Scandium Cluster and Metallocene Chemistry
Demir, Selvan (2010) Scandium Cluster and Metallocene Chemistry. PhD thesis, Universität zu Köln. Abstract This thesis focuses on the synthesis and characterization of scandium compounds. One goal was to investigate the solution reactivity of {CSc6}I12Sc, which resulted in the isolation of a molecular scandium nitride, [(C5H5)2ScNSc(C5H5)(THF)]2, and a scandium propoxide complex, [(C5H5)2Sc(µ-OPr)]2. Besides this, priority was given to the synthesis and characterization of the first scandium dinitrogen complex, [(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2), along with its precursor compounds: (C5Me4H)2ScCl(THF), (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) and [(C5Me4H)2Sc]2[(µ-Ph)BPh3]. The reduction of the latter complex with KC8 under N2 gave the elusive [(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2). Structure determination supported by DFT calculations revealed a coplanar arrangement of a bridging side-on bound dinitrogen unit and two scandium atoms. In one reaction, the dinitrogen complex co-crystallized with an oxide impurity as {[(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2)[(C5Me4H)2Sc]2(µ-O)}. Additionally, the borohydride complexes (C5Me4R)2M(BH4)(THF)x (M = Sc, Y; R = H, Me; x = 0, 1) were prepared. Yttrium borohydride complexes were investigated with respect to their dinitrogen activation capability, but were found to be inactive. Ligand based reactivity of (C5Me4R)2Sc(η3-C3H5) (R = H, Me) occured with 9-BBN (9-borabicyclo[3.3.1]nonane) to form the corresponding (C5Me4R)2Sc(µ-H)2BC8H14 complexes, from which oxygen exposure (R = H) yielded (C5Me4H)2Sc(µ-O)BC8H14. Subsequent investigations focused on the reaction of [(C5Me4H)2Sc]2[(µ-Ph)BPh3] with KC5Me4H and gave (5-C5Me4H)2Sc(1-C5Me4H), which was structurally characterized and is the first example of an 1-coordination mode for a (C5Me4H)- ligand bound to a rare-earth metal. This complex undergoes Sigma Bond Metathesis (SBM) reactivity towards diphenyldichalcogenides, PhEEPh (E = S, Se, Te), to produce [(C5Me4H)2ScSPh]2 and (C5Me4H)2ScEPh (E = Se, Te) complexes. The analogous products could be isolated and were fully characterized through the ligand based reactivity of (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) and PhEEPh reagents. These reactions also worked in the presence of THF to yield the solvated complexes (C5Me4H)2ScEPh(THF) (E = S, Se, Te). The reaction of (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) with pySSpy produced the analogous (C5Me4H)2ScSpy complex. In addition, the formation of a scandium selenium cluster complex [(C5Me4H)Sc]3[SePh]6 was identified and reactivity studies with PhTeTePh additionally resulted in the isolation of a scandium tellurium cluster compound, {[(C5Me5)Sc]4(μ3-Te)4}. The functionalization of N2O via insertion into the metal carbon bond of allyl compounds, (C5Me4R)2M(η3-C3H5) (M = Sc, Y, La, Sm; R = H, Me) formed [(C5Me4R)2M(µ-1:2-ON=NC3H5)]2 complexes. The insertion of iPrN=C=NiPr into the Sc-C bond of (C5Me4H)2Sc(3-C3H5) gave (C5Me4H)2Sc[(iPr)NC(CH2CH=CH2)N(iPr)-κ2N,N']. Finally, although the desired products were not isolated from an attempted reaction of (C5Me4H)2Sc(3-C3H5) with diphenylhydrazine, a scandium hydroxo cluster complex (C5Me4H)5Sc5(µ5-O)(µ3-OH)4(µ2-OH)4∙[(C6H5)NH]2 was isolated. | Item Type: | Thesis (PhD thesis) | | Translated abstract: | | Abstract | Language |
