Articulo de referencia

Acetilacetonatos metálicos

Los acetilacetonatos metálicos son complejos de coordinación derivados del anión acetilacetonato ( CH 3 COCHCOCH − 3 ) e iones metálicos, generalmente metales de transición . El...

Los acetilacetonatos metálicos son complejos de coordinación derivados del anión acetilacetonato ( CH3 COCHCOCH3 ) e iones metálicos, generalmentemetales de transición. Elligandobidentado acetilacetonato se abrevia a menudo como acac. Típicamente, ambos átomos de oxígeno se unen al metal para formar un anillo quelato de seis miembros. Los complejos más simples tienen la fórmula M(acac)3y M(acac)2. Los complejos de ligando mixto, por ejemplo VO(acac)2, también son numerosos. También se han desarrollado variaciones de acetilacetonato con una miríada de sustituyentes en lugar de metilo (RCOCHCOR). [ 1 ] Muchos de estos complejos son solubles endisolventes, a diferencia de los haluros metálicos relacionados. Debido a estas propiedades, los complejos acac se utilizan a veces comode catalizadores. Las aplicaciones incluyen su uso como"reactivos de desplazamiento"de RMNsíntesis orgánica, y precursores dede hidroformilación.C5 HEn algunos casos, el 7 O2 también se une a los metales a través del átomo de carbono central; este modo de enlace es más común para los metales de transición de la tercera fila, como el platino(II) y el iridio(III).

Síntesis

La síntesis habitual implica el tratamiento de una sal metálica con acetilacetona, acacH: [ 2 ]

M z + + z  Hacac M(acac) z + z  H +

La adición de una base facilita la eliminación de un protón de la acetilacetona y desplaza el equilibrio hacia la formación del complejo. Ambos centros de oxígeno se unen al metal para formar un anillo quelato de seis miembros. En algunos casos, el efecto quelato es tan fuerte que no se necesita añadir una base para formar el complejo. Algunos complejos se preparan mediante metátesis utilizando Tl (acac).

Estructura y enlaces

En la mayoría de sus complejos, el acac forma anillos quelato C 3 O 2 M de seis miembros . [ 3 ] El anillo M(acac) es plano con un plano de simetría que biseca el anillo.

El anillo acacM generalmente exhibe carácter aromático, consistente con el enlace deslocalizado en la porción monoaniónica C 3 O 2. De acuerdo con este escenario, en algunos complejos, el ligando acac es susceptible a la sustitución electrofílica, similar a la sustitución aromática electrofílica (en esta ecuación Me = CH 3 ): [ 4 ]

Co(O 2 C 3 Me 2 H) 3 + 3  NO 2 + → Co(O 2 C 3 Me 2 NO 2 ) 3 + 3  H +

En términos de conteo de electrones , el ligando acac bidentado neutro con enlace O,O es un "ligando LX", es decir, una combinación de una base de Lewis (L) y un pseudohaluro (X).

Una excepción a la descripción clásica presentada anteriormente, el aducto bis(piridina) del acetilacetonato de cromo(II) presenta un ligando acac 2- no inocente . [ 5 ]

Clasificación por tríada

Tríada de titanio

El tratamiento de TiCl 4 con acetilacetona produce TiCl 2 (acac) 2 , un complejo octaédrico de color rojo con simetría C 2 :

TiCl₄ + 2 H₂A(cac) → TiCl₂ ( acac ) + 2 HCl  

Esta reacción no requiere base. En condiciones atmosféricas, el complejo dibromado se hidroliza fácilmente (1 h), mientras que los complejos dicloro y difluoro no se hidrolizan fácilmente (1-3 días). El complejo TiCl₂ ( acac) es fluxional en disolución, y su espectro de RMN muestra una única resonancia de metilo a temperatura ambiente. [ 6 ]

A diferencia del Ti(IV), tanto el Zr(IV) como el Hf(IV) se unen a cuatro acetilacetonatos bidentados, lo que refleja el mayor radio de estos metales. El acetilacetonato de hafnio y el acetilacetonato de circonio adoptan estructuras antiprismáticas cuadradas.

