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Verfahren zur Herstellung von Alkylendiphosphinkomplexen von Organometallverbindungen
der VIII. Gruppe des Periodischen Systems Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung
von Alkylendiphosphinkomplexen von Organometallverbindungen der VIII. Gruppe des
Periodischen Systems der allgemeinen Formel
worin Ri, R2, R3 und R4 gleiche oder verschiedene niedrigmolekulare Alkyl-oder Arylreste
sind, n eine ganze Zahl von I bis 3 und Me ein Metallatom der VIII. Gruppe ist,
R5 einen Alkyl-oder Arylrest und R6 einen Alkyl-oder Arylrest, ein Halogenatom oder
eine Rhodangruppe bedeutet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Verbindung der allgemeinen Formel
in der Ri bis R4, n und Me die obenerwähnte Bedeutung haben und X ein Halogenatom
oder eine Rhodangruppe ist, mit Lithiumalkylen oder-arylen oder mit Grignardverbindungen
bei erhöhter Temperatur umgesetzt wird.
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Gemäß einer anderen Durchführungsform des Verfahrens der Erfindung
zur Herstellung von Alkylendiphosphinkomplexen von Organometallverbindungen der
VIII. Gruppe des Periodischen Systems der allgemeinen Formel
worin Ri bis R5, n und Me die oben angegebene Bedeutung haben und R6 ein Halogenatom
oder
eine Rhodangruppe ist, wird eine Verbindung der allgemeinen Formel
in der die einzelnen Symbole die vorstehend genannte Bedeutung haben, mit einem
Halogen-oder Rhodanwasserstoff in Lösung umgesetzt und gegebenenfalls das Halogenatom
nachträglich durch Umsetzung mit einem Lithiumhalogenid oder Lithium-oder Kaliumrhodanid,
wobei die Anionen der Komplexverbindung und des Reaktionspartners verschieden sind,
in Gegenwart eines Lösungsmittels bei erhöhter Temperatur gegen ein anderes Halogenatom
oder die Rhodangruppe ausgetauscht.
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Die erfindungsgemäß erhaltenen Verbindungen können durch Umkristallisation
aus geeigneten
Lösungsmitteln oder durch chromatographische Trennung
gereinigt und isoliert werden.
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Die komplexen Alkyl-oder Arylhydride der VIII. Gruppe des Periodischen
Systems können durch Reduktion des entsprechenden komplexen Metallalkyl-oder Arylhalogenids
mit einem Metallhydrid, wie Lithiumaluminiumhydrid, in Abwesenheit von Sauerstoff
hergestellt werden.
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Die an das Metallatom gebundenen Alkyl-oder Arylgruppen sind niedrigmolekulare
Alkyl-oder Arylgruppen, beispielsweise die Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-oder Phenylgruppe.
Das Alkyl-oder Arylhalogenid kann ein Chlorid, Bromid oder Jodid sein.
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Die Phosphoratome können mit den gleichen oder verschiedenen Kohlenstoffatomen
des Restes (CH2) n verbunden sein, jedoch beträgt die Kettenlänge zwischen den Phosphoratomen
höchstens 3 Kohlenstoffatome.
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R1, R2, R3 und R4 sind niedrigmolekulare Alkyl-oder Arylreste, beispielsweise
der Methyl-oder Phenylrest. Obgleich sie alle verschieden sein können, sind vorzugsweise
Ri und R2 jeweils mit R und R4 und insbesondere Ri, R2, R3 und R4 identisch.
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Das Verfahren verläuft in zwei Stufen : der Dihalogenid-oder Dirhodanidkomplex
wird zuerst in ein Alkyl-oder Arylhalogenid bzw. ein Alkyl-oder Arylrhodanid umgewandelt,
und die Reaktion kann, falls gewünscht, an diesem Punkt abgebrochen werden. Die
weitere Umsetzung ergibt einen Dialkyl-oder Diarylkomplex. Ein komplexes Alkyl-oder
Arylhalogenid oder Alkyl-oder Arylrhodanid kann erfindungsgemäß auch durch Behandlung
eines entsprechenden Alkyl-oder Arylhydrids in Lösung mit einem Halogenwasserstoff
oder Rhodanwasserstoff hergestellt werden.
