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本论文合成了一系列氮杂环卡宾(NHC)前体咪唑盐,并通过质子消除法得到了三个自由态NHC化合物：1,3-二(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-碳烯(IMes)、1,3-二叔丁基咪唑-2-碳烯(I’Bu)和1,3-二(2,6-二恶异丙基苯基)咪唑-2-碳烯(IPr),这些化合物的结构均经核磁共振或X-ray单晶衍射得到了证实。利用IPr与MCl5(M=Ta, Nb)直接配位,合成了两个不带辅助配体的高价态VB族氮杂环卡宾配合物IPrMCl5(M=Ta,Nb),其中铌的氮杂环卡宾配合物还是被首次合成。IPrMCl5(M=Ta, Nb)配合物的DFT研究表明,氯原子上的孤电子对与卡宾碳上的空轨道之间的强相互作用增强了其稳定性,自然键轨道(NBO)计算表明IPrTaCl5比PrNbCl5稳定。IPrMCl5(M=Ta,Nb)的空气和水极为敏感,容易水解生成六氯化钽/铌咪唑盐IPrHMCl6(M=Ta, Nb)。IPrMCl5(M=Ta, Nb)可以在温和条件下高选择性催化1,2-环氧丙烷与C02反应生成环碳酸丙烯酯,由于稳定性的原因,IPrTaCl5具有更好的催化效果,在1MPaCO2、20℃搅拌10小时转化率达到100%。自由态的IPr和C02反应生成二氧化碳加合物IPrCO2,IPrCO2与TaCl5(1:1.5)反应得到了结构独特的[(IPrCO2)2TaCl3][TaCl6]2,该化合物也能在温和条件下高选择性地催化1,2-环氧丙烷与C02反应,但转化率要低于IPrTaCl5。另外,利用自由态氮杂环卡宾IPr与叔丁基和2,6-二异丙基苯基钽亚胺直接反应,得到了结构独特的钽亚胺咪唑盐化合物[IPrH]+[RN=TaCl4py]-,并用核磁、元素分析和X-ray单晶衍射进行了表征。钽亚胺咪唑盐荧光光谱研究表明,其荧光最大发射波长主要受亚胺配体的影响,氯离子、吡啶配体以及咪唑盐对其影响较小。