有機鎳化學
有機鎳化學是一門研究含有碳-鎳化學鍵的化合物(有機鎳化合物)的理化性質、合成與反應的學科,是有機金屬化學的分支[1][2] 。四羰基鎳是第一個被人類合成的有機鎳化合物,被化學家路德維希·蒙德在1890年首度合成。它立刻被用於蒙德法來提煉鎳金屬。隨後有機鎳化合物用於不同過渡金屬催化反應的催化劑。
分類與合成
[編輯]在鎳化合物中,鎳的氧化數多爲0或者 2。有很多鎳的烷基或芳基配合物的化學式都是NiR(X)L2。而NiR2類的鎳配合物有時只有12個價電子,而他們會透過溶劑化來增加自己的價電子數,穩定自己。
而鎳的烯烴配合物較爲常見。例如具備兩個環辛二烯配體的雙(1,5-環辛二烯)鎳,它是一個18電子的配合物,其中有去10個電子由鎳提供,而剩餘的4×2個電子有配體的雙鍵提供。它對空氣極爲敏感[3],可溶於有機溶劑[4][5]。鎳的烯烴配合物有較多實際的用途,例如可以用於殼牌高級烯烴過程[6]等烯烴的聚合反應中。
烯丙基型鹵代烴可以與四羰基鎳反應生成(烯丙基)2Ni2Cl 2[7]。它是一種π-烯丙基配合物,鎳的氧化數為 2,是烯丙基親核試劑的來源。
是一個常用的試劑[9]。
反應
[編輯]烯烴或炔烴的低聚
[編輯]鎳化合物可以催化烯烴或炔烴的低聚。例如在氰化鎳的存在下,乙炔四聚成環辛四烯[10]。
溴化鎳、鋅可以成爲 [2 2 2]環加成反應的催化劑,反應涉及到苯炔[11]。鋅可以把二價鎳還原成零價鎳。
在這些實驗中,鎳配合物的存在可能不太明顯,但如果細心地設計實驗,鎳配合物中間體便可以定量生成[12][13]:
偶聯反應
[編輯]鎳配合物可以催化烯丙基或芳基鹵代烴的偶聯反應:
而催化量的鎳化合物亦可用於熊田偶聯反應[14],機理跟其他很多金屬催化的反應一樣,經歷氧化加成、轉金屬化、順反異構化和還原消去幾部分:
鎳化合物亦可用於根岸偶聯反應,其中有機鋅試劑與鹵代烴在鎳配合物的催化下發生偶聯,生成一個新的C-C鍵[15][16]:
羰基化
[編輯]鎳催化烯烴和炔烴的羰基化反應。丙烯酸的工業合成曾經用到溴化鎳和鹵化銅作爲催化劑:
參見
[編輯]參考資料
[編輯]- ^ F.A. Carey R.J. Sundberg Advanced Organic Chemistry 2nd Ed. ISBN 0-306-41199-7
- ^ Comprehensive organometallic chemistry III Robert Crabtree, Mike Mingos 2006 ISBN 0-08-044590-X
- ^ Wilke, G. Contributions to Organo-Nickel Chemistry. Angewandte Chemie International Edition. 1988, 27 (1): 185–206. doi:10.1002/anie.198801851.
- ^ Schunn, R. A.; Ittel, S. D.; Cushing, M. A. Bis(1,5-Cyclooctadiene)Nickel(0) 28. 1990: 94–98. ISBN 978-0-470-13259-3. doi:10.1002/9780470132593.ch25.
|journal=
被忽略 (幫助) - ^ Wender, Paul A.; Smith, Thomas E.; Duong, Hung A.; Louie, Janis; Standley, Eric A.; Tasker, Sarah Z. Bis(1,5-cyclooctadiene)nickel(0). Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (American Cancer Society). 2015: 1–15. doi:10.1002/047084289x.rb118.pub3 (英語).
- ^ Olivier-Bourbigou, H.; Breuil, P. A. R.; Magna, L.; Michel, T.; Espada Pastor, M. Fernandez; Delcroix, D. Nickel Catalyzed Olefin Oligomerization and Dimerization. Chemical Reviews. 2020, 120 (15): 7919–7983. PMID 32786672. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00076.
- ^ Martin F. Semmelhack and Paul M. Helquist (1988). "Reaction of Aryl Halides with π-Allylnickel Halides: Methallylbenzene". Org. Synth. 52: 115; Coll. Vol. 6: 161.
- ^ Danopoulos, Andreas A.; Simler, Thomas; Braunstein, Pierre. N-Heterocyclic Carbene Complexes of Copper, Nickel, and Cobalt. Chemical Reviews. 2019, 119 (6): 3730–3961. PMID 30843688. doi:10.1021/acs.chemrev.8b00505.
- ^ Göttker-Schnetmann, Inigo; Mecking, Stefan. A Practical Synthesis of [(tmeda)Ni(CH3)2], Isotopically Labeled [(tmeda)Ni(13CH3)2], and Neutral Chelated-Nickel Methyl Complexes. Organometallics. 2020, 39 (18): 3433–3440. doi:10.1021/acs.organomet.0c00500.
- ^ Reppe, Walter; Schlichting, Otto; Klager, Karl; Toepel, Tim. Cyclisierende Polymerisation von Acetylen. I. Über Cyclooctatetraen [Ring-forming polymerization of acetylene. I. Cyclooctatetraene]. Justus Liebigs Annalen der Chemie. 1948, 560 (1): 1–92. doi:10.1002/jlac.19485600102.
- ^ Jen-Chieh Hsieh and Chien-Hong Cheng. Nickel-catalyzed cocyclotrimerization of arynes with diynes; a novel method for synthesis of naphthalene derivatives. Chemical Communications. 2005, 2005 (19): 2459–2461. PMID 15886770. doi:10.1039/b415691a.
- ^ Formation of an Aza-nickelacycle by Reaction of an Imine and an Alkyne with Nickel(0): Oxidative Cyclization, Insertion, and Reductive Elimination Sensuke Ogoshi Haruo Ikeda, and Hideo Kurosawa Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4930 –4932 doi: 10.1002/anie.200700688
- ^ Reaction of the imine N-(benzenesulfonyl)benzaldimine with two equivalents of diphenylacetylene with NiCOD2 and tricyclohexylphosphine first to nickelapyrroline and with a second insertion a nickeldihydroazepine and finally on heating a dihydropyridine
- ^ Kohei Tamao, Koji Sumitani, Makoto Kumada. Selective carbon-carbon bond formation by cross-coupling of Grignard reagents with organic halides. Catalysis by nickel-phosphine complexes. J. Am. Chem. Soc. 1972, 94 (12): 4374–4376. doi:10.1021/ja00767a075.
- ^ Anthony O. King, Nobuhisa Okukado and Ei-ichi Negishi. Highly general stereo-, regio-, and chemo-selective synthesis of terminal and internal conjugated enynes by the Pd-catalysed reaction of alkynylzinc reagents with alkenyl halides. Journal of the Chemical Society Chemical Communications. 1977: 683. doi:10.1039/C39770000683.
- ^ Strategic Applications of Named Reactions in Organic Synthesis Laszlo Kurti, Barbara Czako Academic Press (March 4, 2005) ISBN 0-12-429785-4