功能化氮杂环卡宾铜及银配合物的合成及催化性能研究的任务书.docx

功能化氮杂环卡宾铜及银配合物的合成及催化性能研究的任务书
任务书：
一、任务背景
氮杂环卡宾（NHC）是一类广泛应用于有机合成与金属催化反应的配体。与传统的膦配体相比，氮杂环卡宾配体具有不易与金属发生配位键断裂、稳定性较高的优点，因此在金属有机催化领域中得到了广泛的应用。目前，大多数针对氮杂环卡宾的研究主要集中于配体的合成及其在金属催化反应中的应用，而对于以氮杂环卡宾为中心的金属配合物的合成及其性质研究尚未得到充分的关注。本课题将以氮杂环卡宾铜及银配合物为研究对象，探究它们的合成及其催化性能，为更深入地理解氮杂环卡宾的性质及其在有机催化领域中的应用提供实验依据和参考。
二、任务目的
本课题的主要研究目的为：
1.合成一系列氮杂环卡宾铜及银配合物，进行表征和从理论角度探究它们的热稳定性和电子结构。
2.系统地研究氮杂环卡宾金属配合物在有机催化反应中的催化性能，重点关注它们对常见有机反应的催化作用以及催化机理和催化效率等方面。
3.通过实验研究和理论分析，深入探讨氮杂环卡宾铜及银配合物的结构与性质之间的关系，并为进一步开发更加高效的NHC金属催化反应提供理论依据和实验指导。
三、任务内容
1.合成氮杂环卡宾铜及银配合物及表征其物理化学性质。
2.探究氮杂环卡宾金属配合物在若干典型有机催化反应中的催化性能，包括常用的C-C键形成反应、C-H键功能化、氧化还原反应等。
3.对氮杂环卡宾铜及银配合物进行表征，包括结构表征（XRD、NMR、IR等）和电子结构计算（DFT计算等）等实验手段。
4.进一步探究氮杂环卡宾铜及银配合物的催化机理和催化效率，并在实验和理论分析上进行深入讨论。
四、研究方法
1.合成：采用化学合成和热分解技术合成氮杂环卡宾铜及银配合物。
2.表征：采用XRD、NMR、IR等物理化学方法对合成物进行结构表征，并采用DFT计算等理论手段进行电子结构计算。
3.催化性能测试：选取若干典型有机催化反应进行测试，根据反应物的结构性质和反应过程中的机理情况分析NHC金属配合物的催化作用。
4.催化机理分析：基于理论计算结果，结合实验结果分析NHC金属配合物的催化机理和反应机制，探究它们的反应活性和催化效率等方面。
五、研究进程
1.第1-3个月：收集相关文献，建立实验室，准备化学试剂和仪器设备。开始进行氮杂环卡宾铜及银配合物的合成实验，并对合成物进行初步表征。
2.第4-6个月：继续进行氮杂环卡宾铜及银配合物的合成实验，并进行更深入的结构表征和电子结构计算。对其热稳定性和水溶液稳定性进行测试。
3.第7-9个月：开始进行若干典型有机催化反应的测试实验，并探究NHC金属配合物在催化反应中的作用及机理等方面。同时，结合理论计算结果对其催化机理和效率进行分析。
4.第10-12个月：论文撰写及图表整理，重点关注氮杂环卡宾铜及银配合物的合成、结构表征、电子结构计算、热稳定性测试、若干典型有机催化反应的测试结果以及催化机理和效率等方面的研究成果。决定是否进行进一步的研究和探究。
六、参考文献
1.M.J.Krische,etal.AdvancementsinCatalyticIsomerization-CarbonylAdditionReactionsviaFormationoftheAlanateAnionEquivalentfromAlcoholsUsingNHC–Cu(I)Catalyst.J.AM.CHEM.SOC.2012,134,18623−18633.
2.W.W.BrennesselandW.D.Jones.MononuclearCopperComplexesSupportedbyaStericallyDemanding,NoninnocentN-HeterocyclicCarbeneLigand.InorganicChemistry.2007,46,8463-8474.
3.F.Strenkowska-Torgśska,etal.Copper(I),silver(I)andgold(I)complexeswithunsymmetricalsubstitutedN,N'-bis(imidazolyl)pyridine.DaltonTransactions.2010,39,3648-3654.