En cuanto a los acetilacetonatos de titanio(III), el Ti(acac) está bien estudiado. Este compuesto de color azul se forma a partir de tricloruro de titanio y acetilacetona. [ 3 ]

Tríada de vanadio

Un modelo de bolas y varillas de VO(acac) 2

El acetilacetonato de vanadilo es un complejo azul con la fórmula V(O)(acac) . Este complejo presenta el grupo vanadilo (IV), y se conocen muchos compuestos relacionados. La molécula es piramidal cuadrada, con simetría C₂v idealizada . El complejo cataliza la epoxidación de alcoholes alílicos mediante peróxidos. El acetilacetonato de vanadio(III) es un sólido marrón oscuro. Los complejos de β-dicetonato de vanadio se utilizan como precatalizadores en la producción comercial de elastómeros de etileno-propileno-dieno (EPDM). A menudo se evalúan para otras aplicaciones relacionadas con baterías de flujo redox, diabetes y mejora de la actividad de la insulina, y como precursores de materiales inorgánicos mediante CVD. [ 7 ]

Tríada de cromo

El acetilacetonato de cromo(III) , Cr(acac) , es un complejo octaédrico típico que contiene tres ligandos acac⁻ . Como la mayoría de estos compuestos, es altamente soluble en disolventes orgánicos no polares. Este complejo en particular, que tiene tres electrones desapareados, se utiliza como agente de relajación de espín para mejorar la sensibilidad en la espectroscopia cuantitativa de RMN de carbono-13 . [ 8 ] El acetilacetonato de cromo(II) es un compuesto de color marrón claro altamente sensible al oxígeno. El complejo adopta una estructura plano-cuadrada , débilmente asociada en pilas en estado sólido. Es isomorfo con Pd(acac) y Cu(acac) . [ 9 ] Mo(acac) , un complejo púrpura sensible al aire, se prepara por metátesis de sales a partir de hexacloromolibdato. [ 10 ] [ 11 ]

tríada de manganeso

Modelo de bolas y varillas de Δ -Mn(acac) 3 , con elongación tetragonal de Jahn-Teller

El Mn(acac) se ha preparado mediante la comproprocionación del compuesto de manganeso(II) Mn(acac) con permanganato de potasio en presencia de acetilacetona adicional. [ 12 ] Alternativamente, la reacción directa de acetilacetona con permanganato de potasio . [ 13 ] En términos de estructura electrónica, el Mn(acac) es de alto espín . Su estructura octaédrica distorsionada refleja distorsiones geométricas debidas al efecto Jahn-Teller . Las dos estructuras más comunes para este complejo incluyen una con elongación tetragonal y otra con compresión tetragonal. Para la elongación, dos enlaces Mn-O son de 2,12  Å mientras que los otros cuatro son de 1,93  Å. Para la compresión, dos enlaces Mn-O son de 1,95  Å y los otros cuatro son de 2,00  Å. Los efectos de la elongación tetragonal son notablemente más significativos que los efectos de la compresión tetragonal. [ 14 ]

Esquema 1. Estructura del acetilacetonato de manganeso(III).

En química orgánica, el Mn(acac) 3 se ha utilizado como oxidante de un electrón para el acoplamiento de fenoles. [ 15 ]

Se han evaluado las tasas de transferencia de electrones para Mn(acac)3. [ 16 ] -

Mn(acac) 2 es un sólido de color marrón claro que se obtiene por secado al vacío del dihidrato amarillo Mn(acac) 2 (H 2 O) 2 . [ 17 ]

Tríada de hierro

El acetilacetonato de hierro(III) , Fe(acac) , es un complejo rojo de alto espín que es altamente soluble en disolventes orgánicos. Es un complejo de alto espín con cinco electrones desapareados. Ocasionalmente se ha investigado como precursor de catalizadores. [ 18 ] El Fe(acac) se ha resuelto parcialmente en sus isómeros Δ y Λ . [ 19 ] El complejo ferroso Fe(acac) es oligomérico.

