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合成侧向磷硼铂(II)配合物并研究其反应性

期刊:Chem. Commun.DOI:10.1039/d4cc06268j

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主要作者和机构
本研究的主要作者包括 Anna Ordyszewska、Antoni Czaplewski、Tomasz Wojnowski、Iwona Anusiewicz、Jarosław Chojnacki 和 Rafał Grubba。研究机构为波兰格但斯克理工大学的无机化学系和量子化学实验室。该研究于2025年发表在 Chem. Commun. 期刊上,DOI 为 10.1039/d4cc06268j。

学术背景
该研究的科学领域为配位化学,特别是过渡金属硼基配合物的合成与反应性研究。研究背景在于硼基配体(boryl ligands)作为强σ-供体,在多种反应如二硼化(diboration)、氢硼化(hydroboration)以及二氧化碳(CO2)和硫化碳(CS2)的活化中具有重要作用。尽管过渡金属硼基配合物已被广泛研究,但直接键合硼和磷中心的配合物却鲜有报道。因此,本研究旨在合成并表征第一个具有侧位(side-on)磷硼基配体的铂(II)配合物,并探索其在 CO2 活化中的应用。

研究流程
研究分为以下几个步骤:
1. 铂(II)配合物的合成
通过溴代(膦基)硼烷(bromo(phosphino)boranes)与铂(0)化合物的氧化加成反应,生成了具有侧位磷硼基配体的铂(II)配合物。研究首先测试了化合物 [IPr2N(Br)BPtBu2][(C2H4)Pt(PPh3)2] 在二氯甲烷中的反应,最终通过扩散结晶法从甲苯/戊烷体系中分离出目标配合物 1a
2. 反应条件的优化
由于 1a 的分离收率较低(18%),研究者改用 [Pt(PCy3)2] 作为前体,与 IPr2N(Br)BPtBu2 在甲苯中反应,成功合成了侧位磷硼基配合物 2a,收率提高至61%。
3. 不同膦硼烷的反应性研究
为了探究不同膦硼烷的位阻和电子效应对反应的影响,研究者分别测试了 [IPr2N(Br)BPCy2][Cy2N(Br)BptBuPh][Cy2N(Br)Bpph2][Pt(PCy3)2] 的反应,合成了相应的配合物 2b2c2d
4. CO2 活化研究
研究者进一步测试了配合物 2a 与 CO2 的反应,成功实现了 CO2 分子插入磷硼基配体的 B–P 键中,生成了 2a-CO2 配合物。

主要结果
1. 铂(II)配合物的合成与表征
通过核磁共振(NMR)和X射线衍射(XRD)分析,确认了配合物 1a2a 的结构。其中,NMR 谱显示磷硼基配体的磷原子与铂中心形成了侧位配位,XRD 分析进一步证实了这一配位模式。
2. 不同膦硼烷的反应性对比
研究发现,[Cy2N(Br)Bpph2] 由于其苯基取代基的电子效应,导致反应通过 B–P 键的氧化加成进行,而非 B–Br 键,生成了含有磷基和硼基配体的双铂配合物 2d。这是首次报道的过渡金属配合物中同时含有磷基和硼基配体。
3. CO2 活化
配合物 2a 与 CO2 反应后,成功插入了 CO2 分子,生成了五元金属环结构 2a-CO2。这是硼基金属配合物中首次实现 CO2 插入磷硼基配体的 B–P 键。

结论
本研究首次合成并表征了具有侧位磷硼基配体的铂(II)配合物,并展示了其在 CO2 活化中的独特反应性。这一研究不仅扩展了过渡金属硼基配合物的化学领域,还为小分子活化提供了新的途径,具有重要的科学价值和应用潜力。

研究亮点
1. 成功合成了首个具有侧位磷硼基配体的铂(II)配合物,填补了这一领域的空白。
2. 揭示了不同膦硼烷的位阻和电子效应对反应路径的影响,为类似反应的机理研究提供了重要参考。
3. 首次实现了 CO2 插入磷硼基配体的 B–P 键,为 CO2 的化学利用提供了新思路。

其他有价值内容
研究的理论计算揭示了配合物的电子结构,特别是磷硼基配体的强σ-供体特性及其对铂中心配位键的影响。此外,研究还详细探讨了配体的π-接受性及其对配合物反应性的贡献。

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