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Sheldon DJ, Crimmin MR. Repurposing of F-gases: challenges and opportunities in fluorine chemistry. Chem Soc Rev 2022; 51:4977-4995. [PMID: 35616085 PMCID: PMC9207706 DOI: 10.1039/d1cs01072g] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 7.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/17/2021] [Indexed: 11/24/2022]
Abstract
Fluorinated gases (F-gases) are routinely employed as refrigerants, blowing agents, and electrical insulators. These volatile compounds are potent greenhouse gases and consequently their release to the environment creates a significant contribution to global warming. This review article seeks to summarise: (i) the current applications of F-gases, (ii) the environmental issues caused by F-gases, (iii) current methods of destruction of F-gases and (iv) recent work in the field towards the chemical repurposing of F-gases. There is a great opportunity to tackle the environmental and sustainability issues created by F-gases by developing reactions that repurpose these molecules.
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Affiliation(s)
- Daniel J Sheldon
- Department of Chemistry, Molecular Sciences Research Hub, Imperial College London, 82 Wood Lane, Shepherds Bush, London, W12 0BZ, UK.
| | - Mark R Crimmin
- Department of Chemistry, Molecular Sciences Research Hub, Imperial College London, 82 Wood Lane, Shepherds Bush, London, W12 0BZ, UK.
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Holtkamp P, Schwabedissen J, Neumann B, Stammler HG, Koptyug IV, Zhivonitko VV, Mitzel NW. A Zwitterionic Phosphonium Stannate(II) via Hydrogen Splitting by a Sn/P Frustrated Lewis-Pair and Reductive Elimination. Chemistry 2020; 26:17381-17385. [PMID: 33016507 PMCID: PMC7839681 DOI: 10.1002/chem.202004425] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/02/2020] [Indexed: 11/22/2022]
Abstract
The reactivity of the frustrated Lewis pair (FLP) (F5C2)3SnCH2P(tBu)2 (1) was investigated with respect to the activation of elemental hydrogen. The reaction of 1 at elevated hydrogen pressure afforded the intramolecular phosphonium stannate(II) (F5C2)2SnCH2PH(tBu)2 (3). It was characterized by means of multinuclear NMR spectroscopy and single crystal X‐ray diffraction. NMR experiments with the two isotopologues H2 and D2 showed it to be formed via an H2 adduct (F5C2)3HSnCH2PH(tBu)2 (2) and the subsequent formal reductive elimination of pentafluoroethane; this is supported by DFT calculations. Parahydrogen‐induced polarization experiments revealed the formation of a second product of the reaction of 1 with H2, [HP(tBu)2Me][Sn(C2F5)3] (4), in 1H NMR spectra, whereas 2 was not detected due to its transient nature.
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Affiliation(s)
- Philipp Holtkamp
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Jan Schwabedissen
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Beate Neumann
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Hans-Georg Stammler
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Igor V Koptyug
- International Tomography Center, SB RAS, Institutskaya St. 3A, Novosibirsk, 630090, Russia
| | | | - Norbert W Mitzel
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
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Holtkamp P, Friedrich F, Stratmann E, Mix A, Neumann B, Stammler H, Mitzel NW. A Neutral Geminal Tin/Phosphorus Frustrated Lewis Pair. Angew Chem Int Ed Engl 2019; 58:5114-5118. [DOI: 10.1002/anie.201901037] [Citation(s) in RCA: 35] [Impact Index Per Article: 7.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/25/2019] [Indexed: 11/06/2022]
Affiliation(s)
- Philipp Holtkamp
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Felix Friedrich
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Erik Stratmann
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Andreas Mix
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Beate Neumann
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Hans‐Georg Stammler
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Norbert W. Mitzel
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie, and Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
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Holtkamp P, Friedrich F, Stratmann E, Mix A, Neumann B, Stammler H, Mitzel NW. Ein neutrales geminales frustriertes Zinn/Phosphor‐Lewis‐Paar. Angew Chem Int Ed Engl 2019. [DOI: 10.1002/ange.201901037] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 3.2] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/08/2022]
Affiliation(s)
- Philipp Holtkamp
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Felix Friedrich
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Erik Stratmann
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Andreas Mix
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Beate Neumann
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Hans‐Georg Stammler
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
| | - Norbert W. Mitzel
- Lehrstuhl für Anorganische Chemie und Strukturchemie und Centrum für Molekulare Materialien CM2Fakultät für ChemieUniversität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Deutschland
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Klösener J, Wiesemann M, Neumann B, Stammler H, Hoge B. Coordination Chemistry of the Tris(pentafluoroethyl)stannate(II) Anion, [Sn(C
