![](/user_photo/_userpic.png)
книги из ГПНТБ / Граймс Р. Карбораны
.pdf
|
|
|
|
Таблица 7-1 |
Некоторые |
производные |
л-карборана |
|
|
Заместитель" |
Т. пл., °С |
Другие данные |
|
Литера |
6 |
тура |
|||
|
|
|
|
Незамещенный .м-карборан |
272—273 |
263,5—265
Алкильные |
производные |
|
||
1-СНз |
|
|
208—210 |
|
|
|
|
|
202—204 |
1,7-(СН |
3 )2 |
|
169—170 |
|
1,7-(н-С3 Н7 )2 |
47—48 |
|||
Арильные |
производные |
|
||
1 |
-С6 Н5 |
|
|
55,1—55,6 |
1 |
-С6 Н4 СН 3 |
|
54—55 |
|
|
76—77 |
|||
l-n-C6 H4 F |
|
61—62 |
||
l - ^ - C 6 H 4 F |
|
45—46 |
||
1-л-С6 Н4 С1 |
|
61—62 |
||
1 |
-л-С6 Н4 Вг |
|
71—73 |
|
l - n - C s H 4 I |
|
77—78 |
||
1 -^ -С6 Н4 СООН |
259—260,5 |
|||
1-п-С6 Н4 СООН |
194—194,5 |
|||
1 |
- /г - С 6 Н 4 Ш |
2 |
111—112 |
|
l - n - C 6 H 4 N 0 |
2 |
148—149 |
||
l - n - C 6 H 4 NHCOCH 3 |
159—160 |
|||
l - CH 3 - 7 - C 6 H s |
58—59 |
|||
1,7-(CH2 C6 H5 )2 |
79—80 |
|||
Алкенильные и алкинильные |
|
|||
производные |
|
|
||
1-СН3 -7-СН=СН2 |
75—76 |
|||
1 |
-СН3 -7-СН2 СН==СН2 |
|
||
1 , 7 - С ( С Н 3 ) = С Н 2 |
46—47 |
|||
Карбоновые кислоты |
|
|||
1-СООН |
|
|
163—164 |
|
|
|
|
|
163,5—164,5 |
1 |
-СН2 СООН |
135—136 |
||
I-CH3-7-COOH |
108—111 |
|||
1 |
-Сб Н5 -7-СООН |
120—121 |
||
1,7-(СООН)2 |
202—204 |
|||
1-СН3 -7-СН2 СООН |
|
|
|
233 |
|
В |
и к |
264 |
|
МС, |
182, |
92 |
|
ИК |
|
193 |
|
дм |
|
62, |
190, |
КР |
|
205 |
|
|
|
37 |
|
|
|
92, |
93 |
ИК |
|
428, |
433 |
|
193 |
||
|
|
428, |
433 |
|
|
433 |
|
|
|
|
84 |
|
|
441 |
|
|
|
419 |
|
|
|
127 |
|
|
|
127 |
|
|
|
388 |
|
|
|
388 |
|
|
|
388 |
|
рКа |
(табл. 6-2) |
419 |
|
рКа |
(табл. 6-2) |
419 |
|
|
|
388 |
|
|
|
382 |
|
|
|
388 |
|
|
|
428, |
433 |
|
|
428, |
433 |
Т. кип. 142— |
202- |
||
202 |
|||
143 °С/13 мм |
216 |
||
|
|
||
ИК |
|
376 |
|
ИК |
рКа (табл. 6-2) |
298, |
380 |
ИК, |
313, |
398 |
|
рКа |
(табл. 6-2) |
379 |
|
92, |
93 |
||
ИК |
|
380 |
|
|
|
441 |
|
ИК |
|
92, |
93 |
|
380 |
11*
|
|
Продолжение табл. 7-1 |
||
Заместитель" |
Т. пл., °С |
Другие данные |
Литера |
|
тура |
||||
|
|
|
||
Эфиры и галогенангидриды кар- |
|
|
|
|
боновых кислот |
|
|
|
|
1,7-(СООСН3 ), |
52,5-54 |
Т. кип. ПО °С/0,7 мм |
|
|
1.7-(СОС1)2 |
|
Т. кип. 86 °С/0,5 мм |
|
|
|
|
Т. кип. 67°С/0,1 мм |
|
|
1-С6 Н5 -7-СОС1 |
|
Т. кип. 157— |
|
|
|
|
1 5 9 с С / 4 мм |
|
|
