有机硅簇化合物的合成及性质研究

Due to the σ conjugation, organosilicon clusters show quite different physical properties and reactivities compared to carbon clusters. Organosilicon clusters, containing multiple bonds with silicon, are precursors for the synthesis of organosilicon materials with unique photoelectric properties. However, the silicon atoms prefer tetracoordination and to form three-dimensional structures because of the weak π bonding between silicon atoms. Hence, the synthesis and isolation of oraganosilicon clusters with multiple bonds are the cutting edge research areas in the silicon chemistry. This project aims to synthesis a series of organosilicon clusters and metal organosilicon clusters with novel structures by using tricyclic R6Si6 dianion and tricyclic R6Si6 as precursors. In addition, we will systematically study the interaction between the structures and stability of organosilicon clusters and steric hindrance and electron effects of ligands as well as the special coordination interaction between organosilicon clusters and transition metal complexes. Combined with theoretical chemistry, the core factors affecting these reactions will be disclosed with the hopes to develop highly efficient method to synthesis organosilicon clusters. And then, we would like to develop the special bonding theory, electron delocalization and coordination with transition metals in organosilicon clusters. These results would provide new insight to synthesize hexasilabenzene as well as theoretical basis and technical support for the application of organosilicon clusters in organosilicon functional materials.

σ-电子共轭是有机硅簇化合物区别于碳簇化合物的主要性质之一，这使得两者在物理性质和化学反应性上存在很大的差异。含有机硅多重键的有机硅簇化合物是合成具有特殊光电性能的有机硅材料的重要原料。有机硅多重键中较弱的π键使其更容易以硅-硅单键的方式形成有机硅簇化合物。因此，合成含有机硅多重键的有机硅簇化合物是研究的难点。本课题拟以三环六硅烷双负离子及三环六硅烷单负离子为前体合成系列结构新颖的有机硅簇化合物、有机硅簇金属络合物，系统研究有机硅簇化合物的结构和稳定性与配体的位阻及电子效应之间的关系以及有机硅簇化合物与过渡金属络合物特殊的配位相互作用。结合理论计算揭示这些性质的核心因素，发展高效合成新颖有机硅簇化合物的方法，发展有机硅簇化合物特殊的成键理论、电子离域方式及与过渡金属特殊的配位方式，为硅苯的合成提供思路，为有机硅簇化合物应用于功能有机硅材料提供理论和技术支撑。

有机硅簇化合物中存在的σ共轭会引起与碳簇化合物不同的化学反应性和物理性质。因此，功能化有机硅簇化合物的合成近些年受到了广泛的关注。我们在发展活性有机硅簇化合物的高效合成方法的基础上，拟开展新型有机硅簇化合物、过渡金属掺杂有机硅簇化合物及共轭有机硅簇化合物的合成及其反应化学的研究。主要研究三环六硅烷双负离子构筑新颖有机硅簇化合物及有机硅簇金属络合物，以期合成结构新颖的有机硅簇化合物，发现金属与硅簇之间特殊的成键相互作用，从而尝试合成功能化的有机硅簇化合物；研究四硅环丁二烯的反应性，探究四硅环丁二烯的反应规律，合成共轭有机硅簇化合物，为有机硅簇共轭化合物的应用打下基础。