Кіріспе

Химияда өтпелі металл қышқылы (пинцер) кешені – қышқыл лиганды бар координациялық кешеннің бір түрі. Қышқыл лигандтар – меридиональды конфигурациядағы үш жақын копланарлық орынға берік байланысатын хелаттаушы агенттер. Қышқылы металлдың өзара әрекеттесуінің икемсіздігі нәтижесінде пайда болған кешендерге жоғары жылулық тұрақтылық қасиеті беріледі. Бұл тұрақтылықтың бір бөлігі, әр шетіндегі донорлық орындардағы органикалық топтардың циклометаллануын шектейтін қышқылының шектелген геометриясына байланысты. Бұл эффект болмаған жағдайда циклометаллану кешендерді деактивациялаудың маңызды процесі болып табылады, әсіресе олардың С-Н байланысын белсендіру қабілетін шектейді. Органикалық топтар реакциялық координациялық орынның айналасында гидрофобты қуысты да анықтайды. Қышқылы кешендерінің стехиометриялық және катализдік қолданылуы 1970 жылдардың ортасынан бері қарқынды зерттелуде. Көптеген қышқылы лигандтарда фосфиндер кездеседі. Металл қышқылы кешендерінің реакциялары қышқылы лиганд жазықтығына перпендикуляр үш орында локалданады, бірақ кейбір жағдайларда бір қол геми-лабильді болып табылады және қосымша координациялық орын уақытша пайда болады. Қышқылы лигандтарының алғашқы мысалдары (бастапқыда осылай аталмаған) орталық донорлық орын ретінде карбанионды және жанында фосфин донорлары бар анионды қосылыстар еді; бұл қосылыстар PCP қышқылы деп аталады.

Клиптердің лигандтарының қолданылу аясы

Тіпті ең көп таралған лигандтар класы PCP донорлық жиынтығын қамтиды, бірақ фосфиндер тиоэтерлермен және үшіншілік аминдермен ауыстырылатын нұсқалар да жасалған. Көптеген тістегі лигандтар пиридиндер сияқты орталық координациялық топтың орнында азот донорларын да қамтиды (суретті қараңыз). POCOP – оңай дайындалатын тістегі лиганд. Көптеген тридентатты лигандтар үш тікелей, бір жазықтықтағы координациялық орындарды иеленеді. Мұндай лигандтардың ең танымал түрі – терпиридин ("терпи"). Терпи және оның туыстары дәстүрлі тістегі лигандтардағы екі терминалды донорлық орынның кеңістіктік кедергісінен лиши. Металл тістегі кешендері көбінесе C-H байланысын белсендіру арқылы дайындалады. Ni(II) N,N,N тістегі кешендері Кумада, Соногашира және Судзуки-Мияура реакцияларында белсенді емес алкил галоидтармен қосылуда активті.

Клипса лигандтарының түрлері

Кинц лиганды көбінесе анионды, металл орталығына екі электрон доноры болып табылады. Ол әдетте арилдік құрылымдардан тұратын қатты, жазық тіректен тұрады және мета-позицияларда екі бейтарап, екі электрон донор тобына ие. Кинц лигандыларының жалпы формуласы 2,6-(ER2)2C6H3 – қысқартылып ECE деп белгіленеді – мұнда E екі электрон доноры, ал C – ароматтық тіректің ipso көміртегі (мысалы, PCP – екі фосфин доноры). Қатты үш тісті үйлесімділік режимі металл кешендерінің жоғары жылулық және ауадағы тұрақтылығын қамтамасыз етеді. Металл кешенін жасау үшін екі негізгі тәсіл қолданылады. Бірі – X = Br, I болатын ipso C-X байланысының металл орталығына, көбінесе M(0) (M = Pd, Mo, Fe, Ru, Ni, Pt) тотықтырғыш қосылуы, бірақ жоғары тотығу күйі бар басқа металл кешендерін де қолдануға болады (мысалы, Rh(COD)Cl2). Металл енгізудің тағы бір маңызды әдісі – C-H байланысын белсендіру. PCP тістегі палладий катализаторларын қолдану арқылы 900 000-нан астам айналым санымен (TON) және жоғары шығыммен арил-арил байланысын жүзеге асыруға болады.

Алкандардың сусыздануы

Алкандар жоғары температурада дегидрленуге ұшырайды. Әдетте, бұл түрлену гетерогенді катализ арқылы жүзеге асырылады, себебі дәстүрлі біртекті катализаторлар қажетті температурада (~200 °C) ыдырап қалады. Бұл түрленуді жеткілікті термотұрақтылыққа ие пінцет катализаторлар біртекті түрде катализдей алады. Бұл идея 1996 жылы Йенсен және оның әріптестерімен дәлелденді. Олар 200 °C температурада иридий және родий пінцет кешендерінің циклооктанды 12 мин⁻¹ айналымдық жиілікпен дегидрленуін катализдейтінін хабарлады. Олар дегидрлену жылдамдығының бұрынғы хабарламалардан екі рет артық екенін анықтады. Біртекті катализделген процесті алкен метатезі сияқты басқа реакциялармен біріктіруге болады. Мұндай тандемдік реакциялар гетерогенді катализаторлармен көрсетілген емес.

Тарих

PCP лигандтарын зерттеу жұмысы бастапқыда ұзын тізбекті дитерциарлы фосфиндерден – R2P(CH2)nPR2 түріндегі қосылыстардан – алынған Pt(II) кешендерін зерттеуден туындады, мұнда n > 4 және R = трет-бутил. Платина бір метилен тобын металаттап, HCl бөліп шығарады, нәтижесінде PtCl(R2P(CH2)2CH(CH2)2PR2) сияқты қосылыстар пайда болады. Пинцер кешендері алкандардың дегидрленуін катализдейді. Алғашқы хабарламаларда 200 °C температурада 12 мин−1 айналым жиілігімен циклооктанды Ir пинцер кешенімен дегидрлеу сипатталған. Бұл кешендер мұндай температурада бірнеше күнге дейін термодинамикалық тұрақты болады.