2
F
5
)
3
]
–. Eur J Inorg Chem 2018. [DOI: 10.1002/ejic.201800796] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/11/2022]
Affiliation(s)
- Johannes Klösener
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Markus Wiesemann
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Beate Neumann
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Hans‐Georg Stammler
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Berthold Hoge
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
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Klösener J, Wiesemann M, Neumann B, Stammler H, Hoge B. Hypercoordinated Fluoro(pentafluoroethyl)stannanes and ‐stannates. Eur J Inorg Chem 2018. [DOI: 10.1002/ejic.201800795] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 1.2] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/05/2022]
Affiliation(s)
- Johannes Klösener
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Markus Wiesemann
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Beate Neumann
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Hans‐Georg Stammler
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Berthold Hoge
- Centrum für Molekulare Materialien Fakultät für Chemie Universität Bielefeld Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
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Wiesemann M, Hoge B. Pentafluoroethylated Compounds of Silicon, Germanium and Tin. Chemistry 2018; 24:16457-16471. [PMID: 29722451 DOI: 10.1002/chem.201801292] [Citation(s) in RCA: 21] [Impact Index Per Article: 3.5] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/14/2018] [Revised: 04/24/2018] [Indexed: 11/09/2022]
Abstract
In this contribution we present an account on pentafluoroethylated compounds of silicon, germanium and tin. The pronounced electron-withdrawing effect of the pentafluoroethyl group leads to a markedly increased Lewis acidity at the central atom which results in the stabilization of hypervalent complexes, anionic element(II) species as well as remarkable reactivities of element-element and element-hydrogen bonds. By addition to unsaturated C-C bonds or by reaction with organic halides as well as transition-metal complexes the molecules bearing a pentafluoroethyl-element group are readily accessible. Moreover, the utilization of pentafluoroethyl groups facilitates the formation of donor-stabilized germylenes and stannylenes. A series of such compounds serves as suitable pentafluoroethylation reagents. Conversely to the well-studied trifluoromethyl derivatives these compounds frequently exhibit a higher thermostability, which allows a more convenient handling.
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Affiliation(s)
- Markus Wiesemann
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Berthold Hoge
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
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Wiesemann M, Klösener J, Neumann B, Stammler HG, Hoge B. The Dynamic Equilibrium of Hexakis(pentafluoroethyl)distannane Adducts [XSn(C 2 F 5 ) 3 {Sn(C 2 F 5 ) 3 }] - (X=Cl, Br, I, Sn(C 2 F 5 ) 3 ). Chemistry 2018; 24:4336-4342. [PMID: 29240270 DOI: 10.1002/chem.201705069] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/25/2017] [Indexed: 11/10/2022]
Abstract
The tin-tin bond cleavage of hexaorganodistannanes by nucleophiles is a long-known reaction and widely used for stannate formation or stannyl group transfer. Herein, we detail our experiments to provide analytical evidence for the existence of the reasonably stable anionic complexes [XSn(C2 F5 )3 {Sn(C2 F5 )3 }]- (X=Cl, Br, I, Sn(C2 F5 )3 ) derived from hexakis(pentafluoroethyl)distannane. NMR investigations at low temperature lend further mechanistic insights. Thus, by detection of the imposing ion [Sn(C2 F5 )3 {Sn(C2 F5 )3 }2 ]- , one can surmise that the chemistry of Sn2 (C2 F5 )6 has more in common with the isolobal iodine than with classical distannanes.
Collapse
Affiliation(s)
- Markus Wiesemann
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Johannes Klösener
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Beate Neumann
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Hans-Georg Stammler
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
| | - Berthold Hoge
- Centrum für Molekulare Materialien, Fakultät für Chemie, Universität Bielefeld, Universitätsstraße 25, 33615, Bielefeld, Germany
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Wiesemann M, Niemann M, Klösener J, Neumann B, Stammler HG, Hoge B. Tris(pentafluoroethyl)stannane: Tin Hydride Chemistry with an Electron-Deficient Stannane. Chemistry 2018; 24:2699-2708. [DOI: 10.1002/chem.201705068] [Citation(s) in RCA: 8] [Impact Index Per Article: 1.3] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/25/2017] [Indexed: 11/12/2022]
Affiliation(s)
- Markus Wiesemann
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Mark Niemann
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Johannes Klösener
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Beate Neumann
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Hans-Georg Stammler
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
| | - Berthold Hoge
- Centrum für Molekulare Materialien; Fakultät für Chemie; Universität Bielefeld; Universitätsstraße 25 33615 Bielefeld Germany
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