【作者】 姚海生；

【导师】 沈琪；

【作者基本信息】 苏州大学 ， 有机化学， 2011， 博士

【摘要】 本文以几类功能化的咪唑盐,如双酚功能化咪唑盐、水杨醛亚胺功能化咪唑盐和单酚功能化咪唑盐等作为功能化氮杂环卡宾配体前体,通过胺基消去、复分解反应等合成了一系列含碱金属的阴阳离子对型、阴离子型的双芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土配合物,第一个阳离子型胺基芳氧基、水杨醛亚胺基功能化氮杂环卡宾稀土配合物,首例阴离子功能化氮杂环卡宾二价稀土配合物,以及单芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土胺化物等。这些配合物都经过了X-射线单晶结构的表征。1.首先合成了双酚功能化咪唑盐[1,3-bis-[HO-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂]- [CH（NCHCHN）]]Cl （B）,并通过胺基消去反应生成了含碱金属的离子对型氮杂环卡宾稀土配合物[[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]₂Ln]-[Li（DME）₃]+ （Ln = Sm （1）, Er （2）, Yb （3）） ;含碱金属的阴离子型氮杂环卡宾稀土配合物{（Sol）M{μ-[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]}}Ln[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]] （Ln = Sm, M = Li, Sol = THF （4）; Ln = Sm, M = Na, Sol = Et2O （5）; Ln = Y, M = Li, Sol = THF （6））;通过一锅煮的方法合成了双芳氧基功能化的氮杂环卡宾Yb单胺化物[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]Yb[N（SiMe₃） C6H3-iPr₂-2,6][（μ-Cl）Li- （THF）₃] （7）;试图通过配合物1和SmCl₃反应合成双氮杂环卡宾双稀土配合物没有取得成功,而是分离到了咪唑环上发生1,2-苄基迁移的咪唑环桥联双芳氧基Sm的双核配合物（8）;试图通过配合物3和TiCl₄反应合成含Yb和Ti的双氮杂环卡宾杂双金属配合物没有取得成功,而是分离到了配合物（THF）₂YbCl₂（μ-Cl）₂Li（THF）₂ （9）。经初步探索,发现配合物1和4对己内酯开环聚合有一定的催化活性,配合物1和3还能催化醛和胺的酰胺化反应、胺和碳化二亚胺的胍化反应。2.以水杨醛亚胺功能化咪唑盐为前体,通过和正丁基锂的反应合成了两例二聚体形式的胺基芳氧基功能化氮杂环卡宾Li配合物（[3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCHCHNR））]Li）₂ （R = iPr （10）, 2,4,6-Me₃-C₆H₂ （11））,并通过配合物10和LnCl3反应合成了三例阳离子型胺基芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土溴化物[（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂- （C（NCHCHNiPr）））₂Ln]+[Br]- （Ln = Y （12）, Lu （13）, Er （14））;通过水杨醛亚胺功能化咪唑盐与Li（THF）Yb（NiPr₂）4的胺基消去反应合成了一例阳离子型水杨醛亚胺基功能化氮杂环卡宾Yb溴化物[（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr）））₂- Yb（THF）]+[Br]- （15）。这是第一例经结构表征的阳离子型氮杂环卡宾稀土配合物。通过水杨醛亚胺功能化咪唑盐、NaN（SiMe₃）₂和YCl3一锅煮的方法合成了中性的水杨醛亚胺基功能化氮杂环卡宾稀土溴化物[3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂YBr （16）。3.通过Na/K还原阳离子型配合物[（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂- （C（NCHCHNiPr）））₂Yb]+[Br]-合成了胺基芳氧基功能化氮杂环卡宾Yb（II）配合物[3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂Yb （17）;通过EuI2与原位生成的水杨醛亚胺基功能化氮杂环卡宾钠的复分解反应合成了水杨醛亚胺基功能化氮杂环卡宾Eu（II）配合物[3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂Eu （18）;通过双酚功能化咪唑盐、nBuLi和EuI2按照1:3:1的摩尔比反应意外地合成了具有离子对结构的双芳氧基功能化氮杂环卡宾Eu（II）配合物[nBu（μ-Li）[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]₂Eu]₂-[Li（DME）₃]+2（ICl）₂ （19）。它们是第一例以阴离子功能化氮杂环卡宾稳定的二价稀土配合物。4.通过单芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土二异丙胺基配合物[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂LnNiPr₂ （Ln = Nd, Y）和CO2的反应,试图分离CO2插入到Ln-N键的氮杂环卡宾稀土配合物的产物没有取得成功,而是分离到了配体断裂后的三聚体有机物（20） ;通过[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂YbNiPr₂和NiCl₂（DME）₂（或NiCl₂（PPh3）₂）的反应未分离到含金属的氮杂环卡宾配合物,而是分离到了金属镍。通过单酚功能化咪唑盐[HO-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（CH（NCHCHNMe））]Cl和Nd[N（SiMe₃）₂]₃（μ-Cl）Li（THF）₃反应,成功地分离到了双配体的单芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土胺化物[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNMe））]₂NdN（SiMe₃）₂ （21）;但是当其和Yb[N（SiMe₃）₂]₃（μ-Cl）Li（THF）₃、Y[N（SiMe₃）₂]₃反应时,却生成了咪唑环上1,2-苄基碳迁移的均配型芳氧基稀土配合物[O-4,6-^tBu₂-O-C₆H₂-2-CH₂- （N（CHCHN（Me）C））]₃Ln （Ln = Yb （22）, Y （23））。试图通过调节空间位阻的方式合成单芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土双胺化物没有取得成功,而是分离到了单芳氧基功能化氮杂环卡宾稀土氯化物[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂- YbCl（THF） （24）。更多还原

