在金属有机化学中，含过渡金属-主族元素（C、N、P）双键的卡宾配合物化学的研究具有重要地位。这一领域不仅对理解过渡金属和主族元素的成键理论十分重要，而且这类配合物具有一些特征性的反应和优异的催化性能，如涉及烯烃复分解反应、环丙烷化反应、费托合成与烯烃及炔烃的环金属化、氢胺化反应、磷氢化反应、C-H键活化和其他许多有机官能团的转化反应等。在过去的几十年中，人们在合成含稀土金属-主族元素单键的稀土金属烷基、胺基配合物以及膦配合物研究中取得了迅速的进展，但稀土金属卡宾配合物是相关研究工作者力求开拓的一个重要领域。稀土金属卡宾配合物难以合成的一个重要原因在于硬酸性的稀土金属离子和卡宾基团的轨道能量匹配性差。
最近，北京大学的张文雄（点击查看介绍）稀土金属有机化学研究团队首次通过丁二烯基双锂试剂与稀土金属氯化物（ScCl3）反应，通过控制反应条件，可以高产率地得到一系列新颖的双卡宾钪配合物（Chem. Sci., 2017, 8, 6852）。他们从反应体系中成功分离得到关键中间体：稀土金属钪杂环戊二烯。该新颖化合物的热解反应伴随着β,β’-C-C键的切断，可以得到近乎定量的双卡宾钪配合物。相关原位交叉实验和DFT计算表明该反应经历双锂试剂与ScCl3经盐的复分解反应，首先生成钪杂环戊二烯；钪杂环戊二烯经β,β’-C-C键切断，释放两分子炔烃的同时生成钪杂环丙烯；钪杂环丙烯错位平行交盖成三棱柱状，再发生两次协同的复分解反应产生双卡宾钪。他们对该双卡宾钪配合物的反应性进一步研究发现，该卡宾配合物呈现出新颖的基于配体的氧化还原活性，在中心金属钪氧化态不变的条件下，可通过配体得失电子和多种氧化剂如六氯乙烷、二硫化合物、环辛四烯发生反应用来构筑结构新颖的稀土金属杂环类配合物。例如，双卡宾钪与六氯乙烷（Cl3C-CCl3）能发生两电子的氧化还原反应，释放ScCl3和四氯乙烯（Cl2C=CCl2）的同时再生钪杂环戊二烯。这种双金属试剂可直接与稀土金属的氯化物反应，一步高效构建稀土金属双卡宾类配合物，为稀土金属卡宾化学以及稀土金属还原化学提供了新的思路。
北京大学的张文雄稀土金属有机化学研究团队通过建立盐的复分解反应，合成了一系列稀土金属杂环戊二烯类配合物，并对白磷和有机小分子进行研究，如碳二亚胺的活化。他们发现了一些独特的活化方式和成键模式（Chem. Eur. J., 2015, 21, 6686; Chem. Eur. J., 2015, 21, 15860; Organometallics, 2016, 35, 5; Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 9187; Chem. Soc. Rev., 2017, 46, 1160）。该工作首次合成了双卡宾钪配合物，第一作者为博士研究生马汪洋，迟樾协助进行理论计算。值得指出的是，上海有机化学研究所的陈耀锋研究员近年来在稀土金属氮宾和卡宾的研究方面取得了许多重要的研究成果。
化学慧定制合成事业部摘录
