新型pincer双氮杂环卡宾及其络合物的合成与结构表征
摘要：进入21世纪后，因为人类对石油的过渡开采使得能源危机进一步加大。于是为了缓解能源危机，研究者们致力于催化剂的研究。而卡宾拥有良好的催化性能，可能会是一种优秀的选择，其中钳形卡宾拥有易修饰，化学性能稳定等特点，也许可以在能源制备上起到突出作用。本文讲述钳形配体及其金属络合物的结构与性质和目前的研究进展。
关键词：钳形配体； 催化剂； 氮杂环卡宾； 金属络合物
- 前言
1.1卡宾介绍
卡宾通常是含有容易离去基团的分子消去一个中性分子而形成的。它与碳自由基一样，属于不带正负电荷的中性活泼中间体。卡宾通常含有一个电中性的二价碳原子，在这个碳原子上有两个未成键的电子。由于卡宾是典型的缺电子的化合物，因此它们极易发生亲电反应。卡宾的反应有双（三）键的加成，C-H键的插入反应等。近年来，卡宾的种类增加迅速，在催化剂里地位也越来越重要。
1.2氮杂环卡宾介绍1964年，Fischer等[1]首次将卡宾引入到金属有机化学中后，金属卡宾对化学反应产生了极大影响[2]。之后人们开始对金属络合物进行研究，直到1991年，Arduengo[3]首次分离得到稳定的游离氮杂环卡宾。氮杂环卡宾的分离吸引了当时研究者们的注意。在氮杂环卡宾发现之前，有机磷配体的金属络合物是主要的催化剂。有机磷配体的金属络合物不仅在反应过程中碳磷键容易断裂，这使得催化剂的成本大大增加，而且还对空气和水十分敏感，因此开发非磷配体成为了研究热点。氮杂环卡宾拥有和有机磷配体类似的反应性能，但是它比磷配体有更稳定的结构，所以氮杂环卡宾可以很好的替代有机磷配体。1.2.1氮杂环卡宾结构柳清湘等人[4]曾对氮杂环卡宾的结构和化学性能进行过研究和整理。图1是一种较为常见的氮杂环卡宾。其中卡宾碳原子是采用了sp2的杂化方式，从中不难看出卡宾碳原子只有六个电子，明显是一个缺电子体系。卡宾碳原子周围有两个带有孤对电子的氮原子。氮原子的p轨道上的孤对电子和碳原子的空p轨道，存在电子共轭效应，使得卡宾碳原子的缺电子性降低。除了共轭效应外，两个氮原子对卡宾碳原子的吸电子的电子诱导效应也使得碳原子上的孤对电子趋于稳定。图1：氮杂环结构
1.2.3氮杂环卡宾与金属生成的络合物
氮杂环卡宾的反应性能非常活泼，可以和大多数化合物反应。由于氮杂环卡宾是缺电子体系，它表现出了强碱性，可以和路易斯酸发生反应。卡宾碳上的空p轨道的存在使得氮杂环卡宾易被质子化。除此之外，氮杂环卡宾还能与金属反应得到金属络合物。例如氮杂环卡宾与2，4，6-三甲基酚锂反应生成卡宾-锂络合物（图2）。根据晶体结构的研究证明，在图2中N-C键长和N-C-N键角与它对应的游离卡宾基本相同，这表明锂原子对卡宾结构的影响很小。
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