MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e)...

81
F P F F F F MO-Theorie

Transcript of MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e)...

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F P

F

F

F

F

MO-Theorie

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F P

F

F

F

F

D3h E 2C3 3C2 sh 2S3 3sv S 1/h n

5 2 1 3 0 3

a1 1 1 1 1 1 1(R)(a1) 5 4 3 3 0 9 24 1/12 2

e‘ 2 -1 0 2 -1 0(R)(e‘) 10 -4 0 6 0 0 12 „ 1

a2‘‘ 1 1 -1 -1 -1 1(R)(a2‘‘) 5 4 -3 -3 0 9 12 „ 1

2 a1 + e‘ + a2‘‘

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D3h E C31 C3

2 C2/1 C2/2 C2/3 sh S31 S3

2 sv/1 sv/2 sv/3

s1 s1 s2 s3 s1 s3 s2 s1 s2 s3 s1 s3 s2

a1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1s1 1s2 1s3 1s1 1s3 1s2 1s1 1s2 1s3 1s1 1s3 1s2 4s1+ 4s2+ 4s3

a2'' 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1

1s1 1s2 1s3 -1s1 -1s3 -1s2 -1s1 -1s2 -1s3 1s1 1s3 1s2 0e1' 2 -1 -1 0 0 0 2 -1 -1 0 0 0

2s1 -1s2 -1s3 0 0 0 2s1 -1s2 -1s3 0 0 0 +4s1

-2s2

-2s3

s2 s2 s3 s1 s3 s2 s1 s2 s3 -s1 s3 s2 s1

e1' 2 -1 -1 0 0 0 2 -1 -1 0 0 0

2s2 -1s3 -1s1 0 0 0 2s2 -1s3 -1s1 0 0 0 -2s1

+4s2

-2s3

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12

3

a1' 4s1+ 4s2 + 4s3 1

2

3

e'(s2) -2s1+ 4s2 -23

1

2

3

e'(s1) 4s1 -2s2 -2s3

"sehr ähnlich"

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e':+4s1-2s2-2s3 & -2s1+4s2-2s3

a1: 4s1+ 4s2+ 4s3

3s

2s

1s

2

2

4

)s,e' 1(

3s

2s

1s

2

4

2

)s,e' 2(Vektorenorthogonal?

Zur Erinnerung: Vektoren: )b/acos(baba

orthogonal: cos(90°)=0

488)22()42()24(

2

4

2

2

2

4

)s,e')s,e' 21 ((

!012

nicht orthogonal orthogonalisierenhttp://de.wikipedia.org/wiki/Gram-Schmidtsches_Orthogonalisierungsverfahren

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Vektoren orthogonalisieren - Gram-Schmidt Verfahren

2 Vektoren

3 Vektoren

n Vektoren

2

2

4

)s,e' 111 (vu

2

2

4

)22()22()44()22()24()42(

2

4

2

2u

2

4

2

)s,e' 22 (v

3

3

0

1

1

2

2

4

2

2

2

4

21

2

4

2

2

2

4

2412

2

4

2

2u

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2

2

4

)s,e' 1(

3

3

0

orthog.),e'(

orthogonal?

!0)32()32()04(

3

3

0

2

2

4

1

2

3

2

2

4

)s,e' 1(

1

2

3

3

3

0

orthog.),e'(

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D3h E C31 C3

2 C2/1 C2/2 C2/3 sh S31 S3

2 sv/1 sv/2 sv/3

s4 s4 s4 s4 s5 s5 s5 s5 s5 s5 s4 s4 s4

a1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1s4 1s4 1s4 1s5 1s5 1s5 1s5 1s5 1s5 1s4 1s4 1s4 6s4+ 6s5

a2'' 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1

1s4 1s4 1s4 -1s5 -1s5 -1s5 -1s5 -1s5 -1s5 1s4 1s4 1s4 6s4- 6s5

e1' 2 -1 -1 0 0 0 2 -1 -1 0 0 0

2s4 -1s4 -1s4 0 0 0 2s5 -1s5 -1s5 0 0 0 0

12

3

4

5

a1 6s4+ 6s5

12

3

4

5

a2'' 6s4-6s5

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12

3a1

1

2

3

e'

