萘桥联胍基二价稀土配合物的合成及对有机小分子的活化反应研究

摘要

本文以萘桥联胍基为辅助配体，合成了一系列萘桥联胍基稀土氯化物、胺化物及二价稀土配合物。考察了萘桥联胍基二价镱配合物与腈、芳胺、苯乙炔、偶氮苯、亚胺及四苯基硼银等有机小分子的氧化还原反应。主要结果如下：
　　11,8-二氨基萘与两当量的n-BuLi反应，再与两当量的N,N′-二异丙基碳化二亚胺(DIC)反应得到了萘桥联胍基配体锂盐[Li4(LH2)2(THF)](LH2=1,8-C10H6{NC(NiPr)(NHiPr)}2)(1)。将LnCl3与0.5当量的配合物1反应，以较高的收率得到了两例萘桥联胍基稀土单氯化物[LnCl(LH2)(THF)2](Ln=Yb(2), Y(3))。配合物1-3都经过了元素分析、红外光谱及X-ray单晶衍射表征。配合物1和3的核磁氢谱说明了它们的结构中都含有配体和络合的四氢呋喃分子。
　　2将配合物2与Na/K合金进行还原反应，得到了首例桥联胍基二价镱配合物[Yb(LH2)(THF)]2(4)。将EuCl3和0.5当量的配合物1在四氢呋喃中反应，再向溶液中加入1.3当量的钠钾合金。我们顺利分离到了配合物[Eu(LH2)(THF)]2(5)。配合物4和5都经过了元素分析、红外光谱及X-ray单晶衍射表征，对抗磁性的配合物4进行了核磁表征，说明了它的结构中含有配体和络合的四氢呋喃分子。
　　3研究了配合物4与腈的反应。发现不同的腈与配合物4反应的模式是不同的。当乙腈、4-氯苯乙腈分别与配合物4反应时，先通过金属化作用而被活化，然后第二份乙腈或4-氯苯乙腈分子插入形成了巴豆腈胺三价镱配合物[Yb{μ-(N,N′)-N(H)C(Me)=C(H)C≡N}(LH2)(THF)]2(6)、[Yb{μ-(N,N′)-N(H)C(CH2C6H4Cl-4)=C(C6H4Cl-4)C≡N}(LH2)(THF)]2(7)。而当二苯乙腈与配合物4反应时，得到了烯酮亚胺三价镱配合物[Yb(N=C=CPh2)(LH2)(THF)2](8)。这是首例经单晶结构确认的末端烯酮亚胺稀土配合物。当苯甲腈与配合物4反应时，得到了萘桥联单双负离子胍基稳定的三价镱配合物[Yb(LH)(THF)]2(9)及有机物2,4,6-三苯基-1,3,5-均三嗪(10)。初步探索了配合物4/胺体系催化腈的环三聚反应。
　　4研究了配合物4与芳胺的反应。将配合物4分别与4-氯苯胺和4-氟苯胺按1﹕2摩尔比反应，得到了双核的萘桥联胍基三价镱的胺化物[Yb(NHC6H4Cl-4)(LH2)]2(11)和[Yb(NHC6H4F-4)(LH2)]2(12)。说明萘桥联胍基二价镱配合物与芳胺的氧化还原反应是可以发生的。将配合物4与8-氨基喹啉按1﹕2摩尔比反应，得到了双核的萘桥联胍基三价镱的胺化物[Yb{μ2-N(H)-8-C9H6N}(LH2)]2(13)。
　　5研究了配合物4与苯乙炔的反应。将配合物4与苯乙炔按1﹕2摩尔比反应，得到了单核萘桥联胍基三价镱的炔基化合物[Yb(C≡CPh)(LH2)(THF)2](14)。假定把每个胍基 CN3结构单元中的碳原子看作一个配位点，那么中心金属的配位数是5，其配位几何构型都可以描述为扭曲的三角双锥体。
　　6研究了配合物4与偶氮苯及亚胺(C6H5C(H)=NC6H4Cl-4)的反应。发现配合物4能够活化N=N或C=N双键，从而生成大体积的稀土胺化物中间体，再经过萘桥联胍基脱质子过程得到了配合物9和有机物 PhNHNHPh或C6H5CH2N(H)C6H4Cl-4。
　　7将配合物4与阳离子试剂AgBPh4反应，分离到了一例意外的由单脒基及萘桥联胍基共同稳定的阳离子配合物[(LH2)Yb(iPrNC(H)NiPr)Yb(LH2)][BPh4](15)。
　　8研究发现氨基的体积对配合物2(3)和氨基金属试剂的反应影响很大。配合物2(3)与NaN(SiMe3)2的置换反应并没有得到预期的胺化物，而是得到配体脱质子的产物9及[Y(LH)(THF)]2(16)。当配合物2与体积较大的NaNH(2,6-iPr2C6H3)反应时，得到的产物仍是配合物9。而当配合物2与体积较小的LiNH(4-ClC6H4)或者LiNH(4-CH3C6H4)反应时，得到了正常的胺化物11和[Yb(NHC6H4CH3-4)(LH2)]2(17)。配合物9与体积较小的芳胺(NH2C6H4Cl-4和NH2C6H4CH3-4)可以发生加成反应，得到相应的胺化物11(17)。这也为稀土胺化物的合成提供了一条温和的途径。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 研究背景

第一节 二价稀土配合物的合成及反应性能

第二节 胍基二价稀土配合物的合成及反应性能

第三节 立题思想

参考文献

第二章 实验部分

第一节 原料及试剂的纯化

第二节 分析与测试

第三节 原料的制备

第四节 萘桥联胍基稀土配合物的合成

参 考 文 献

第三章 结果与讨论

第一节 萘桥联胍基稀土氯化物的合成和表征

第二节 萘桥联胍基二价稀土配合物的合成和表征

第三节 萘桥联胍基二价镱配合物与腈的反应

第四节 萘桥联胍基二价镱配合物与芳胺的反应

第五节 萘桥联胍基二价镱配合物与其他小分子的反应

第六节 立体诱导的萘桥联胍基脱质子反应研究

参考文献

全文总结

攻读硕士学位期间撰写的学术论文

致谢