5
H. Bock, I. Gobel, W. Bensch, B. Solouki 341 Strukturen und Molekuleigenschaften sterisch uberfullter Molekule, 43"l Triisopropylammonium-chlorid: Einkristallstruktur und Berechnungen zur Protonierung des p-Typ-Stickstoff-Elektronenpaares[2] Hans Bock*, Ilka Gobel, Wolfgang Bensch und Bahman Solouki Institut fur Anorganische Chemie der Universitat Frankfurt, Marie-Curie-Str. 11, D-60439 FrankfurtlMain Eingegangen am 13. Oktober 1993 Key Words: Sterically overcrowded trialkylammonium salt / Single-crystal structure / Protonation-energy hypersurface calculations Structures and Molecular Properties of Sterically Overcrowded Molecules 43 Single-Crystal Structure and Calculations Concerning the Protonation of the p-Type Nitrogen Electron Pair[*] - Triisopropylammonium Chloride: The protonation of triisopropylamine, which contains an al- most planar NC3 skeleton of C3 symmetry and, therefore, a p-type N electron pair, with HC1 in methanol causes severe structural perturbation due to extreme steric overcrowded- ness: the single-crystal structure determination (orthorhom- bic Pbca, Z = 8) proves that the molecular symmetry is redu- ced to C, by the rotation of one isopropyl group around its CN axis by almost 90" and the decrease of the angles CNC from 119' each to 115, 115 and lll", respectively. The Cl@-(H)N hydrogen bond distance of 315 pm is presumably slightly increased by steric overlap of the van der Waals radii of C1@ and one of the three adjacent methyl groups. The pro- tonation of the p-type lone pair of triisopropylamine inclu- ding the pyramidalization of the nitrogen centre and the twist of one isopropyl group can be simulated by a one-dimensio- nal energy hypersurface calculation, if H@ attack outside the C, axis is assumed. Triisopropylamin kann ausgehend von Diisopropylam- monium-chlorid in drei Stufen dargestellt werden ( l)[2-4]. H /CH3 H,C-C,, +KCN +HCCHO NH,Cle - 1 CH, H,C-C: - KCI - H,O sichten senkrecht zur und in der NC3-Ebene (2) veran- schaulichen, daD sich die Isopropyl-Gruppen unter optima- ler Raumnutzung in Zahnrad-artiger (H3C)2CH...(H3C)2- CH-Konformation um den Amin-Stickstoff anordnen. Fur andere Polyisopropyl-substituierte Verbindungen wie das Pentaisopropyl~yclopentadienyl-Radikal[~~, Hexaisopropyl- benzol[sl oder Triisopropyles~igsaure[~1 werden teils ver- gleichbare, allerdings haufig fehlgeordnete Einkristallstruk- turen gefunden (3). Seine Strukturbestimmung durch Elektronenbeugung in der Gaspha~e[~,~] beweist, daR die sterische Uberfullung durch drei Isopropyl-Substituenten die Trialkylamin-N- Pyramide einebnet (2). Das in Substanz isolierbare rote Pentaisopropylcyclopen- tadienyl-Radikall71belegt, daR die Umhullung durch 10 pe- riphere Methylgruppen eine kinetische Stabilisierung be- (CH,), (2) wirkt. Hexaisopropylbenzol weist infolge der Zahnrad- Konformation der Isopropyl-Substituenten einen unver- zerrten Sechsring aufIs]. Demgegenuber sind in Triisopro- pylessigsaure mit andersartiger Anordnung der Isopropyl- Gruppen die CC-Einfachbindungen teils bis auf 163 pm verlangert, und die Winkel 4 CCC schwanken zwischen 104 und 11 5°[91. (CH,), lSg-cH (H3CEH Die Winkelsumme um das N-Zentrum betragt 357" und die ausgehend von den Strukt~rdaten[~] mit realistischen Wasserstoffradien von 52 pmL61 gezeichneten Kalotten-An- Chem. Ber. 1994,127,347-351 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1994 0009-2940/94/0202-0341 $10.00+.25/0