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Ein komplexes Alkyl-oder Arylhalogenid oder Alkyl-oder Arylrhodanid
kann gemäß der Erfindung auch durch Anionenaustausch hergestellt werden.
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Bei diesem Verfahren wird ein solches komplexes Alkyl-oder Arylhalogenid
oder Alkyl-oder Arylrhodanid in Lösung mit einem Halogenid oder Rhodanid erwärmt,
wobei die Anionen der beiden Reaktionspartner verschieden sind. Die Verbindung kann
chromatographisch isoliert und aus einem geeigneten Lösungsmittel umkristallisiert
werden.
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Dieses Verfahren ist insbesondere anwendbar bei der Herstellung von
komplexen Alkyl-oder Arylbromiden, jodiden und rhodaniden durch Umsetzung der entsprechenden
komplexen Alkyl-oder Arylchloride mit beispielsweise Lithiumbromid, jodid oder-rhodanid.
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Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen Stereoisomerie
zeigen und in Cis-und Transformen existieren. Welches Isomer bei einem bestimmten
Verfahren hergestellt wird, hängt von der Art der Reaktionspartner ab. Aus den Beispielen
ist ersichtlich, daß bei der Umsetzung eines komplexen Dichlorids der beschriebenen
Art mit Trimethylaluminium oder Phenyllithium eine sterische Umkehrung eintritt,
d. h. ein Cis-dichloridkomplex einen Trans-methylchlorid-oder-phenylchloridkomplex
liefert, oder umgekehrt, wenn Trimethylaluminium verwendet wird. Wenn dagegen Triäthylaluminium
oder Tri-n-propylaluminium mit einem Dichloridkomplex entweder mit Cis-oder Transkonfiguration
umgesetzt wird, erhält man das Trans-alkylchlorid. Die Produkte anderer in
den Beispielen
beschriebener Reaktionstypen zeigen Konfigurationen, welche denen der Komplexe entsprechen,
aus welchen sie hergestellt wurden.
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Die erfindungsgemäßenKomplexverbindungen sind wertvoll als Katalysatoren,
beispielsweise zur Alkylierung oder Arylierung. Die nachstehenden Beispiele erläutern
die Erfindung.
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Beispiel I Trans-{C2H4 [P (C6H5) 2}2RuCl2 wurde in 90°/o Ausbeute
durch direkte Umsetzung von entweder {[P(C6H5)2C2H5]3RuCl2}2 oder {[PC6H5(C2H5)2]3RuCl2}2
mit 2 Moläquivalenten C2H4[P(C6H5)2]2 hergestellt.
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Es wurde auch, jedoch in geringerer Ausbeute, durch direkte Einwirkung
von C2H4 [P (C6H5) 2] 2 auf eine wäßrig-äthanolische Lösung von Rutheniumtrichlorid
erhalten. Die Verbindung wurde in jedem Fall aus Chloroform umkristallisiert und
in Form glänzender Blättchen mit einem Schmelzpunkt (unter Zersetzung) von 285°C
erhalten. Die Analyse ergab 66, 41 o/o C und 5, 19% H, die theoretischen Werte sind
64, 4% C und 4, 99°/o H.
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0, 50g Trans-{C2H4 [P (C6H5) 2] a} 2RuCl2 wurden in einer stickstoffgefüllten
Trockenkammer mit I ccm Trimethylaluminium erwärmt. Das erhaltene tiefrote 01 wurde
gekühlt und dann mit Benzin gewaschen. Es wurde gerade genügend Alkohol zugesetzt,
um das 01 zu zersetzen und eine gelbe Lösung zu erhalten, welche beim Abkühlen Kristalle
abschied. Die kristalline Verbindung wurde aus der Trockenkammer genommen und das
Lösungsmittel abfiltriert. Die Ausbeute betrug 0, 40 g Cis- {C2H4 [P (CeH5) 2] 2}
2Ru (CH3) Cl welches bei Umkristallisation aus Benzol blaßgelbe Blättchen lieferte.
