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Diseño y caracterización de complejos de Ir (III) y su aplicación en procesos de hidrosililación de alquinos terminales Trabajo fin de Máster Realizado por: Mélanie Aliaga Lavrijsen Dirigido por: Manuel Iglesias Alonso Departamento de Química Inorgánica Facultad de Ciencias Curso 2013/2014 I Abreviaturas AcO acetato Bu butil c cuartete CG-MS cromatografía de gases – espectrometría de masas COD 1,5-ciclooctadieno d doblete dq doblete de cuartetes δ desplazamiento químico (ppm) eq equivalente g gramo h hora Hz hercio KHMDS bis(trimetilsilil)amida de potasio NHC N-heterociclic carben (Carbeno N-heterocíclico) m multiplete mL mililitro ppm partes por millón RMN Resonancia Magnética Nuclear s singlete t triplete tBu terc-butil II Índice 1. Introducción…………………………………………………………………………………….….1 2. Objetivos……………………………………………………………………………………….….…11 3. Discusión de resultados 3.1. Síntesis de acetato[bis {(1-N-metil-2-ilideno-imidazol)} (µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (1a), acetato[bis {(1-N-butil-2-ilideno-imidazol)} (µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (1b), acetato[bis {(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)} (µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (1c)……………………………………………………………………..12 3.1.1 Caracterización de acetato[bis {(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)} (µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (1c)………………………………….………………………………..13 3.2. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-metil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2a), bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilidenoimidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (2b) y bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (2c)………………………………………………………………………………………………….…………………….13 3.2.1 Caracterización de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-metil)-2-ilideno-imidazol)} (µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2a)……………………………………………………………….….14 3.2.2. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilideno-imidazol)} (µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2b)……………………………………………………………….….15 3.2.3. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)} (µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2c)…………………………………………………………..……….17 3.3. Estudio de la actividad catalítica de los compuestos 2a-c y en procesos de hidrosililación de alquinos……………………………………………………………………………..………21 3.4 Propuesta de ciclo catalítico . ……………………………………………………………………………24 4. Conclusiones ................................................................................................................ 27 5. Parte experimental ................................................................................................... 28 6. Referencias .................................................................................................................. 31 1 1. Introducción La química está presente en todo lo que nos rodea y que nos facilita la vida. Muchos de los compuestos y materiales que intervienen en nuestra vida han sido preparados a través de procesos químicos industriales, aunque durante décadas se diseñaron sin tener en cuenta su repercusión en el entorno. Debemos afrontar el reto de que estos productos puedan ser preparados a través de procesos no contaminantes, mediante alternativas sostenibles. Un proceso sostenible desde el punto de vista químico es aquel en el que se elimina o minimiza la generación de sustancias peligrosas tanto para el ser humano como para el medioambiente, se maximiza la economía atómica (entendida como la eficiencia de conversión de un proceso químico) y la eficiencia energética, minimizando los impactos económicos y medioambientales. Los principales objetivos de los procesos sostenibles son por tanto la considerable reducción de residuos, lo que a su vez disminuye el coste de tratamientos posteriores y la reducción del uso de energía y recursos.1 La catálisis