Strukturen und Moleküleigenschaften sterisch überfüllter Moleküle, 43. Triisopropylammonium-chlorid: Einkristallstruktur und Berechnungen zur Protonierung des p-Typ-Stickstoff-Elektronenpaares

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H. Bock, I. Gobel, W. Bensch, B. Solouki 341

Strukturen und Molekuleigenschaften sterisch uberfullter Molekule, 43"l

Triisopropylammonium-chlorid: Einkristallstruktur und Berechnungen zur Protonierung des p-Typ-Stickstoff-Elektronenpaares[2] Hans Bock*, Ilka Gobel, Wolfgang Bensch und Bahman Solouki

Institut fur Anorganische Chemie der Universitat Frankfurt, Marie-Curie-Str. 1 1, D-60439 FrankfurtlMain

Eingegangen am 13. Oktober 1993

Key Words: Sterically overcrowded trialkylammonium salt / Single-crystal structure / Protonation-energy hypersurface calculations

Structures and Molecular Properties of Sterically Overcrowded Molecules 43 Single-Crystal Structure and Calculations Concerning the Protonation of the p-Type Nitrogen Electron Pair[*]

- Triisopropylammonium Chloride:

The protonation of triisopropylamine, which contains an al- most planar NC3 skeleton of C3 symmetry and, therefore, a p-type N electron pair, with HC1 in methanol causes severe structural perturbation due to extreme steric overcrowded- ness: the single-crystal structure determination (orthorhom- bic Pbca, Z = 8) proves that the molecular symmetry is redu- ced to C, by the rotation of one isopropyl group around its CN axis by almost 90" and the decrease of the angles CNC from 119' each to 115, 115 and l l l " , respectively. The

Cl@-(H)N hydrogen bond distance of 315 pm is presumably slightly increased by steric overlap of the van der Waals radii of C1@ and one of the three adjacent methyl groups. The pro- tonation of the p-type lone pair of triisopropylamine inclu- ding the pyramidalization of the nitrogen centre and the twist of one isopropyl group can be simulated by a one-dimensio- nal energy hypersurface calculation, if H@ attack outside the C, axis is assumed.

Triisopropylamin kann ausgehend von Diisopropylam- monium-chlorid in drei Stufen dargestellt werden ( l)[2-4].

H /CH3

H,C-C,, +KCN +HCCHO NH,Cle - 1 CH,

H,C-C: - KCI - H,O

sichten senkrecht zur und in der NC3-Ebene ( 2 ) veran- schaulichen, daD sich die Isopropyl-Gruppen unter optima- ler Raumnutzung in Zahnrad-artiger (H3C)2CH...(H3C)2- CH-Konformation um den Amin-Stickstoff anordnen. Fur andere Polyisopropyl-substituierte Verbindungen wie das Pentaisopropyl~yclopentadienyl-Radikal[~~, Hexaisopropyl- benzol[sl oder Triisopropyles~igsaure[~1 werden teils ver- gleichbare, allerdings haufig fehlgeordnete Einkristallstruk- turen gefunden (3).

Seine Strukturbestimmung durch Elektronenbeugung in der G a s p h a ~ e [ ~ , ~ ] beweist, daR die sterische Uberfullung durch drei Isopropyl-Substituenten die Trialkylamin-N- Pyramide einebnet (2).

Das in Substanz isolierbare rote Pentaisopropylcyclopen- tadienyl-Radikall71 belegt, daR die Umhullung durch 10 pe- riphere Methylgruppen eine kinetische Stabilisierung be-

(CH,), (2) wirkt. Hexaisopropylbenzol weist infolge der Zahnrad- Konformation der Isopropyl-Substituenten einen unver- zerrten Sechsring aufIs]. Demgegenuber sind in Triisopro- pylessigsaure mit andersartiger Anordnung der Isopropyl- Gruppen die CC-Einfachbindungen teils bis auf 163 pm verlangert, und die Winkel 4 CCC schwanken zwischen 104 und 1 1 5°[91.

