

Жалпы ақпарат

Редуктивті жою көбінесе жоғары тотығу күйлерінде кездеседі және бір металл орталығында (моноядролық) екі электрондық өзгеріс немесе екі металл орталығында (биядролық, динуклеарлық немесе биметалликалық) әрқайсысында бір электрондық өзгеріс болуы мүмкін. Биядролық редуктивті жою кезінде әрбір металдың тотығу күйі бір бірлікке төмендейді, ал әрбір металдың d электрондарының саны бір бірлікке артады. Мұндай реакциялық қабілет әдетте тотығу күйінің бір бірлік өзгеруін қалайтын бірінші қатар металдарында байқалады, бірақ екінші және үшінші қатар металдарында да кездеседі.

Механизмдер

Окистендіруші қосудағыдай, редуктивті жоюда да бірнеше механизмдер мүмкін. Басты механизм – келісілген жол, яғни стереохимия сақталатын, полярлы емес үш орталықтандырылған өтпелі күй. Сонымен қатар, стереохимия инверсиясымен жүретін SN2 механизмі немесе стереохимия жойылатын радикалдық механизм – редуктивті жоюдың басқа да мүмкін жолдары.

Квадраттық жазықтық кешендер

Квадраттық жазықтық кешендерді редуктивті жою әр түрлі механизмдер арқылы жүруі мүмкін: диссоциативтік, диссоциативтік емес және ассоциативтік. Октаэдрлік кешендерге ұқсас, квадраттық жазықтық кешендер үшін диссоциативтік механизм лигандтың жоғалтылуымен басталады, нәтижесінде редуктивті жоюға түсіп, бір координаталы металл кешенін құрайтын үш координаталы аралық туындайды. Диссоциативтік емес жол үшін, екі координаталы кешенді алу үшін төрт координаталы жүйеден редуктивті жою жүзеге асырылады. Егер жоюға қатысатын лигандтар бір-біріне транс-положениеде болса, кешен алдымен транс-цис изомеризациясына ұшырауы керек. Ассоциативтік механизмде лиганд бастапқыда төрт координаталы металл кешенімен байланысып, бес координаталы кешенді құруы керек, ол октаэдрлік кешендер үшін диссоциациялық механизмге ұқсас редуктивті жоюдан өтеді.

Редуктивті жоюға әсер ететін факторлар

Редуктивті жою әртүрлі факторларға сезімтал, оның ішінде: 1) металл табиғаты және электрондық тығыздық; 2) стерикалық кедергілер; 3) қатысатын лигандтар; 4) координациялық сан; 5) геометрия; және 6) фотолиз/тотығу. Бұған қоса, редуктивті жою және окистендіру қосылу кері реакциялар болғандықтан, редуктивті жою жылдамдығын арттыратын кез келген стерикалық кедергілер немесе электрондық факторлар термодинамикалық тұрғыдан окистендіру қосылу жылдамдығын баяулатуы тиіс.

Стериктер

Редуктивті жою көбінесе стерикалық кедергісі жоғары металл орталығынан жылдамырақ жүреді, себебі редуктивті жою кезінде стерикалық қиындықтар азаяды. Сонымен қатар, кең лигандтық тістеу бұрыштары редуктивті жоюды жеделдетеді, өйткені стерикалық факторлар жоюға қатысатын топтарды жақындастырады, бұл орбиталық жабысуға жағдай жасайды.

Қатысушы лигандтар

Редуктивті жоюдың кинетикасын болжау қиын, бірақ гидридтерге қатысты реакциялар, өту күйіндегі орбиталық жақындасудың нәтижесінде, әсіресе жылдам өтеді.

Үйлестіру нөмірі

Редуктивті жою үш немесе бес координатты металл орталықтарының кешендері үшін төрт немесе алты координатты металл орталықтарына қарағанда жылдамдатылған түрде жүреді. Жұп координациялық санға ие кешендерде редуктивті жою металл-лиганд антибайланыс орбиталының күшті болуымен сипатталатын аралық затты құрайды. Тақ координациялық санға ие кешендерден редуктивті жою кезінде пайда болатын аралық молекулалық байланыссыз орбитаны қалыптастырады.

Геометрия

Редуктивті жою, әдетте, өніміне құрылымы ұқсас кешендер үшін жылдамдатылады.

Қолданбалар

Редуктивті жою академиялық және өнеркәсіптік салаларда кеңінен қолданыс тапты, ең белгілілері – сутегілендіру, Монсантоның сірке қышқылы өндірісі, гидроформализация және кросс-байланыс реакциялары. Көптеген катализдік циклдерде редуктивті жою өнім түзу сатысы болып табылады және катализаторды жаңартады; алайда, Хек реакциясы мен Ваккер процесінде редуктивті жою тек катализаторды жаңартуға қатысады, себебі бұл реакциялардағы өнімдер β-гидридті жою арқылы түзіледі.