共轭型过渡金属杂环化合物的转化及应用基础研究

As an important branch of metallacycle chemistry, the synthetic methodology and reactivity studies of conjugated metallacycles containing transition metals are interesting, yet seldom reported. Systematic studies about the conversion of these species are only reported by our group.in a few paper. In this proposal, we will study the conversion of various conjugated metallacycles, as well as the interconversion of conjugated metallacycles and organic ring compounds. These conversions are significant because they could be developed into general and efficient methods to construct novel conjugated metallacycles or organic rings. With tunable reactivities and, stabilities, these products may provide new insights into the mechanisms of some important OMCOS (Organometallic Chemistry Directed towards Organic Synthesis) reactions. We will also study the optical, electronical and magnetic properties of these compounds, thus building up the structure-property relationship towards the application.

共轭型过渡金属杂环化合物作为许多现代有机反应的关键中间体而备受关注。但迄今，有关共轭型过渡金属杂环合成方法学的研究报道尚不多，并且除了本课题组的数篇报道以外尚无系统研究此类化合物转化关系的报道。基于进展良好的前期研究基础，本项目拟开展各种共轭型过渡金属杂环之间的转化以及金属杂环与有机环状分子的转化的深入研究，力争开拓成制备共轭型过渡金属杂环的通用方法以及合成特殊结构有机环的全新方法；利用所构筑金属杂环的特殊稳定性和反应活性对一些重要的现代有机合成反应进行相关机理研究，为新型有机分子的合成设计提供理论依据并加以实验验证；根据产物的结构特征，选择具有代表性的化合物深入研究其化学性质及光、电、磁学等物理性质并进行结构调控和改性，为性能和应用开发奠定基础。

过渡金属杂环作为金属参与或促进的许多重要有机合成反应的活性中间体，在有机合成、催化等相关领域都具有广阔的应用前景，是当代化学前沿研究领域之一。作为过渡金属杂环的一个重要分支，具有共轭结构的过渡金属杂环以其独特的分子结构、反应活性和潜在的光、电、磁学性质是化学、材料等领域重点关注的体系。但此前已报道的具有共轭结构的过渡金属杂环化合物数量和种类较少，且大多数研究仍局限于合成及结构表征方面。. 本项目从实验和理论两方面深入研究各种共轭型过渡金属杂环之间的转化关系：如含有环内累积双键的金属杂环的环内累积双键迁移、金属杂环发生扩环/缩环反应、金属杂单环发生增环反应转化为金属多环/稠环等，以及共轭型过渡金属杂环与有机环状分子的转化关系：如金属苯季鏻盐转化为苯基季鏻盐。在项目开展过程中，从理论化学的高度认识反应的内部控制因素，开拓了制备多种共轭型过渡金属杂环的通用方法以及具有特殊结构的有机环的全新方法。. 此外，本项目还利用构筑的金属杂环的特殊稳定性和反应活性，针对一些重要的现代有机合成反应如：炔烃亲电环化反应、[4+2]环加成反应、不饱和烃亲电卤化反应、芳香亲核取代反应等开展相关机理研究，捕获了多个反应从未被分离表征的关键中间体，从而为新型有机分子的合成设计提供理论依据并加以实验验证。此外，根据本项目所合成的产物结构特征，选择若干化合物深入研究其化学性质及光、电等物理性质并进行结构调控和改性，为性能和应用的开发奠定基础。