Gold-Komplexe als carbophile Lewissäuren
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Formal Metadata
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| Title of Series | ||
| Number of Parts | 99 | |
| Author | ||
| License | CC Attribution - NonCommercial - ShareAlike 3.0 Germany: You are free to use, adapt and copy, distribute and transmit the work or content in adapted or unchanged form for any legal and non-commercial purpose as long as the work is attributed to the author in the manner specified by the author or licensor and the work or content is shared also in adapted form only under the conditions of this | |
| Identifiers | 10.5446/18724 (DOI) | |
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GoldkomplexeLewis acids and basesComputer animation
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CadmiumCatalytic converterAcidCyclonic separationOrganische SyntheseTransition metalAtomic orbitalMercury (element)SilverNucleotideZincChemical compoundHydron (chemistry)AciditätAtomic orbitalCarbonylverbindungenDoppelbindungDreifachbindungGoldCarbonCarbonMetalCloningAlkeneMetallcarbonyleAlkyneCobaltoxideElektronenmangelverbindungPalladiumLewis acids and basesAldehydeLecture/Conference
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Chemical reactionHydrogenToxicityMercury (element)DoppelbindungEnolGoldMetalPalladiumLewis acids and basesMetalSalt (chemistry)Elimination reactionChemical compoundVitalismCloningSodium bicarbonateLecture/Conference
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Chemical reactionCatalytic converterMetalOrganische SyntheseTransition metalMercury (element)GoldPalladiumWasserstoffionMehrfachbindungGeneral chemistryEdelmetallDisabilityLecture/Conference
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Computer animation
Transcript: German(auto-generated)
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Ja, guten Tag. Ich möchte heute etwas erzählen über Goldkatalysatoren und zwar die Verwendung von Goldkomplexen als carbophile Lewis-Säuren.
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Wie Sie sicher wissen, sind Lewis-Säuren Verbindungen, die Elektronenmangelverbindungen sind und mit gefüllten Obitalen wechselwirken können. Man kennt das typischerweise aus dem Lehrbuch, das Beispiel eine Bohrtrikloridverbindung, die
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mit einem Min, zum Beispiel Triethylamin, eine Lewis-Säure-Lewis-Base-Adduktverbindung ergibt. In der organischen Synthese sind Lewis-Säuren sehr, sehr wichtig, ganz
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besonders, wenn wir uns die Addition von Nukleophilen an Carbonylverbindungen ansehen. Hier kommt es zu einer Addition einer Lewis-Säure an das
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Loanpair des Carbonyls und ein Nukleophil kann nun diese aktivierte Aldehydverbindung angreifen.
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Ganz allgemein sind die überwiegende Mehrzahl dieser Lewis-Säuren oxophil, das heißt, diese Lewis-Säuren binden an das gefüllte Loanpair-Obital des Sauerstoffs im Aldehyd. Und Beispiele hierfür sind zum Beispiel ein Proton, aber auch Bohr, Titan oder Zink als Lewis-Sauermetalle.
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Im Gegensatz dazu sind Carbophile Lewis-Säuren Lewis-Säuren, die mit gefüllten Obitalen an einem Kohlenstoffatom wechselwirken, zum Beispiel an Alkenen oder Alkinen.
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Wir haben zum Beispiel ein Alken, was durch einen Metallkation aus der Reihe der Übergangsmetalle wechselwirken kann. Es kommt zur Bildung eines Metaller-Zyklopropans, das dann durch ein Nukleophil genauso,
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wie Sie es hier oben an dem Aldehyd gesehen haben, geöffnet werden kann.
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Und wir halten hier einen Angriff des Nukleophils an die Kohlenstoff-Kohlenstoffdoppelbindung. Welche Metalle sind nun Carbophile Lewis-Säuren? Man findet sie relativ spät im Übergangsmetallbereich des Periodensystems.
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Wir haben hier in den letzten Gruppen Nickel, Palladium, Platin, Kupfer, Silber, Gold, Zink, Cadmium, Wecksilber.