1

2

3

e'

equatorial apikal

12

3

4

5a1

12

3

4

5a2''

gleiche Symmetrie

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12

3a1'

12

3

4

5a1'gleiche Symmetrie

"+"und "-" Kombination

"+"

12

3

4

5

"-"

12

3

4

5

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1

2

31

2

3

4

5a2''

12

3

4

5a1'

12

3

4

5a1'

symmetrieadaptierte Basisorbitale

1 2

3e' e'

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E

z

xy

a1'

a2''e'

12

3

4

5

12

3

4

5

1 2

3

a1'

e'

1

2

3

a2''12

3

4

5

1

2

3

12

3

4

51

2

3

4

5

e'

1 2

3

1 2

3

1 2

3

12

3

4

5

a1'

a1'

a2''

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abstrakt! am besten erklärt durch Beispiele!

Ausreduzier-Formel

R

pp )R()R(h

1a

ap = Anzahl der irreduziblen Darstellung p in der reduziblen Darstellung

h = Anzahl der Symm-Op´s der Punktgruppe = Ordnung der Punktgruppe

(R) = Charakter der Symm-Op R der reduziblen Darstellung

p(R) = Charakter der Symm-Op R der irreduziblen Darstellung p (z.B. a2) aus Charaktertafel

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F1 P

F3

F2

F4

F5

F

F F

sv

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D3h E C31 C3

2 C2/1 C2/2 C2/3 sh S31 S3

2 sv/1 sv/2 sv/3

s1 s1 s2 s3 s1 s3 s2 s1 s2 s3 s1 s3 s2

a1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1s1 1s2 1s3 1s1 1s3 1s2 1s1 1s2 1s3 1s1 1s3 1s2 4s1+ 4s2+ 4s3

s1+s4

s1+s4

s2+s4

s3+s4

s1+s5

s3+s5

s2+s5

s1+s5

s2+s5

s3+s5

s1+s4

s3+s4

s2+s4

4s1+ 4s2+ 4s3+4s2+ 4s3+6s4+6s5

a2'' 1 1 1 -1 -1 -1 -1 -1 -1 1 1 1

s1+s4

s2+s4

s3+s4

-s1

-s5

-s3

-s5

-s2

-s5

-s1

-s5

-s2

-s5

-s3

-s5

s1+s4

s3+s4

s2+s4

6s4-6s5

e1' 2 -1 -1 0 0 0 2 -1 -1 0 0 0

2s1+2s4

-s2

-s4

-s3

-s4

0 0 0 2s1+2s5

-s2

-s5

-s3

-s5

0 0 0 4s1-2s2-2s3

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1 2 3 1 2 3

D3h E 2C3 3C2 sigh 2S3 3sigv

A1' 1 1 1 1 1 1 x2+y2, z2

A2' 1 1 -1 1 1 -1 Rz

E' 2 -1 0 2 -1 0 (x,y) (x2-y2,xy)

A1' ' 1 1 1 -1 -1 -1

A2' ' 1 1 -1 -1 -1 1 z

E' ' 2 -1 0 -2 1 0 (Rx,Ry) (xz,yz)

e'

e' 'e'

a2'

a1'

a1' spx,pypz

dz2

dxy,dx2- y2

dxz,dxyz

z

xy

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C2v E C2 sigv sigv'

A1 1 1 1 1 z x2, y2, z2

A2 1 1 -1 -1 Rz xy

B1 1 -1 1 -1 x, Ry xz

B2 1 -1 -1 1 y, Rx yz

M

L

L

L

L

C2v

b2

a1

a1

s

py

pz

dz2

dxy

dyz

b1px

a1

dx2- y2a1a2dxz

b1b2

z

xy

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C2v E C2 sigv sigv'