Спирты |
|
|
|
|
1-СН3 -7-СН,ОН |
181—182 |
И К |
|
|
1-СН3 -7-СН"(СН3 ) ОН |
42—43 |
Н, И К |
|
|
1-СН3 -7-С ( С Н 3 ) 2 О Н |
29—30 |
|
||
1-СН3 -7-СН ( С 6 Н 5 ) ОН |
|
Т. кип. 152— |
|
|
|
|
' 1 5 3 ° С / 1 , 5 м м |
|
|
|
|
И К, Н |
|
|
1 - С Н 3 - 7 - С ( С 6 Н 5 ) 2 О Н |
90—91 |
ИК, Н |
|
|
1,7-(СН2 ОН)2 |
191—196 |
|
|
|
1,7-|СН (СН 3 ) О Н ] , |
106—107 |
И К |
|
|
1 , 7 - [ С ( С Н 3 ) 2 О Н ] 2 " |
122—123 |
|
|
|
1,7-fCH ( С 6 Н 5 ) О Н | 2 |
96—97 |
И К |
|
|
1,7 - |С(ОН) ( C F 3 ) 2 | 2 |
80—81 |
|
|
|
1-С6 Н5 -7-(СН- С В Г о Н ш С - С 6 Н 5 ) |
126—128 |
|
|
|
ОН |
|
|
|
|
Эпокиси |
51—52 |
|
|
|
1-СН3 -7-СН2 СН—СН2 |
|
|
||
^ О ^ |
|
|
|
|
Альдегиды |
213—214 |
|
|
|
1-СНО |
ИК |
|
||
1-СН3 -7-СНО |
143—144 |
|
|
|
1-СН3 -7-СН2 СНО |
|
Т. кип. 9 8 ° С / 2 мм |
|
|
Кетоны |
|
Т. кип. 7S—80 °С/3 мм |
|
|
1-СН3 -7-СОСН3 |
|
|
||
|
И К |
|
||
1-СН2 Вг-7-СОСН3 |
|
Т. кип. 98— |
|
|
57—58 |
102°С/3 мм ИК |
|
||
1,7-(СОС6 Н3 )2 |
|
|
||
58—59 |
|
|
||
1-С6 Н5 -7-(СО-п-С6 Н4 С1) |
144—145 |
|
|
|
l - C 6 H 5 - 7 - ( C O - C B , 0 H i 0 C C 6 H 5 ) |
|
|
|
|
1- QHs-7- (со — c ^ Q y c ~~ С б Н 5 ) |
130—131 |
|
|
|
Амины |
|
|
|
|
1-N H 2 |
290—291 |
|
|
|
2-N ( С 6 Н 5 ) 2 |
115—117 |
И К |
|
|
4-N ( С 6 Н 5 ) 2 в |
68—70 |
|
|
|
l - C 6 H 6 - 7 - NH 2 |
87—88 |
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
табл. 7-1 |
|
|
Заместитель*1 |
Т. пл., °С |
Другие данные |
|
Л миды и |
азиды |
|
|
|
|
l-C6 H5 -7-CONH2 |
125—126 |
|
441 |
||
l , 7 - ( C O N H 2 ) 2 |
184—185,5 |
|
92 |
||
I-CON3 |
183 |
|
249 |
||
69—70 |
|
402 |
|||
l-C6 H5 -7-CON3 |
51—52 |
|
402 |
||
Производные фосфора |
|
|
|
||
1 , 7 - [ Р ( С 6 Н 5 ) 2 ] 2 |
101 |
|
8 |
||
1 , 7 - [ Р ( С 6 Н 5 ) С1]2 |
|
Т. кип. 229 °С/0,35 мм |
8 |
||
1.7-(РС18 )2 |
Бурное разл. |
Т. кип. 119°С/0,3 мм |
8 |
||
1 , 7 - [ Р ( О С Н 3 ) 2 ] 2 |
|
8 |
|||
l , 7 - f P ( C 6 H 5 ) ( O C H 3 ) ] 2 |
112—114 |
|
8 |
||
1,7-{Р |
| N ( C H 3 ) 2 ] 2 ) 2 |
73—75 |
|
8 |
|
1 , 7 - [ P ( C 6 H 5 ) N ( C H 3 ) 2 1 2 |
100—102 |
|
8 |
||
Производные кремния |
|
|
|
||
l , 7 - [ S l ( C H 3 ) 2 C [ ] 2 |
|
Т. кип. 102— |
232 |
||
l , 7 - [ S i ( C H 3 ) C I 2 ] 2 |
|
104°С/0,1 мм |
|
||
|
Т. кип. 103— |
232 |
|||
l , 7 - [ S l ( C 6 H 5 ) 2 C I ] 2 |
131—133 |
105°С/0,15 мм |
232 |
||
|
|||||
