氮杂环卡宾稳定的14族化合物的理论研究

N-heterocyclic carbenes (NHCs) have played important roles in synthetic chemistry. On one hand, making use of the good electronic teric effects of NHCs, we plan to design the novel group 14 compounds containing E≡E'(E=E'=C,Si,Ge,Sn,Pb)，and study their structural, bonding and stability properties at the theoretical level. On the other hand, we plan to design novel group 14 diradicaloid species with the aid of the NHC-stabilization. In addition, through the study of the above-mentioned group 14 compounds, we hope to develop an effective structural search methods for the "skeleton-ligand" type compounds. The project is expected to provide valuable information and theoretical support for developing novel group 14 compounds with multiple bonding and diradicaloid characters.

氮杂环卡宾在合成化学领域中有着重要的应用。本项目一方面利用氮杂环卡宾优异的电子及立体效应来设计具有E≡E' (E=E'=C,Si,Ge,Sn,Pb)三键的新型14族化合物，对其结构、化学键及稳定性开展理论研究；另一方面用氮杂环卡宾设计具有双自由基特性的新型14族化合物。通过对上述14族化合物的研究，发展能有效研究骨架-配体型化合物的结构搜索方法。本项目将为实验室合成具有多重键或双自由基特性的新型14族化合物提供有价值的理论依据及设计思路。

基于目标化合物的结构特点，提出了“骨架-配体”型结构研究方法。针对平面四配位碳和含能分子，利用结构搜索和电子结构计算方法，对其结构、成键和化学稳定性展开深入地系统的理论研究。1）针对骨架分子，丰富并完善了“格点”搜索方法； 2）发展了能有效研究骨架-配体型化合物的结构搜索方法3）发展了基于qst2的过渡态自动化搜索方法，并且初步对一些含C,N,O的体系进行了测试。基于上述异构体和过渡态结构搜索程序，开展了新型化合物的理论计算化学研究，发现了一系列新型的具有多重键的14族稳定分子结构和新型的氮杂环卡宾。本项目中提出并发展的结构搜索方法进一步为大分子体系与高度缺电子体系的研究提供技术保障。所发现的具有多重键的新型分子并且揭示的内在规律，有助于新型分子的深入理解，而且更为实验上的合成及表征提供重要的理论参考。围绕上述内容，本项目在Chem. Commun.，J. Phys. Chem. Lett.等刊物已发表学术论文27篇。