Синтез и строение 2-оксо-бис[(ароксо)триарилсурьмы]

Взаимодействием трифенил- и три(пара-толил)сурьмы с 2,4-дифтор-, 2-хлор-4-фтор-и 2,5-дифторфенолами в присутствии трет-бутилгидропероксида (1:1:1 мольн.) в диэтиловом эфире получены с выходом до 98 % μ2-оксо-бис[(2,4-дифторфеноксо)трифенил-сурьма] (1), μ2-оксо-бис[(2-хлор-4-фторфеноксо)трифенилсурьма] (2) и μ2-оксо-бис[(2,5-дифторфеноксо)-трис(пара-толил)сурьма] (3). Соединения идентифицированы методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. По данным РСА, атомы сурьмы в соединениях 1–3 имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами кислорода в аксиальных позициях. Молекулы соединения 2 центросимметричны, инверсионный центр представлен мостиковым атомом кислорода. Аксиальные углы OSbO мало различаются и составляют 176,32(11)°, 179,00(10)º в 1; 178,6(4)° в 2; 176,3(2)°, 175,8(2)° в 3. Суммы экваториальных углов CSbC имеют значения 359,20(14)º и 359,12(14)° (1), 359,0(5)° (2), 358,4(3)° и 359,4(3)° (3). Фрагменты Sb–O–Sb молекул 1–3 изогнуты, углы SbOSb составляют 140,87(13)°, 141,0(10)°, 142,3(3)°. Средние значения расстояний Sb–С в соединениях 1–3 составляют 2,111(3), 2,202(9), 2,110(8) Å соответственно. Терминальные связи Sb–O длиннее, чем связи Sb–O с мостиковым атомом кислорода. Плоские арильные кольца повернуты вокруг связей Sb–C таким образом, чтобы минимизировать внутри- и межмолекулярные взаимодействия. Организация молекул в кристаллах соединений обусловлена водородными связями с участием атомов фтора Н∙∙∙F 2,47– 2,62 (1), 2,57 (2), 2,50–2,52 (3) Å, а также за счет СН···π взаимодействий колец арильных и ароксидных лигандов. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 1986167 (1); 1976823 (2); 1976209 (3); или .

Биядерные производные сурьмы(V) симметричного строения, где в качестве мостикового атома выступает атом кислорода, представляют собой ряд наиболее структурно охарактеризованных сурьмаорганических соединений [1]. Производные общей формулы (Ar 3 SbX) 2 O, содержащие в своей структуре группировку Sb-O-Sb, могут иметь концевые лиганды Х различной природы: оксиматные [2–5], карбоксилатные [6–12], органосульфонатные [13–15], ароксидные [16–20], изоцианатные [21], нитро- [22], галогенидные [23–26] и другие органические группы [27–32]. При этом некоторые лиганды, обладающие дентатными свойствами, могут выполнять дополнительную мостиковую функцию помимо атома кислорода [2, 4].

В настоящей работе впервые по реакции окислительного присоединения между триарил-сурьмой и фенолом в присутствии трет -бутилгидропероксида в диэтиловом эфире синтезированы три представителя μ 2 -оксо- бис [(ароксо)триарилсурьмы]: [Ph 3 SbOC 6 H 3 F 2 -2,4] 2 O ( 1 ), [Ph 3 SbOC 6 H 3 (Cl-2)(F-4)] 2 O ( 2 ), [ p -Tol 3 SbOC 6 H 3 F 2 -2,5] 2 O ( 3 ) и определены их структурные особенности методом рентгеноструктурного анализа.

Экспериментальная часть

Синтез μ2-оксо-бис[(2,4-дифторфеноксо)трифенилсурьмы] [Ph3SbOC6H3F2-2,4]2O (1). Смесь 0,100 г (0,283 ммоль) трифенилсурьмы, 0,037 г (0,283 ммоль) 2,4-дифторфенола и 0,036 г (0,283 ммоль) 70%-ного водного раствора трет-бутилгидропероксида в 30 мл диэтилового эфира выдерживали при 20 °С в течение 24 ч. После перекристаллизации твердого остатка из смеси растворителей толуол – изопропанол (2:1 объемн.) получили 0,136 г (98 %) бесцветных кристаллов соединения 1 с т. пл. 163 °С. ИК-спектр, ν, см-1: 3053, 2997, 1585, 1579, 1496, 1477, 1435, 1330, 1313, 1301, 1269, 1251, 1205, 1178, 1161, 1130, 1093, 1068, 1022, 997, 958, 914, 846, 817, 812, 734, 721, 692, 657, 607, 590, 513, 487, 457, 420.