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Und tatsächlich sind die Lewis-Säuren, die sich in diesem Bereich verbinden, insbesondere Quecksilber, Silber, Gold, Palladium und Platin, diese gehören zu den Carbophile Lewis-Säuren und man kann diese Carbophile Lewis-Säureacidität nutzen,
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um Doppelbindungen oder Dreifachbindungen gegenüber dem Angriff eines Nukleophils zu aktivieren. Die Verwendung von Carbophile Lewis-Säuren ist keine Neuentwicklung. Sie werden schon seit sehr langer Zeit eingesetzt und insbesondere drei Metalle werden heute sehr stark dafür eingesetzt.
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Das sind in der besonderen Quecksilber, Palladium und Gold. Quecksilber ist das erste Metall, was hierfür verwendet wurde. Es ist eigentlich nur noch historisch von Bedeutung, da es sehr stark toxisch ist und da man es auch in größeren Mengen einsetzen muss.
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Diese drei Elemente, Quecksilber, Palladium und Gold, aktivieren eine Doppelbindung in gleicher Art und Weise, doch unterscheiden sie sich sehr eindeutig. Als Beispiel für Quecksilber vermittelte Reaktionen findet man im Lehrbuch die Alkoxymerkurierung.
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Wir haben hier, wie bereits gesehen, den Angriff von einer kathionischen Metallspezies an diese Doppelbindung.
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Es kommt zur Ausbildung eines Metallerzyklopropans, der durch ein Nükleophil geöffnet werden kann.
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Diese Verbindungen, die eine Quecksilber-Kohlenstoffbindung enthalten, sind typischerweise so stabil, dass sie isoliert werden können und in einem weiteren Reaktionsschritt, zum Beispiel durch Reduktion mit Natrium-Bohhydrit, weiter reduziert werden können.
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Nachteil hier natürlich, dass man stöchometrische Mengen des Metalls einsetzen muss und dass Quecksilber doch eine sehr hohe Toxizität aufweist.
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Im Gegensatz dazu verhält sich Palladium etwas anders. Als Beispiel sah hier die Anwendung in der Wackerreaktion gezeigt. Auch hier haben wir zum Beispiel Ethylen, was durch ein Palladiumsalz aktiviert wird.
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Ein Nükleophil, in diesem Falle Wasser, kann nun angreifen.
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Und auf dieser Stufe sieht es sehr ähnlich aus zu der Alkoxymerkurierung. Hier ist es jedoch so, dass ein Wasserstoffatom in der Beta-Position die Möglichkeit für eine Beta-Wasserstoff-Elimination erlaubt.
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Das ist eine Eigenschaft, die Palladium hat. Wir bilden hierbei eine Palladium-Hydridspezies und eine Doppelbindung. Die Palladium-Hydridspezies kann dann unter Verlust von Wasserstoff zu Palladium Null werden.
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Das Enol wird natürlich unter den Reaktionsbedingungen tautomerisieren zu der entsprechenden Carbonilverbindung.
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Nachdem wir jetzt Quecksilber und Palladium gesehen haben, möchte ich jetzt zum Gold kommen.
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Gold verhält sich natürlich als Metall auch, auch in der Chemie einzigartig. Wir haben nach der Aktivierung unserer Mehrfachbindung durch das Gold, haben wir ebenfalls die Aktivierung, wie Sie bereits gesehen haben.
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Ein Nükleophil greift an, ganz analog zu einer bisher gesehenen Reaktion.
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Was Gold jetzt tun kann, Gold kann durch Protonen protodemetalliert werden und dabei als Katalysator direkt wieder gewonnen werden, als Gold Plus.
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Damit schließt der erste Teil dieser allgemeinen Betrachtung von Übergangsmetallen als Kabuffele Lewis-Sauern ab.
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Und im zweiten Teil werden wir uns spezifische Reaktionen und die Anwendung von Goldkatalysatoren in der organischen Synthese genauer ansehen.
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