(CH,),

l S g - c H

(H3CEH

Die Winkelsumme um das N-Zentrum betragt 357" und die ausgehend von den Strukt~rdaten[~] mit realistischen Wasserstoffradien von 52 pmL61 gezeichneten Kalotten-An-

Chem. Ber. 1994,127,347-351 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-69451 Weinheim, 1994 0009-2940/94/0202-0341 $10.00+.25/0

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348

A

H. Bock, I. Gobel, W. Bensch, B. Solouki

B

C

C

Abb. 1. Einkristallstruktur von Triisopropylarnmonium-chlorid: A, B) Ausschnitte der Elernentarzelle (orthohombisch Pbca, Z = 8) in Z- sowie Y-Richtung (H. ..CI-Abstande in prn) und C) Stereodiagramm der Molekiilstruktur mit thermischen Ellipsoiden (50% Aufenthaltswahrscheinlich- keit) und Nurnerierung (Tab. 1)

Diese und andere Befunde an Polyisopropyl-substituier- ten Verbindungen fuhren fur das sterisch uberfullte Triiso- propylamin (2), das nach Titration mit 0.1 N HC104 in 2- Methoxyethanol einen pK,-Wert von 7 aufweistI'O], zur Frage nach den schwer vorstellbaren Strukturanderungen bei Protonierung. Von besonderem Interesse ist dabei, ob die Einebnung des NC3-Gerustes erhalten bleibt und wie sich gegebenenfalls das H@ an das p-Typ-Stickstoff-Elek- tronenpaar anlagert.

Darstellung und Einkristallstruktur von Triisopro p ylammonium-chlorid

Triisopropylammonium-chlorid lafit sich aus Triisopro- pylamin rnit konzentrierter Salzsaure in Methanol gewin- nen; Umkristallisation des Rohproduktes aus heiBem Di- oxan liefert bei langsamem Abkuhlen farblose Einkristalle rnit zur Rontgenstrukturanalyse geeigneten Reflexprofilen (Exp. Teil).

Triisopropylammonium-chlorid kristallisiert in ortho- rhombischen Kristallen (Raumgruppe: Pbca) mit je 8 For- meleinheiten pro Elementarzelle. Im Gitter (Abb. 1; A und B) finden sich die Triisopropylammonium-Ionen in X,Z- Schichten angeordnet, wobei ihre Wasserstoffbriicken N-H..Cl zu den Chlorid-Ionen vermutlich wegen optima- ler Packung jeweils abwechselnd einander entgegengesetzt ausgerichtet sind (Abb. 1; A). Innerhalb einer Schicht lassen sich relativ zueinander versetzte Ketten erkennen, in denen

das Cle-Ion einer Formeleinheit in den durch die Verset- zung erzeugten Hohlraum zwischen zwei Triisopropylam- monium-Ionen der Nachbarkette hineinragt (Abb. 1; B). Je- des Chlorid-Ion bildet wie in Trimethylammonium-chlo- rid["] und -iodid[121 nur zu einem StickstoEzentrum eine Wasserstoffbrucke Cl@...(H)N aus (Abb. I), die rnit einem Abstand dcI...N = 315 pm und einem Knickwinkel & N-H-Cl = 163" weniger stark ausgepragt ist als die im vergleichbaren Trimethylammonium-Salz = 300 pm; & N-H.aC1 = 180"["l). Die bei einer MeBtemperatur von 100 K (Exp. Ted) ermittelten Wasserstoffbrucken-Abstande N...H von 84 pm und H...Cl von 234 pm (Tab. 1) sind bei Vergleich mit Neutronenbeugungs-Strukturdaten auf etwa 103 pm und 215 pm zu k~rrigieren['~-'~I.