A1 1 1 1 1 z x2, y2, z2

A2 1 1 -1 -1 Rz xy

B1 1 -1 1 -1 x, Ry xz

B2 1 -1 -1 1 y, Rx yz

L

L

L

L

G 4 0 2 2Æ 2a1 + b1 + b2

Ps1 s1 s2 s2 s1

1

2 3

4

Ps3 s3 s4 s3 s41 -1 1 -1b1

b2: 2s3 - 2s4 (px)

b2 1 -1 -1 1

b1: 2s1 - 2s2 (px)a1: 2s1 + 2s2 a1: 2s3 + 2s4

L

L b1

L

L

b2

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

Page 19: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

M

L

L

L

L

C2v

b2

a1

a1

s

py

pz

dz2

dxy

dyz

b1px

a1

dx2- y2a1a2dxz

b1b2

z

xy

L

L b1

L

L

b2

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

b2

a1b1

a1

b1

L

L b1

nbnb

a2, dxy

2a1 + b2

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b2

a1

a1

s

py

pz

dz2

dyz

a1

dx2- y2a1

b2

pxb1

z

xy

L

L b1

L

L

b2

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

b2

a1b1

a1

M

L

L

L

L

C2v

L

L

b2

Page 21: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

b2

a1

a1

s

py

pz

dz2

dyz

a1

dx2- y2a1

b2

pxb1

z

xy

L

L b1

L

L

b2

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

b2

a1b1

a1

M

L

L

L

L

C2v

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

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b2

a1

a1

s

py

pz

dz2

dyz

a1

dx2- y2a1

b2

pxb1

z

xy

L

L b1

L

L

b2

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

b2

a1b1

a1

M

L

L

L

L

C2v

L

L

L

L a1

L

L

L

L a1

Page 23: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

d8

Singulett

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d8

Triplett

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Page 26: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

OC Fe

CO

CO

CO

CO

Fe

CO

CO

CO

CO

h, -CO

18 e- 16 e-

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Mit dem Blitzlicht geschaut :Erzeugung und strukturelle Aufklärung transienter Eisen-

Carbonyl-Komplexe

Sunhild Christine Salmen

Betreuer: Prof. Dr. P. Burger

Page 28: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

Von der Kinetik zur Erfassung transienter Molekülstrukturen

Ausgangsverbindung A transiente Zwischenstufe B Produkt C

•thermische Anregung Zwischenstufe B

durchlaufen da gilt:EA 1 B

Reaktionskoordinate

C

AH

E p

ot 2EA

2 A1<EAE

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Zeitaufgelöste Spektroskopie

allgemeines Prinzip:• impulsartige Anregung des Ausgangszustandes (Initalisierung der Reaktion)

• zeitabhängige Registrierung

Inte

nsitä

t I

Zeit tl l

Zeitfenster für Reaktion

Photolyseblitz

Registrierung

zeitliche Auflösung wird bestimmt durch:

•Pulsbreite des Anregungspulses

•Zeitkonstante der Detektion

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Zeitaufgelöste Spektroskopie

allgemeines Prinzip:• impulsartige Anregung des Ausgangszustandes (Initalisierung der Reaktion)

• zeitabhängige Registrierung

Zeitfenster für Reaktion

Photolyseblitz

Registrierung

Inte

nsitä

t I

Zeit tl l

zeitliche Auflösung wird bestimmt durch:

•Pulsbreite des Anregungspulses

•Zeitkonstante der Detektion

Page 31: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

Zeitaufgelöste Spektroskopie

allgemeine Prinzip:• impulsartige Anregung des Ausgangszustandes (Initalisierung der Reaktion)

• zeitabhängige Registrierung

Inte

nsitä

t I

Zeit tl l

zeitliche Auflösung wird bestimmt durch:

•Pulsbreite des Anregungspulses

•Zeitkonstante der Detektion

Zeitfenster für Reaktion

Photolyseblitz

Registrierung

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Der Weg zu immer kürzeren Zeitskalen

Zewail

EigenPorterNorrish

Blitzlichtphotolyse Relaxationsmethode

Attosekunde [ 2005 ]

Femtosekunde [1991 ]

Pikosekunde [ 1966 ]

Nanosekunde [ 1961 ]

