酰胺基二价稀土配合物的合成、表征及反应性能

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本文以三种酰胺为配体合成了六个酰胺基的二价镱和铕的配合物,且在尝试合成酰胺基二价钐的配合物过程中得到了一些酰胺基三价钐和混价钐的配合物。这些配合物都经过了包括X-射线单晶衍射分析在内的表征。本文进一步将这些配合物用于催化端基炔与腈加成生成炔酮的反应,以及与碳化二亚胺、氮杂丁二烯等有机小分子的氧化还原反应;还考察了二硅胺稀土化合物催化端基炔与腈加成反应的活性。主要研究结果如下:1将酰胺配体HL1(HL1=C6H5CONH(2,6-iPr2-C6H3))和HL2(HL2=C6H5CONH(2,6-Me2-C6H3))分别与Ln[N(SiMe3)2]2(THF)2按照1:1摩尔比发生配体交换反应,得到四个二价稀土配合物{L1Ln[N(SiMe32](THF)}2(Ln=Eu (1),Yb (2)),{L2Yb[N(SiMe32](THF)}2(3)和{L22Eu2[N(SiMe32]2(THF)3}(4)。四个配合物均为双核结构,配合物1、2和3都是中心对称结构,而配合物4由于中心金属Eu半径较大,HL2配体位阻较小,所以两个中心金属的配位环境不再相同。所有配合物都经过X-ray单晶衍射和元素分析表征。2将酰胺HL3(HL3=C6H5CONH(2-OMe-C6H4))与Eu[N(SiMe32]2(THF)2按照2:1摩尔比发生配体交换反应,得到结构复杂的四核二价铕配合物Eu4L83·4C7H8·THF (5)。配合物5中的八个酰胺骨架主要以μ-O:κ2-[N,O],μ-O:μ-N和μ3-O:κ2-[N,O]的配位方式参与成键。将酰胺HL1与Yb[N(SiMe32]2(TMEDA)按照2:1摩尔比发生配体交换反应,则得到中心对称的三核二价镱配合物Yb3L61(6)。配合物6中的一个Yb原子金属为整个结构的对称中心,其他两个Yb原子以同样的方式成键,即分别由三个酰胺基配位,再与对称中心的Yb原子通过三个氧桥键连接起来。配合物5和6都经过X-ray单晶衍射和元素分析表征。3以不同的方式尝试合成酰胺基二价钐的配合物。当以HL1与Sm[N(SiMe32]2(THF)2以不同投料比反应,分别得到三价的配合物L1Sm[N(SiMe32]2(THF)(10)和{PhC(O)NC6H3(iPr)2}2Sm{OC(Ph)(C6H3(iPr)2)N---H---N(C6H3(iPr)2)C(Ph)O}(THF)2(11)。当试图通过KL1与SmI2进行离子交换反应获得相应的二价钐目标化合物时也发生氧化还原,水解后分离得到了酰胺的还原产物C6H5CH2NH(2,6-Me2-C6H3)。然而将KL3与SmI2反应时,不仅发生氧化还原,同时还发生偶联,结晶得到C28H26N2O2(12)。当将HL1脱活泼H后与SmCl3反应,再用Na/K还原,则得到混价的钐的簇合物[Sm(μ-O)]4Sm2L81(13)。配合物13外围四个Sm攫取了酰胺配体还原脱除的O为桥原子相互连接,呈现三价,结构中心的两个Sm则是二价。配合物10、11和13经过X-ray单晶衍射和元素分析表征。有机物12也经过了X-ray单晶衍射表征。4考察了酰胺基二价稀土胺化物1-4的催化活性。研究表明,配合物1-4可以高活性地催化端基炔和腈的加成反应,通过水解能很顺利地得到很有价值的有机物炔酮。催化反应无需溶剂,且在室温下进行。特别是中心金属为Eu的配合物1活性最高,且对底物适用性较强,大部分端基炔和芳腈都有很高的产率。这是为数不多的二价铕配合物作为单组份催化剂高活性催化有机反应的实例之一。5考察了酰胺基二价镱配合物6的单电子转移能力。将配合物6与N, N-二异丙基碳二亚胺反应, THF溶剂中反应得到共生的三价镱配合物[(YbL212(μ-NiPrCNiPr)][YbL31(THF)]·C7H8(7),配合物7由一个桥卡宾的双核结构和一个均配单核结构组成。而在甲苯溶剂中反应则可以分别得到三价镱配合物[(YbL312]·2C7H8(8)和[(YbL212(μ-NiPrCNiPr)]·3C7H8(9),配合物8是双核的对称结构,配合物9是桥卡宾双核结构。配合物7在甲苯溶剂中90oC下搅拌可以转化成配合物8和9。尝试配合物6与氮杂丁二烯的反应,只分离得到了配体重新分配的配合物8;与异氰酸苯酯反应,只分离到异氰酸酯三聚的有机物。配合物7、8和9都经过X-ray单晶衍射和元素分析表征。6考察了二硅胺稀土化合物催化的端基炔和腈的加成反应。发现,二硅胺铕也可以高效催化端基炔和腈的加成反应,进而得到炔酮。但是中心金属对这一反应的影响非常显著,Sm的配合物很难催化此加成反应,Yb的配合物更难催化炔酮的生成。
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