Toward E-selective Olefin Metathesis: Computational Design and Experimental Realization of Ruthenium Thio-Indolate Catalysts
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Notice bibliographique
Résumé
Abstract The selective transformation of 1-alkenes into E-olefins is a long-standing challenge in olefin metathesis. Density functional theory (DFT) calculations predict high E-selectivity for catalysts incorporating a bidentate, dianionic thio-indolate ligand within a RuXX’(NHC)(py)(= CHR) platform (NHC = N-heterocyclic carbene; py = pyridine). Such complexes are predicted to yield E-olefins by favoring anti-disposed substituents in the transition state expected to be rate-determining: specifically, that for cycloreversion of the metallacyclobutane intermediate. Three pyridine-stabilized catalysts Ru21a-c were synthesized, in which the thio-indolate ligand bears a H, Me, or Ph substituent at the C2 position, and the NHC ligand is the unsaturated imidazoline-2-ylidene Me 2 IMes (which bears N-mesityl groups and methyl groups on the C4,5 backbone). Single-crystal X-ray diffraction analysis of Ru21c confirms the ligand orientation required for E-selective metathesis, with the thio-indolate sulfur atom binding cis to the NHC, and the indolate nitrogen atom trans to the NHC. However, whereas the new complexes mediated metathetic exchange of their 2-thienylmethylidene ligand in the presence of the common metathesis substrates styrene and allylbenzene, no corresponding self-metathesis products were obtained. Only small amounts of 2-butene (73% (Z)-2-butene) were obtained in self-metathesis of propene using Ru21a . Detailed DFT analysis of this process revealed that product release is surprisingly slow, limiting the reaction rate and explaining the low metathesis activity. With the barrier to dissociation of (Z)-2-butene being lower than that of (E)-2-butene, the calculations also account for the observed Z-selectivity of Ru21a . These findings provide guidelines for catalyst redesign in pursuit of the ambitious goal of E-selective 1-alkene metathesis. Graphic abstract
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
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