Найдено, %: С 58,64; Н 3,95. C 48 H 36 O 3 F 4 Sb 2 . Вычислено, %: С 58,80; Н 3,71.

Аналогично получали соединения 2 и 3 .

Синтез μ2-оксо- бис [(2-хлор-4-фторфеноксо)трифенилсурьмы] [Ph3SbOC6H3(Cl-2)(F-4)]2O (2). Бесцветные кристаллы, выход 95 %, т. пл. 204 °С. ИК-спектр, ν , см ^{- 1}: 3072, 3049, 2997, 1595, 1570, 1479, 1435, 1398, 1332, 1300, 1253, 1188, 1161, 1120, 1076, 1064, 1043, 1022, 997, 925, 912, 856, 804, 744, 731, 713, 692, 678, 576, 563, 501, 459, 433.

Найдено, %: С 56,15; Н 3,84. C 48 H 36 O 3 F 2 Cl 2 Sb 2 . Вычислено, %: С 56,90; Н 3,59.

Синтез μ2-оксо- бис [(2,5-дифторфеноксо)трис( пара -толил)сурьмы] [ p -Tol3SbOC6H3F2-2,5]2O (3). Бесцветные кристаллы, выход 97 %, т. пл. 208 °С. ИК-спектр, ν , см ^{- 1}: 3028, 2953, 2922, 2858, 1614, 1593, 1575, 1498, 1425, 1396, 1313, 1284, 1234, 1211, 1193, 1186, 1147, 1097, 1068, 1016, 972, 844, 829, 800, 781, 740, 705, 694, 623, 611, 584, 524, 487, 445, 406.

Найдено, %: С 60,74; Н 4,60. C 54 H 48 O 3 F 4 Sb 2 . Вычислено, %: С 60,93; Н 4,55.

ИК-спектры соединений 1–3 записывали на ИК-спектрометре Shimadzu IR Affinity-1S в таблетках KBr в области 4000–400 см^–1.

Рентгеноструктурный анализ (РСА) кристаллов соединений 1–3 проведен на дифрактометре D8 QUEST фирмы Bruker (MoKα-излучение, λ = 0,71073 Å, графитовый монохроматор) при 296(2) К. Сбор, редактирование данных и уточнение параметров элементарной ячейки, а также учет поглощения проведены по программам SMART и SAINT-Plus [33]. Все расчеты по определению и уточнению структур выполнены по программам SHELXL/PC [34], OLEX2 [35]. Структуры определены прямым методом и уточнены методом наименьших квадратов в анизотропном приближении для неводородных атомов. Кристаллографические данные и результаты уточнения структур приведены в таблице. Полные таблицы координат атомов, длин связей и валентных углов депонированы в Кембриджском банке структурных данных (№ 1986167 (1); 1976823 (2); 1976209 (3); или .

Кристаллографические данные, параметры эксперимента и уточнения структур 1–3

Параметр	1	2	3
М	980,27	1017,20	1064,42
Сингония	Триклинная	Орторомбическая	Моноклинная
Пр. группа	Р 1	P2 1 2 1 2	P2 1 /c
a , Å	10,238(2)	11,681(7)	12,084(5)
b , Å	12,017(3)	12,768(7)	14,514(10)
c , Å	17,356(6)	14,508(11)	27,844(16)
α, град.	99,864(15)	90,00	90,00
β, град.	93,978(11)	90,00	99,86(3)
γ, град.	95,044(9)	90,00	90,00
V , Å3	2088,0(10)	2164(2)	4811(5)
Z	2	2	4
ρ (выч.), г/см3	1,559	1,561	1,470
µ, мм–1	1,352	1,421	1,180
F (000)	972,0	1012,0	2136,0
Размер кристалла, мм	0,37 × 0,15 × 0,11	0,38 × 0,33 × 0,09	0,27 × 0,06 × 0,04
Область сбора данных по 2θ, град.	5,98–82,82	5,616–56,99	6,36–62,2
Интервалы индексов отражений	–18 ≤ h ≤ 18, –22 ≤ k ≤ 22, –32 ≤ l ≤ 32	–15 ≤ h ≤ 15, –15 ≤ k ≤ 15, –16 ≤ l ≤ 16	–17 ≤ h ≤ 17, –20 ≤ k ≤ 20, –40 ≤ l ≤ 40
Измерено отражений	186009	31093	151629
Независимых отражений	27907 ( R int = 0,0486)	4520 ( R int = 0,0509)	15404 ( R int = 0,3561)
Переменных уточнения	514	222	574

