Cyclometallation reactions through activation of CC and CH bonds in POCOP pincer complexes

Abstract

Introduction: The aim of the research is a cyclometallation reaction to form two different complexes. The complexes are formed through the activation of two different ligands, one through the activation of a C-H bond in a cyclohexane based POCOP ligand and one through the activation pf a C-C bond in a biphenyl ligand. This activation would be done using two different metals for the reaction, palladium for the activation of the C-H bond and Iridium for the C-C activation.
Background: The possibility of C-C activation of a sp2 bond is very enticing as it would open up a lot of possibilities in synthetic terms. It would provide endless possibilities for manipulation of sp2 bonds thus changing the functionality of such bonds.
Aim(s): Achieve a activation of a C-C bond via a oxidative addition of the C-C sp2 bond in a biphenyl system to a metal centre. There is also a hope of forming a cyclometallated product via the C-H activation of the central carbon in a cyclohexane based ligand without beta-blocking the ligand.
Methods: To accomplish the ligand synthesis a Straus flasks was be used as well as performing the experiments under an inert atmosphere via a glovebox and a Schlenk line. The reactions were then monitored using NMR spectroscopy. Structures of one of the synthesised ligands was determined via X-ray crystallography
Results: There was a successful synthesis of a novel ligand and potential activation of the C-C bond using [Ir(COD)Cl]2 and H2. However no conclusive evidence of the potentially formed cyclometallated products or the complex obtained via a C-C activation was found.
Conclusion: With the current method used there is potentially polymerisation during the reaction causing a loss of phosphorous signals and a clear formation of a precipitate. There is a formation of metal phosphorous bonds in the C-H activation as there is a formation of virtual triplets in the tert-butyl group signals in the 1H NMR spectra of the product but no clear evidence was found of a cyclometallated product.

Popular Abstract (Swedish)

Inom kemi är konsten att skapa bindningar något som ofta prioriteras på grund av dess vikt för att skapa nya komplexa molekyler, konsten att bryta bindningar är något som har fått prioritet inom de senaste åren då det leder till nya möjligheter att göra molekyler mer komplexa genom att öka bindningsmöjligheterna inom en molekyl. Detta teoriers var möjligt via en oxidativ addition av en kol-kolbindning till en metall. Liknande addition är väldigt vanliga reaktioner inom metallorganiskkemi och används i många olika applikationer. En cyklometallering är en reaktions typ inom oorganisk kemi där cyklisk ringstruktur bildas via en metall och ligand (en organisk molekyl). Dessa kan bildas på olika sätt men en vanlig typ av struktur är i ett pincer komplex. Ett pincer komplex är när en metall binds in till en ligand där huvudstrukturen har en kloliknande form med två armar som sticker ut och binder fast metallen för att öka närheten till den önskade aktiviteten.
I detta projekt ska dessa typer av reaktioner användas för att aktivera två typer av bindningar centralt inom oorganisk kemi, C-H bindningar och C-C bindningar. C-H bindnings aktiveringen är något som har gjorts förut med huvudmålet för det här projektet att se om det är möjligt att aktivera den centrala C-H bindningen i en cyklohexan via ett pincer komplex i formen POCOP. Detta betyder att metallen binds in till två fosfor molekyler som är bundna till syre och sen till kolkedjan. Detta har gjorts förut men då har beta positionen (kolet två bindningar från syret) varit blockerad.
Den andra delen är en aktivering av en kol-kolbindning mellan två aromatiska ringar. Detta ör något som skulle vara jätte givande då dessa bindningar är vanliga inom organiska molekyler och väldigt inerta. Detta görs också via POCOP system men målet är då att få metallen så nära bindningen som möjligt för att inducera en reaktion. För att driva denna reaktion så kan blandningen manipuleras genom addition av antingen andra molekyler så som väte eller genom additionen av energi i form av värme. Väte är något som vidare kan driva reaktivitet i den specifika aktiveringen genom bildandet av en stabil slutprodukt. Det slutgiltiga målet är att få ut en struktur på detta aktiverade komplex.

• author: Pechan, Simon
• supervisor: Lucas dos Santos Mello
• organization: Department of Chemistry
• alternative title: Investigation into cyclometallation reactions through activation of CC and CH bonds in POCOP pincer complexes
• course: KEML10 20261
• year: 2026
• type: M2 - Bachelor Degree
• subject: Chemistry
• keywords: Cyclometallation, C(sp2)-C(sp2) bond activation, Iridium complexes, Palladium complexes, C-H bond activation, Inorganic chemistry
• language: English
• id: 9248703
• date added to LUP: 2026-08-24 11:32:07
• date last changed: 2026-08-24 11:32:07