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Splitting a C–O bond in dialkylethers with bis(1,2,4-tri-tert-butylcyclopentadienyl)cerium hydride does not occur by a σ-bond metathesis pathway: a combined experimental and DFT computational study

Authors :
Ahmed Yahia
Odile Eisenstein
Richard A. Andersen
Laurent Maron
Evan L. Werkema
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)-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)
Institut Charles Gerhardt Montpellier - Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux de Montpellier (ICGM ICMMM)
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)
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)
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)
Source :
New Journal of Chemistry, New Journal of Chemistry, 2010, pp.2189-2196. ⟨10.1039/C0NJ00261E⟩, New Journal of Chemistry, Royal Society of Chemistry, 2010, pp.2189-2196. ⟨10.1039/C0NJ00261E⟩
Publication Year :
2010
Publisher :
HAL CCSD, 2010.

Abstract

International audience; The addition of diethylether to [1,2,4(Me3C)3C5H2]2CeH, abbreviated Cp′2CeH, gives Cp′2CeOEt and ethane. Similarly, di-n-propyl- or di-n-butylether gives Cp′2Ce(O-n-Pr) and propane or Cp′2Ce(O-n-Bu) and butane, respectively. Using Cp′2CeD, the propane and butane contain deuterium predominantly in their methyl groups. Mechanisms, formulated on the basis of DFT computational studies, show that the reactions begin by an α- or β-CH activation with comparable activation barriers, but only the β-CH activation intermediate evolves into the alkoxide product and an olefin. The olefin then inserts into the Ce–H bond forming the alkyl derivative, Cp′2CeR, which eliminates alkane. The α-CH activation intermediate is in equilibrium with the starting reagents, Cp′2CeH and the ether, which accounts for the deuterium label in the methyl groups of the alkane. The one-step σ-bond metathesis mechanism has a much higher activation barrier than either of the two-step mechanisms.

Details

Language :
English
ISSN :
11440546 and 13699261
Database :
OpenAIRE
Journal :
New Journal of Chemistry, New Journal of Chemistry, 2010, pp.2189-2196. ⟨10.1039/C0NJ00261E⟩, New Journal of Chemistry, Royal Society of Chemistry, 2010, pp.2189-2196. ⟨10.1039/C0NJ00261E⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....53223fa752081094fc1e3255c61e6dd8
Full Text :
https://doi.org/10.1039/C0NJ00261E⟩