1,7- S 1 ( C 6 H 5 ) 2 C H 3 ] 2 |
121—122 |
|
252 |
||
138—140 |
|
252 |
|||
1,7- |
Si |
( C H 3 ) 2 C 6 H S ! 2 |
82—85 |
|
252 |
U - |
Si |
( C H 3 ) 2 O H ] , |
98—99,5 |
|
232 |
1,7- |
S i ( C H 3 ) ( O H ) 2 ] 2 |
136,5—138,5 |
|
232 |
|
1,7- S i ( C 6 H 5 ) 2 O H ] 2 |
153—155 |
|
232 |
||
1,7- |
Si(CH 3 ) 2 OCH 3 ]2 |
36—37 |
Т. кип. 108— |
232 |
|
l , 7 - [ S l ( C 6 H 5 ) 2 O C H 3 ] 2 |
151—153 |
П 0 ° С / 0 , 1 мм |
232 |
||
|
|||||
1,7 - [S1(CH 3 ) 2 NH 2 ] 2 |
41,5—43,5 |
|
232 |
||
Производные серы |
|
|
|
||
1-CHV 7-SH |
162—164 |
|
465 |
||
l,7-(SH)o |
164—165 |
|
282 |
||
1,7-(SC6 H5 )2 |
|
Т. кип. 114°С/0Д мм |
282 |
||
1,7-(SC1)2 |
|
Т. кип. 97— |
269 |
||
1,7[S ( л - С 6 Н 4 С Н 3 ) ] 2 |
131—132 |
98 °С/0,17 мм, МС, ИК |
282 |
||
|
|||||
Моногалогеипроизводныег |
|
|
|
||
2-F |
|
|
259—260 |
И К |
250 |
4-F a |
|
263—265 |
|
250 |
|
9-CI |
|
|
216—217 |
дм |
383 |
|
|
|
|
62, 307 |
|
I-CH3-9-CI |
150—151 |
и к |
318 |
||
|
383 |
||||
l-CH3 -7-Br |
147—148 |
ИК |
423 |
||
1-Br |
|
|
193—194 |
299а |
|
9-Br |
|
|
171—172 |
ИК |
193, 318 |
|
|
|
ДМ |
383 |
|
|
|
|
|
62, 307 |
|
|
|
Продолжение |
табл. 7-1 |
||
|
Заместитель" |
Т. пл., °С |
Другие |
данные " |
Литера |
|
|
тура |
|||||
|
|
|
|
|
||
Дигалогенпроизводныег |
|
|
|
|
|
|
1,7-F, |
|
230—231 |
И К |
|
182 |
|
1.7-СД2 |
123—124 |
И К |
|
193, |
299а |
|
|
|
|
|
299а |
||
9,10-С12 |
217—218 |
и к |
|
389 |
||
|
|
222—223 |
|
318 |
||
1-СН3 -9,10-С1, |
151—152 |
дм |
|
62, |
307 |
|
|
|
383 |
||||
1,7-(СН3 )2 -9,1"0-С1, |
118—119 |
дм |
|
383 |
||
1,7-Вг2 |
|
|
205 |
|||
9,10-Вг2 |
|
и к |
|
193 |
||
187—188 |
ИК |
|
193, |
318 |
||
|
|
дм |
|
383 |
||
|
|
|
|
62, |
205, |
|
|
|
119—120 |
|
|
307 |
|
1-СН3 |
-9,10-Вг, |
|
|
383 |
||
1,2-(СН3)2-В-Вг2 |
113—114 |
|
|
281 |
||
1,7-1, |
|
74—75 |
ИК |
|
423 |
|
|
|
|
|
299а |
||
9, Ю-12 |
|
ИК |
|
318 |
||
1-СН3 -9,10-12 |
128—129 |
дм |
|
62, |
307 |
|
|
|
383, |
389 |
|||
Тригалогенпроизводные г |
|
|
|
|
|
|
4,9,10-С13 |
252,5—253 |
дм |
|
62, |
307 |
|
В-С13 |
|
234—235 |
|
|
383 |
|
В-Вг3 |
|
175—176 |
ИК |
|
383 |
|
|
268—269 |
|
193 |
|||
|
|
|
|
383 |
||
|
|
135—136 |
|
|
383 |
|
1-СН3-4,9,10-Вг3 |
188—189 |
|
|
307 |
||
1-СН3 |
-8,9,10-Вг3 |
221—222 |
|
|
307 |
|
1-СН3 |
-В-Вг3 |
203—205 |
|
|
383 |
|
Тетрагалоген- и гексагалоген- |
|
