[发明专利]烷基桥联的氮杂环双卡宾金属配合物及其制备方法与用途

说明书

关于资助研究或开发的声明

本发明是在国家自然科学基金（基金号为20872111）和天津市自然科学基金（基金号为11JCZDJC22000）的资助下进行的。

技术领域

本发明属于有机合成和金属有机化学技术领域，涉及烷基桥联的氮杂环双卡宾金属配合物的合成。更具体的说是含1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃盐作为前体的氮杂环双卡宾金属配合物的制备方法以及其在催化领域中的应用。

背景技术

近年来，N-杂环卡宾以其独特的性质引起了化学家们极大的兴趣。自1991年Arduengo第一次分离得到了稳定的游离N-杂环卡宾以后，随着对N-杂环卡宾及其金属络合物研究的不断深入，人们对它的认识也渐渐开阔和系统化。

经过理论化学家和金属有机化学家对N-杂环卡宾性质的研究，发现其虽然类似于富电子的膦配体，但它具有更高的热稳定性，耐水性，空气稳定性，较低的毒性，使均相反应固相化等优点。在一些反应中，N-杂环卡宾比膦配体有更高的催化活性，如高效催化烯烃的复分解反应，烯烃的氢硅化反应，呋喃的合成等等，尤其是在与过渡金属形成的配合物催化的偶联反应中得到了更大的发展。N-杂环卡宾不仅仅是作为金属有机化合物的前体用于催化反应，还能用作反应底物参与到有机反应中，如亲核Wanzlick型N-杂环卡宾参与的反应，对二氧化碳进行固定而发生的羧化反应，使用咪唑类化合物合成两性离子以及强亲核N-杂环卡宾为底物的多组分反应等。因此，N-杂环卡宾以其独特的性能为人们寻找新的性能良好的催化剂以及探索一些新的化学反应开辟了崭新视野。

另外，N-杂环卡宾还具有优越的生物活性，可以作为生物缝合材料和生物支撑材料。人们对N-杂环卡宾金属配合物在荧光分子开关的应用也进行了研究，因为金属离子配合物既可以用作具有延迟发射的荧光团，也可用作受体，还可同时起双重作用。金属离子配合物作为荧光分子开关的组件有其独特之处，即具有灵敏度高、简单、可靠等特点。相信随着研究的深入和研究范围的拓展，N-杂环卡宾会在越来越多的领域中显现出其更广泛的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供烷基桥联的氮杂环双卡宾金属配合物，特别是1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃盐作为前体的氮杂环双卡宾金属配合物。

本发明也涉及制备此类氮杂环双卡宾金属配合物前体的方法。

本发明同时又涉及了制备此类氮杂环双卡宾金属配合物的方法，并对其进行晶体学表征。

本发明涉及此类氮杂环双卡宾金属配合物的氢谱标定。

本发明涉及此类氮杂环双卡宾金属配合物的晶体的养成方法，测量数据和数据的研究。

本发明所涉及的氮杂环双卡宾金属配合物均是通过扩散或挥发的方法培养得到的。

本发明中的氮杂环双卡宾金属配合物均通过X-射线衍射仪进行测定和数据表征。

本发明更进一步涉及了通过1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃盐作为前体的氮杂环双卡宾金属配合物主要应用于催化领域。

为完成上述各项发明目的，本发明技术方案如下：

具有通式（Ⅰ）的氮杂环双卡宾金属配合物，其中的1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃盐具有如（Ⅱ）所示的结构式：

（Ⅰ）

（Ⅱ）

其中R是独立地或结合起来为氢或C₁—C₆有机基，包括烷基、支链烷基、环烷基、链烯基、环烯基、炔基、芳基、芳基烷基、含氮杂环或烷氧基；n 为1-6的整数；X为卤素或六氟磷酸根；所述的金属化合物选自氧化银、醋酸银、碳酸银、醋酸鈀、氯化钯、乙腈氯化钯的一种或几种的混合物。

本发明所述1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃盐作为前体的氮杂环双卡宾金属配合物的方法，其特征在于：

（1）用二卤代烷和1-取代基苯并咪唑反应生成1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃卤化物，还可以通过六氟磷酸铵进行阴离子交换反应得到1,n-二[1’-取代基-3’-苯并咪唑基]烷烃六氟磷酸盐；