Mikrosekunde 1950

Millisekunde [ 1940, stopped flow ]

Subsekunde [ 1923, Strömungsrohr ]

-18

-15fs (10 )

-12ps (10 )

-9ns (10 )

-6us (10 )

-3ms (10 )

as (10 )

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Detektionsmethoden/Zeitskala

je höher die Frequenz desto genauer Moleküldaten bestimmbar

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Eisenpentacarbonyl

Fe ( CO )5

Fe

CO

OC

C

CO

OCO

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Eisenpentacarbonyl

Fe ( CO )4

Fe ( CO )5

Fe

CO

OC

C

CO

OFe

CO

OC

C

CO

OCO

- COhn(UV)

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Eisenpentacarbonyl

Fe ( CO )4

Fe ( CO )5

Fe

CO

OC

C

CO

ORekombination + COFe

CO

OC

C

CO

OCO

- COhn(UV)

Page 37: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

Eisenpentacarbonyl

Fe ( CO )4

Zer

setz

ung

Fe ( CO )5

Fe

CO

OC

C

CO

O

Rekombination + COFe

CO

OC

C

CO

O

Fe ( CO ) + ( CO )4-n n

CO- COhn(UV)

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Eisenpentacarbonyl

Fe ( CO )4

Zer

setz

ung

x Fe ( CO )4

.

Fe ( CO )5

Koordinationmit Matrix ( x )

Fe

CO

OC

C

CO

O

Rekombination + COFe

CO

OC

C

CO

O

Fe ( CO ) + ( CO )4-n n

CO- COhn(UV)

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Eisenpentacarbonyl

hn(UV)

Fe ( CO )4

Zer

setz

ung

x Fe ( CO )4

.

Fe ( CO )5 D

imer

isie

rung

Fe ( CO )92

Koordinationmit Matrix ( x )

Fe

CO

OC

C

CO

O

Rekombination + COFe

CO

OC

C

CO

O

Fe ( CO ) + ( CO )4-n n

CO

- CO

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Matrixexperimente

Fe

CO

OC

C

CO

O Fe

CO

OC

C

CO

O

CO

Ne

Matrix: Hüllmaterial untersuchende, transiente Spezies eingeschlossen

Käfigeffekt

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Photolyse von Eisenpentacarbonyl in festen Matrixes

D3h C2v

nahes IR;Erwärmen

145° 120°

A11

l

B32

hn(UV)

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Photolyse von Eisenpentacarbonyl in festen Matrixes

nahes IR;Erwärmen

145°

nahes IR;2000 cm -1

(wie oben)

173°

CH 4

CH 4

125°

120°

Xe

Xe

A11

l

B32

A11

A11

l > 375 nm

D3h C2v

hn(UV)

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Ultraschnelle Elektronenbeugung (UED)

strukturelle Veränderungen komplexer molekularer Systeme Beugungstechniken

Beugungsbildern zu verschiedenen Verzögerungszeiten

Aussagen über Kernabstände involvierter molekularer Spezies

direkte Bestimmung der Molekülkoordinaten

Verhältnis der Reaktions-produkte

CPM-Farbstofflaser

Fernlosekunden-Lasersystem

variableZeitverzögerung

Verdoppler-kristall

Verdoppler-kristall

Strahlteiler

CCD-Detektor

ultraschnelle Elektronenkanone

Molekularstrahl

Hochspannung

gepulsterFarbstofflverstärker

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Femtosekundenspektrokopie

Hochgeschwindigkeitskamera: chemische Reaktionen auf mikroskopische Ebene zeitaufgelöst sichtbar

kurze Belichtungszeiten kontinuierliche Bewegungen Einzelbilder

Linse

Spiegel

Molekühlstrahlim Vakuum

Molekülreservoir

Verzögerungsoptik

Probe-Puls

Pump-Puls

Detektor

Verzögerung

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ReaktionswegFe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

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Reaktionsweg Fe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

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Reaktionsweg Fe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

ISC

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ReaktionswegFe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

-CO

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ReaktionswegFe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

