该文档属于类型a,是一篇关于单核硅配合物研究的原创性科研论文。以下为详细的学术报告:
本文由Yuzhong Wang、John C. Johnson、Kayla G. Palmer、Pingrong Wei、Earle R. Adams、Mitchell E. Lahm、Henry F. Schaefer, III和Gregory H. Robinson共同完成,研究团队来自美国乔治亚大学化学系及计算化学中心。该研究于2025年3月13日发表在《Organometallics》期刊上,文章标题为“Amidinate- and Dithiolene-Based Silicon Complexes”。
研究的学术背景主要围绕有机硅化学和配位化学展开。二硫烯(dithiolene)配体在过渡金属配合物中已被广泛研究,但其在非过渡金属体系中的应用仍较少。本研究的动机在于探索硅(silicon)与二硫烯配体之间的化学行为,特别是硅(II)配合物的合成与表征。研究团队旨在通过实验与理论计算相结合的方法,揭示硅与二硫烯配体之间的键合特性及反应机制,并首次合成并表征硅(II)二硫烯配合物。
研究的具体流程包括以下几个步骤:
1. 配合物的合成:研究以Amidinato-silylene chloride(PhC(tBuN)2SiCl,化合物1)为起始原料,分别与三种不同氧化态的二硫烯配体(二硫酮二聚体2、锂二硫烯自由基3和二硫烯二聚体4)反应,合成了三种硅配合物5-7。
- 化合物5的合成:将化合物1与二硫酮二聚体2在甲苯中反应,得到无色晶体,产率为94%。
- 化合物6的合成:通过化合物5与二硫烯二聚体4在加热条件下反应,或以化合物1与锂二硫烯自由基3直接反应,均能获得化合物6,产率为89%。
- 化合物7的合成:化合物1与二硫烯二聚体4在四氢呋喃中反应,以定量产率获得化合物7。
2. 结构表征:通过X射线单晶衍射、核磁共振(29Si NMR)等方法对合成的配合物进行了详细的结构表征。
3. 理论计算:采用密度泛函理论(DFT)计算,结合自然键轨道(NBO)分析和电子局域函数(ELF)研究,揭示了配合物的电子结构和键合特性。
研究的主要结果如下:
1. 化合物5的结构与键合特性:化合物5中的硅原子呈现五配位的扭曲三角双锥几何构型,硅与硫键的极化率分析表明Si-S键的极化方向偏向硫原子。
2. 化合物6的结构与键合特性:化合物6存在一对对映异构体,硅原子同样为五配位,键合参数与化合物5相似。
3. 化合物7的结构与键合特性:化合物7是首个结构表征的硅(II)二硫烯配合物,其中包含三配位和五配位的硅原子。理论计算表明,硅-硅键的极化方向偏向五配位硅原子。
研究的结论表明,通过Amidinato-silylene chloride与不同氧化态的二硫烯配体反应,成功合成了一系列硅配合物,并首次表征了硅(II)二硫烯配合物。这些配合物的合成与表征为硅与二硫烯配体的化学研究提供了新的视角,揭示了硅在低氧化态下的独特反应性。
研究的亮点包括:
1. 首次合成并表征了硅(II)二硫烯配合物,填补了该领域的空白。
2. 通过实验与理论计算相结合,深入揭示了硅与二硫烯配体的键合特性。
3. 研究中使用的新型合成方法为后续类似配合物的合成提供了参考。
该研究不仅在有机硅化学领域具有重要的科学价值,还为开发新型硅基功能材料提供了潜在的应用前景。