Bisgermylene-Stabilized Stannylone: Catalytic Reduction of Nitrous Oxide and Nitro Compounds via Element-Ligand Cooperativity

化学 合作性 硝基 一氧化二氮 配体(生物化学) 催化作用 还原(数学) 组合化学 药物化学 有机化学 生物化学 受体 烷基 几何学 数学
作者
Binglin Lei,Fanshu Cao,Ming Chen,Xuyang Wang,Zhenbo Mo
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (26): 17817-17826 被引量:38
标识
DOI:10.1021/jacs.4c03227
摘要

This study describes the synthesis, structural characterization, and catalytic application of a bis­(germylene)-stabilized stannylone (2). The reduction of digermylated stannylene (1) with 2.2 equiv of potassium graphite (KC8) leads to the formation of stannylone 2 as a green solid in 78% yield. Computational studies showed that stannylone 2 possesses a formal Sn(0) center and a delocalized 3-c-2-e π-bond in the Ge2Sn core, which arises from back-donation of the p-type lone pair electrons on the Sn atom to the vacant orbitals of the Ge atoms. Stannylone 2 can serve as an efficient precatalyst for the selective reduction of nitrous oxide (N2O) and nitroarenes (ArNO2) with the formation of dinitrogen (N2) and hydrazines (ArNH–NHAr), respectively. Exposure of 2 with N2O (1 atm) resulted in the insertion of two oxygen atoms into the Ge–Ge and Ge–Sn bonds, yielding the germyl­(oxyl)­stannylene (3). Moreover, the stoichiometric reaction of 2 with 1-chloro-4-nitrobenzene afforded an amido­(oxyl)­stannylene (4) through the complete scission of the N–O bonds of the nitroarene. Stannylenes 3 and 4 serve as catalytically active species for the catalytic reduction of nitrous oxide and nitroarenes, respectively. Mechanistic studies reveal that the cooperation of the low-valent Ge and Sn centers allows for multiple electron transfers to cleave the N–O bonds of N2O and ArNO2. This approach presents a new strategy for catalyzing the deoxygenation of N2O and ArNO2 using a zerovalent tin compound.

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