|
|
|
|
|
производные г |
|
|
|
|
|
|
4,8,9, IO-CI4 |
|
ДМ |
|
62, |
307 |
|
В-СЦ |
|
277—278 |
|
|
383 |
|
4,8,9,10-Вг4 |
279—280 |
дм |
|
318 |
||
324—325 |
|
62, |
307 |
|||
4,6,8,9,10,11-Вг6 |
312—313 |
и к |
|
193 |
||
|
|
307 |
||||
В-Вг6 |
|
|
ИК |
|
193 |
|
В-14 |
|
339—341 |
|
|
318 |
|
Декагалоген- и додекагалоген- |
|
|
|
|
|
|
производные г |
|
|
|
|
|
|
B - F w |
|
240—242 |
ИК |
|
182 |
|
В - С1 ш |
|
232—233 |
рКа (табл. |
6-3) |
444 |
|
|
|
235 |
В |
|
264 |
|
|
|
232—233 |
И К |
|
314 |
|
|
|
|
дм |
|
62, |
307 |
|
м- |
и п-Карборановые |
|
(1 У-С^В^Нп |
и 1,1'2-СгВмН\г) |
системы |
|
167 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение |
|
табл. |
7-1 |
|
|
З а м е с т и т е л ь а |
|
|
Т. пл., |
°С |
Другие данные " |
|
Литера |
|||||
|
|
|
|
тура |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
B-Clg -В-Вг2 |
|
|
|
232-234 |
|
|
|
|
281 |
||||
F l 2 |
|
|
|
|
443 |
|
И К |
|
|
|
182 |
||
Cl,2 |
|
|
|
|
|
и к, в |
|
|
262 |
||||
а |
Порядок |
заместителей |
тот ж е , |
что и в т а б л . |
6-1. |
|
|
|
|
|
|||
G И К — инфракрасный |
спектр |
или положения |
максимумов полос |
поглощения; В — "В |
|||||||||
ЯМР-спектры; |
Н — ПМР-спектры; |
МС — масс-спектр, |
или отдельные значения т / е ; |
Д М — дн- |
|||||||||
польный момент; т. кип. — температура кипения |
(°С); УФ — ультрафиолетовые |
спектры или |
|||||||||||
положения максимумов |
полос поглощения; КР — спектр комбинационного рассеяния. |
|
|||||||||||
в |
Предварительные |
структурные |
исследования . |
|
|
|
|
|
|
||||
г |
Атомы в |
.ч-карборановом ядре |
пронумерованы |
в том ж е |
порядке, что и |
на |
рис. |
2-1, к |
|||||
(гл. 2), независимо от |
нумерации, |
используемой в отдельных |
статьях. |
|
|
|
|
||||||
заключающееся в значительном сокращении времени контакта |
(ме |
||||||||||||
нее |
1 мин) |
при |
600° С, |
позволило |
достичь |
98%-ной |
конверсии |
||||||
в ж-карборан; при 700° С происходит |
дальнейшая |
изомеризация и |
образуется я-карборан с выходом около 22%. Механизмы перегруп пировок будут рассмотрены в следующем разделе. Изомеризация о-карборана в л-карборан в замкнутом объеме при 600°С приво дит к образованию бис- (ж-карборанила) неизвестной структуры. Такое же соединение было получено при нагревании л-карборана при той же температуре [315]. Другое быс-л-карборанильное сое динение, предположительно 1,1'-быс-(ж-карборанил), получено при
