低氧化态3d过渡金属络合物的金属有机化学

活性金属有机络合物是各类高效高选择性金属有机催化反应中的关键催化物种。在已发展的均相催化转化方法中，第五和第六周期的稀贵过渡金属络合物在各类共价键的形成转化催化反应中作为催化剂得到了广泛的应用，而在地壳中储量丰富、价格相对低廉的3d过渡金属的应用却较少。本项目拟从络合物金属有机化学的角度出发，设计合成活性低氧化态3d过渡金属络合物，通过配体中配位原子的软硬度、配体空间位阻的调控来调节过渡金属络合物的反应活性，研究低氧化态3d过渡金属络合物与惰性小分子及有机分子中各类官能团的反应模式，探索3d过渡金属络合物促进或催化的绿色经济有机分子转化新方法，为我国建设资源节约型、环境友好型社会提供科学技术支持。

本课题以探索低氧化态铁钴金属有机化合物的合成方法和反应化学性质为目标，以氮杂环卡宾为配体、从配位不饱和的二价铁钴金属有机化合物的合成和反应化学探索出发研究了氮杂环卡宾为配体的一价和零价铁钴金属有机化合物的合成方法和反应化学性质，在以下两个方面取得了进展。1）氮杂环卡宾稳定的配位不饱和亚铁烷基、芳基、胺基和亚氨基化合物的合成、结构表征和反应化学研究。利用单齿氮杂环卡宾为配体实现了单核亚铁二烷基、二芳基、二胺基化合物和亚胺基桥联的双核亚铁配合物的合成和结构表征，揭示了单核化合物与卤代烃的反应的单电子反应化学特征，首次实现了铁催化的C-F键芳基化反应。2）氮杂环卡宾稳定的低配位低氧化态钴化合物的合成和反应化学研究。利用氮杂环卡宾配体立体位阻易于调控的特点实现了四配位、三配位和二配位一价钴化合物的合成，研究了它们的电子结构特征，在零价钴配合物的研究探索中发现了低配位低氧化态铁钴中心对氮杂环卡宾配体C-H键的氧化加成反应，并以此为基础发展了钴促进的氮杂环卡宾配体的C-H键官能团化反应，首次实现了硅基-氮杂环卡宾配体的构筑，为新型配体合成提供了新思路。项目执行期间总共发表标注基金号论文10篇，包括Angew. Chem. Int. Ed. 1篇， Organometallics 6篇，Inorg. Chem.1篇；参加国际学术会议作邀请和口头报告4次；研究成果获同行关注，项目负责人受Synform “Young Career Focus”专访，获2013年Thieme Chemistry Journals Award。