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Beispiel 2 Cis- {C2H4 [P (CeH5) 2] 2} 20s (CH3) Cl-1/2 CeHe und Cis-{CH2
[P (C6H5) 2}2Os(CH3)Cl wurden ähnlich wie im Beispiel I beschrieben hergestellt.
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Beispiel 3 Cis-{CH2 [P (C6Hs) 2]2}2RuCl2 wurde aus { [P (C6H6) 2C2H5]
3RuCl2} 2 und 2 Moläquivalenten CH2 [P (C6H5) 2] 2 durch Erwärmen auf I50°C unter
Stickstoff in Abwesenheit von Lösungsmitteln hergestellt. Es wurde mit Trimethylaluminium
ähnlich wie im Beispiel 1 beschrieben umgesetzt und ergab Trans-{CH2 [P (C6Hs) 2]
2} 2RuMeCl in 75%iger Ausbeute. Die Verbindung wurde aus einer Mischung gleicher
Volumina Benzol und Benzin umkristallisiert und in Form blaßgelber Blättchen erhalten.
Die umkristallisierte Verbindung wurde im Vakuum bei 100° C 16 Stunden getrocknet,
um das Kristallbenzol zu entfernen.
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Beispiel 4 Trans-{C2H4 [P (CH3) 2] 2} 2Ru (CH3) CI und Trans-{CH2
[P (C6H5)2]2}2Os(CH3)Cl wurden nach Verfahren ähnlich dem im Beispiel 3 beschriebenen
hergestellt.
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Beispiel 5 Cis-{CH2 [P (C6H5) 2] 2} 20sCl2 wurde aus dem entsprechenden
Osmiumderivat und 2 Moläquivalenten CH2 [P (C6Hs) 2] 2, wie im Beispiel 3 angegeben,
hergestellt. Es wurde nach einem ähnlichen Verfahren, wie im Beispiel I beschrieben,
mit Triäthylaluminium umgesetzt und ergab Trans-{CH2 [P (C6H5) 2}2Os(C2H5)Cl # ½
C6H6 in 80%iger Ausbeute. Das Produkt wurde aus einer gleiche Volumina Benzol und
Benzin enthaltenden Mischung umkristallisiert und in Form goldgelber Nadeln erhalten.
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Das gleiche Produkt wurde durch eine ähnliche Umsetzung zwischen
Triäthylaluminium und Trans- {CH2 [P (C6H5) 2} 2OsCl2 erhalten.
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Beispiel 6 Trans- {C2H4 [P (C6H5) 2] 2} 2Ru (C2Hs) CI, Trans- {C2H4
[P (C6H5) 2]2}2Ru(C3H7-n)Cl, Trans-{CH2 [P (C6H5)2]2}2Ru(C2H5)Cl # ½ C6H6 und Trans.
{C2H4 [P (C6H5) 2]2}2Os(C2H5)Cl wurden aus den entsprechenden Dihalogenverbindungen
mit entweder Cis-oder Transkonfigurationen nach einem Verfahren ähnlich dem im Beispiel
5 beschriebenen hergestellt.
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Beispiel 7 Eine Lösung von 0, 20 g {C2H4 [P (C6H5)2] 2] 2} 2RuH (CH3)
in 3 ccm Benzol wurde mit einer in 1, 3 ccm Äther gelösten äquivalenten Menge Chlorwasserstoff
behandelt. Es entwickelte sich Wasserstoff, und die Lösung wurde gelb. Man ließ
die Lösung 10 Minuten stehen und chromatographierte sie dann an Aluminiumoxyd. Eluierung
mit 20% Äther enthaltendem Benzol lieferte 0, 10g Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2RuMeCl
entsprechend einer Ausbeute von 48°/o. Das Produkt wurde aus 30°/o Benzin enthaltendem
Benzol umkristallisiert und in Form blaßgelber Prismen erhalten.
