Titanoceendichloride

Titanoceendichloride
Structuurformule en molecuulmodel
	Structuurformule van titanoceendichloride
	Molecuulmodel van titanoceendichloride
Algemeen
Molecuulformule	C10H10Cl2Ti; Ti(C5H5)2Cl2
IUPAC-naam	dichloridobis(η5-cyclopentadienyl)titanium
Andere namen	titanoceendichloride
Molmassa	248.96 g/mol
CAS-nummer	1271-19-8
Wikidata	Q412805
Waarschuwingen en veiligheidsmaatregelen
H-zinnen	H315 - H319 - H335
EUH-zinnen	geen
P-zinnen	P302+P352 - P304+P340 - P305+P351+P338
Fysische eigenschappen
Aggregatietoestand	vast
Kleur	rood
Dichtheid	1,60 g/cm³
Smeltpunt	289 °C
Geometrie en kristalstructuur
Kristalstructuur	triklien
Tenzij anders vermeld zijn standaardomstandigheden gebruikt (298,15 K of 25 °C, 1 bar).
Portaal	Scheikunde

Titanoceendichloride, of volgens de IUPACregels: dichlorobis(cyclopentadienyl)titanium(IV), is een chemische verbinding met de formule (η⁵-C₅H₅)₂TiCl₂. De formule wordt doorgaans weergegeven als Cp₂TiCl₂. Dit metalloceen vindt als reagens en als katalysator ruime toepassing in de organometaalchemie en in de organische synthese. De stof vormt helder rode, naaldvormige kristallen bij omkristalliseren uit tolueen.^[1] Cp₂TiCl₂ vormt, in tegenstelling tot het metalloceen ferroceen, geen sandwich-structuur maar meer een vervormde tetraëder rond het metaal.^[2] (Zie het molecuulmodel hiernaast).

Synthese[bewerken | brontekst bewerken]

Cp₂TiCl₂ wordt nog steeds volgens de oorspronkelijke, door Wilkinson en Birmingham ontwikkelde, methode gesynthetiseerd:^[3]

2 NaC₅H₅ + TiCl₄ → (C₅H₅)₂TiCl₂ + 2 NaCl

De reactie wordt uitgevoerd in THF. Opwerking omvat extractie naar chloroform of zoutzuur en omlristallisatie uit tolueen. In de oorspronkelijke literatuur is over de structuur van de verbinding veel verwarring. Elk van de twee cyclopentadienylringen is via een moleculaire orbitaal, die zijn basis vindt in alle vijf de koolstofatomen, aan het titaniumatoom gekoppeld. In de moderne organometaalchemie wordt een dergelijke binding beschreven als η⁵ (zie Hapticiteit).

Toepassingen in de synthetische chemie[bewerken | brontekst bewerken]

Reagentia[bewerken | brontekst bewerken]

Cp₂TiCl₂ is een algemeen gebruikt reagens dat toegepast wordt als bron voor Cp₂Ti²⁺. Een groot aantal nucleofielen is in staat de plaats van de chloriden in te nemen. Voorbeelden zijn:

Het Petasis-reagens, Cp₂Ti(CH₃)₂ of dimethyltitanoceen, dat ontstaat in de reactie van Cp₂TiCl₂ met CH₃MgCl of MeLi. Dit reagens vindt toepassing in de omzetting van esters in vinyl ethers.
Uitwisseling van de chloride-ionen verloopt relatief makkelijk met natriumwaterstofsulfide of polysulfidezouten. Hierbij ontstaan uit Cp₂TiCl₂ sulfido-derivaten: Cp₂Ti(SH)₂ en Cp₂TiS₅.
Het Tebbe-reagens, Cp₂TiCl(CH₂)Al(CH₃)₂, wordt verkregen in de reactie van twee equivalenten Al(CH₃)₃ met Cp₂TiCl₂.
Met TiCl₄ of SOCl₂ kan een van de Cp liganden vervangen worden, waarbij tetraedrisch CpTiCl₃ ontstaat.^[4]

Ti(II)derivaten[bewerken | brontekst bewerken]

Cp₂TiCl₂ wordt gebruikt als uitgangsstof voor veel Ti(II)derivaten. Titanoceen, TiCp₂, is zelf zo reactief dat het niet geïsoleerd kan worden, maar wel kan worden afgevangen door de reductie uit te voeren in de aanwezigheid van geschikte liganden. Syntheseroutes naar deze reactieve verbinding maken gebruik van alkyl-Mg of alkyl-Li-verbindingen. De alkylgroep moet daarbij groter zijn dan de methylgroep:

Cp₂TiCl₂ + 2 EtMgBr (or 2 BuLi, etc.) → "TiCp₂"

Reductoren die makkelijker in het gebruik zijn, zoals Mg, Al of Zn, worden ook toegepast. De volgende voorbeelden geven een indicatie van de mogelijkheden van de reductie van Cp₂TiCl₂ in aanwezigheuid van π-acceptor-liganden.^[5]

Cp₂TiCl₂ + 2 CO + Mg → Cp₂Ti(CO)₂ + MgCl₂

Cp₂TiCl₂ + 2 PR₃ + Mg → Cp₂Ti(PR₃)₂ + MgCl₂

Cp₂TiCl₂ + 2 Me₃SiCCSiMe₃ + Mg → Cp₂TiMe₃SiCCSiMe₃ + MgCl₂

Als slechts één equivalent reductor wordt toegevoegd, dan ontstaan titanium(III)-verbindingen zoals Cp₂TiCl.

De alkynderivaten van titanoceen trekken ruime belangstelling:

"Cp₂Ti" + RCC(CH₂)_nCCR + zuur → (cyclo) C=CHR(CH₂)_nC=CHR of C=CHR(CH₂)_nCCH₃

(alleen het E isomeer;^[6] n loopt van 2 tot 6; hierbij kunnen ook ketens van gekoppelde titanocenen ontstaan.^[7])

"Cp₂Ti" reageert met alkenylalkynen, gevolgd door carbonylering en hydrolyse, waarbij bicyclische cyclopentadienonen ontstaan.^[8] In een vergelijkbare reductieve cyclysatie van enonen ontstaan de overeenkomstige alkanolen op een stereoselectieve wijze.^[9]

Geconjugeerde dienen, zoals 1,3-butadieen, reageren met "Cp₂Ti" onder vorming van η³-allyltitaniumcomplexen.^[10]

Benzyncomplexen[bewerken | brontekst bewerken]

Bij verwarming van Cp₂TiPh₂ lijkt Cp₂TiC₆H₄ te ontstaan, hoewel ook deze verbinding te reactief is om te isoleren. In aanwezigheid van PhCCPh en CO₂ ontstaan organometaalverbindgen met een 5-ring. Op vergelijkbare wijze ontstaat een titanoceen-benzyn-complex uit de reactie van "Cp₂Ti" met o-broomfluorbenzeen en difenylacetyleen met Mg bij lage temperaturen.^[6]

Pentamethylcyclopentadieenderivaten[bewerken | brontekst bewerken]

Derivaten van (C₅Me₅)₂TiCl₂, of Cp*₂TiCl₂, met tweewaardig titanium ontstaan bij de reductie met Na van Cp*₂TiCl₂ in aanwezigheid van etheen. Van deze verbinding is een groot aantal reacties beschreven.^[6] De overeenkomstige Cp-verbinding is niet bekend.^[11]

Medische toepassingen[bewerken | brontekst bewerken]

Neem het voorbehoud bij medische informatie in acht.
Raadpleeg bij gezondheidsklachten een arts.

Titanoceendichloride is onderzocht als mogelijke behandelingsmethode tegen kanker^[12]. De achtergrond van het werkingsmechanisme wordt nog niet begrepen, al lijkt de interactie tussen de verbinding en het eiwit transferrine er aan ten grondslag te liggen.^[13]

