桥位金属双环化合物的理论研究

目前金属双环体系中的金属多处于端位，桥位金属共轭双环化合物极为少见。本项目书拟应用量子化学方法对桥位金属共轭双环化合物体系进行系统地研究，对其结构和成键给出详细的分析，通过调配不同金属中心，配体和金属双环上的取代基，挖掘出具有较高稳定性的芳香化合物，并对合成路径的反应动力学进行详细研究，找出影响决速步骤能垒的主要因素，然后通过合作的方式力争在实验上给予验证、实现，为进一步扩展"芳香性"概念和"桥位金属双环芳香化学"的建立作出力所能及的贡献。

芳香性作为化学中最基本的概念之一，吸引了实验和理论化学家的持续兴趣，尤其是金属杂芳香化合物，近年来受极大关注。然而，相比单环金属芳香化合物，双环金属芳香配合物，特别是金属占据桥位的双环化合物研究相对较少。因此，本课题主要围绕金属戊搭炔和金属戊搭烯及其衍生物，理论结合实验，开展了一系列创新性的工作。我们以量化计算为手段，对这两类桥位金属双环化合物的结构，成键与芳香性进行了深入探究，并进一步预测了金属硅杂戊搭炔的稳定性和芳香性，为实验化学家合成相关芳香体系提供了重要的参考信息。主要进展包括：1）通过理论计算，证实了桥位金属戊搭炔的稳定性来源于它的芳香性。2) 通过理论计算，探究了硅杂金属戊搭炔的相对稳定性和芳香性。3) 通过理论计算，证明了16电子和18电子的桥位金属戊搭烯具有少见的Craig型Möbius芳香性。4）通过理论计算，首次证明了金属双环骨架在维持金属三元环的σ-芳香性方面发挥了重要作用。5) 理论研究了金属中心对反芳香性的戊搭烯和环丁二烯的协同稳定作用，对金属同时稳定多种反芳香性环状化合物提供了理论基础。