se puede considerar uno de los pilares fundamentales de la química verde, ya que juega un papel fundamental en el diseño de procesos químicos sostenibles. Las reacciones catalíticas reducen el consumo de energía, ya que al aumentar las velocidades de reacción disminuyen los tiempos necesarios y las temperaturas requeridas suelen ser también menores. Además, disminuyen las necesidades de separación como consecuencia del aumento del rendimiento y de la selectividad. Un catalizador es una sustancia química que está presente en una reacción química y acelera dicha reacción sin consumirse. Según se encuentre en la misma fase que el resto de reactivos o no, los catalizadores se pueden clasificar en dos grandes grupos: homogéneos y heterogéneos. Los catalizadores heterogéneos son aquellos que se encuentran en diferente fase con respecto a los reactivos; normalmente suelen ser sustancias sólidas que actúan sobre sustratos en una fase líquida o gaseosa. Por otro lado, los catalizadores homogéneos son aquellos que se encuentran en la misma fase 2 que los reactivos. La principal ventaja de los catalizadores homogéneos es que son generalmente más selectivos, ya que en disolución todos los centros activos son iguales; aunque presentan una desventaja frente a los catalizadores heterogéneos, que es la dificultad de separación del medio una vez finalizada la reacción.2 Gran parte de los catalizadores homogéneos se basan en complejos de metales de transición. En estos complejos la naturaleza del ligando tiene una gran importancia, ya que sus propiedades estéricas y electrónicas influyen directamente sobre la actividad, selectividad y estabilidad del catalizador. Los ligandos carbeno N-heterocíclicos (NHCss), carbenos derivados de heterociclos que presentan al menos un átomo de N en el anillo, se han convertido en ligandos de especial interés en catálisis homogénea debido a su gran capacidad σ-dadora y a la fácil modificación de sus propiedades estéricas.3 Un carbeno es un compuesto neutro derivado de un carbono divalente, unido a dos grupos adyacentes mediante enlaces covalentes, que posee sólo seis electrones en su capa de valencia y un par de electrones no enlazante. Un carbeno libre puede encontrarse de dos formas en su estado fundamental según su espin: estado singlete (cuando los dos electrones no enlazantes se encuentran en el mismo orbital con espines antiparalelos) o estado triplete (cuando los dos electrones no enlazantes se encuentran en orbitales distintos con espines paralelos).4 Figura 1. Estados triplete y singlete en carbenos libres 3 La multiplicidad del estado fundamental determina las propiedades y la reactividad del carbeno y éstas, a su vez, están controladas por los efectos estéricos y electrónicos de los sustituyentes del átomo de carbono del carbeno.5 El uso de carbenos N-heterocíclicos en química organometálica ha experimentado un incremento exponencial desde el aislamiento por Arduengo del primer carbeno con la capacidad para actuar como ligando en complejos organometálicos de metales de transición.5,6,7 El factor clave en la estabilidad de los carbenos N-heterocíclicos (NHCs) tipo Arduengo es la estabilización del carbeno por efecto de los dos nitrógenos que rodean al carbono carbénico. El orbital p vacío se ve estabilizado mediante donación de densidad electrónica por efecto mesomérico, mientras que el par electrónico no enlazante del orbital sigma se estabiliza debido a la retirada de carga por efecto inductivo. La reducción de la estabilización, i.e. la disminución del número de heteroátomos adyacentes al carbono carbénico, incrementa la capacidad dadora σ del NHC. Por lo tanto, la capacidad σ-dadora, una de las cualidades más importantes de los carbenos tipo Arduengo, fundamental en su éxito como ligandos espectadores en catálisis homogénea, se ve notablemente incrementada.8 Además, los NHC tipo Arduengo se coordinan fuertemente a centros metálicos para formar complejos organometálicos con fuertes enlaces M–C.6 Figura 2. Retrodonación