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Selectivity in the C-H Activation Reaction of CH3OSO2CH3 with [1,2,4-(Me3C)3C5H2]2CeH or [1,2,4-(Me3C)3C5H2][1,2-(Me3C)2-4-(Me2CCH2)C5H2]Ce: To Choose or Not To Choose

Authors :
Werkema, Evan L.
Castro, Ludovic
Maron, Laurent
Eisenstein, Odile
Andersen, Richard A.
Lawrence Berkeley National Laboratory [Berkeley] (LBNL)
Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM)
Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Montpellier 1 (UM1)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Organometallics, Organometallics, American Chemical Society, 2012, 31, pp.870-881. ⟨10.1021/om200842t⟩, Organometallics, 2012, 31, pp.870-881. ⟨10.1021/om200842t⟩
Publication Year :
2012
Publisher :
HAL CCSD, 2012.

Abstract

International audience; The experimental reaction of [1,2,4-(Me3C)3C5H2]2CeH, Cp′2CeH, and CH3OSO2CH3 begins by α-C-H activation of the SCH3 group, forming Cp′2CeCH2SO2(OCH3), which evolves into Cp′2CeOCH3 with elimination of CH2 (and presumably SO2). Prolonged heating of this mixture (days at 60 °C) forms Cp′2CeOSO2CH3 and CH3OCH3. The metallacycle [1,2,4-(Me3C)3C5H2][1,2-(Me3C)2-4-(Me2CCH2)C5H2]Ce, when presented with the choice of C-H bonds in CH3S and CH3O groups, deprotonates both with comparable rates, ultimately forming Cp′2CeOCH3 and Cp′2CeOSO2CH3 at 20 °C. The experimental studies are illuminated by DFT calculations on the experimental systems, which show that the hydride selects the more acidic CH3S bond, whereas the metallacycle reacts with C-H bonds of both the CH3S and CH3O groups of CH3OSO2CH3. In the metallacycle reaction, the initially formed regioisomers, Cp′2CeCH2SO2(OCH3) and Cp′2CeCH2OSO2CH3, rearrange to the observed products, Cp′2CeOCH3 and Cp′2CeOSO2CH3, respectively. Furthermore, C-H activation at the SCH3 group forms two isomers of Cp′2CeCH2SO2(OCH3) in the reaction of CH3OSO2CH3 with the metallacycle and only one in the reaction with the hydride. The lack of selectivity in the reactions of the metallacycle relative to the hydride is due to the metallacycle's greater thermodynamic advantage and lower energy barriers, which are linked to the higher bond energy of Ce-H relative to Ce-C in the metallacycle.

Details

Language :
English
ISSN :
02767333 and 15206041
Database :
OpenAIRE
Journal :
Organometallics, Organometallics, American Chemical Society, 2012, 31, pp.870-881. ⟨10.1021/om200842t⟩, Organometallics, 2012, 31, pp.870-881. ⟨10.1021/om200842t⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..72a39f1b9815469f0adff7e9bb42fb80
Full Text :
https://doi.org/10.1021/om200842t⟩