【Abstract】 Different aryloxo-functionalized N-heterocyclic carbene （NHC） precursors, phenol-functionalized imidazolium salts, such as bis（phenol）-functionalized imidazolium salt, amido-phenol-functionalized imidazolium salt, salicylaldimino-functionalized imidazolium salt and mono（phenol）-functionalized imidazolium salt have been synthesized by modified literature procedures. A series of aryloxo-functionalized NHC lanthanide complexes have been synthesized and characterized by X-ray structure determination, for example discrete ion-pair complexes,“ate”complexes supported by bis（aryloxo）-functionalized NHC, the first cationic NHC lanthanide complexes supported by amido-aryloxo-functionalized and salicylaldimino-functionalized NHC, the first anionic functionalized NHC-Ln（II） complexes.1. Bis（phenol）-functionalized imidazolium salt [1,3-bis[HO-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂]- [CH（NCHCHN）]]Cl （B） has been synthesized, a series of discrete ion-pair complexes [[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]₂Ln]-[Li（DME）₃]+ （Ln = Sm （1）, Er （2）, Yb （3））,“ate”complexes {（Sol）M{μ-[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCH- CHN）]]}}Ln[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]] （Ln = Sm, M = Li, Sol = THF （4）; Ln = Sm, M = Na, Sol = Et2O （5）; Ln = Y, M = Li, Sol = THF （6）） have been synthesized by amine-elimination reaction. Bis（aryloxo）-functionalized NHC-Yb amide complex [1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]Yb[N（SiMe₃）C6H3iPr₂- 2,6][（μ-Cl）Li（THF）₃] （7） has been synthesized by one-pot reaction. Tried to synthesize the bis（NHCs）-bis（metals） complex by the reaction of complex 1 with SmCl3 are unsuccessful, and the 1,2-benzyl migration rearrangement aryloxy-substituted imidazole lanthanide complex （8） was isolated. Reaction of complex 3 with TiCl4 didn’t give the expected heterobimetallic product, but （THF）₂YbCl₂（μ-Cl）₂Li（THF）₂ （9）. Complexes 1 and 4 displayed catalytic activities in ring-opening polymerization ofε-caprolactone, and complexes 1 and 3 can catalyse the reaction of amidation of aldehydes with amines, addition of alkyne to carbodiimides.2. Two dimeric amido-aryloxo-functionalized NHC-Li complexes （[3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCHCHNR））]Li）₂ （R = iPr 10, C₆H₂-Me₃-2,4,6 11） have been synthesized by the reaction of salicylaldimino-functionalized imidazolium salt with nBuLi. Three cationic NHC-Ln complexes supported by amido-aryloxo-functionalized NHC ligand [（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr）））₂Ln]+[Br]- （Ln = Y （12）, Lu （13）, Er （14）） were synthesized by the reaction of compelx 10 with LnCl3. The cationic NHC-Yb bromide [（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr）））₂YbTHF)]+- [Br]- （15） was also synthesized by the reaction of [3,5-^tBu₂-2-（OH）C₆H₂CH= N（CH₂）₂（CH（NCHCHNiPr））]Br with Li（THF）Yb（NiPr₂）4. They are the first examples of cationic NHC-Ln complexes. [3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂YBr （16） was synthesized by the one-pot reaction of salicylaldimino-functionalized imidazolium salt, NaN（SiMe₃）₂ and YCl3.3. The amido-aryloxo-functionalized NHC-Yb（II） complex [3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂- CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂Yb （17） was synthesized by the the reaction of Na/K alloy with the cationic complex [（3,5-^tBu₂-2-（O）C₆H₂CH（nBu）NH（CH₂）₂（C（NCH- CHNiPr）））₂Yb]+[Br]-; salicylaldimino-functionalized NHC-Eu（II） complex [3,5-^tBu₂-2- （O）C₆H₂CH=N（CH₂）₂（C（NCHCHNiPr））]₂Eu （18） was synthesized by the the reaction of EuI2 with in-situ salicylaldimino-functionalized NHC-Na. One discrete ion-pair complex [nBu（μ-Li）[1,3-bis-[O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂][C（NCHCHN）]]₂Eu]₂-- [Li（DME）₃]+2（ICl）₂ （19） was isolated by the reaction of bis（phenol）-functionalized imidazolium salt, nBuLi and EuI2 in 1:3:1 molar ratio by chance. They are the first anionic functionalized NHC-Ln（II） complexes.4. By the reaction of [O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂LnNiPr₂ （Ln = Nd, Y） with CO2, we didn’t isolate the CO2 inserted complex, but the trimer of o-quinone methide （20）, which from the cleavage of the ligand [O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]+. We also didn’t isolate the NHC bimetal complexes by the reaction of [O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂YbNiPr₂ with NiCl₂（DME）₂ （or NiCl₂（PPh3）₂）, but the black metal Ni. Three complexes [4,6-^tBu₂-（O）C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNMe））]₂NdN（SiMe₃）₂ （21）, [4,6-^tBu₂- （O）C₆H₂-2-CH₂（N（CHCHN（Me）C））]₃Ln （Ln = Yb （22）, Y （23）） were isolated by the reaction of [4,6-_tBu₂-（OH）C₆H₂-2-CH₂{CH（NCHCHNMe）}]Cl with Ln[N（SiMe₃）₂]₃- （μ-Cl）Li（THF）₃ （Ln = Nd, Yb） and Y[N（SiMe₃）₂]₃, respectively. Tried to synthesize the aryloxo-functionalized NHC lanthanide bis-amine complex, unsuccessful, but the [O-4,6-^tBu₂-C₆H₂-2-CH₂（C（NCHCHNiPr））]₂YbCl（THF） （24）.更多还原