Bei naherer Betrachtung der Kristallstruktur (Abb. 1; B und C) fallen zwei relativ kurze intermolekulare Abstande Cl@...(H)C zwischen dem Chlorid-Ion und den Isopropyl- zentren C3 und C2 sowie ein intramolekularer Cl@...(H,)C- Abstand zu einer Methylgruppe ins Auge, die rnit 357 und 381 pm sowie 367 pm im Bereich der van-der-Waals-Ra- diensumme rvdW(Cl@) + rvdW(CH3) = 181 + 200 = 381 pm[5,161 liegen. Nach Vergleich mit teils Neutronenbeu- gungs-Strukt~rdaten['~-' 51 neigen HC-Bindungen an Elek- tronenakzeptor-Zentren wie hier dem positiv geladenen Stickstoff-Atom allgemein dazu, H-Bruckenkontakte zu C1 a~szubilden~'~]. Postuliert wird, daB die anziehenden elek- trostatischen uber die abstonenden van-der-Waals-Wechsel-

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Strukturen und Molekiileigenschaften sterisch iiberfiillter Molekiile, 43 349

Tab. 1. Ausgewahlte Bindungslangen [pm] und Winkel ["I von Triiso- propylammonium-chlorid

Bindungslangen

N-C(1) N-C(2) N-C(3) C(I)-C(ll) C( 1)-C( 12) C(22)-CI

Bindungswinkel

C(I)-N-C(2) C( I)-N-C(3) C(2)-N-C(3) N-C(I)-C(I 1) N-C( 1)-C(12)

C( 1)-N-H C(3)-N-H C(22)-H(22) -CI

Torsionswinkel

C2 N CI C11 C2 N CI C12 C3 N C1 C11 C3 N C1 C12 Cl N C2 C21 CI N C2 C22 HI CI N H H3 C3 N H

C(1 l)-C(l)-C(12)

152.0 (5) 153.9(4) 154 0 (4) 151.7 (5)

366.7 (2) 152.5 (5)

I14.5(2)

114.9(2) 1 11.9(3)

112.6(3) 107 (2) 106 (2) 138

1 I I l(2)

110 9(3)

-66 6(0 3) 166.8(0.2) 65 6(0.3)

-61 O(0.3) -41 O(0.3)

-163 l(O.2) -63 (3)

-104 (3)

C(2)-C(2 I ) C(2)-C(22) C(3)-C(3 1) C(3)-C(3 2) N-H N CI

N-C(2)-C(2 1) N-C(2)-C(22)

N-C(3)-C(3 1) N-C(3)-C(32)

C(2)-N-H N-H CI

C(2I)-C(2)-C(22)

C(3 I)-C(3)-C(32)

C3 N C2 C21 c 3 N c 2 c 2 2 CI N C3 C31 C1 N C3 C32 C2 N C3 C31 C2 N C3 C32 H2 C2 N H

152.1 (5)

I5 1.0 (5)

84 (3)

150.7 (5)

152.3 (4)

3 15.0 (2)

1 I1.0(2) 109 l(3) 11 0.6(3) 1 11.6(2) 114 2(2) 112.3(3) 103 (2) 163

-171.3(0.3) 66.5(0.3)

130.6(0.3) - 100.6(0.3) -97.4(0.3) 31.4(04)

-168 (3)

wirkungen dominieren, und es werden Kontakte rnit Ab- standen dH...cI@ < rVdW(H) + rvdW(C1@) im Bereich 280 bis 330 pm[171 als Wasserstoffbrucken definiert. Die trotz der Tieftemperatur-Struktur nur rnit Vorbehalt angegebenen Daten fur Triisopropylammonium-chlorid sind: [email protected](C3) 278 pm und 138", [email protected](C2) 291 pm und 156" sowie [email protected](H2C22) 290 pm und 138" (Abb. 1; B). Wie insbesondere an ,,herringbone"-Strukturmotiven von Polychlor-,,Aromaten" ausfuhrlich erlautert[l71, erhohen solche inter- und intramolekularen Kontakte Cl...H(C) die Gitter(sub1imations)energie und sind daher vorteilhaft. Hingewiesen sei auch darauf, daI3 die kurzesten intermole- kularen C..C-Abstande nur 359 pm betragen und damit bis zu 10% innerhalb der van-der-Waals-Radiensumme zweier H,C-Gruppen von 2 X 200 = 400 pmC51 liegen: Die periphe- ren Methylgruppen der Triisopropylammonium-Ionen sind daher teilweise unter Erhohung ihrer Rotationsbarrieren und vermutlich infolge der C'@-H'@-Polarisation durch die NO-Ladung ineinander verzahnt.