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Beispiel 8 0, 64 g Cis-{C2H4 [P (C6H5)2]2}2RuMeCl wurden 24 Stunden
in wasserfreiem Tetrahydrofuran mit überschüssigem Lithiumbromid (2, 0 g) unter
Rückfluß erwärmt, die Lösung wurde während dieser Zeit allmählich dunkler. Das Lösungsmittel
wurde dann bei 12 Torr abdestilliert, der zurückbleibende wasserunlösliche braune
Rückstand in 20 ccm Chloroform gelöst und die erhaltene Lösung an Aluminiumoxyd
chromatographiert. Die Eluierung mit Benzol lieferte Cis-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Ru(CH3)
Br. Dieses wurde aus 50% Benzin enthaltendem Benzol umkristallisiert und ergab 0,
35 g blaßorange Prismen, entsprechend einer Ausbeute von 50%.
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Beispiel 9 Trans-{C2H4 [P (CH3) 2] 2} 2Ru (CH3) I, Trans- {C2H4 [P
(C6H5) 2] 2} 2Ru (CH3) Br, Cis-{C2H4 [P (C6H5)2]2}2Ru(CH3)I # ½ C6H6, Trans-{C2H4
[P (C6H5) 2} 2Ru (CH3) I, Trans- {C2H4 [P (C6H5)2]2}2Ru(C2H5) I und Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}
2Ru (C3H7-n) wurden durch Halogenaustausch nach einem Verfahren ähnlich dem im Beispiel
8 beschriebenen und, außer im Fall der Cisverbindung, durch Umsetzung des entsprechenden
komplexen Alkylhydrids mit Brom-oder Jodwasserstoffsäure unter Verwendung eines
dem in dem Beispiel 7 beschriebenen ähnlichen Verfahrens hergestellt.
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Beispiel 10 Cis-{C2H4 [P (C6Hs) 2] 2} 2Ru (CH3) SCN wurde in 70°/o
Ausbeute durch Anionenaustausch unter Verwendung von Lithiumrhodanid nach einem
Verfahren ähnlich dem im Beispiel 8 beschriebenen hergestellt.
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Beispiel 11 0, 50 g Cis-{C2H4 [P (CH3) 212} 2RuCI2 wurden in 15 ccm
Benzol suspendiert und mit 2, 2 Mol Phenyllithium in 11, 5 ccm Äther behandelt.
Die Farbe der erhaltenen Mischung wurde dunkler, der Komplex löste sich während
1½stündigen Schüttelns. Dann wurden 0,5 ccm Äthanol zugegeben und das Lösungsmittel
bei 12 Torr abdestilliert. Der benzollösliche Rückstand wurde aus Aceton umkristallisiert,
wobei eine geringe Zersetzung eintrat, und dann im Vakuum bei 200°C sublimiert,
wobei farblose Kristalle von Trans-{C2H4 [P (CH3) 2] 2} 2Ru (C6H5) CI erhalten wurden.
Die Anwesenheit der Phenylgruppe in der Verbindung wurde durch Infrarotspektroskopie
nachgewiesen.
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Beispiel 12 Eine Lösung von 3, 42 g Trans-{[(CH3)2S]2PtCl2} in 30
ccm Chloroform wurde mit 1, 88 g C2H4 [P (C2Hs) 2] 2 behandelt. Die Lösung wurde
2 Minuten gekocht, dann wurde Petroläther (Siedebereich 80 bis 100°C) zugefügt.
Der Niederschlag wurde gesammelt und in heißem verdünntem wäßrigem Ammoniak gelöst.
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Die Lösung wurde auf 0°C abgekühlt und mit verdünnter Salzsäure angesäuert.
Die Verbindung Cis-{C2H4 [P (C2H5) 2]2PtCl2} schied sich ab. Nach Umkristallisation
aus Methylalkohol erhielt man farblose Prismen vom Schmelzpunkt 290 bis 295°C in
einer Ausbeute von 1, 06 g. Eine Suspension von 0, 7 g dieser Verbindung in 20 ccm
Benzol wurde mit 10, 0 ccm einer 0, 33 n-Lösung von Methyllithium in Diäthyläther
behandelt. Nach 15 Minuten wurde die Mischung zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wurde mit Petroläther extrahiert und ergab Cis-{C2H4[P(C2H5)2]2Pt(CH3)2} in einer
Ausbeute von 0, 51 g.
