Co se skrývá za fosforem?

Obrázek na obálce čísla Dalton Transactions, ve kterém původní článek vyšel.
Zdroj: autoři původního článku

1,1´-Bis(difenylfosfino)ferrocen (dppf) je nepochybně jedním z nejpopulárnějších derivátů ferrocenu. Ten je zase považován za jednu z nejvýznamnějších sloučenin organokovové chemie a nachází využití v mnoha odvětvích, jako je farmaceutický průmysl nebo materiálový výzkum. Konkrétně dppf se úspěšně uplatnil v katalýze, pro urychlení či umožnění různých chemických reakcí v akademických laboratořích i v průmyslu. A právě katalytické schopnosti jsou očekávány i u jeho antimonového analogu. Antimon se v periodické tabulce nachází pod fosforem, je tedy jeho těžším analogem, což jeho sloučeniny předurčuje ke srovnání právě se sloučeninami fosforu. Obstojí objemný analog v tomto testu?

Zatímco dppf a další fosforové deriváty ferrocenu si užívají pozornosti vědců dosyta, antimonové deriváty jí získaly pouze velmi málo. Z části za touto nerovností stojí jistě domněnka, že antimonové sloučeniny jsou pouze méně dostupná dvojčata fosforových derivátů, která jsou navíc méně stabilní. Realitou však je, že tyto analogy mezi sebou nesou určité rozdíly. Ty můžeme najít například v jejich koordinačním chování při tvorbě komplexních sloučenin s ionty kovů nebo v dalších reakcích.

Struktura připraveného 1,1-bis(difenylstibino)ferrocenu.
Zdroj: autoři původního článku

Po přípravě a charakterizaci pomocí běžných metod se vědci soustředili na studium katalytických vlastností nového antimonového analogu, a to hlavně jeho efektivity coby průmyslového katalyzátoru ve srovnání s osvědčeným dppf. Jako testovací reakci si vybrali široce využívanou Suzuki-Miyaurovu spojovací reakci, jejíž průběh byl sledován po dobu 1 hodiny. Výsledky nové sloučeniny byly však bohužel soustavně horší oproti dppf, který je považován za „zlatý standard“. To může být způsobeno slabší koordinací antimonu ke kovu, což vede k menší stabilitě celého katalyzátoru.

Nový antimonový derivát ferrocenu se vědcům podařilo připravit, charakterizovat pomocí běžných metod včetně rentgenostrukturní analýzy, která poskytuje informace o molekulární struktuře sloučenin. Ačkoliv horší výsledky nově připravené sloučeniny mohou být na první pohled zklamáním, pro potvrzení tohoto trendu, je potřeba provést ještě více experimentů. Oproti tomu studie reaktivity nově připravené látky byly velmi úspěšné a prokazují, jak velmi malá změna v chemickém složení (záměna fosforu za antimon v jinak identických sloučeninách) může mít značný dopad na chování chemických individuí.

Magda Křelinová

Schulz, J.; Antala, J.; Císařová, I.; Štěpnička, P. Beyond Phosphorus: Synthesis, Reactivity, Coordination Behaviour and Catalytic Properties of 1,1′-Bis(Diphenylstibino)Ferrocene. Dalton Trans. 2023, 52 (5), 1198–1211. https://doi.org/10.1039/D2DT03770J.