de densidad electrónica en el enlace M–C. Existen diversos métodos para generar ligandos NHC, aunque lo más habitual es hacerlo a partir de sales de imidazolio. El ligando NHC se puede preparar mediante su desprotonación con una base fuerte (KHMDS, tBuOK)3,9 o mediante la reacción con 4 Ag2O,10 dando así lugar al carbeno libre o complejo de plata respectivamente. Los carbenos de plata se pueden utilizar posteriormente para transferir el carbeno a otros metales mediante una reacción de transmetalación. Otros métodos incluyen el uso de complejos metálicos con bases internas como por ejemplo el [(M(-MeO)(COD)2] (M = Rh, Ir). Los carbenos bis-N-heterociclicos (bis-NHCs) constituyen una clase fascinante de ligandos, ya que combinan la gran capacidad σ-dadora de los carbenos NHC y la fortaleza del enlace C–M resultante con la estabilidad inherente a la naturaleza quelato del ligando, lo que permite fácilmente la formación de complejos de metales de transición muy estables y altamente ricos en electrones.11 Los vinilsilanos se pueden utilizar como piezas con las que construir moléculas más complejas en síntesis orgánica mediante reacciones de formación de enlaces C–C (Hiyama, 12 Hiyama-Denmark, 13 y otras reacciones de acoplamiento cruzado sin fluoruros14) y C–O (epoxidación15 y oxidación de Tamao-Fleming16). En ambos casos del uso de vinilsilanos se traduce en ventajas importantes. En el caso de formación de enlaces C–C, los vinilsilanos representan una alternativa más sostenible que organostannanos y organoboranos, debido a su naturaleza no-tóxica, a su bajo coste, y a la disponibilidad de compuestos de organosilicio.17 En el caso de la formación de enlaces C–O, compuestos del tipo 1,2-dicarbonil, 1,2-diol, y hidroxicarbonilo pueden ser obtenidos selectivamente a partir de alquinos en dos pasos18 El método más eficiente desde el punto de vista de la economía atómica para la obtención de vinilsilanos consiste en la hidrosililación de alquinos terminales. La selectividad de esta reacción depende de varios factores, entre los que cabe destacar: la naturaleza del catalizador, el alquino, el silano y las condiciones de reacción (tiempo, temperatura y disolvente). La hidrosilación de alquinos terminales no siempre es selectiva y suele dar lugar a la formación de varios productos: β-(E)-, β-(Z)- y α-vinilsilanos. El isómero β-(E) el más 5 estable termodinámicamente y normalmente el producto mayoritario, mientras que los α-vinilsilanos suelen obtenerse en muy bajos rendimientos y rara vez de forma selectiva.19 Además, la reacción de sililación deshidrogenativa del alquino puede ocurrir en paralelo, dando lugar al sililalquino (R-C≡C-SiR3) y alqueno resultante de la hidrogenación del alquino correspondiente (R-CH=CH2).20 Esquema 1. Posibles productos de la hidrosililación (a) y sililación deshidrogenativa de alquinos (b). Varios mecanismos han sido propuestos para explicar la formación de los tres productos hidrosililación anteriormente mencionados. Inicialmente el mecanismo Chalk-Harrod21 se propuso para explicar la formación de β-(E)-vinilsilanos (que también explica la formación de α-vinilsilanos). Más tarde, la necesidad de explicar la formación de β-(Z)-vinilsilanos llevó a la postulación de una modificación de este mecanismo. Figura 3. Mecanismo Chalk-Harrod para un catalizador de iridio genérico. 6 El mecanismo Chalk-Harrod consiste en: (i) la adición oxidante del silano; (ii) coordinación del alquino seguida de (iii) inserción migratoria 2,1 del alquino en el enlace M–H; y finalmente (iv) eliminación reductora para obtener el β-(E)-vinilsilano en el caso de que la inserción en el hidruro haya producido en el carbono interno del triple enlace (inserción 1,2) o bien el α-vinilsilano en el caso de que la inserción en el hidruro se produzca en el carbono terminal (inserción 2,1) (Figura 4). Figura 4. Inserción migratoria (syn) 1,2 y 2,1 del alquino en el enlace Ir–H. Mediante este mecanismo únicamente se podía explicar la formación de los β-(E)- y de los α-vinilsilanos, pero no la de los β-(Z)-vinilsilanos; por eso se propuso un nuevo mecanismo: el mecanismo de Chalk-Harrod modificado22 .Este nuevo mecanismo se diferencia del anterior en que la inserción del alquino se produce en el enlace M–Si en lugar del enlace M–H. El complejo resultante (I) sufre una isomerización debido al impedimento estérico entre el silano y el metal para dar lugar al complejo de alquenilo (II). Finalmente, la eliminación reductora del ligando hidruro y el alquenilo lleva a la formación del β-(Z)-vinilsilano. 