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Beispiel 13 Die Verbindung C2H4 [P (C2Hs) 2] 2PtCI2 ergab beim Behandeln
mit Phenyllithium in einer Mischung von Äther und Benzol Cis- {C2H4 [P (C2H5) 2]
2Pt (CeH5) 2} welches in einer Ausbeute von 70% nach Umkristallisation
aus
Äthylalkohol in Form farbloser Nadeln erhalten wurde.
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Beispiel 14 Eine Lösung von 6 g NiBr2 # 3 H2O in 15 ccm Wasser und
100 ccm Äthylalkohol wurde mit 3, 59 g C2H4 [P (CzH5) 2Js behandelt. Die erhaltene
Mischung wurde eingeengt. Die Verbindung C2H4[P(C2H5)2]2NiBr2 schied sich in einer
Ausbeute von 5, 36 g in Form brauner Prismen mit einem Schmelzpunkt von 235 bis
243°C (unter Zersetzung) ab. 0, 8 g dieser Verbindung wurden zu dem aus 0, 48 g
Magnesium, 15 ccm Tetrahydrofuran, 2, 07 g 1-Bromnaphthalin und 15 ccm Benzol hergestellten
Grignardreagens gegeben. Nach 5 Minuten Rühren bei 15°C wurde die Mischung auf-40°C
abgekühlt und durch Zugabe von verdünnter wäßriger Bromwasserstoffsäure hydrolysiert.
Extraktion der erhaltenen Mischung mit Benzol ergab C2H4 [P (C2H5) 2] 2NiBr (l-CioH7)
dieses Produkt wurde nach Umkristallisation aus Aceton in Form ziegelroter Prismen
in einer Ausbeute von 0, 36 g gewonnen.
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Beispiel 15 Eine Lösung von 4, 0 g C2H4 [P (C6H5)2]2 in 100 ccm Methyläthylketon
wurde zu einer Lösung von 6, 0 g
NiBr2 3 H20 in 5 ccm Wasser und 100 ccm Äthylalkohol
gegeben. In einer Ausbeute von 6, 23 g fiel C2H4[P(C6H5)2]2NiBr2 in Form brauner
Kristalle mit dem Schmelzpunkt 277 bis 285°C (unter Zersetzung) aus. 2, 0 g der
letzteren Verbindung wurden unter Rühren zu dem aus 0, 48 g Magnesium, 25 ccm Tetrahydrofuran,
4, 0 g 2-Brommesitylen und 50 ccm Benzol hergestellten Grignardreagens gegeben.
Nach 5 Minuten bei 20°C wurde die Reaktionsmischung mit verdünnter wäBrigerBromwasserstoffsäure
hydrolysiert. Extraktion der erhaltenen Mischung mit Chloroform ergab in einer Ausbeute
von 1, 5 g C2H4 [P (C6H5)2] 2] 2NiBr (Mesityl) als orangebraune Prismen.
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Beispiel 16 Eine Lösung von 0, 5 g Kaliumrhodanid und 0, 25 g C2H4
[P (C6H5) 2NiBr (Mesityl) in 20 ccm Aceton wurde 5 Minuten unter Rückfluß gekocht.
Das Aceton wurde dann abgedampft. Der Rückstand wurde mit Wasser gewaschen und aus
einer Mischung von Chloroform und Petroläther (Siedebereich 60 bis 80°C) umkristallisiert
und ergab C2H4 [P (C6Hs) 2Ni (SCN) (Mesityl) in Form gelber Prismen in einer Ausbeute
von 0, 21 g.