-CO

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ReaktionswegFe(CO)5 (Singulett Grundzustand) Fe(CO)4 (Triplett Grundzustand)

l

ll

l

l

l

l

1b E

1a E

21A

3E

1E

23A

23B

11A

11A

1E / kcal mol

2CO+[ Fe ( CO ) ]3

CO+4

[ Fe ( CO ) ]5

[ Fe ( CO ) ]

140

120

100

80

60

40

20

0

-20

ISC

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Fe(CO)4

Fe(CO)4 (Triplett und Singulett)/ Fe(CO)3 (Triplett Grundzustand)

•Hauptprodukt Fe(CO)4 (Singulett Zustand) Singulett Reaktionsweg

•radiale Verteilungsfunktionen:

Theorie und Experiment Singulett Zustand bessere Übereinstimmung

Singulett Reaktionsweg

Fe-OFe-C

C-OO-O

157° °

125°

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Fe(CO)4

•radiale Verteilungsfunktionen:

Theorie und Experiment Singulett Zustand bessere Übereinstimmung

Singulett Reaktionsweg

157° °

125°

150°

100°

Fe-OFe-C

C-OO-O

Singulett Triplett

Singulett

Singulettreaktionsweg

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L

ML

L

L

tetraedrisch

L

ML

L

L

c2v-ML4

LM

L

L

L

q.-pl.

oder

OC Fe

CO

CO

CO

CO

Fe

CO

CO

CO

CO

h, -CO

18 e- 16 e-

HFe

L

L

L

L

Fe

L

L

L

L

h, -H2

18 e- 16 e-

H

L = Phosphan

HIr

L

Ir

L

h, -H2

18 e- 16 e-

H

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Ir

PMe3

h, C-H

16 e-

Ir

PMe318 e-

C

H

sämtliche C-H Bindungen! spn

sp3: primär, sekundär, tertiär

Methan!

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Page 56: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

Ir

Me3P

H

CH3

postulierter 3-Zentren Übergangszustand

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Noch ein Vorschlag zum Mechanismus

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E

H2

s

*s

MO-Vorbetrachtungen Aktivierung H2

Bindungsordnung = ½ { (S n e-)bindende MOs - (S n e-)antibindende MOs}

= ½ { 2 - 0 } = 1 = Einfachbindung

2-

Bindungsordnung = ½ { 2 - 2 } = 0! = Bindungsbruch

Ox. Add.: Reduktion "H2 H22-"

wie werden 2 e- vom Metallzentrumtransferiert?

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LUMO = Electrophil

- MO´s Größe/Richtung- je tieferliegend desto besser

E

H2

s

*s

MO-Vorbetrachtungen Aktivierung H2

p-Symmetrie

MLn

Chemie Grenzorbitale = HOMO/LUMO

HOMO

LUMO

- MO´s Größe/Richtung- je höherliegend desto besser

HOMO = Nucleophil

Mp-symm.

M metall-basiert

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E

MO-Vorbetrachtungen Aktivierung H2

M

*s

energetisch tieferliegend!

energet. Lage durch "Natur" festgelegt

anhe ben = chemische Kreativität

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E

MO-Vorbetrachtungen Aktivierung H2

M

ligandbasiert

H22-

H2

s Bindung

M*s

Page 62: MO-Theorie. D 3h E2C 3 3C 2 h 2S 3 v h n 521303 a1a1 111111 (R) (a 1 ) 543309241/122 e202 0 (R) (e) 10-4060012 1 a 2 11 1 (R) (a 2 ) 54-3 0912 1 2 a 1.

MMHOMO

Zunahme Rückbindung/Ladungstransfer

MH

H

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LM

L

L

L

q.-pl.

Thermal C-H Activation

N

N

N

IrN

N

N

Ir MeC6H6, 40°C, 2h

- CH4

quantitative

Ir-Me Ir-Ph

I rN 3

N 1

N 2N 2I rN 3

N 1

S . N ü c k e l, P. B u rg e r, A n g e w . C h e m ie , In t. E d . 2 0 0 3 , 4 2 ,1 6 3 2 .