13 3.1.1 Caracterización de acetato[bis{(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (1c) Los espectros de 1H-RMN en diclorometano deuterado sugieren la existencia de dos planos de simetría. Uno de ellos contiene al átomo de iridio y a los dos carbonos carbénicos, el otro es perpendicular al primero y está definido por el átomo de iridio, uno de los dos átomos de iodo y el átomo de carbono del puente NCH2N. Este es el motivo por el cual en el 1H-RMN en diclorometano deuterado los protones exteriores e interiores de los anillos N-heterocíclicos aparecen como dos dobletes (JH-H = 2.2 Hz) a δ 7.31 y 6.98 ppm respectivamente. A δ 6.11 ppm aparece un singlete que corresponde a los dos átomos de hidrógeno del puente NCH2N. La presencia de acetato se confirma ya que a δ 2.01 ppm aparece un singlete que integra por tres protones y se corresponde con el grupo metilo terminal del acetato. Los espectros de 13C{1H}-RMN en diclorometano deuterado muestran una señal a δ 190.4 ppm correspondiente al carbono del COO-, a δ 158.9 ppm aparece la señal que corresponde al carbono ipso de los fenilos y a δ 127.9 ppm la señal correspondiente al carbono carbénico. Los carbonos interiores y exteriores de anillos N-heterocíclicos presentan desplazamientos de δ 124.6 ppm y 119.7 ppm respectivamente. La presencia del ligando acetato se ve confirmada por la presencia de un singlete a δ 26.2 ppm correspondiente al CH3 terminal del acetato, que en el espectro de 1H-13C HSQC RMN muestra un pico de cruce con la señal a δ 2.01 ppm en 1H-RMN. 3.2. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-metil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2a), bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilidenoimidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (2b) y bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (2c). Los compuestos 2a, 2b y 2c se obtienen al tratar los compuestos 1a, 1b y 1c en diclorometano con 1.1 equivalentes de HBF4·Et2O a 0 °C en diclorometano. Las disoluciones amarillentas así obtenidas se evaporan a vacío y, posteriormente, se lavan con éter dietílico para dar lugar a los compuestos 2a, 2b y 2c, con rendimientos del 78%, 82% y 87% respectivamente, como sólidos anaranjados. 14 Esquema 4. Metodología de síntesis de los compuestos 2a, 2b y 2c. 3.2.1 Caracterización de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-metil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2a) Los espectros de 1H-RMN en acetonitrilo deuterado sugieren de nuevo la existencia de dos planos de simetría análogos a los descritos para el compuesto 1c; por ello los protones exteriores y el interiores de los anillos N-heterocíclicos aparecen como dos dobletes (JH-H = 2.0 Hz) a δ 7.31 y 7.20 ppm que integran por dos protones cada uno. A δ 6.39 ppm aparece un singlete que corresponde a los dos átomos de hidrógeno del puente NCH2N. Por último, el grupo metilo unido al N de los anillos N-heterocíclicos aparece como un singlete que integra por seis protones a δ 4.04 ppm. Los espectros de 1H-RMN en acetonitrilo deuterado sugieren a su vez que está teniendo lugar un intercambio entre el acetonitrilo coordinado y el acetonitrilo deuterado del disolvente, ya que a δ 1.96 ppm aparece una señal que integra por ca. 6 protones que corresponde a acetonitrilo no coordinado. La insolubilidad de este complejo en CD2Cl2, CDCl3 o incluso acetona-d6 impidió la identificación de la señal correspondiente a los acetonitrilos coordinados. Los espectros de 13C{1H}-RMN en acetonitrilo deuterado muestran una señal a δ 128.0 ppm que corresponde al carbono carbénico. Los desplazamientos correspondientes a los carbonos interiores y exteriores de anillos N-Hterocíclicos aparecen a δ 125.3 ppm y 122.4 ppm respectivamente. Por último, el carbono puente NCH2N aparece a δ 64.5 ppm, mientras que los metilos correspondientes al carbono de los grupos NCH3 presentan un desplazamiento de 48.9 ppm. 15 3.2.2. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2b) Los espectros de 1H-RMN en acetona deuterada muestran dos dobletes a δ 7.58 y 7.55 ppm (JH-H = 2.2 Hz) que integran por dos protones cada uno, correspondientes a los protones exteriores y e interiores de los anillos N-heterocíclicos. Los dos átomos de hidrógeno del puente NCH2N aparecen a δ 6.61 ppm como un singlete, y el grupo metilo de los ligandos CH3CN aparecen a δ 2.97 ppm como un singlete que integra por seis protones. Merece la pena mencionar que las señales de los acetonitrilos coordinados desaparecen en los espectros 1H-RMN realizados en CD3CN, al igual que ocurre con 2a. Los espectros de 13C{1H}-RMN en acetona deuterada muestran un singlete a δ 127.5 ppm correspondiente al carbono carbénico. A δ 122.9 y 122.8 ppm aparecen dos señales que se corresponden a los carbonos de los CH’s interiores y exteriores, respectivamente, de anillos N-heterocíclicos. Los carbonos del acetonitrilo coordinado, CH3CN y el CH3CN, aparecen a δ 122.6 y 3.4 ppm respectivamente. Mientras que la señal correspondiente al carbono puente NCH2N aparece como un singlete a δ 64.4 ppm. Cristales adecuados para el estudio mediante difracción de rayos X fueron obtenidos mediante difusión líquido-líquido de éter dietílico sobre una disolución de 2b en acetona. El análisis mediante difracción de rayos X reveló la estructura de 2b (Figura 9). En ella el iridio se encuentra en un entorno de coordinación octaédrico, estando unido a los carbonos carbénicos del ligando bis-NHC en cis, dos ligandos acetonitrilos completando el plano ecuatorial y dos ligandos yoduro situados en las posiciones apicales. Debido a la rigidez del quelato formado por el ligando bis-NHC, el ángulo C5Ir1-C25 (87.4(6)°) es inferior a los 90° esperados para un octaedro perfecto, la geometría octaédrica del complejo se ve ligeramente distorsionada (C25-Ir1-N46 93.5(5), C5-Ir1-N49 94.9(5), N49-Ir1-N46 84.1(4)°). 16 Figura 9. Diagrama molecular del complejo 2b. Selección de distancias (Å) y ángulos de enlace (°):Ir1–C5 1.989(15), Ir1–C25 2.011(13), Ir1–N49 2.074(10), Ir1–N46 2.077(13), Ir1–I2 2.6805(11), Ir1–I3 2.6856(11), C5-Ir1-C25 87.4(6), C5-Ir1-N49 93.5(5), C25-Ir1-N46 94.9(5), N49-Ir1-N46 84.1(4), C5-Ir1-I2 90.7(4), C25-Ir1-I2 91.4(4), N49-Ir1-I2 90.1(3), N46-Ir1-I2 91.7(4), C5-Ir1-I3 92.4(4), C25-Ir1-I3 91.8(4), N49-Ir1-I3 86.7(3), N46-Ir1-I3 85.1(4). Para facilitar la visualización de la estructura se han omitido todos los protones, la molécula de diclorometano cocristalizada y el contraión BF4–. Merece la pena destacar que el metalaciclo de 6-miembros formado por el ligando bisNHC coordinado al átomo de iridio adopta una conformación bote, con el metileno puente entre los dos heterociclos, situado fuera del plano formado por los carbonos carbénicos y el centro metálico. El ángulo entre los dos planos que contienen a los anillos N-heterocíclicos de los ligandos carbenos es de 136° (Figura 10). 17 Figura 10. Conformación bote del ligando bis-carbeno-N-heterocilo 3.2.3. Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2c) Los espectros de 1H-RMN en acetona deuterada muestran dos dobletes a δ 7.65 y 7.58 ppm que integran cada uno por dos protones, correspondientes a los protones exteriores e interiores de los anillos N-heterocíclicos respectivamente. Los dos átomos de hidrógeno del puente NCH2N aparecen a δ 6.65 ppm como un singlete, los dos átomos de hidrógeno unidos al carbono adyacente al átomo de N de los n-butilos aparecen a δ 4.95 ppm como un multiplete. Por último, el grupo metilo del CH3CN coordinado aparece como un singlete a δ 2.87 ppm que integra por menos de seis protones debido al intercambio de estos con los grupos éter de los sustituyentes de los anillos N-heterocíclicos. Espectros de 1H-RMN a temperatura variable (Figura 11) confirman el comportamiento fluxional de este compuesto (Esquema 5). Esquema 5. Comportamiento fluxional del compuesto 2c 18 Al aumentar la temperatura (de 283 K a 323 K) se disminuye la proporción de complejo con dos acetonitrilos coordinados debido a la coordinación de los oxígenos de las cadenas carbonadas al centro metálico. Este comportamiento podría explicarse en base a que el incremento de temperatura proporciona la energía necesaria para producir la sustitución de los ligandos acetonitrilo por los grupos éter que se encuentran en la proximidad del centro metálico. Sin embargo, a temperaturas bajas (283 K – 243 K) estas posiciones de coordinación se encuentran mayoritariamente ocupadas por dos moléculas de acetonitrilo. Además, a bajas temperaturas observamos otro fenómeno, la congelación del movimiento de aleteo de los dos anillos H-Heterocíclicos. Los protones NCH2 de los grupos 2-fenoxietil, al estar más próximos al anillo, se ven afectados en mayor medida por la congelación del proceso fluxional, por lo se vuelven diastereotópicos. Sin embargo, los protones del OCH2, al estar más alejados de los anillos N-heterocíclicos, se ven menos afectados por la conformación bote del ligando bis-NHC en 1H-RMN. Figura 11: Espectros de 1H-RMN del compuesto 2c a temperatura variable Una prueba adicional de este equilibrio es que la adición de un exceso de CH3CN (10 equivalentes) a una muestra de 2c (Figura 12 parte superior) da lugar a la formación 19 del complejo con dos acetonitrilos coordinados de forma casi exclusiva (espectro de 1H-RMN mostrado en la parte inferior de la Figura 12). Esto es debido a que en presencia de exceso de CH3CN, el equilibro (Esquema 5) se desplaza hacia la formación del producto 2c debido al principio de Le Chatelier, observándose así uno sólo de los productos en el espectro de 1H-RMN en lugar de mezclas de 2c, 2c’ y 2c’’. Figura 12. Espectros 1H-RMN del compuesto 2c a temperatura ambiente con y sin exceso de CH3CN. Así mismo, la especie 2c’’ (sin CH3CN coordinado) se intentó preparar, pero su baja solubilidad en disolventes no coordinantes impidió su caracterización. Los espectros de 1H-RMN de este compuesto en acetona deuterada muestran una mezcla de especies: con una o dos moléculas de acetona coordinadas y con uno, dos o ninguno de los éteres coordinados. Este equilibrio de coordinación y descoordinación de los éteres se mantiene incluso a temperaturas bajas (193 K). Adición de un exceso de acetonitrilo a esta muestra da lugar a la formación de 2c. 20 Figura 13. 1H RMN de 2c’’en acetona deuterada. Los espectros de 13C{1H}-RMN en acetona deuterada muestran una señal a δ 123.2 ppm aparece un singlete del carbono carbénico. A δ 123.8 y 123.0 ppm aparecen dos señales que se corresponden con los carbonos exteriores e interiores de anillos Nheterocíclicos respectivamente. A δ 64.5 ppm aparece la señal que corresponde al carbono puente NCH2N. A δ 123.2 y 3.60 ppm aparecen las señales correspondientes a los carbonos del acetonitrilo coordinado (CH3CN y CH3CN respectivamente). Cristales adecuados para el estudio mediante difracción de rayos X fueron obtenidos mediante difusión líquido-líquido de éter dietílico sobre una disolución de 2c en acetona. El átomo de iridio se encuentra en un entorno octaédrico ligeramente distorsionado. Las posiciones axiales están ocupadas por dos ligandos yodo (Ir1–I2, 2.670(2) Å; Ir1–I3, 2.669(2) Å; I3–Ir1–I2, 178.585(15)º), mientras que el ligando bis-carbeno-N-heterocilo ocupa el plano ecuatorial junto con una molécula de acetonitrilo. Los dos anillos heterocíclicos se encuentran situados en cis (Ir1–C12, 1.978(6) Å; Ir1–C22, 1.983(6) Å; C12–Ir1–C22, 88.5(2)º) y uno de los grupos 2-fenoxietil ocupa otra de las posiciones ecuatoriales coordinado a través del átomo