上海有机所稀土金属和主族元素氮双键的形成研究获进展

2011-10-09 11:36 来源: 中国科学院
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  含特征M=N双键的前过渡金属末端氮卡宾配合物是一类重要的金属配合物。一些国际知名的金属有机化学家,如美国加州大学伯克利分校的R. G. Bergman和麻省理工学院的R. R. Schrock等,投身于第IVB族和第VB族金属末端氮卡宾配合物的研究,并取得了重要进展。然而,稀土金属(第IIIB族)末端氮卡宾配合物却一直缺失。这是由于相比于第IVB族和第VB族的金属离子,稀土金属离子的d轨道能级和氮卡宾的p轨道能级匹配性差,使得稀土金属=氮双键很不稳定,稀土末端氮卡宾配合物高度活泼。

  中科院上海有机化学研究所金属有机国家重点实验室陈耀峰课题组基于有机配体的电子效应和立体效应,针对稀土金属离子硬酸、大离子半径和高配位数的特性,设计合成了一类新型的三齿氮配体,并通过合成其稀土金属烷基配合物,验证其确实具有优越的电子效应和立体效应特性(Organometallics 2008, 27, 758)。

  在此基础上,研究人员利用该类配体,在外加Lewis碱DMAP的配合下,成功地合成了第一例稀土金属末端氮卡宾配合物-钪末端氮卡宾配合物(图1,A),并对这个配合物进行了X-射线晶体结构的表征和DFT理论计算。有关结果以封面文章的形式发表在(Chem. Commun., 2010, 46, 4469)。进而又设计了一个新型的四齿氮配体,无需外加Lewis碱就可以得到稀土金属钪末端氮卡宾配合物(图1,B)。

  初步反应性能研究发现,稀土金属钪末端氮卡宾配合物可以活化元素硒、二氧化碳以及苯基氰、甲基丙烯酸甲酯、异氰酸、环氧丙烷等有机小分子,显示其丰富的反应性能 (Chem. Commun., 2011, 47, 743; Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 59, 7677)。

  该工作揭示通过合适的配体设计,可以合成和稳定含特征稀土金属和主族元素双键的金属配合物,为合成含稀土金属和其它主族元素(C,P等)双键的金属配合物提供了思路,对其反应性能的研究也揭示出稀土金属=氮双键独特的性质。

  该项工作得到国家自然科学基金委、科技部、中科院和上海市的资助。

  

  

图2