Im Triisopropylammonium-Ion erzwingt die N-Protonie- rung eine Pyramidalisierung des im Triisopropylamin na- hezu ebenen NC3-Gerustes (2), wobei die N-Winkelsumme Z & CNC von 357" auf 341" verringert wird (vgl. Tab. 1) (4).

Wie ersichtlich, dreht sich eine Isopropyl-Gruppe nahezu 90" um ihre CN-Achse bis die HC- und HN-Bindungen in entgegengesetzte Richtungen zeigen (5). Dies fuhrt zu un- terschiedlichen CNC-Winkeln, wobei die um den querge- stellten Isopropylrest rnit & C2-N-C(1,3) = 115" um 4" weniger verringert sind als der zwischen den Zahnrad-artig angeordneten anderen rnit & Cl-N-C3 = 111". Ein Ver- gleich rnit Trimethylammonium-chlorid, das eine CNC- Winkelsumme von 2 . 110" + 112" = 332" aufweist["I, ver- deutlicht die betrachtliche sterische Uberfullung im Triiso-

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(4)

propylammonium-Ion. Diese zeigt sich auch in den relativ zu Triisopropylamin von 146['] auf 152 bis 154 pm aufge- weiteten N-C-Bindungslangen, die sowohl in (H3C)3N[181 als auch in [(H3C)3N@H]Cl@ [I1] rnit jeweils 147 pm um 5 bis 7 pm kurzer sind. Besonders beeindruckend sind die teils aufierordentlich verkurzten intramolekularen Ab- stande C..C zwischen den Methyl-C-Zentren verschiedener Isopropyl-Gruppen [thermische Ellipsoide (50% Aufent- haltswahrscheinlichkeit); Abstande in pm].

2

U

Alle nichtbindenden C..C-Abstande liegen zwischen 333 pm und 379 pm und damit innerhalb der van-der-Waals-Ra- diensumme zweier Methylgruppen von 2 .200 = 400 pm, der kurzeste sogar um 17% (!). Selbst in sterisch betrachtlich uberfullten Organosilicium-Verbindungen wie [(CH3C)3Si]3- Si-Si[Si(CH3)3]3['9-21], in denen infolge der niedrigen effek- tiven Kernladungen der Si-Zentren die Bindungen Si'O -C"-H'@ polarisiert sind, werden nur kurzeste intramole- kulare C..C-Abstande von 352 pm beobachtet. Das Ineinan- dergreifen der einzelnen Methylgruppen und insbesondere die Verzahnung der beiden Isopropyl-Gruppen, bei denen in- folge des sterisch erzwungenen Winkels & CNC von nur 1 1 l o (4) eine CH-Bindung in den Hohlraum zwischen den Methyl- resten der nachsten (H,C)2CH-Gruppe hineinragt, sei ab- schlieI3end durch eine raumerfullende Prasentation der Strukturdaten veranschaulicht (rH = 52 pm) (6).

Durch Vergleich rnit Triisopropylamin (2) aus gleicher Per- spektive wird die extreme Uberfullung verdeutlicht, die bei N-Protonierung durch die Pyramidalisierung des NC,-Geru- stes und das Querstellen einer Isopropyl-Gruppe resultiert.

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B 350

AHpNDo

X Q C N C

o (XN-CH)

o (XC@'-H)

Q C#.H

H. Bock, I. Gobel, W. Bensch, B. Solouki

1270 1198 1060 1044 1057 1022 672

360 359 358 357 353 350 345

(90) 83 86 156 159 167

62 3 3 21 1 0

115 101 109 101 103

+HCI -

[ItJrnol.']

1100 - 1000 - 900 - 800 - 700 -

Energiehyperflachen-Rechnungen zur Protonierung des p-Typ-N-Elektronenpaares

Struktur-Korrelationen entlang bestimmter Kontaktab- stande wie R3N.-C(0)R2, bei denen die Pyramidalisierung des Carbonyl-Zentrums und die Verlangerung der C=O- Bindung deutlich ~ e r d e n [ ~ ~ , ~ ~ ] , liefern aus der Summe stati- scher Momentaufnahmen Informationen uber mutmaRliche mikroskopische Reaktionspfade wie im hier angefuhrten Beispiel fiir SN2-Reaktionen. Quantenchemische Berech- nungen an Modell-Systemen wie H a + H2C=0 -+ H 3 C-00[23] konnen weitere Facetten verdeutlichen.