de oxígeno. La distancia del enlace Ir–O (Ir1–O43, 2.237(4) Å) es ligeramente más larga que las descritas para complejos análogos del tipo [Ir(I)2{κ-C,C,O,O-bis(NHC)}]BF4, recientemente publicados por nuestro grupo (Ir–O, 2.200(3) and 2.204(3) Å).11 La última posición ecuatorial disponible la ocupa un ligando acetonitrilo (Ir1–N61, 2.078(5) Å), dejando uno de los grupos 2fenoxietil del ligando bis-carbeno-N-heterocilo descoordinado. Al igual que en el caso del complejo 2b el metalaciclo de 6-miembros formado por el ligando bis-NHC 21 coordinado al átomo de iridio adopta una conformación bote. Sin embargo, el ángulo entre los dos planos que contienen a los anillos N-heterocíclicos de los ligandos carbenos en este caso es más próximo a 180°, debido a la coordinación de uno de los oxígenos en los sustituyentes en los NHC (160°). Figura 14. Diagrama molecular del complejo 2c. Selección de distancias (Å) y ángulos de enlace (°):Ir1–C12 1.978(6), Ir1–C22 1.983(6), Ir1–N61 2.078(5), Ir1–O43 2.237(4), Ir1– I2 2.669(2), Ir1–I1 2.670(2), C12–Ir1 C22 88.5(2), C22–Ir1 N61 97.4(2), C12–Ir1 O43 89.25(19), N61-Ir1-O43 84.89(17), C12-Ir1-I2 90.42(18), C22-Ir1-I2 88.84(17), N61-Ir1-I2 88.17(15), O43-Ir1-I2 91.35(12), C12-Ir1-I1 88.71(18), C22-Ir1-I1 92.25(17), N61-Ir1-I1 92.58(15), O43-Ir1-I1 87.52(12). Para facilitar la visualización de la estructura se han omitido todos los protones y el contraión BF4–. 3.3. Estudio de la actividad catalítica de los compuestos 2a-c y en procesos de hidrosililación de alquinos. Trabajo previo realizado en nuestro grupo ha demostrado como pequeñas modificaciones en el sistema de ligandos dan lugar a importantes cambios en la selectividad y actividad del catalizador. Por ejemplo la sustitución de los ligandos yoduro por trifluoroacetato permite la obtención selectiva de -vinilsilanos.27 Por 22 tanto, decidimos estudiar cómo afectan los grupos R tanto a la reactividad como a la selectividad de la reacción. En este trabajo se han probado tres ligandos bis-NHC distintos (R = CH3, CH2CH2CH2CH3 y CH2CH2OPh) para comparar su actividad con la del catalizador previamente descrito en nuestro grupo (R = CH2CH2OCH3), que da selectivamente el β-(Z)-vinilsilano en rendimientos cercanos al 90%.11 Los sustituyentes -CH2CH2OPh son ligeramente menos coordinantes que los -CH2CH2OCH3, mientras que los R = n-butilo poseen un impedimento estérico similar al R = -CH2CH2OCH3 pero sin capacidad coordinante. Por último, decidimos eliminar la capacidad coordinativa y minimizar el impedimento estérico para estudiar como esto afectaría a la selectividad y velocidad de la reacción empleando metilos como sustituyentes. Esquema 6. Productos obtenidos en las reacciones de catálisis.50 °C El estudio de las reacciones se realizó mediante espectroscopía de 1H-RMN para poder determinar tanto la conversión como la selectividad de los procesos de hidrosililación de los alquinos. La diferente magnitud de las constantes de acoplamiento JH-H (cis), JH-H (trans), JH-H (gem) permite diferenciar fácilmente los isómeros β-(Z), β-(E) y , siendo sus valores 14-15 Hz, 18-19 Hz y 3 Hz respectivamente. En las tablas 1, 2 y 3 se presentan los datos obtenidos para la hidrosililación de diversos alquinos a 50 °C en acetona deuterada, empleando 1.1 equivalentes de silano y 5 mol % de catalizador 2a, 2b y 2c respectivamente. R Silano -(Z) (%) -(E) (%)  (% ) Hidrogenación (%) Conversión (%) HPh2MeSiH 14 0 2 14 30 CH3OPh2MeSiH 15 0 0 7 22 F3CPh2MeSiH 28 0 0 21 49 Tabla 1. Hidrosililación de alquinos terminales con el compuesto 2a. 29 diclorometano y a 0 °C, se añaden gota a gota 1.1 equivalentes de HBF4·Et2O (0.50 mmoles, 70 µL). La disolución inicialmente amarillenta se oscurece al ir añadiendo el ácido. Tras la adición la mezcla se mantiene en el baño con agitación durante una hora y posteriormente se añaden 20 mL de acetonitrilo destilado dejando de nuevo la mezcla de reacción una hora bajo agitación. A continuación se evapora el disolvente a vacío, el residuo se lava con dietiléter (3 x 20 mL) y se seca a vacío, obteniéndose 0.25 g de un sólido anaranjado (0.36 mmol, 78% rendimiento). 