Bronnen, noten en/of referenties

↑ S. Budaver, ed. (1989), The Merck Index (11th ed.). Merck & Co, Inc..
↑ Clearfield, et al. (1975). Structural Studies of (π-C₅H₅)₂ MX₂ Complexes and their Derivatives. The Structure of Bis(π-cyclopentadienyl)titanium Dichloride. Canadian Journal of Chemistry 53: 1621–1629. DOI: 10.1139/v75-228.
↑ G. Wilkinson and J.G. Birmingham (1954). Bis-cyclopentadienyl Compounds of Ti, Zr, V, Nb and Ta. Journal of the American Chemical Society 76 (17): 4281–4284. DOI: 10.1021/ja01646a008.
↑ Chandra, K.; Sharma, R. K.; Kumar, N.; Garg, B. S. (1980,). Preparatoin of η⁵-Cyclopentadienyltitanium Trichloride and η⁵-Methylcyclopentadienyltitanium Trichloride. Chem. Industry: 288–9.
↑ e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons (2003).
↑ ^a ^b ^c S.L. Buchwald and R.B. Nielsen (1988). Group 4 Metal Complexes of Benzynes, Cycloalkynes, Acyclic Alkynes, and Alkenes. Chemical Reviews 88: 1047–1058. DOI: 10.1021/cr00089a004.
↑ U. Rosenthal, et al. (2000). What Do Titano- and Zirconocenes Do with Diynes and Polyynes?. Chemical Reviews 33: 119–129. DOI: 10.1021/ar9900109.
↑ F.A. Hicks, et al. (1999). Scope of the Intramolecular Titanocene-Catalyzed Pauson-Khand Type Reaction. Journal of the American Chemical Society 121: 5881–5898. DOI: 10.1021/ja990682u.
↑ N.M. Kablaoui and S.l. Buchwald (1998). Development of a Method for the Reductive Cyclization of Enones by a Titanium Catalyst. Journal of the American Chemical Society 118: 3182–3191. DOI: 10.1021/ja954192n.
↑ F. Sato (2000). Synthesis of Organotitanium Complexes from Alkenes and Alkynes and Their Synthetic Applications. Chemical Reviews 100: 2835–2886. DOI: 10.1021/cr990277l.
↑ Anno 2010
↑ R. J. Knox and P. C. McGowan. Metallocenes as Anti-Tumour Reagents. International patent application, WO 2004/005305.
↑ M. Guo, et al. (2000). Ti^IV Uptake and Release by Human Serum Transferrin and Recognition of Ti^IV-Transferrin by Cancer Cells: Understanding the Mechanism of Action of the Anticancer Drug Titanocene Dichloride. Biochemistry 39 (33): 10023–10033. PMID 10955990. DOI: 10.1021/bi000798z.

[1] S. Budaver, ed. (1989), The Merck Index (11th ed.). Merck & Co, Inc..

[2] Clearfield, et al. (1975). Structural Studies of (π-C₅H₅)₂ MX₂ Complexes and their Derivatives. The Structure of Bis(π-cyclopentadienyl)titanium Dichloride. Canadian Journal of Chemistry 53: 1621–1629. DOI: 10.1139/v75-228.

[3] G. Wilkinson and J.G. Birmingham (1954). Bis-cyclopentadienyl Compounds of Ti, Zr, V, Nb and Ta. Journal of the American Chemical Society 76 (17): 4281–4284. DOI: 10.1021/ja01646a008.

[4] Chandra, K.; Sharma, R. K.; Kumar, N.; Garg, B. S. (1980,). Preparatoin of η⁵-Cyclopentadienyltitanium Trichloride and η⁵-Methylcyclopentadienyltitanium Trichloride. Chem. Industry: 288–9.

[5] e-EROS Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis. John Wiley & Sons (2003).

[buchwald-6] S.L. Buchwald and R.B. Nielsen (1988). Group 4 Metal Complexes of Benzynes, Cycloalkynes, Acyclic Alkynes, and Alkenes. Chemical Reviews 88: 1047–1058. DOI: 10.1021/cr00089a004.

[rosenthal-7] U. Rosenthal, et al. (2000). What Do Titano- and Zirconocenes Do with Diynes and Polyynes?. Chemical Reviews 33: 119–129. DOI: 10.1021/ar9900109.

[8] F.A. Hicks, et al. (1999). Scope of the Intramolecular Titanocene-Catalyzed Pauson-Khand Type Reaction. Journal of the American Chemical Society 121: 5881–5898. DOI: 10.1021/ja990682u.

[9] N.M. Kablaoui and S.l. Buchwald (1998). Development of a Method for the Reductive Cyclization of Enones by a Titanium Catalyst. Journal of the American Chemical Society 118: 3182–3191. DOI: 10.1021/ja954192n.

[10] F. Sato (2000). Synthesis of Organotitanium Complexes from Alkenes and Alkynes and Their Synthetic Applications. Chemical Reviews 100: 2835–2886. DOI: 10.1021/cr990277l.

[11] Anno 2010

[12] R. J. Knox and P. C. McGowan. Metallocenes as Anti-Tumour Reagents. International patent application, WO 2004/005305.

[13] M. Guo, et al. (2000). Ti^IV Uptake and Release by Human Serum Transferrin and Recognition of Ti^IV-Transferrin by Cancer Cells: Understanding the Mechanism of Action of the Anticancer Drug Titanocene Dichloride. Biochemistry 39 (33): 10023–10033. PMID 10955990. DOI: 10.1021/bi000798z.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]