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Intrinsic Reaction Coordinate CalculationE

rel [

kcal

/mol

]

0

-4

-8

-12

N

NN Ir H

Me

Mesq.-py.

product

IRC SchritteIRC steps

starting material

N

NN Ir H

Me

Meoctahedr.

N

NN Ir

Me

H

Me

sq.-py.

N

NN Ir

Me

2.6 ÅH-CH3

bent sq.-pl.

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Walsh Diagram for Out-of-Plane Bending of theIridium-Methyl Group

0 20 40 60 80

0

10

20

30

rel.

ener

gy [

kcal

/mol

]

[°]

NN

N

Ir

Me

NN

N

Ir

Me

N

CF3

N

NCF3

Ir

Me

N

N

N

Ir

Me

P

PMe2

PMe2

Ir

Me

Me

~36°Minimum!

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2

E

E

2

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E

HOMO

LUMOE = 0 !S=0E ~ S2/Ei-Ej

Frontier Molecular Orbitals (FMO, Fukui 1981 Nobelpreis)

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E

S0 E >>0!

HOMO

HOMO

suprafacial

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E

4e- 2 Orbital WW (He2)

destabilisiert stark

hohe Barriere

S0 E >>0!

HOMO

HOMO

suprafacial

E ~ S2/Ei-Ej

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2s

2a

2s

2a

[2s+2a]

a: antarafacial s: suprafacial

[4n+2s]s [4n]a

thermisch erlaubt

2s

2a

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Olefinmetathese

M+

M M M+

[2s+2s]

HOMO

LUMO

attraktiv

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CHEE 323 J.S. Parent 2

Catalytic Activity

The addition of molecular hydrogen to an olefin such as ethylene is a highly favourable reaction from a thermodynamic standpoint.

Gfo (kJ/mole)

C2H6 -32.9 C2H4 68.1 H2 0 Go

reaction -101.0

Keq= exp(-Go/RT) = exp(101,000J / (8.314J/molK * 298K)) = 5.1*1017

In spite of this thermodynamic driving force, the direct reaction of ethylene and hydrogen does not occur at appreciable rates.

33222 CHCHHCHCH

Olefinhydrierung

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E H2C2H4

*

4e- 2 Orbital WW (He2)

destabilisiert stark

hohe Barriere

S0 E >>0!

HOMO

HOMO

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[LnM]-H + = [LnM]-Et

Katalyse: Polymerisation/Hydrierung

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Our Claim to Fame

N

N

N

R

R

R

R

Rh, I r O

+

NN

N

RR

RR

Rh, I r O-H

R'- H

R'+

1,2- C- H bond addition

N

N

N

R

R

R

R

Rh, I rO

O

O2

+

[Rh, I r]+

NR3

O-NR3

N

N

N

R

R

R

R

Rh, I r

+

R'- OH

C- O red. el.

[Rh, I r]+

? or Failure? Prospective Novel Catalytic Cycle

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What is so special about Late TM Oxos?

N

N

N

Rh,I r

R

R

R

R

O

A-+

Why Are There No Terminal Oxo Complexes of the Late Transition Metals?

or The Importance of Metal-Ligand p Antibonding InteractionsJ.M. Mayer, Comments Inorg. Chem. 1988, 8, 125-135

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z

xy

e'

e' 'e'

a2'

a1'

a1'

e'a1'

a1'

a2"

12

3

4

5

12

3

4

5

1 2

3

a1'

e'

1

2

3

a2''1

2

3

4

5

a1'

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z

xy

e'

e' 'e'

a2'

a1'

a1'

e'a1'

a1'

a2"

12

3

4

5

12

3

4

5

1 2

3

a1'

e'

1

2

3

a2''1

2

3

4

5

a1'

nb"nb"

ab

d

d8

18 e-

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e''e'e''

a1'e'

a1'

dxz dxz

z

xy

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e''e'e''

a1'e'

a1'

dxz dxz

z

xy

Wo bindet der p-Akzeptor Ligand?

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e'

a1'

e''e'e''

a1' 12

3

4

5

e'

a1'