Окончание таблицы

Параметр	1	2	3
GOOF	1,049	1,050	1,010
R -факторы по F 2>2σ( F 2)	R 1 = 0,0640, wR 2 = 0,1490	R 1 = 0,0773, wR 2 = 0,2164	R 1 = 0,0874, wR 2 = 0,1650
R -факторы по всем отражениям	R 1 = 0,1318, wR 2 = 0,1894	R 1 = 0,0855, wR 2 = 0,2273	R 1 = 0,2711, wR 2 = 0,2231
Остаточная электронная плотность (max/min), e/Å3	4,29/–1,34	2,36/–1,45	0,62/–1,72

Обсуждение результатов

Известно, что метод синтеза, в основе которого лежит реакция окислительного присоединения, зарекомендовал себя в получении производных сурьмы(V) симметричного строения общей формулы Ar 3 SbX 2 (где Х – электроотрицательный лиганд) как высокоэффективный [36–39]. Данный метод также пригоден и для получения биядерных производных пятивалентной сурьмы, где в качестве мостикового звена выступает атом кислорода [6, 7, 16–19].

В данной работе синтез μ 2 -оксо- бис [(ароксо)триарилсурьмы] осуществлен по реакции окислительного присоединения между трифенил- и три( пара -толил)сурьмой, фенолом и трет бутилгидропероксидом (1:1:1 мольн.) в диэтиловом эфире при комнатной температуре:

2 Ar 3 Sb + 2 HOAr’ + 2 t -BuOOH → [Ar 3 SbOAr’] 2 O + 2 t -BuOH + H 2 O,

Ar = Ph, Ar’ = C 6 H 3 F 2 -2,4 ( 1 ), C 6 H 3 (Cl-2)(F-4) ( 2 );

Ar = p -Tol, Ar’ = C 6 H 3 F 2 -2,5 ( 3 ).

Установлено, что независимо от соотношения исходных реагентов, продуктами взаимодействия являются биядерные соединения сурьмы.

Строение соединений подтверждено методами ИК-спектроскопии и рентгеноструктурного анализа. Кристаллы, пригодные для РСА, были выделены после перекристаллизации продуктов реакции из смеси толуол – изопропанол – для 1 и 2 , бензол – октан – для 3 . Соединения представляют собой твердые, устойчивые на воздухе бесцветные вещества с четкой температурой плавления.

В ИК-спектрах соединений 1–3 наблюдается интенсивная полоса поглощения валентных колебаний фрагмента SbC 3 при 457, 459, 487 см^–1 соответственно. Полоса поглощения при 1251 ( 1 ), 1253 ( 2 ) и 1234 ( 3 ) см^–1 характеризует колебания ν(С–О). ИК-спектры соединений содержат полосы валентных колебаний углеродного скелета арильных групп: 1585, 1496, 1435 см^–1 ( 1 ); 1595, 1479, 1435 см^–1 ( 2 ); 1614, 1498, 1425 см^–1 ( 1 ). Валентным колебаниям связей C Ar –H отвечает полоса поглощения средней интенсивности при 3053 ( 1 ), 3049 ( 2 ), 3028 ( 3 ) см^–1, а внеплоскостным деформационным колебаниям этих же связей – высокоинтенсивные полосы при 734 и 692 ( 1 ), 731 и 692 ( 2 ), 740 и 694 ( 3 ) см^–1. Метильная группа в ИК-спектре соединения 3 имеет характеристические полосы при 2922 и 2858 см^–1, относящиеся к валентным асимметричным и симметричным колебаниям данной группы соответственно. Наличие атомов хлора в соединении 2 отражается в ИК-спектре присутствием интенсивной полосы при 713 см^–1, отвечающей валентным колебаниям связи C Ar –Cl [40].

По данным РСА, атомы сурьмы в соединениях 1 – 3 имеют искаженную тригонально-бипирамидальную координацию с атомами кислорода в аксиальных позициях (рис. 1–3). Молекулы соединения 2 центросимметричны, инверсионный центр представлен мостиковым атомом кислорода.

Аксиальные углы OSbO мало различаются и составляют 176,32(11); 179,00(10)° в 1 ; 178,6(4)° в 2 ; 176,3(2); 175,8(2)º в 3 . Суммы экваториальных углов CSbC имеют значения 359,20(14)º и 359,12(14)° ( 1 ), 359,0(5)° ( 2 ), 358,4(3)° и 359,4(3)° ( 3 ). Атомы сурьмы выходят из плоскостей [С 3 ] в сторону мостикового атома кислорода на 0,109, 0,114 Å ( 1 ); 0,121 Å ( 2 ); 0,152, 0,094 Å. Фрагменты Sb–O–Sb молекул 1 – 3 изогнуты, углы SbOSb составляют 140,87(13); 141,0(10); 142,3(3)°, что характерно для ранее структурно охарактеризованной μ 2 -оксо- бис [(ароксо)триарилсурьмы] [16–19].

