锕系金属-端基膦/胂卡宾化合物的合成、结构及反应性研究

Organoactinide complexes containing terminal metal-ligand multiple bonds have attracted increasing attention because of their potential application in many fields such as medicine, chemical engineering, and organic synthesis, which makes it one of the most promising research fields in organometallic chemistry. However, up to date, organoactinide terminal phosphinidene and arsinidene complexes have only rarely been reported, and their instrinsic reactivity remains unexplored. Therefore, due to their unique structural properties and their potential application in group transfer reactions and catalysis, the development of organoactinide terminal phosphinidene and arsinidene complexes is a desirable goal, which is not only of academic but also industrial interest.. A series of organoactinide terminal phosphinidene and arsinidene complexes will be designed and prepared, and their reactivity towards small molecules will be studied. The electronic interaction between the actinide ion and phosphinidene/arsinidene ligand will be probed by magnetic susceptibility studies, and their reactivity will be further investigated by computational studies. A relationship between the electronic structure and the reactivity will be established, which will provide insights into their potential for medicinal, chemical engineering, and synthetic organic applications. For comparison, the group 4 terminal phosphinidene and arsinidene complexes will also be included in this proposal.

由于锕系金属-端基配体多重键化合物在医药、化工及有机合成等领域具有广阔的应用前景，从而成为金属有机化学的一个前沿研究课题。然而，到目前为止，对锕系金属-端基膦/胂卡宾化合物的研究还处于起步阶段，而这类多重键化合物可能具有独特的结构和丰富的反应性。因此，开展对锕系金属-端基膦/胂卡宾化合物的研究无疑具有重要的科学意义和潜在的应用价值。. 本项目拟设计并合成出一系列锕系金属-端基膦/胂卡宾化合物，并将其应用于小分子的活化反应，进行反应性测试。通过磁性研究揭示其金属离子与膦/胂配体之间的电子作用关系，并将借助理论计算与模拟，对其反应性进行探讨，研究其电子结构与反应性之间的关系，为这类化合物在医药、化工及有机合成化学方面的潜在应用提供理论依据。同时，为了比较锕系金属-端基膦/胂卡宾化合物的反应性，本项目也将在IVB族金属-端基膦/胂卡宾化合物方面做部分研究工作。

由于锕系金属有机化合物在医药、化工及有机合成等领域具有广阔的应用前景，从而成为金属有机化学的前沿研究课题。因此，开展锕系金属有机化合物的研究无疑具有重要的科学意义和潜在的应用价值。本研究项目设计并合成了一系锕系金属-端基膦卡宾化合物和锕系金属联吡啶化合物，并进一步研究了它们的反应性能。研究发现，5f-轨道的成键作用对锕系金属有机化合物的电子结构及反应性有重要的影响。例如，由于5f-轨道强烈参与了成键使得铀-膦卡宾具有了一定的共价性，从而表现出与钍-膦卡宾化合物相异的反应性。另外，研究发现有机铀联吡啶化合物是一种非常有用的U(II)合成子，可通过双电子或单电子转移历程合成出相应的多重键化合物和偶联产物。这些研究揭示了锕系金属有机化合物的电子结构以及电子结构与反应性之间的关系，丰富了锕系金属有机化学，并拓展了对锕系金属有机化合物的认识，为进一步开拓其在有机反应、核工业方面的潜在应用提供了一定的理论基础和实验经验。相关研究成果已发表在Chem. Eur. J.、Inorg. Chem.、Organometallics、Dalton Trans.等期刊上。