Fur Triisopropylamin ist die Gasphasen-Struktur durch Elektronenbeug~ng[~] und fur Triisopropylammonium- chlorid die Einkristallstruktur (Abb. 1) bestimmt worden und damit Ausgangs- wie Endpunkt der Protonierung eines Alkyl-umhiillten Amin-N-Zentrums (6). Eine Struktur- Korrelation zwischen beiden deckt mehrere und vermutlich simultan ablaufende Veranderungen auf So wird das ange- nahert planare NC3-Geriist zur H@NC,-Pyramide abge- winkelt, und eine der drei Isopropyl-Gruppen dreht sich 78" um ihre NC-Achse. Gestutzt auf die Strukturdaten bietet es sich daher an, durch eine Energiehyperflachen-Berechnung mehr iiber den mutmaDlichen Verlauf der Triisopropyl- amin-Protonierung zu erfahren.

In Anbetracht des Mikroreversibilitats-Prinzips fur Gleichgewichtsreaktionen kann eine Energiehyperflache (Abb. 2) zur Triisopropylamin-Protonierung wie folgt be- sonders elegant angenahert werden: Ausgehend von der Einkristallstruktur des Triisopropylammonium-Ions wird mit dem Abstand (N,.-H)@ als einziger Reaktionskoordi- nate (Tab. 2) das Proton schrittweise und unter jeweiliger Geometrieoptimierung des Gesamtsystems aus dem Bereich des Aminstickstoff-Zentrums entfernt (vgl. Exp. Teil). Die Berechnung erfolgt wegen der Molekulion-GroDe C9H22N@ mit dem hierfiir geeigneten semiempirischen MNDO-Ver- fahren[24.251 (vgl. Exp. Teil).

Die Enthalpiehyperflachen-Diskussion wird zweckmaDig mit der Feststellung begonnen, daR die MNDO-Geome- trieoptimierungen sowohl die Gasphasen-Struktur von Tri- isopropylamin wie die Einkristallstruktur des Triisopropyl- ammonium-Ions zufriedenstellend wiedergeben: Als stell- vertretende Beispiele seien die CN-Bindungsverlangerung bei Protonierung von 146 pmI4] um etwa 8 pm auf 154 pm, berechnet 9 pm, angefiihrt oder die von 358 auf 341" abneh- mende N-Winkelsumme C 4 CNC, berechnet werden 360 und 345".

Die eindimensionale Kurve AHYNDoId(N .. . H ) ~ (Abb. 2) weist zwei ausgezeichnete Punkte auf Das Proton tritt bei etwa 450 pm Abstand in den Bereich zunehmender Wech- selwirkungen mit dem Gesamtmolekul ein (Abb. 2; I) und

A

-.....a, 1198

1057 .-. 1060 - - _ _ 0- - - - - - - - - - -a- - - _ _ - - - -0 - *

.. 1044 1022 N,

6 7 2 ' ~ 4 , I

Tab. 2. MNDO-Bildungsenthalpien AHfMNDO [W mol-'1, CNC-Win- kelsumme um das N-Zentrum C & CNC ["I, Diedenvinkel w(XN-CH) sowie o([email protected]) und Bindungswinkel & ([email protected]) ["I in Abhan- gigkeit vom Abstand d(N...Hp [pm] fur sieben ausgewahlte der insge- samt 17 berechneten Punkte zwischen 1000 und 103 pm (vgl. Text und Exp. Teil)

do...lIp I 1000 500 420 300 zoo 180 103

Abb. 2. Eindimensionale MNDO-Bildungsenthalpie-Hyperflache fur die Protonierung von Triisopropylamin zum Triisopropylammonium- Ion in Abhangigkeit vom Abstand L ~ ( N . . . ~ ) @ (Strukturdaten: Tab. 2)