| Analyse |
| Schmelzpunkt |
| Verbindung Beispiel unter Zersetzung berechnet gefunden |
| °C % C % H % I % C % H % I |
| Cis-{C2H4 [P (C6H5) 2l2} 2Ru (CH3) Cl I 312 bis 315* 67, 1
5, 4 67, 1 5, 35 |
| Cis-{C2H4 [P (C6H5)2] 2] zOs (CH3) Cl 2 295 bis 296* 62, 5
5, 1 62, 75 5, 2 |
| CeHe |
| Cis-{CH2 [P (C6H5) 2] 2) 20s (CH3) Cl 2 140 bis 150 60, 7 4,
7 60, 8 4, 8 |
| Trans-{CH2[P(C6H5)2]2}2Ru(CH3)Cl 3 225 bis 227 66,55 5,15 66,7
5,4 |
| Trans-{C2H4[PMe2]2}2Ru(CH3)Cl 4 314 bis 316,5* 34,55 7,8 34,8
7,8 |
| Trans-{CH2[P(C6H5)2]2}2Os(CH3)Cl 4 > 350* 60,7 4,7 61,0
4,65 |
| Trans-{CH2[P(C6H5)2]2}2Os(C2H5)Cl # 5 294,5 bis 297,5* 62,2
4,9 62,3 5,0 |
| ½ C6H6 |
| Trans-{C2H4 [P (C6H5) 2} 2Ru (C2Hs) Cl 6 328 bis 335* 67, 4
5, 55 67, 2 5, 6 |
| Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Ru(C3H7-n)Cl 6 332 bis 335* 67,66 5,7
67,8 5,5 |
| Trans-{CH2[P(C6H5)2]2}2Ru(C2H5)Cl # 6 289 bis 290* 67,9 5,4
68,0 5,5 |
| 1/2 C6H6 |
| Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Os(C2H5)Cl 6 310 bis 314* 61,7 5,1
61,4 5,0 |
| Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Ru(CH3)Cl 7 333,5 bis 336,5* 67,1 5,4
67,0 5,3 |
| Cis-{C2H4 [P (C6H5) 2}2Ru(CH3) Br 8 307 bis 309, 5* 64, 1 5,
2 64, 4 5, 4 |
| Trans-{C2H4[PMe2]2}2Ru(CH3)I 9 292, 5 bis 300 28, 7 6, 5 28,
5 6, 4 |
| Trans- {C2H4 [P (C6H5) 2] 2} 2Ru (CH3) Br 9 366 bis 369* 64,
1 5, 2 64, 4 5, 2 |
| Cis-{C2H4 [P (C6H5) 2}2Ru (CH3) I 9 328 bis 331* 62, 3 5, 0
11, 8 62, 7 5, 1 12, 1 |
| 1/2 C6H6 |
| Trans-{C2H4 [P (C6H5)2] 2} 2Ru (CH3) I 9 398 bis 402* 61, 2
4, 9 61, 55 5, 2 |
| Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Ru(C2H5)I 9 397 bis 402* 61,5 5,1 12,0
61,9 5,2 12,2 |
| Trans-{C2H4[P(C6H5)2]2}2Ru(C3H7-n)Br 9 362 bis 365* 64,7 5,4
64,4 5,3 |
| Cis-{C2H4 [P (C6H5) 3] a) 2Ru (CH3) SCN 10 283 bis 285 66,
8 5, 3 66, 8 5, 4 |
| Trans-{C2H4 [P (CH3) 2}2Ru 2} 2Ru (C6Hs) Cl 11 215 bis 219,
42, 1 7, 3 41, 8 7, 3 |
| sublimiert bei |
| 190°C |
| Cis-C2H4 [P (C2H5) 2] 2Pt (CH3) 2 12 74, 5 bis 75, 5 33, 4
7, 0 33, 65 7, 1 |
| Cis-C2H4 [P (CzH5) 2] 2Pt (C6H5) 2 13 210 bis 215** 47, 55
6, 15 47, 65 6, 35 |
| C2H4 [P (C2H5) 2] 2Ni (l-Naphthyl) Br 14 188 bis 191** 50,
89 6, 62 50, 83 6, 82 |
| C2H4 [P (C6H5) 212Ni (Mesityl) Br 15 230 bis 235** 64, 08 5,
38 63, 57 5, 43 |
| C2H4 [P (C6H5) 2] 2Ni (Mesityl) SCN 16 188 bis 190** 68, 16
5, 56 67, 67 5, 71 |
* Schmelzpunkt im Vakuum.
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** Unter Zersetzung.