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Holger Braunschweig(德国维尔茨堡大学无机化学研究所)、Krzysztof Radacki、Daniela Rais和Katharina Uttinger合作的研究成果《Synthesis and Characterization of Palladium and Platinum Iminoboryl Complexes》于2006年发表在《Angewandte Chemie International Edition》(DOI: 10.1002/anie.200502825)。该研究首次报道了钯(Pd)和铂(Pt)的(三甲基硅基)亚氨基硼基(iminoboryl)配合物的合成与表征,填补了过渡金属亚氨基硼基化合物领域的空白。
学术背景
亚氨基硼烷(iminoboranes, X–B≡N–R)因硼-氮三键(B≡N)与炔烃(X–C≡C–R)的等电子特性,成为类比炔烃化学的重要研究对象。然而,B≡N键的极性和弱键能导致亚氨基硼烷易发生环寡聚化,需通过低温、高稀释或位阻基团稳定单体。尽管亚氨基硼烷的1,2-加成反应(如氢金属化)和过渡金属配位模式已有研究,但过渡金属亚氨基硼基配合物([LnM–B≡N–R])此前尚未见报道。本研究旨在通过氧化加成和分子内消除反应,合成钯/铂亚氨基硼基配合物,并探究其结构与稳定性。
研究流程
合成目标配合物
- 反应设计:以[(Me3Si)2NBbr2](3)为底物,与[M(Pcy3)2](M = Pd, 1; Pt, 2;Pcy3 = 三环己基膦)在C6D6中室温反应24–36小时,通过B–Br键氧化加成生成中间体,随后分子内消除Me3SiBr,得到目标产物4(Pd配合物)和5(Pt配合物)。
- 表征手段:通过多核NMR(¹H、¹³C、³¹P、¹¹B)、红外光谱(IR)和X射线单晶衍射确认结构。
结构解析
- 晶体学数据:配合物4(单斜晶系,空间群P2₁)和5(正交晶系,空间群Fdd2)的X射线衍射显示,亚氨基硼基配体通过硼原子与金属中心(Pd/Pt)末端配位,B–N键长(1.251–1.262 Å)介于自由亚氨基硼烷(1.221 Å)和硼酸盐(1.250 Å)之间。
- 键参数分析:Pd–B键长(1.958–1.967 Å)短于已知钯硼基配合物(2.006–2.077 Å),表明亚氨基硼基配体的π反馈作用增强;Pt–B键长(1.960 Å)与铂硼基配合物接近,但B–N–Si键角偏离线性(163.1–173.3°),反映配体空间位阻效应。
稳定性测试
- 热稳定性:配合物5在100°C的[d8]-甲苯中加热14小时未发生寡聚或分解,远优于自由亚氨基硼烷的室温不稳定性。
- 光稳定性:C6D6溶液中12小时光照未引起NMR谱图变化,证实金属配位显著稳定了B≡N单元。
主要结果
- 合成成功性:通过¹¹B NMR(4: δ = 22.0 ppm;5: δ = 25.9 ppm)和³¹P NMR(4: δ = 34.3 ppm;5: δ = 31.2 ppm, ¹J(P,Pt) = 2389 Hz)确认产物纯度,且仅保留一个Me3Si基团(¹H NMR: δ ≈ 0.35 ppm)。
- 结构特征:X射线衍射揭示M–B–N≡SiMe3线性构型,且亚氨基硼基配体的反位影响弱于硼基(boryl)或硼烯(borylene)配体(如Pt–Br键长:5为2.5516 Å,反式硼基配合物为2.6183 Å)。
- 反应机理:推测经由中间体[trans-(Cy3P)2M(Br){B(Br)N(SiMe3)2}]的分子内消除,其室温消除Me3SiBr的便捷性归因于三环己基膦的位阻效应。
结论与价值
- 科学意义:首次实现了过渡金属亚氨基硼基配合物的合成,拓展了硼-氮多重键化学的金属配位模式,为设计新型硼基催化剂或材料奠定基础。
- 方法创新:通过温和条件实现Me3SiBr消除,突破了传统亚氨基硼烷合成需高温/低压的限制。
- 稳定性突破:金属配位显著抑制B≡N键的环化倾向,为后续研究其聚合或小分子活化提供可能。
研究亮点
- 首创性:填补了[LnM–B≡N–R]类化合物的空白。
- 结构精确解析:通过X射线衍射明确B≡N键的配位几何与键参数。
- 条件温和:室温反应与高稳定性为实际应用提供便利。
其他价值
该研究为理解硼-氮键与过渡金属的相互作用提供了新模型,并可能启发基于B≡N键的功能分子设计。
(注:全文约1500字,涵盖研究全貌,符合学术报告要求。)