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| Die vorliegende Arbeit fokussiert auf die Synthese und Charakterisierung von Scandiumverbindungen. Ein Ziel war es, die Reaktivität von {CSc6}I12Sc in Lösung zu untersuchen, das die Isolierung eines molekularen Scandiumnitrids, [(C5H5)2ScNSc(C5H5)(THF)]2, und eines Scandiumpropoxidkomplexes, [(C5H5)2Sc(µ-OPr)]2, ergab. Außerdem stand die Synthese und Analyse der ersten Scandiumdistickstoffverbindung, [(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2), zusammen mit der Charakterisierung der Ausgangskomplexe: (C5Me4H)2ScCl(THF), (C5Me4H)2Sc(η3-C3H8) und [(C5Me4H)2Sc]2[(µ-Ph)BPh3], im Vordergrund. Die Reduktion des letztgenannten Komplexes mit KC8 unter N2 ergab das schwer zu isolierende und bislang unbekannte [(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2). Die Strukturbestimmung zeigte eine koplanare Anordnung der überbrückenden, seitlich gebundenen N2-Einheit an die beiden Scandiumatome, welche durch DFT-Rechnungen unterstützt wird. In einer Reaktion cokristallisierte der Distickstoffkomplex mit einer Oxidverunreinigung in Form von {[(C5Me4H)2Sc]2(µ-η2:η2-N2)[(C5Me4H)2Sc]2(µ-O)}. Darüber hinaus wurden Borhydridkomplexe (C5Me4R)2M(BH4)(THF)x (M = Sc, Y; R = H, Me; x = 0, 1) hergestellt. Yttriumborhydridkomplexe wurden in Bezug auf ihre Fähigkeit N2 zu aktivieren untersucht, wobei sich ihre Inaktivität demgegenüber herausstellte. Ligand-basierte Reaktivität von (C5Me4R)2Sc(η3-C3H5) (R = H, Me) erfolgte mit 9-BBN (9-Borabicyclo[3.3.1]nonan), das die entsprechenden (C5Me4R)2Sc(µ-H)2BC8H14-Komplexe hervorbrachte, aus welchen (R=H) mit Sauerstoff (C5Me4H)2Sc(µ-O)BC8H14 entstand. Anschließende Untersuchungen umfassten die Reaktion von [(C5Me4H)2Sc]2[(µ-Ph)BPh3] mit KC5Me4H, aus der sich (5 C5Me4H)2Sc(1-C5Me4H) ergab, welches strukturell charakterisiert wurde und das erste Beispiel eines über einen 1-koordinierten Modus gebundenen (C5Me4H)--Liganden an ein Seltenerdmetall darstellt. Dieser Komplex zeigt Reaktivität im Sinne einer Sigma-Bindungs-Metathese (SBM) mit Diphenyldichalkogeniden, PhEEPh (E=S,Se,Te) und ergibt Komplexe der Art [(C5Me4H)2ScSPh]2 sowie (C5Me4H)2ScEPh (E=Se,Te). Die analogen Produkte konnten über die Ligand-basierte Reaktivität von (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) mit PhEEPh-Reagenzien isoliert und vollständig charakterisiert werden. Diese Reaktionen funktionierten ebenfalls in Gegenwart von THF und lieferten die solvatisierten Komplexe (C5Me4H)2ScEPh(THF) (E = S, Se, Te). Die Reaktion von (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) mit pySSpy ergab (C5Me4H)2ScSpy. Außerdem konnte der Scandium-Selen-Clusterkomplex [(C5Me4H)Sc]3[SePh]6 dargestellt werden und Reaktivitätsuntersuchungen mit PhTeTePh resultierten zusätzlich in der Isolierung einer Scandium-Tellur-Clusterverbindung, {[(C5Me5)Sc]4(µ3-Te)4}. Die Funktionalisierung von N2O durch die Insertion in die Metall-Kohlenstoffbindung von Allylverbindungen (C5Me4R)2M(η3-C3H5) (M = Sc, Y, La, Sm; R = H, Me) bildete [(C5Me4R)2M(µ-1:2-ON=NC3H5)]2-Komplexe. Die Insertion von iPrN=C=NiPr in die Sc-C-Bindung ergab (C5Me4H)2Sc[(iPr)NC(CH2CH=CH2)N(iPr)-κ2N,N']. Schließlich, obwohl die erwünschten Produkte aus dem Versuch (C5Me4H)2Sc(η3-C3H5) mit Diphenylhydrazin zur Reaktion zu bringen, ausblieben, wurde ein Scandiumhydroxoclusterkomplex, Sc5(µ5-O)(µ3-OH)4(µ2-OH)4(C5Me4H)5∙[(C6H5)NH]2, isoliert. | German |
| | Creators: | | Creators | Email |
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| Demir, Selvan | selvan.demir@uni-koeln.de |
| | URN: | urn:nbn:de:hbz:38-32620 | | Subjects: | Chemistry and allied sciences | | Faculty: | Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät | | Divisions: | Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Anorganische Chemie | | Language: | English | | Date: | 2010 | | Date Type: | Completion | | Date of oral exam: | 10 October 2010 | | Full Text Status: | Public | | Date Deposited: | 29 Dec 2010 15:28 | | Referee | | Name | Academic Title |
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| Meyer, Gerd | Prof. Dr. |
| | URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/3262 |
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