beginnt zwischen 220 bis 200 pm die [email protected] auszu- bilden (Abb. 2; 11), wobei sich diejenige Isopropyl-Gruppe, welche in der ,,Flugbahn" im Potential-Tal angeordnet ist, quer zu drehen beginnt. Die ausgewahlten MNDO-Kenn- groDen (Tab. 2) andern sich wie folgt: Die Gesamt-Bild- ungsenthalpie des Systems ( H 7 Q 3 N + H@ nimmt mit dem Abstand beider Reaktionspartner erwartungsgemal3 ab; bei etwa 200 pm tritt eine Barriere von 13 kJ mol-' auf. Die N-Winkelsumme wird infolge Pyramidalisierung zuneh- mend und insbesondere unterhalb eines Abstandes [email protected] von 200 pm rasch kleiner. An diesem Punkt erfolgt nach den MNDO-Berechnungen auch die fast abrupte Drehung der in der H@-Annaherungskurve minimaler Energie lie- genden Isopropyl-Gruppe von w(XN-CH) = 79" bei ~ 4 ~ . . . ~ ~ 0 = 2 2 0 pm auf 156" bei 200 pm (Tab. 2). Die Winkel o([email protected]) und insbesondere 4 [email protected] fur die H@- Annaherung an das N-Zentrum unterhalb 420 pm (Tab. 2) deuten an, da13 entlang der ,,Protonen-Einflugschneise" (Abb. 2; I1 und 111) zusatzliche Einflusse wirksam werden,

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Strukturen und Molekiileigenschaften sterisch iiberfiillter Molekiile, 43 B

351

auf deren detaillierte Diskussion jedoch wegen Nichtbe- riicksichtigung des C1-Zentrums als H-Bindungspartner und H@-Briickenakzeptor verzichtet wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daR der fur das Triisopropylammoni- um-Ion berechnete Winkel 4 [email protected]= 103" (Tab. 2) dem experimentell bestimmten genau entspricht (Tab. 1).

Zusammenfassend ist festzuhalten: Die Protonierung des p-Typ-N-Elektronenpaares im nahezu NC3-planaren Triiso- propylamin zum verzerrt-tetraedrischen Triisopropylammo- nium-Ion wird von einer fur die Deprotonierung berechne- ten MNDO-Enthalpie-Hyperflache einschliefilich der N- Pyramidalisierung unter Verlangerung der CN-Bindungen und der nahezu 90"-Rotation einer Isopropyl-Gruppe na- hezu perfekt reproduziert. Uber die detaillierte Dynamik des Gesamtsystems (H7C&N + HCI rnit insgesamt 93 Frei- heitsgraden und insbesondere iiber den Protonierungsver- lauf in einer wasserhaltigen Methanol-Losung rnit ihrem H- Brii~ken-Netzwerk[~~1 sind jedoch keine Angaben moglich.

Die Untersuchung ist von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem Lund Hessen, dem Fonds der Chemischen Industrie und der Adolf Messer-Stiftung gefordert worden.

Experimenteller Teil Darstellung von Triisopropvlammonium-chlorid: Zu 1 ml (5.3

mmol) Triisopropylamin in 100 ml reinem Methanol werden unter Riihren bei 273 K 0.5 ml konzentrierte Salzsaure getropft, und an- schlieRend wird 0.5 h bei Raumtemperatur geriihrt. Nach dem Ab- ziehen des Losungsmittels wird der verbleibende Feststoff bei mbar getrocknet; Ausb. 0.82 g (86%) weiRes Pulver rnit Schmp. 507-509"[3]. - C9H2*C1N (179.73): ber. C 60.15, H 12.34, N 7.79; gef. C 59.53, H 12.16, N 7.86.

Einkristallzuchtung: 50 mg Triisopropylammonium-chlorid wer- den in 60 ml heil3em entwassertem Dioxan gelost. Bei langsamem Abkiihlen der Losung kristallisieren farblose Prismen.