Al igual que el hierro, el Ru(III) forma un tris(acetilacetonato) estable . La reducción de este derivado de Ru(III) en presencia de otros ligandos produce complejos de ligandos mixtos, por ejemplo, Ru(acac) (alqueno) . [ 20 ]

Tríada de cobalto

Rh(acac)(CO) 2 que muestra el "apilamiento" de las unidades planas individuales a través de interacciones Rh---Rh .

El tris(acetilacetonato)cobalto(III) , Co(acac) , es un complejo diamagnético de bajo espín. Al igual que otros compuestos del tipo M(acac) , este complejo es quiral (tiene una imagen especular no superponible). [ 19 ]

Esquema 2. Quiralidad de M(acac)3

La síntesis de Co(acac) 3 implica el uso de un oxidante ya que los precursores de cobalto son divalentes:

2  CoCO 3 + 6  Hacac + H 2 O 2 → 2  Co(acac) 3 + 4  H 2 O + 2  CO 2

El complejo "Co(acac) ", al igual que el complejo de níquel con estequiometría análoga, se aísla típicamente con dos ligandos adicionales, es decir, Co(acac)₂L₂ octaédrico . La forma anhidra existe como el tetrámero [Co(acac)₂]₄ . Al igual que el complejo trimérico de níquel, este tetrámero muestra interacciones ferromagnéticas a bajas temperaturas. [ 21 ]

Se conocen Ir(acac) y Rh(acac) . También se conoce un segundo isómero de enlace del complejo de iridio, trans -Ir(acac) ( C₆H (COMe) )(H₂O ) . Este derivado con enlace C es un precursor de catalizadores homogéneos para la activación de C–H y reacciones químicas relacionadas. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]

Dos acetilacetonatos de rodio(I) e iridio(I) bien estudiados son Rh(acac)(CO) 2 e Ir(acac)(CO) 2 . Estos complejos son plano-cuadrados, con simetría C 2v .

Tríada de níquel

Modelo de varillas de [Ni(acac) 2 ] 3

El bis(acetilacetonato) de níquel(II) existe como el complejo trimetálico [Ni(acac) 2 ] 3 . Los β-dicetonatos voluminosos dan complejos rojos, monoméricos, plano-cuadrados. [ 26 ] El bis(acetilacetonato) de níquel(II) reacciona con agua para dar el aducto octaédrico [ 27 ] [Ni(acac) 2 (H 2 O) 2 ] , un sólido verde tiza.

A diferencia del complejo magnetismo y las estructuras del Ni(acac) 2 , el bis(acetilacetonato) de platino(II) y el bis(acetilacetonato) de paladio(II) son especies monometálicas diamagnéticas.

Tríada de cobre

El Cu(acac) 2 se prepara tratando la acetilacetona con Cu(NH acuoso)3 ) 2+ 4. Está disponible comercialmente, cataliza reacciones de acoplamiento y transferencia de carbeno.

A diferencia del derivado de cobre(II), el acetilacetonato de cobre(I) es una especie oligomérica sensible al aire . Se emplea para catalizar adiciones de Michael . [ 28 ]

Tríada de zinc

El complejo monoacuoso Zn(acac) 2 H 2 O ( pf  138–140  °C) es pentacoordinado y adopta una estructura piramidal cuadrada. [ 29 ] El complejo es útil en síntesis orgánica . [ 30 ] La deshidratación de esta especie produce el derivado anhidro higroscópico (pf  127  °C). [ 31 ] Este derivado más volátil se ha utilizado como precursor de películas de ZnO .

Acetilacetonatos de los otros elementos

El acetilacetonato de aluminio incoloro (Al(acac) ) es estructuralmente similar a otros complejos tris, por ejemplo, [Fe(acac) ]. Los trisacetilacetonatos de los lantánidos suelen adoptar números de coordinación superiores a 8.

Variantes de acac

Se conocen bien muchas variantes de acetilacetonatos. Los hexafluoroacetilacetonatos y trifluoroacetilacetonatos forman complejos que a menudo están relacionados estructuralmente con los acetilacetonatos regulares, pero son más ácidos de Lewis y más volátiles. El complejo Eufod , Eu ( OCC(CH₃ ) ₃CHCOC₃F₇ ), presenta un ligando parcialmente fluorado complejo. Este complejo es un ácido de Lewis que forma aductos con diversas bases fuertes .