1H-RMN (CD3CN, 400 MHz): δ 7.31 (d, 2H, JH-H = 2.0 Hz, CHim ext), 7.20 (d, JH-H = 2.0 Hz, CHim int), 6.39 (s, 2H, NCH2N), 4.04 (s, 6H, NCH2), 2.09 (s, 6H, CH3CN). 13C{1H}-RMN (CD3CN, 100 MHz): δ 128.0 (NCimN), 125.3 (CHim int), 122.4 (CHim ext), 64.5 (NCH2N), 40.9 (NCH3). Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2b). Se disuelve acetato[bis{(1-N-(2-butil)-2-ilidenoimidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (1b) (0.280 g, 0.36 mmoles) en 20 mL de diclorometano y a 0 °C, se añaden gota a gota 1.1 equivalentes de HBF4·Et2O (0.39 mmoles, 54 µL). La disolución inicialmente amarillenta se oscurece al ir añadiendo el ácido. Tras la adición la mezcla se mantiene en el baño con agitación durante una hora y posteriormente se añaden 20 mL de acetonitrilo destilado dejando de nuevo la mezcla de reacción una hora bajo agitación. A continuación se evapora el disolvente a vacío, el residuo se lava con dietiléter (3 x 20 mL) y se seca a vacío, obteniéndose 0.26 g de un sólido anaranjado (0.30 mmol, 82% rendimiento). 1H-RMN (acetona-d6, 300 MHz): δ 7.44, 7.41 (d, 2H, JH-H = 2.2 Hz, CHim ext), 6.61 (s, 2H,NCH2N), 4.47 (m, 4H, NCH2), 2.97 (s, 6H, CH3CN), 1.99-1.85 (m, 4H, NCH2CH2), 1.51 (m, 4H, NCH2CH2CH2), 1.01(t, 6H, JH-H = 7.4Hz, CH3 terminal). 13C{1H}-RMN (acetona-d6, 75.5 MHz): δ 127.5 (NCImN), 122.9 y 122.8 (CHim), 122.6 (CH3CN coord), 64.4 (NCH2N), 52.2 (NCH2), 33.9 (NCH2CH2), 20.6 (NCH2CH2CH2), 14.1 (CH3 terminal), 3.4 (CH3CN). Síntesis de bisacetonitrilo[bis{(1-N-(2-fenoxietil)-2-ilideno-imidazol)}(µmetileno)]diyoduro de iridio (III) (2c). Se disuelve acetato[bis{(1-N-(2-fenoxietil)-2ilideno-imidazol)}(µ-metileno)]diyoduro de iridio (III) (1c) (0.139 g, 0.15 mmoles) en 20 mL de diclorometano y a 0 °C, se añaden gota a gota 1.1 equivalentes de HBF4·Et2O (0.16 mmoles, 22.4 µL). La disolución inicialmente amarillenta se oscurece al ir añadiendo el ácido. Tras la adición la mezcla se mantiene en el baño con agitación 30 durante una hora. Posteriormente se adicionan 10 mL de acetonitrilo y se mantiene una hora reaccionando a temperatura ambiente. A continuación se evapora el disolvente a vacío, el residuo se lava con dietiléter (3 x 20 mL) y se seca a vacío, obteniéndose 0.119 g de un sólido anaranjado (0.13 mmol, 87% rendimiento). 1H-RMN (acetona-d6, 300 MHz): δ 7.67 (d, 2H, JH-H = 2Hz, CHim ext), 7.58 (d, JH-H = 2Hz, CHim int), 7.31 (m, 4H, CHAr-meta), 7.06 (d, 4H, JH-H= 8.2Hz, CHAr-orto), 6.97 (t, 2H, JH-H= 7.4Hz, CHArpara), 6.65 (s, 2H, NCH2N), 4.95 (m, 4H, NCH2), 4.52 (m, 4H, OCH2), 2.87 (s, 6H, CH3CN). 13C{1H}-RMN (acetona-d6, 75.5 MHz): δ 159.2 (Cipso) , 130.5 (CHAr-meta), 127.8 (NCimN), 123.8 (CHim ext),123.2 (CH3CN), 123.0 (CHim int), 122.2 (CHAr-para), 115.4 (CHAr-orto), 68.3 (OCH2), 64.5 (NCH2N), 51.7 (NCH2), 3.6 (CH3CN). Reacciones catalíticas. En un tubo de RMN se disuelve el 2a, 2b o 2c (7,5.10-3 mmoles, 5% mol), HSiPhMe2 ó HSiPh2Me (0,16 mmoles), alquino terminal (0,15 mmoles) y 1,3,5trimetilbenceno (0,15 mmoles, 21 µL), en 0,5 mL de acetona deuterada. La mezcla se calienta a 50 oC durante un período de 5 horas y se estudia mediante espectroscopía de 1H-RMN. 31 6. Referencias [1] J. Clark, D. Macquarrie (Eds), in Handbook of Green Chemistry and Technology, Ed Blackwell Science, 2002. [2] G. Rothenberg in Catalysis, concepts and green applications, Ed Wiley-VCH, 2008. [3] T. Dröge, F. Glorius, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2-15. [4] G. C. Fortman, S. P. Nolan, Chem Soc Rev. 2011, 40, 5151-5169. [5] F. E. Hahn, M.C. Jahnke, Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3122-3172. [6] S. Díez-Gonzáles, N. Marion, S. P. Nolan, Chem. Rev. 2009, 109, 3612-3676. [7] P. Mathew, A. Neels, M. Albrecht, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 13534–13535; [8] M. Iglesias, M. Albrecht, Dalton Trans. 2010, 39, 5213–5215. [9] J. C. Garrison, W. J. 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