нагревании 1,Г-бмс-(о-карборанила) |
'при |
400 °С (разд. 6-4) [168] |
|
Н С — С — С — С Н ,..„„ |
|
|
|
\ 0 / |
\ 0 / |
н с в ю н 1 0 с - с в ю н | 0 с н * |
|
В 1 0 Н Ш |
ВюНю |
|
|
Перегруппировка |
С- и В-замещенных |
производных о-карборана |
в соответствующие изомеры лг-карборана возможна только в том случае, если функциональные группы термически стабильны. Ново многих случаях такие попытки приводили к значительному раз ложению карборанов. Например, 1-метнл-о-карборан при 400 °С превращается в 1-метил-^-карборан с 69%-ным выходом, а [,2-бис- (оксиметил)-о-карборан при этой же температуре разлагается [92].
При |
450° С карборановое |
ядро |
1-изопропил-о-карборана |
подверга |
ется |
и деалкилированию, |
и |
изомеризации, образуя |
ж-карборан |
с выходом более 90% [256]. |
|
|
Производные о-карборана, содержащие в качестве заместите лей у атома углерода большие силильные группы, изомеризуются при гораздо более низких температурах, чем сам о-карборан, что,
* Формулой НСВюНюСН обычно обозначают изомер l , 7 - C 2 B i 0 H i 2 .
168 |
Глава |
7 |
возможно, связано |
с уменьшением |
стерическнх напряжений вокруг |
атомов углерода карборанового остова [252]. Так, 1,2-бис-(метил- дифенилсилил)- и 1,2-бис-(хлордифенилсилил)-о-карбораны пре вращаются в соответствующие производные ж-карборана при 260°С. Галогеи-о-карбораны обычно превращаются в галоген-ж- карбораны с небольшим разложением; этот тип изомеризации ис
пользуется при |
изучении механизма |
перегруппировки |
о-карбораиа |
||||
в ж-карборан |
(см. ниже). |
|
|
|
|
||
Единственно |
известным |
синтезом |
ж-карборана, в котором не |
||||
применяется |
термическая |
изомеризация |
opro-изомера, является |
||||
реакция С,С'-диметилпроизводного l,6-C2BsHio с В 2 Н 6 |
при 225°С, |
||||||
которая |
дает |
1,7-диметил-ж-карборан |
с 27%-пым |
выходом |
|||
(разд. 5-2) |
[329]. |
|
|
|
|
Наличие икосаэдрической структуры у ж-карборана с атомами углерода в несоседних положениях 1 и 7 (рис. 2-1, н) установлено
спомощью рентгеноструктурного анализа В-декахлорпроизводного
[246]и подтверждено на основании "В ЯМР-спектра [264, 337], измерений дипольного момента [62, 190, 205] и метода дифракции электронов [206].