Uno o ambos centros de oxígeno en el acetilacetonato pueden ser reemplazados por grupos RN, dando lugar a los ligandos Nacac y Nacnac . El reemplazo de los átomos de oxígeno por azufre da lugar a ditioacetilacetonatos de metales de transición .

acetilacetonatos unidos por enlaces de carbono

do5 H7 O2 en algunos casos también se une a metales a través del átomo de carbono central (C3); este modo de enlace es más común para los metales de transición de la tercera fila como el platino(II) y el iridio(III). Los complejos Ir(acac)3y los aductos de base de Lewis correspondientes Ir(acac)3L (L = unaamina) contienen un ligando acac unido al carbono. Los espectros IR dea OνCOde energía relativamente bajade 1535 cm−1, mientras que en los acetilacetonatos unidos al carbono, la vibración del carbonilo ocurre más cerca del rango normal para C=O cetónico, es decir 1655 cm−1.

Referencias

  1. Albrecht, M.; Schmid, S.; De Groot, M.; Weis, P.; Fröhlich, R. (2003). "Autoensamblaje de un metalocriptando de tipo helicato enantioméricamente puro y apolar". Chem. Comm. 2003 (20): 2526– 2527. doi : 10.1039/b309026d . PMID 14594263 . 
  2. RC Mehrotra; R. Bohra; DP Gaur (1978). β-dicetonas metálicas y derivados afines . Academic Press. ISBN 0-12-488150-5.
  3. 1 2 Arslan, Evrim; Lalancette, Roger A.; Bernal, Ivan (2017). "Un estudio histórico y científico de las propiedades de los tris-acetilacetonatos de metal(III)". Química estructural . 28 (1): 201– 212. Bibcode : 2017StrCh..28..201A . doi : 10.1007/s11224-016-0864-0 . S2CID 99668641 . 
  4. Shalhoub, George M. (1980). "Síntesis, reacciones y espectros de Co(acac)3: un experimento para química general". Journal of Chemical Education . 57 (7): 525. Bibcode : 1980JChEd..57..525S . doi : 10.1021/ed057p525 .
  5. ^ Vinum, Morten Gotthold; Voigt, Laura; Hansen, Steen H.; Campana, Colby; Clark, Kensha Marie; Larsen, René Wugt; Pedersen, Kasper S. (2020). "Actividad redox de acetilacetonato activada por campo de ligando" . Ciencia Química . 11 (31): 8267– 8272. doi : 10.1039/d0sc01836h . PMC 8163028 . PMID 34094180 .  
  6. Wilkie, CA; Lin, G.; Haworth, DT (1979). " Complejos cis- [ dihalobis ( 2,4-pentaedonato)titanio(IV) ] ". Síntesis inorgánicas . Vol. 19. págs. 145–148 . doi : 10.1002/9780470132500.ch33 . ISBN   978-0-470-13250-0.
  7. VD Makhaev; LA Petrova (2017). "Síntesis mecanoquímica de β-dicetonatos de vanadio (III)". Zhurnal Obshchei Khimii (Revista rusa de química general) . 87 (6): 1105– 1109. doi : 10.1134/s1070363217060019 . S2CID 103887631 . 
  8. Caytan, Elsa; Remaud, Gerald S.; Tenailleau, Eve; Akoka, Serge (2007). " Espectroscopia de RMN de 13C cuantitativa precisa y exacta con tiempo experimental reducido". Talanta . 71 (3): 1016– 1021. doi : 10.1016/j.talanta.2006.05.075 . PMID 19071407 . 
  9. Cotton, FA; Rice, CE; Rice, GW (1977). "Las estructuras cristalinas y moleculares del bis(2,4-pentanedionato)cromo". Inorg. Chim. Acta . 24 : 231– 234. doi : 10.1016/S0020-1693(00)93880-5 .
  10. Larson, Melvin L.; Moore, Fred W.; Waller, James; Bryant, Burl E. (1966). "Tris(2,4-pentanedionato)molibdeno (III)". Síntesis inorgánicas . Vol. 8. págs. 153–156 . doi : 10.1002/9780470132395.ch40 . ISBN   978-0-470-13167-1.
