吡唑烷功能化的氮杂环卡宾金属化合物的合成与性能研究

功能化的双吡唑烷以及氮杂环卡宾已被广泛的应用于合成各种单核及多核主族和过渡金属配合物,其相关的反应也一直是人们研究的热点。我们初步的研究结果表明，通过一系列官能团的转化反应，可以在双吡唑甲烷上引入咪唑基，并转化为相应的卡宾前体－咪唑盐。本项目期望将双吡唑烷与氮杂环卡宾融合在一起, 设计合成新型多齿吡唑烷功能化的氮杂环卡宾，预期其具有好的配位能力以及新颖的配位方式。同时利用这类配体与过渡金属如银，铜，镍，钌等作用，制备结构新颖，具有优异性能的金属有机化合物。探讨这类配体的配位规律，并比较其与吡唑烷以及修饰前的氮杂环卡宾配体反应活性的异同。考察所得到的金属卡宾化合物的发光性质，催化碳碳以及碳氮键偶合反应的活性。

由于其可变的配位方式以及广泛的配位能力，功能化的双吡唑烷以及氮杂环卡宾都已被广泛的应用于合成各种单核及多核主族和过渡金属配合物，其相关的反应也一直是人们研究的热点之一。本项目将二者有机的融合在一起, 设计合成了几个系列的新型多齿吡唑烷功能化的氮杂环卡宾前体－咪唑盐，并研究了它们所形成的银、钯、钨及钌等卡宾金属配合物的结构及物理化学性能。我们重点研究了吡唑芳基功能化的氮杂环卡宾以及双吡唑甲基芳基功能化的氮杂环卡宾过渡金属衍生物。结果发现，在这些吡唑烷基功能化的氮杂环卡宾银配合物中，银原子的配位环境显著的依赖于吡唑环上的取代基及其所使用的阴离子，而且这些银卡宾配合物都表现出了强的荧光发射能力以及高效的催化醛、胺和炔的三组分偶联反应的能力。而相应的氮杂环卡宾钯配合物对Suzuki偶联反应具有高的催化活性，如在空气中，以水为反应溶剂，催化剂用量为0.005% mol时，3-氟溴苯与苯基硼酸也能很好的偶合。对双吡唑甲基芳基功能化的氮杂环卡宾衍生物的研究表明，这些功能化的衍生物表现出了新颖的反应活性。依赖于不同的金属中心，该功能化的卡宾配体既可以单齿卡宾的方式与金属作用，也可以双齿C,N或三齿C,N,N的方式与金属作用。由于立体位阻以及配体的刚性等作用，邻位双吡唑甲基苯基功能化的氮杂环卡宾配合物与相应的对位功能化的衍生物具有显著不同的结构特征，相应的氮杂环卡宾配体也表现出不同的配位方式。邻位双吡唑甲基苯基功能化的氮杂环卡宾倾向于头(卡宾碳)与尾(吡唑氮)和金属银配位，而相应的对位卡宾倾向于头(卡宾碳)与头(卡宾碳)及尾(吡唑氮)与尾(吡唑氮)和金属作用。另外，鉴于氮杂环卡宾衍生物的快速发展，我们也初步的开展了同时含二茂铁基及杂芳香功能基的氮杂环卡宾及三唑卡宾的研究，它们表现出了新颖的结构与反应性能。总之，本项研究按计划完成了研究任务。