Luận án tiến sĩ về cấu trúc và phản ứng của phức cobalt imido đầu cuối

• Tác giả: Daniel Travis Shay
• Người hướng dẫn: Charles G., Chair of the Department of Chemistry and Biochemistry
• Trường học: University of Delaware
• Chuyên ngành: Chemistry and Biochemistry
• Đề tài: Nghiên Cứu Cấu Trúc Và Phản Ứng Của Phức Cobalt Imido Đầu Cuối
• Loại tài liệu: dissertation
• Năm xuất bản: 2006
• Địa điểm: Ann Arbor

• Acknowledgements
• Dedication
• Table of Contents
• List of Tables
• List of Figures
• List of Schemes
• Abstract
• 1. Introduction
• 2. Synthesis, Structure, Reactivity of Terminal Imido Complexes - Results and Discussion
• 2.1. Synthesis and Structure
• 2.2. Spectroscopic Characterization
• 2.3. Reactivity
• 2.4. Conclusion
• 3. Experimental Section
• 3.1. General Techniques
• 3.2. Synthesis of TptBu,MeCoNAd
• 3.3. Synthesis of TptBu,MeCoNtBu
• 3.4. Synthesis of TptBu,MeCoNMe
• 3.5. Synthesis of TptBu,MeCoNEt
• 3.6. Synthesis of BptBu,Me(Me-pz-CMe2CH2N(Ad)H)Co
• 3.7. Synthesis of BptBu,Me(Me-pz-CMe2CH2N(Ad)H)CoI
• 3.8. Synthesis of BptBu,Me(Me-pz-CMe2CH2N(tBu)H)Co
• 3.9. Synthesis of TptBu,MeCo(Lut)BARF
• 3.10. Synthesis of TptBu,MeK-d9
• 3.11. Synthesis of TptBu,MeCo(N3)
• 3.12. Reaction of TptBu,MeCoNAd with HCl
• 3.13. Reaction of TptBu,MeCoNAd with H2O
• 3.14. Reaction of TptBu,MeCoNAd with CO
• 3.15. Reaction of TptBu,MeCoNtBu with CO
• 3.16. Reaction of TptBu,MeCoLutBARF with O2
• 3.17. Adamantyl Aziridine
• 3.18. Adamantyl Piperidine
• 3.19. Methyl Azide
• 3.20. Azo Adamantane
• 3.21. Kinetic Isotope Effect Measurements
• 3.22. Crystal Structure Determinations
• Appendix A
• References

I. Tổng quan về phức cobalt imido

Phức cobalt imido là một trong những loại phức chất quan trọng trong hóa học vô cơ, đặc biệt là trong nghiên cứu về cấu trúc và phản ứng hóa học. Các phức này thường có cấu trúc phức tạp và thể hiện tính chất hóa học độc đáo. Cấu trúc của phức cobalt imido thường được xác định thông qua các phương pháp quang phổ và tinh thể học. Các nghiên cứu cho thấy rằng phức cobalt imido có thể tồn tại ở nhiều trạng thái oxy hóa khác nhau, bao gồm cobalt(II) và cobalt(III). Điều này cho phép các nhà nghiên cứu khám phá các tính chất hóa học khác nhau của chúng, từ khả năng phản ứng đến tính chất xúc tác. Theo một nghiên cứu, các phức này có thể tham gia vào các phản ứng chuyển giao nhóm NR, cho thấy vai trò quan trọng của chúng trong hóa học chuyển tiếp.

1.1. Cấu trúc hóa học của phức cobalt imido

Cấu trúc của phức cobalt imido thường được mô tả bằng các mô hình hóa học khác nhau. Các nghiên cứu cho thấy rằng phức này có thể có cấu trúc thẳng hoặc cong, tùy thuộc vào các yếu tố như điện tích của kim loại và cấu trúc của các ligand. Cấu trúc thẳng thường có góc liên kết M-N-R trong khoảng 160° đến 180°, trong khi cấu trúc cong có góc liên kết nhỏ hơn. Sự tương tác giữa các orbital d của cobalt và các orbital p của nitơ trong ligand imido đóng vai trò quan trọng trong việc xác định cấu trúc của phức chất. Các khoảng cách liên kết Co-N thường ngắn, cho thấy sự hình thành liên kết nhiều giữa kim loại và ligand.

II. Phương pháp tổng hợp phức cobalt imido

Quá trình tổng hợp phức cobalt imido thường bao gồm việc sử dụng các ligand đặc trưng như hydrotris(3-tBu-5-Me-pyrazolyl)borate. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng các ligand này giúp tạo ra các phức chất với khoảng cách liên kết Co-N ngắn, cho thấy sự hình thành liên kết mạnh giữa kim loại và ligand. Các phương pháp tổng hợp khác nhau đã được áp dụng, bao gồm phản ứng với các acid như HCl và các phản ứng chuyển giao ligand. Kết quả từ các nghiên cứu cho thấy rằng các phức này có thể tham gia vào nhiều loại phản ứng hóa học khác nhau, từ proton hóa đến chuyển giao nhóm imido. Điều này mở ra nhiều khả năng ứng dụng trong lĩnh vực hóa học xúc tác và hóa học vật liệu.

2.1. Các phương pháp tổng hợp cụ thể

Các phương pháp tổng hợp phức cobalt imido bao gồm nhiều bước khác nhau. Một trong những phương pháp phổ biến là tổng hợp từ các tiền chất cobalt và ligand imido. Ví dụ, phản ứng giữa TptBu,MeCoNAd với HCl đã được nghiên cứu kỹ lưỡng. Phản ứng này không chỉ tạo ra phức chất mới mà còn cho thấy khả năng của phức trong việc tham gia vào các phản ứng hóa học khác. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng việc thay đổi điều kiện phản ứng, chẳng hạn như nhiệt độ và áp suất, có thể ảnh hưởng đến hiệu suất và cấu trúc của phức chất cuối cùng.

III. Phản ứng hóa học của phức cobalt imido

Phản ứng của phức cobalt imido với các chất khác là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng. Các phức này có khả năng tham gia vào nhiều loại phản ứng hóa học, bao gồm phản ứng với nước, CO và các chất khác. Nghiên cứu cho thấy rằng phức cobalt imido có thể thực hiện các phản ứng C-H activation, cho thấy tiềm năng của chúng trong hóa học xúc tác. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy rằng các phức này có thể hoạt động như các chất xúc tác hiệu quả trong các phản ứng chuyển hóa hữu cơ.

3.1. Tính chất phản ứng và ứng dụng

Tính chất phản ứng của phức cobalt imido đã được nghiên cứu sâu rộng. Các thí nghiệm cho thấy rằng phức này có thể tham gia vào các phản ứng chuyển giao nhóm, cho phép tạo ra các sản phẩm hữu ích trong hóa học hữu cơ. Hơn nữa, các nghiên cứu về động học cho thấy rằng việc phá vỡ liên kết C-H là bước quyết định trong nhiều phản ứng. Điều này mở ra cơ hội cho việc phát triển các quy trình tổng hợp mới và hiệu quả hơn trong hóa học vật liệu và hóa học xúc tác.