  11. Ledneva, A. Yu.; Artemkina, SB; Piryazev, DA; Fedorov, VE (2015). "Estructura y propiedades térmicas del complejo de molibdeno Mo(acac) 3 ". Journal of Structural Chemistry . 56 (5): 1021– 1023. Bibcode : 2015JStCh..56.1021L . doi : 10.1134/S0022476615050315 .
  12. Charles, RG (1963). "Acetilacetonato manganeso(III)". Síntesis inorgánicas . Vol. 7. págs. 183–184 . doi : 10.1002/9780470132388.ch49 . ISBN   978-0-470-13238-8.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  13. Girolami, G.; Rauchfuss, T.; Angelici, R. Síntesis y técnica en química inorgánica , 3.ª ed.; University Science Books: Sausalito, CA, 1999; págs. 85-92. ISBN 0-935702-48-2
  14. Cotton, F. Albert ; Wilkinson, Geoffrey ; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999), Química inorgánica avanzada (6.ª ed.), Nueva York: Wiley-Interscience, ISBN  0-471-19957-5
  15. Snider, BB (2001). "Acetilacetonato de manganeso(III)". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York, NY: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X.rm022 . ISBN 0-471-93623-5.
  16. Fawcett, W.; Opallo, M. (1992). "Parámetros cinéticos para la transferencia heterogénea de electrones al tris(acetilacetonato)manganeso(III) y tris(acetilacetonato)hierro(III) en disolventes apróticos". Journal of Electroanalytical Chemistry . 331 ( 1– 2): 815– 830. doi : 10.1016/0022-0728(92)85008-Q .
  17. Charles, Robert G. (1960). "Acetilacetonato de manganeso(II)". Síntesis inorgánicas . Vol. 6. págs. 164–166 . doi : 10.1002/9780470132371.ch51 . ISBN   978-0-470-13165-7.{{cite book}}: Incompatibilidad de ISBN/Fecha ( ayuda )
  18. Richert, SA; Tsang, PKS; Sawyer, DT (1989). "Procesos redox centrados en el ligando para complejos de manganeso, hierro y cobalto, MnL 3 , FeL 3 , y CoL 3 , (L = acetilacetonato, 8-quinolinato, picolinato, 2,2 -bipiridilo, 1,10-fenantrolina) y para sus complejos tetrakis(2,6-diclorofenil)porfinato [M(Por)]". Inorg. Chem. 28 (12): 2471– 2475. doi : 10.1021/ic00311a044 .
  19. 1 2 Lennartson, Anders (2011). "Resolución óptica y racemización de [Fe(acac) 3 ]". Inorg. Chim. Acta . 365 : 451– 453. doi : 10.1016/j.ica.2010.07.066 .
  20. Bennett, MA; Heath, GA; Hockless, DCR; Kovacik, I.; Willis, AC (1998). "Complejos de alquenos de rutenio divalente y trivalente estabilizados por quelación. Dependencia de la orientación del alqueno coordinado en el estado de oxidación del metal". J. Am. Chem. Soc. 120 (5): 932– 941. Bibcode : 1998JAChS.120..932B . doi : 10.1021/ja973282k .
  21. Vreshch, VD; H. Zhang, J.-H. Yang; Filatov, AS; Dikarev, EV (2010). "Acetilacetonato de cobalto(II) plano cuadrado monomérico: ¿misterio o error?". Inorg. Chem. 49 (18): 8430– 8434. doi : 10.1021/ic100963r . PMID 20795642 . 
  22. Bennett, MA; Mitchell, TRB (1976). "Complejos de 2,4-pentanedionato con enlace γ-carbono de iridio trivalente". Inorg. Chem. 15 (11): 2936– 8. doi : 10.1021/ic50165a079 .
  23. Bhalla, G.; Oxgaard, J.; Goddard, WA; Periana, Roy A. (2005). "Hidrovinilación de olefinas catalizada por un complejo de iridio mediante activación de CH" (PDF) . Organometallics . 24 (23): 5499– 5502. doi : 10.1021/om050614i .