7-3. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕГРУППИРОВОК ИКОСАЭДРИЧЕСКИХ КАРБОРАНОВ
Изомеризации о-карборана в м-карборан и ж-карборана в л-карборан
Реакции, в которых происходит превращение о-карборана в его мета- и «ара-изомеры, вызвали большой интерес, причем основное внимание было обращено на установление геометрической струк туры промежуточного продукта реакции. Липском и сотр. [150, 166, 197] высказали предположение, что в механизме кооператив ной перегруппировки «ромб—квадрат—ромб» (РКР) участвует кубооктаэдрический промежуточный продукт (рис. 7-1), в то время как Графштейн и Дворак [92], а позже Захаркин и Калинин [383] отдали предпочтение процессу с участием вращения двух полови нок икосаэдра в противоположных направлениях. Возможно также вращение треугольных граней в икосаэдре, как предполагали Мыоэттертис и Нот [215, стр. 70]. В результате экспериментального исследования [167] изомеризации о-карборанов, меченных галоге ном, получены результаты, свидетельствующие о том, что действи тельный механизм гораздо сложнее любого из приведенных выше,
если только идентификация изомеров была произведена |
правильно |
||
(см. ниже). Так, при нагревании |
9-бром-о-карборана |
при |
395— |
425 °С до достижения постоянного распределения продуктов |
по со |
||
ставу получили упорядоченную смесь всех возможных |
изомеров |
||
В-монобром-ж-карборана; на ранних |
стадиях реакции |
были, од- |
м- и п-Карборановые |
(1,7-C2B\QH\2 |
и 1,12-С2ВХ0Н\2) |
системы |
169 |
нако, обнаружены все возможные В-монобром-о-карбораны в раз личных соотношениях. При этих температурах все образовавшиеся лг-карборановые продукты остались без изменения. По-видимому, эти данные не соответствуют перегруппировкам с участием простого кубооктаэдра, вращающейся пентагональной пирамиды или вра щающейся треугольной грани, если рассматривать эти структуры без модификаций [167]. Для того чтобы механизм, подразумеваю щий вращение треугольников в кубооктаэдрическом промежуточ ном продукте, соответствовал наблюдаемому распределению про дуктов, необходимо выполнение нескольких условий: 1) вращаются треугольники, наиболее удаленные от атома углерода; 2) в произ водные ж-карборана превращается только 10% кубооктаэдричес-
Р и с . |
7-1. Перегруппировка о-карборана |
в л<-карборан |
типа Р К Р , протекающая |
|
через образование кубооктаэдрического промежуточного продукта. |
||
ких |
промежуточных продуктов, |
имеющихся |
в наличии в любой |
отрезок времени (хотя оставшиеся 90% промежуточных продуктов должны дать согласно схеме о^то-изомеры, тот факт, что образо вавшиеся лета-изомеры остаются без изменения, обеспечивает полную конверсию в л*-карборановые продукты, если позволяет продолжительность реакции).
Этот же метод исследования, заключающийся в нагревании определенных монбгалоген-лг-карборанов при 560—570 °С и ана лизе полученной смеси продуктов, был применен при изучении изо
меризации ж-карборана в д-карборан [119]. И |
в этом |
случае полу |
|||
ченные данные подтверждают механизм с вращением |
треугольных |
||||
граней в |
кубооктаэдрическом |
промежуточном |
продукте*. Однако |
||
в данном |
случае в отличие |
от |
перегруппировки |
о-карборана |
|
в .м-карборан считают, что в равной |
степени |
возможно вращение |
|||
треугольников Вз и ВгС. |
|
|
|
|
|
Расчеты показали, что другие предполагаемые пути изомериза |
|||||
ции дают |
распределения изомеров, |
которые не согласуются с экс |
периментальными данными. К особому случаю относится перегруп пировка фтор-о-карборанов, на которую, по-видимому, большое влияние оказывают различного рода электронные эффекты. Рас пределение конечных продуктов значительно отличается от
* Простым кубооктаэдрнческим механизмом, т. е. без вращения треуголь ников, нельзя объяснить превращение м- или о-карборана в л-изомер [197].
