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构建能在空气中稳定存在的有机金属配合物一直是有机金属化学领域颇具挑战性的课题。近年来,含分子内E→M(E=N,O,S;M=Sb,Bi)配位作用的有机锑和有机铋配合物因其独特的结构、较强的稳定性以及在生物医药、催化和有机合成等方面的应用受到了越来越多的关注。在这些有机锑和有机铋配合物中,大部分配合物含有邻位带一个或两个垂臂配位基团的二齿或三齿芳基配体,即所谓的(C,E)-或(E,C,E)-和(C,E,C)-螯合配体(E=N,O,S)。这些配体通过芳基碳原子和垂臂配位基团的N、O或S原子与锑或铋中心配位形成一个五元环以增强有机锑或有机铋配合物的稳定性。然而,相比于含二齿(C,N)-螯合配体的有机锑和有机铋配合物,含二齿(C,O)-或(C,S)-螯合配体的有机锑和有机铋配合物的报道却很少。此外,含三齿(E,C,E)-和(C,E,C)-螯合配体(E=N,O,S)的有机锑和有机铋配合物通常是对称三齿配体,不对称三齿(C,E,C)-螯合配体(E=N,O,S)的有机锑和有机铋配合物却未见报道。 本论文设计和合成了9种含O、S配位原子的二齿或三齿螯合配体,并以这些配体制备了13种含分子内E→M(E=O,S;M=Sb,Bi)配位作用的新型有机锑和有机铋配合物。采用元素分析、NMR、TG-DSC和X射线单晶衍射等多种表征手段对配体前驱体以及有机锑和有机铋配合物的组成、结构和物化性质进行了分析与表征,还探讨了其在环氧化物与芳香胺的开环反应、醛或亚胺与烯丙基试剂反应中的催化应用。主要研究内容及结果如下: (1)在配体前驱体合成方面:采用威廉森合成法,即用醇钠或硫醇钠与卤代烷烃在无水条件下发生亲核取代反应,高产率地合成了9种含O或S配位原子的螯合配体,其中5种二齿螯合配体前驱体、2种对称三齿螯合配体前驱体和2种不对称三齿螯合配体前驱体。 (2)以含O、S配位原子的配体前驱体,即(2-BrC6H4CH2)2E、1-Br-2-[(2-BrC6H4CH2E)CH2]C10H6和1-Br-2-(MeECH2)C6H4(E=O,S)为原料合成了4种有机锑氯化物E(CH2C6H4)2SbCl和(C6H4CH2ECH2C10H6)SbCl(E=O,S)和5种有机铋氯化物O(CH2C6H4)2BiCl、(C6H4CH2ECH2C10H6)BiCl和[2-(MeECH2)C6H4]2BiCl(E=O,S)。X射线单晶衍射分析结果表明在这些有机锑和有机铋氯化物中,配体的氧原子或硫原子与金属(锑或铋)中心形成了强的配位作用。其中,在含不对称三齿(C,E,C)-螯合配体和二齿(C,E)-螯合配体(E=O,S)的有机锑和有机铋配合物中,分子内的E→M(E=O,S;M=Sb,Bi)配位作用导致有机锑和有机铋氯化物形成了具有手性锑(或铋)原子的化合物。 (3)利用有机铋氯化物O(CH2C6H4)2BiCl与三氟甲基磺酸银反应合成了离子型有机铋三氟甲基磺酸盐[O(CH2C6H4)2Bi(OH2)]+[OSO2CF3]-。该配合物对空气稳定,具有较强的路易斯酸性(0.8<H0<3.3)。在环氧化物与芳香胺的开环反应中,该配合物表现出了良好的催化活性和区域选择性;而且反应在环境友好的水介质中进行,反应条件温和。此外,该配合物还显示出良好的稳定性和重复使用性。 (4)利用有机铋氯化物[2-(MeOCH2)C6H4]2BiCl和[2-(MeSCH2)C6H4]2BiCl与AgOSO2CF3反应合成了有机铋三氟甲基磺酸盐[2-(MeOCH2)C6H4]2BiOSO2CF3和[2-(MeSCH2)C6H4]2Bi}+[OSO2CF3]-。X射线单晶衍射分析结果表明配合物{[2-(MeSCH2)C6H4]2Bi}+[OSO2CF3]-是离子型有机铋配合物。这两种有机铋三氟甲基磺酸盐及其前驱体有机铋氯化物都能高效催化醛与四烯丙基锡试剂的烯丙基化反应,并且可以重复使用。 (5)利用有机锑氯化物PhN(C6H4CH2)2SbCl与三氟甲基磺酸银反应合成了一种具有较强路易酸性(0.8<H0≤3.3)的含分子内N→Sb配位作用的有机锑配合物PhN(C6H4CH2)2SbOSO2CF3,并探讨了其催化应用性能。研究结果表明,该有机锑配合物在二氯甲烷溶液中可以有效催化亚胺与三丁基烯丙基锡的烯丙基化反应。此外,该配合物对空气稳定,可以多次重复利用,其催化活性受反应底物的影响较小。