  24. Wong-Foy, AG; Bhalla, G.; Liu, XY; Periana, RA (2003). "Activación y catálisis de enlaces C–H de alcanos mediante un complejo de iridio ligado con donador de oxígeno". J. Am. Chem. Soc. 125 (47): 14292– 14293. doi : 10.1021/ja037849a . PMID 14624574 . 
  25. Tenn, William J.; Young, Kenneth JH; Bhalla, Gaurav; Oxgaard, Jonas; Goddard, William A.; Periana, Roy A. (2005). "Activación de CH con un complejo de iridio-metoxón donador de oxígeno" (PDF) . J. Am. Chem. Soc. 127 (41): 14172– 14173. doi : 10.1021/ja051497l . PMID 16218597 . 
  26. Döhring, A.; Goddard, R.; Jolly, PW; Krüger, C.; Polyakov, VR (2007). "Isomería monómero-trímero en derivados de pentano-2,4-diona 3-sustituidos de níquel(II)". Inorg. Chem . 36 (2): 177– 183. doi : 10.1021/ic960441c .
  27. Williams, Paul; Jones, Anthony; Bickley, Jamie; Steiner, Alexander; Davies, Hywel; Leedham, Timothy; Impey, Susan; Garcia, Joanne; Allen, Stephen; Rougier, Aline ; Blyr, Alexandra (2 de agosto de 2001). "Síntesis y estructuras cristalinas de aductos de dimetilaminoetanol de acetato de Ni(ii) y acetilacetonato de Ni(ii). Precursores para la deposición sol-gel de películas delgadas de óxido de níquel electrocrómico". Journal of Materials Chemistry . 11 (9). Royal Society of Chemistry : 2329–2334 . doi : 10.1039/B103288G .(Se requiere suscripción)
  28. Parish, EJ; Li, S. (2004). "Acetilacetonato de cobre(I)". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York, NY: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X.rc203 . ISBN 0-471-93623-5.
  29. Montgomery, H.; Lingafelter, EC (1963). "La estructura cristalina del monoaquobisacetilacetonatozinc". Acta Crystallographica . 16 (8): 748– 752. Bibcode : 1963AcCry..16..748M . doi : 10.1107/S0365110X6300195X .
  30. Barta, N. (2004). "Bis(acetilacetonato)zinc(II)". En Paquette, L. (ed.). Enciclopedia de reactivos para síntesis orgánica . Nueva York, NY: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002/047084289X.rb097 . ISBN 0-471-93623-5.
  31. Rudolph, G.; Henry, MC (1967). "Bis(2,4-pentanedionato) Zinc". Inorganic Syntheses . Vol. 10. pp. 74–77 . doi : 10.1002/9780470132418.ch14 . ISBN   978-0-470-13169-5.
  32. Koiwa, Tomohiro; Masuda, Yuki; Shono, Junpei; Kawamoto, Yuji; Hoshino, Yoshimasa; Hashimoto, Takeshi; Natarajan, Karuppannan; Shimizu, Kunio (2004). "Síntesis, caracterización y electroquímica detallada de complejos binucleares de rutenio(III) unidos por bisacetilacetonato. Estructuras cristalinas y moleculares de [{Ru(acac) 2 } 2 (tae)] (Acac = ion 2,4-pentanedionato, tae = dianión 1,1,2,2-tetraacetiletanato)". Química Inorgánica . 43 (20): 6215– 6223. doi : 10.1021/ic030216c . PMID 15446866 . 
  33. ^ Basato, Marino; Caneva, Elisabetta; Túbaro, Cristina; Veronés, Augusto Cesare (2009). "Propiedades de coordinación del ligando aniónico (MeCO) 2 C (-) C (X) Me (X = O o NH) hacia centros de metales de transición (II)". Acta química inorgánica . 362 (8): 2551– 2555. doi : 10.1016/j.ica.2008.11.017 .
  34. Murtha, DP; Lintvedt, Richard L. (1970). "Quelatos de bis(1,3,5-tricetonato)dicobre(II). Intercambio ferromagnético y antiferromagnético entre iones de cobre(II)". Química Inorgánica . 9 (6): 1532– 1535. doi : 10.1021/ic50088a046 .