170 |
|
|
|
Глава 7 |
|
|
|
|
распределения продуктов, |
полученных |
при |
изомеризации |
хлор- и |
||||
бромпроизводных о- |
и лг-карборанов. |
Так, |
3-фтор-о-карборан при |
|||||
420° С дает |
только |
4-фтор-о-, 2-фтор-лг- |
и |
4-фтор-и/-карбораны |
||||
[119, |
250]. |
|
|
|
|
|
|
|
Липском |
и сотрудники |
идентифицировали |
различные |
карбора |
новые изомеры по времени их удерживания при хроматографическом анализе, которое, как предполагают, находится в прямой зави симости от дипольных моментов соединений (днпольные моменты в большинстве случаев находили путем расчетов, а не экспери ментально) [119, 167]. Такая корреляция не всегда надежна, на что указывают хроматографические данные для три- и тетрахлор- /г-карборанов. Согласно этим данным, между наблюдаемыми вре менами удерживания и временами, рассчитанными по днпольным
моментам, имеются небольшие различия [276]. |
|
|
Захаркин и Калинин [383, |
405] исследовали изомеризацию |
|
моно- и дигалоген-о-карборанов |
и сообщили о |
том, что наблюдае |
мые ими распределения продуктов отличаются от полученных Липскомом. Однако советские ученые применяли в своих опытах более низкие температуры и в некоторых случаях меньшие времена ре акции. Кроме того, возможно также, что аналитические методы, использованные Захаркиным и Калининым, не позволили обнару жить все изомеры, имеющиеся в реакционной смеси *.
«Обратная изомеризация» лч-карборана: превращение м - в о-карборан
Расчеты методом молекулярных орбиталей, проведенные Гоф маном и Липскомом [156] для определения относительной ста бильности о- и лькарборанов, показывают, что лгега-изомер имеет более высокую термостойкость, что согласуется с наблюдаемой термической перегруппировкой о-карборана в лы<арборан.
Отклоняя возможность прямого превращения ж-карборана в о-карборан, эти ученые в то же время предсказывали, что введе ние отрицательного заряда в икосаэдрическое карборановое ядро приведет к образованию одно- и двухзарядных мета- и /шра-изоме- ров, которые имеют стабильность того же порядка, что и орто-изо- мер; таким образом, станет возможным превращение .и-карборана
в орто-изомер. |
|
|
|
|
|
Вслед |
за экспериментальными доказательствами |
Графштейна |
|||
и Дворака |
[92], предсказание Гофмана и Ли пеком а |
было оконча |
|||
тельно подтверждено |
Захаркиным, |
Калининым |
и |
Подвисоцкой |
|
[412, 414, |
453], которые |
нашли, что |
ж-карборан |
и |
некоторые его |
* Термическая изомеризация галогенпроизводных о- и иг-карборанов недавно повторно была изучена Захаркиным и Калининым [399а]. Полученные результаты в основном согласуются с результатами Липскома и сотр. [119, 167]. Однако со ветские ученые снова отдали предпочтение механизму вращения двух пентагональных пирамид. Они также привели доказательства межмолекулярного обмена водорода с иодом при изомеризации иод-о-карбораиов [399а].
м- и п-Карборановые |
(1,7-C2BWH12 |
и |
1,12-С2В^Н^2) системы |
171 |
органические производные |
реагируют |
со щелочными металлами |
в жидком аммиаке, образуя лг-днанионы, которые можно количест венно окислить до соответствующего нейтрального о-карборана. Авторы считают, что процесс состоит из трех стадий: восстановле ния производных лькарборана с присоединением двух электронов, изомеризации лг-карборанового двухзарядног.о аниона в о-карбора-
новый двухзарядиый анион и окисления последнего до |
нейтральных |
|||||
о-карборанов |
|
|
|
|
|
|
RCB,0 H|0 CR' + 2<?- |
Na |
|
[RCB 1 0 |
H 1 0 CRT - |
RC |
CR' |
* |
|
\o/ |
||||
|
NHjfacudK.) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ВюН1 0 |
