[发明专利]一种具有光催化性能的金属铱-卡宾配合物及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有光催化性能的金属铱‑卡宾配合物及其制备方法和应用，所述金属铱‑卡宾配合物的分子式为C₃₄H₃₆Cl₂IrN₆PF₆，为单斜晶系的单核‑六齿配位合物，属于P_21/c空间群；先将N‑(2,4,6‑三甲基苯基)咪唑与2‑溴吡啶制成卡宾前体吡啶‑咪唑溴盐，然后与氧化银反应制成银‑卡宾中间配合物，最后与三氯化铱和六氟磷酸钾反应制成所述金属铱‑卡宾配合物；将其应用于末端炔烃化合物与靛红衍生物的加成反应中的光催化剂，外加可见光光源、弱有机碱即能在室温下良好进行该加成反应；本发明的金属铱‑卡宾配合物作为该加成反应的光催化剂其效率较高，加成产物收率在82wt％以上。

技术领域

本发明涉及过渡金属配合物的合成及应用技术领域，具体涉及一种具有光催化性能的金属铱-卡宾配合物及其制备方法和应用。

背景技术

N-杂环卡宾(NHC)结构由于卡宾碳原子的形式氧化态为+2价，卡宾碳原子周围只有6个价电子，未达到八隅律的稳定结构，因此具有很高的活性，氮杂环卡宾作为一种特殊的反应中间体，其反应活性非常高，几乎能够与所有的金属形成稳定的配合物。作为一种非常强的电子给体，卡宾配体可以增加中心金属的电子密度，而中心金属同时能够对卡宾碳原子有一定的反馈π键，使得卡宾金属配合物得以稳定存在又具有高催化活性。这使得N-杂环卡宾金属配合物能够作为一种性能优良的高效催化剂。过渡金属铱原子具有氧化值转变性能，常见氧化态有Ir³⁺、Ir⁴⁺，可在温和的条件下发生氧化值改变，是一类性能优良的光敏剂。

本发明中涉及的末端炔烃化合物对靛红衍生物的加成，往往要先用强碱(如丁基锂等)将化合物的末端炔烃去质子化形成炔锂负离子(Journal of Organic Chemistry,2014,79(11),4817-4825)，然后才与靛红衍生物进行加成反应，由于要形成炔锂负离子，反应过程中怕水、怕氧以及需要超低温反应条件，导致反应条件苛刻，对设备要求较高，不易工业化生产。

发明内容

为了解决末端炔烃化合物与靛红衍生物进行传统加成反应时反应条件苛刻、不易工业化生产的技术问题，而提供一种具有光催化性能的金属铱-卡宾配合物及其制备方法，并将该金属铱-卡宾配合物应用于末端炔烃化合物与靛红衍生物的加成反应。本发明的金属铱-卡宾配合物能够在可见光照条件下高效催化末端炔烃化合物与靛红衍生物直接在室温下进行加成反应。

本发明第一方面提供一种具有光催化性能的金属铱-卡宾配合物，所述金属铱-卡宾配合物的分子式为C₃₄H₃₆Cl₂IrN₆PF₆，其结构式如式Ⅲ结构所示：

其中Mes为2,4,6-三甲基苯基。

进一步地，所述金属铱-卡宾配合物为单斜晶系的单核-六齿配位合物，属于P_21/c空间群，晶胞参数为：α＝90°，β＝101.045(2)°，γ＝90°。

本发明另一方面提供一种具有光催化性能的金属铱-卡宾配合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)卡宾前体吡啶-咪唑溴盐的合成：

将如式I结构所示的N-(2,4,6-三甲基苯基)咪唑与2-溴吡啶混合，密封，升温于无溶剂条件下搅拌反应，反应结束后冷却至室温，得到第一粗产物，取出所述第一粗产物并用醚类溶剂洗涤、抽滤，即得到如式Ⅱ结构所示卡宾前体吡啶-咪唑溴盐；

(2)金属铱-卡宾配合物的合成：