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Photoreaktionen von Tricarbonyl(n^5 -5 -2,4-cycloheptadien-1-yl)mangan mit symmetrischen und unsymmetrischen Alkinen

  • In der vorliegenden Arbeit wurde die Photoreaktivität von Tricarbonyl(n^5-5 -cyclohepta-2,4-dien-1- yl)mangan (1) gegenüber ausgewählten symmetrischen und unsymmetrischen Alkinen untersucht. Die neu dargestellten Verbindungen wurden säulen- und HPL-chromatographisch gereinigt und mittels IR-, 1 H-NMR- und 13 C-NMR-Spektroskopie sowie CH-Analysen charakterisiert. Des weiteren wurden zur Unterstützung der Konstitutionsaufklärung H,H-korrelierte 1 H-NMR- sowie 2D-NMR-Spektren herangezogen. Für die Verbindungen 5, 6 und 7 gelang es zudem, geeignete Einkristalle für die Kristallstrukturanalyse zu erzeugen. Bei den photochemischen Umsetzungen von 1 mit den Alkinen Diphenylacetylen (c), 1-Phenyl-2-trimethylsilylacetylen (d) und Ethoxyacetylen (h) lassen sich Komplexe isolieren, die dem Typ A entsprechen. Hierbei addiert eine Alkin-Einheit unter einer formalen [5+2]-Cycloaddition an den Cycloheptadienylliganden von 1 unter Ausbildung eines * 3:2 -gebundenen, bicyclischen [3.2.2]nona-3,6- dien-1-yl-Liganden. Werden die Alkine 2-Butin (a), c und 1-Phenylacetylen (e) als Reaktionspartner von 1 eingesetzt, so isoliert man ein weiteres 1:1-Addukt, welches aus einer einfachen CC-Verknüpfung mit anschließendem 1,8-H-Shift zwischen dem Cycloheptadienylliganden und dem Alkin hervorgeht. Als ein Folgeprodukt des Typs A sind die Verbindungen des Typs C anzusehen. Durch eine homo[5+2]-Cycloaddition eines zweiten Äquivalents Alkin an den Bicyclus, entstehen Tricarbonyl-Mangan- Verbindungen, deren tricyclische Liganden über eine * 2:2:1 -Koordination an das Zentralatom gebunden sind. Beim Einsatz der unsymmetrischen Alkine e, Trimethylsilylacetylen (f) und tert-Butylacetylen (g) erfolgt der Aufbau des Liganden dermaßen, daß eine alternierende Reihenfolge der Substituenten am Tricyclus zu erkennen ist. Dabei findet die erste CC-Verknüpfung zwischen dem zweiten Alkin und dem Bicyclus an der sterisch weniger aufwendigen Seite statt. Das Ergebnis entspricht einer formalen [5+2],homo[5+2]-Cycloaddition. Wird 3-Hexin (b) photolytisch mit 1 umgesetzt, so isoliert man nach HPL-chromatographischer Aufarbeitung Verbindung 7, die aus einer vergleichbaren Reaktion wie die des Typs C mit einer anschließenden 1,5-H-Verschiebung vom Substituenten an 11-Positionin in den Tricyclus entsteht. Auffallend für die Verbindungsklassen E und F sind die nicht vollständig abgeschlossenen [5+2],homo[5+2]-Cycloadditionen. Bedingt durch die voluminösen Reste des Alkins d, kommt es lediglich zur Ausbildung des [5+2]-Cycloadduktes, gefolgt von einer einfachen CC-Bindungsknüpfung eines zweiten Äquivalents Alkin an die 4-Position des Bicyclus. Der Ringschluß unterbleibt aufgrund der sterischen Hinderung der Reste. Bemerkenswert ist die zur Absättigung des Komplexes 14 erfolgte CO-Insertion zwischen dem Vinylen in 4-Position und dem Zentralatom. Als ein Nebenprodukt dieser Umsetzung kann die Metall-freie Verbindung 12 nach HPL-chromatographischer Aufarbeitung isoliert werden. Der Ringaufbau entspricht dem von 14. Somit kann 12 als ein Zersetzungsprodukt angesehen werden. Der zur Absättigung der Radikals nötige Wasserstoff stammt aus dem Lösungsmittel. Mit den Alkinen a und b gelingt die Isolierung von Verbindungen des Typs G. Hierbei addieren drei Einheiten des jeweiligen Alkins an den Cycloheptadienylliganden derart, daß zuerst eine einfache CC-Verknüpfung gefolgt von einem 1,8-H-Shift sowie einer darauf folgenden [5+2],homo[5+2]-Cycloaddition stattfindet. Als ein weiteres Reaktionsprodukt aus der Umsetzung von 1 mit a kann die durch zweifache Addition von a an 1 entstandene Verbindung 4 isoliert werden. Auffällig hierbei erscheint die Ringerweiterung vom Sieben- zum * 3:2 -koordinierten Achtring. Dies kann nur über eine Cyclopropan-haltige Zwischenstufe geschehen. Hierzu muß das erste an 1 addierte a einen Carben-artigen Aufbau besitzen, der aus einer 1,4-H-Verschiebung resultiert. Nach Öffnung der Cyclopropanzwischenstufe erfolgt eine zweite 1,4-H-Verschiebung sowie die Addition der zweiten Einheit a an die 5-Position des Liganden, gefolgt von einem weiteren 1,6-H-Shift, der den generellen Aufbau des Komplexes 4 abschließt. Die Molekülstruktur des Komplexes 6 zeigt, daß der Komplex formal aus einem Tricarbonyl-Mangan-C3H3- Fragment sowie vier 2-Butin-Einheiten entstanden ist. Die Bildung dieser Verbindung dürfte bis zur zweiten Anlagerung von a analog Typ C erfolgen. Im Unterschied dazu addiert sich nun ein drittes a an den koordinativ ungesättigten Komplex, so daß nach Insertion in die Mangan-Kohlenstoff-A~ -Bindung eine Kette von vier sp 2 -Kohlenstoffen vom Liganden ausgeht. Eine erneute Bindungsknüpfung mit dem Bicyclus sowie eine darauf folgende zweifache Ringspaltung des ursprünglichen Siebenrings führt zu einem substituierten Intermediat, aus dem sich durch eine anschließende formale [5+2],homo[5+2]-Cycloaddition der Komplex 6 ergibt.

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Metadaten
Author:Markus Melcher
URN (permanent link):urn:nbn:de:bsz:386-kluedo-11424
Advisor:C. G. Kreiter
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2000
Year of Publication:2000
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2000/01/21
Date of the Publication (Server):2000/08/13
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 540 Chemie
Licence (German):Standard gemäß KLUEDO-Leitlinien vor dem 27.05.2011