Kristallstrukturanalyse: C9H&1N; Molmasse 179.73 gmol-'; a = 1229.0(1), b = 1189.1(6), c = 1460.36(9) pm; V = 2134.23 X lo6 pm3 (100 K), Z = 8, pbcr, = 1.119 g/cm3, p(Mo-K,) = 0.71 cm-'; orthorhombisch; Raumgruppe Phca (Nr. 61, Int. Tab.); Sie- mens-AED-2-Vierkreis-Diffraktometer; Graphitmonochromator; p = 0.31 mm-I; F(OO0) = 800; 8735 Reflexe im Bereich 3" < 2 0 < 50°, davon 1894 unabhangige und 1609 rnit I > a(4; Strukturlo- sung rnit Direkten Methoden (SHELXTL-PLUS); N = 1609; N,, = 189; R = 0.081; R,,, = 0.059, w = l/02(Q + 0.0006 p; Restelek- tronendichte +0.69/-0.48 e/A3. C-, N- und C1-Lagen anisotrop verfeinert, H-Lagen isotrop verfeinert. Weitere Einzelheiten zur Kristallstrukturbestimmung konnen beim Fachinformationszen- trum Karlsruhe, Gesellschaft fur wissenschaftlich-technische Infor- mation mbH, 71 514 Eggenstein-Leopoldshafen, unter Angabe der Hinterlegungsnummer CSD-390033, der Autorennamen und des Zeitschriftenzitats angefordert werden.

MNDO-Re~hnungen["~ sind init dem Programm AMPAC/ SCAMP von Dewar auf der IBM-RISC-6000-320 des Arbeitskrei- ses durchgefiihrt worden. Ausgangspunkt sind die Kristallstruktur- Koordinaten, die zur Korrektur der CH-Bindungslangen zusatzlich geometrie-optimiert werden. Die Hyperflache der Deprotonierung wird gemaR (7) definiert und das Proton unter Vorgabe der Ab- stande [email protected] in 17 geometrie-optimierten Teilschritten vom hin-

terbleibenden Triisopropylamin entfernt. Vorteilhaft wird dabei das Aminstickstoff-Zentrum auf der X-Achse im definierten Abstand vom Koordinatenursprung X so festgehalten, daR das NC3-Geriist bei gleichzeitiger Einebnung der NC3-Pyramide die senkrechte An- ordnung zu der x-Achse beibehalt. Durch das Festhalten des Koh- lenstoff-Zentrums C2 (4) der sich drehenden Isopropyl-Gruppe auf der xy-Ebene und die Definition eines weiteren Bezugspunktes auf der y-Achse lassen sich alle Geometrieanderungen wahrend der Deprotonierung beschreiben.

(7)

42. Mitteilung: H. Schodel, R. Dienelt, H. Bock, Actu Crystal- logr., Sect. C: Cryst. Struct. Commun., im Druck. I. Gobel, Teil der Dissertation, Universitat Frankfurt, 1994. F. Kuffner, W. Koechlin, Monatsh. Chem. 1962, 93, 477 und zit. Lit. H. Bock, I. Gobel, Z. Havlas, S. Liedle, H. Oberhammer, An- gew. Chem. 1991, 103, 193; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1991, 30, 187. H. Bock, K. Ruppert, C. Nather, Z. Havlas, H.-F. Herrmann, C. Arad, I. Gobel, A. John, J. Meuret, S. Nick, A. Rauschen- bach, W. Seitz, T. Vaupel, B. Solouki, Angew. Chem. 1992, 104, 564; Angew. Chein. Int. Ed. Engl. 1992, 31, 550. H. Bock, J. Meuret, K. Ruppert, J Orgunornet. Chem. 1993, 445, 19. H. Sitzmann, R. Boese, Angew. Chem. 1991, 103, 1027; Angew Chem. Int. Ed. Engl. 1991, 30, 971. J. Siepel. A. Gutierrez. W. B. Schweizer. 0. Ermer. K. Mislow. J: Am. Chem. Soc. 1986, 108, 1569. J. A. Macphee, A. Panaye, J. E. Dubois, F. Leroy, M. Hospital, Tetrahedron Lett. 1979, 653.

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