|
RC\o/CR' |
O2 или KMnOi |
|
|
||
|
BioH 10 |
|
|
|
||
|
a; |
R = H, R' = C 6 H 5 |
|
|
||
|
6) |
R = R' = C 6 H 5 |
|
|
||
|
e) |
R = R' = C H 3 |
|
|
При реакции со щелочными металлами, протекающей быстро даже при —70 °С, водород не выделяется. На основании ЭПРспсктра предполагают образование промежуточного ж-карбора- нильного анион-радикала. Присоединение щелочного металла мо жно также проводить в тетрагидрофуране, но для этого требуются незначительные концентрации радикалов, что достигается, напри мер, при введении добавок бифенила или нафталина. При гидро лизе двухзарядных анионов образуются растворимые в воде одно зарядные анионы дикарбадодекаборана, идентичные продуктам
гидролиза |
аддуктов |
о-карборана |
со щелочными |
металлами |
||||
(разд. 6-2). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка 1,Г-б«с-(ж-карборанила) |
натрием в |
жидком |
амми |
|||||
аке с последующим окислением КМ11О4 дает |
1-о-карборанил-ж-кар- |
|||||||
боран, \,\'-бис-(о-карборанил) |
и исходный |
продукт |
[414] |
|
||||
н с в 1 0 н , 0 с - с в , о н 1 0 с н |
— ^ |
[ н с в , 0 н 1 0 с - с в | 0 н | 0 с н р - |
К М п 0 4 |
- |
||||
|
|
|
|
|
|
NHj |
(жидк.) |
|
н с в 1 0 н 1 0 с - с — с н |
|
|
Н С — с - с — с н |
|||||
* |
\ 0 / |
+ |
НСВ| 0 Н,оС-СВ1 0 Н,0 СН + |
\ 0 / |
|
\0/ |
||
|
в юНю |
|
|
|
|
В|0 Н|о |
В 1 0 Н 1 0 |
Недавно было установлено [399], что я-карборан молено пре вратить в двухзарядиый анион, который перегруппировывается в ж-карборановый двухзарядиый анион, т. е. создается возможность для полного взаимного превращения всех трех изомеров карборана l,2-C2BioHi2 (разд. 7-15).
172 |
Глава 7 |
7-4. МЕТАЛЛИРОВАНИЕ ж-КАРБОРАНА
С-Металлирование ж-карборана металлоорганическимн реаген тами осуществляется в тех же условиях, что и для о-карборановых систем (разд. 6-2). н-Бутиллитий реагирует с .и-карбораном мед леннее, чем с о-карбораном, что, возможно, объясняется менее отрицательным индуктивным эффектом лета-изомера [433]; по-ви димому, связи С—Н в производных лч-карборана менее полярны и имеют менее кислый характер, чем в производных орго-изомера [306, 416, 433]. Как и в случае с С-литий- и С-магний-о-карбора- нами (разд. 6-2), между моно- и диметаллированными ж-карбора- новыми производными устанавливается равновесие [377]
2 H C B 1 0 H 1 0 C L i r : L l C B w H , 0 C L l + НСВ1 0 Н1 0 СН
Вследствие менее кислого характера связей С—Н в ж-карборане равновесие сдвинуто влево в большей степени, чем при реакции с соответствующими о-карборановыми производными. •
Металлирование ж-карборана было осуществлено также с по мощью амидов щелочных металлов в жидком аммиаке [428, 433].
7-5. АЛКИЛ-, АРИЛ- И АЛКЕНИЛПРОИЗВОДНЫЕ
ж-КАРБОРАНА
Синтез
С-Алкил- и С-арил-л-карбораны обычно получают путем металлирования л!-карборана с последующей обработкой соответствую щим органогалогенидом [67, 92, 281, 428, 433]. Однако в связи с тем, что многие алкильные и арильные функциональные группы термически устойчивы, производные лг-карборана этого типа можно получить путем термической изомеризации соответствующих о-кар борановых производных, но выходы могут быть намного меньше количественных [92, 127, 419]. В качестве примера можно привести синтез 1-л-толил-ж-карборана [419]:
с н 3 с 6 н 4 с = с н + в | 0 |
н м |
C „ H t N ( C H 0 i |
|
сн.с.н. |
|
||
|
|
|
|
|
|
С Н 3 С 6 Н 4 С — С Н |
30% |
|
|
% CHjQI-UCBmH.oCH |
ВюН ю
Из синтезов простых алкенил-ж-карборанов известны лишь син тезы 1,7-быс-(2-изопропенил)-ж-карборана из 1,7-бис-(диметилкар-