Пл ос к и е а ри льные к ол ьца п ов е рн у ты в ок ру г с в язе й Sb–C таким образом, чтобы минимизировать внутри- и м ежмоле к у ляр н ые в заимодействия. Двугранные углы между эква тори а льн ыми п лоск остями [С 3 ] и п лоск ос тями а ри льн ых ли га н дов с ос тав ляю т 56, 54º (С(1)–С(6)), 52,10º (С(11)–С(16)), 46,27° (С(21)–С(26)) и 53,54° ( С ( 41 ) –С(46)), 9,32° (С(51)–С(56)), 41,91° (С(61)–С(66)) ( 1 ); 31,38° (С(1)–С(6)), 41,62° (С(11)–С (16)) , 5 4, 65 ° (С(21)–С(26)) ( 2 ); 44,72° (С(1) – С(6)), 37,74º (С(11)– С(16)), 59,66º (С(21)–С(26)) и 63, 35 º (С(41)–С(46)), 39,80º (С(51)–С(56)), 31,82º (С(61)–С(66)). Интере с н о отм е ти ть, что п л ос к ос т ь к ол ьц а С ( 5 1)–С(56) соединения 1 практически совпадает с экваториальной плоскостью.

Рис. 2. Строение соединения 2

Рис. 3. Строение соединения 3

С ре дн ие зн а че н и я рас с то ян ий Sb–С в соединениях 1 – 3 составляют 2,111(3), 2,202(9), 2,110(8) Å соответственно. Тер м и нал ь ны е свя з и Sb–O (2,118(3), 2,141(2) Å в 1 ; 2,192(12) Å в 2 ; 2,113(5), 2,123(6) Å в 3 ) дл иннее, чем свя з и Sb–O с мостиковым атомом кислорода (1,984(2), 1,994(2) Å в 1 ; 2,037(3) Å в 2 ; 1, 980( 5) , 1 , 982( 5 ) Å в 3 ). Данные расстояния в фенильных производных длиннее, чем в пара - т ол и льн ом. В а жн о отм е ти ть, в ряд у с оед и н е н и й 2 , 1 , 3 наблюдается укорочение связей Sb–O терм и расстояний С–О ( 1, 39( 2) (2 ), 1,339(4) и 1,332(4) ( 1 ), 1,326(9) и 1,327(10) ( 3 ) Å), что св я за н о с ув е л и че н и е м э ле к троотрицательности ароксидных лигандов [OC₆H₃(Cl-2)(F-4) < OC 6 H 3 F 2 -2,4 < OC 6 H 3 F 2 -2,5].

Органи за ц и я молек у л в к ри с та л лах с ое д и не н и й 1 – 3 обусловлена водородными связями с участием атомов фтора Н∙∙∙F 2 , 47 –2,62 ( 1 ), 2,57 ( 2 ), 2,50–2,52 ( 3 ) Å. В кристалле соединения 2 п ри с у тс тв у ю т к он та к ты , в к лю чаю щ и е а томы хлор а : Н ∙∙∙Сl 2,71 Å и Cl∙∙∙Сl 3,22 Å. Структурирование в 2 и 3 т ак ж е ос у щ ес тв ляе тс я за с че т С Н·· · π взаимодействий колец арильных и ароксидных лигандов.

Выводы

Так и м обра зом , в з аимодей с тв и е три фе н и л - и три( пара -толил)сурьмы с 2,4-дифтор-, 2-хлор-4-фтор- и 2,5-д и фторфе н ол а ми в при с у тс тв и и трет -бутилгидропероксида вне зависимости от их мол ьн ого соотн оше н ия п ри в од и т к обра зован и ю прои з в одны х с у рьмы( V) мостикового строения. По да н н ым ре н т ге н ос трук ту рн ого а н али за а т омы с у рьмы в μ 2 -оксо- бис [(ароксо)триарилсурьме] и ме ют и с ка ж е н н ую к оор д и н а ц и ю тригональной бипирамиды с атомами кисл орода в а к с иа льн ы х п ол оже н и ях. Ф орми ро ван и е п рос тра нс тв е н н ой с тр ук ту ры к риста л лов обусловлено образованием в одород н ых связе й с у ча сти е м а томов галоге нов .

В ыраж а ю б л а го д а рн о с ть п роф. В.В. Шарутину за проведенные рентгенос тр у к ту рн ые и с с л едования.