氮杂环卡宾及其金属配合物是现代有机金属化学中最热门的课题之一。氮杂环卡宾可以与周期表内几乎所有的过渡金属形成稳定的配合物。氮杂环卡宾在性质上与有机膦配体类似,但它具有比有机膦配体更强的给电子能力,也更容易调节其空间位阻效应。本论文对以下几个方面进行了探索：一、合成了吡啶甲基、吡啶以及甲基官能化的咪唑盐配体。这些配体去质子化后与[Cp*IrCl2]2反应,形成了相应的官能化氮杂环卡宾半夹心铱配合物([Cp*Ir(CAN)Cl]Cl, [Cp*Ir(C(?)N)Cl][Cp*Cl3], [Cp*Ir(C-N)Cl]Cl, Cp*Ir(Ccarb)Cl2; C(?)N=3-Methyl-l-picolyimidazol-2-ylidene, C-N=3-Methyl-l-pyridylimidazol-2-ylidene, Ccarb=1,3-dimethylimidazol-2-ylidene),并对这些配合物进行了核磁、元素分析及x-射线单晶衍射等表征。在助催化剂MAO的作用下,[Cp*Ir(CAN)Cl]Cl, [Cp*Ir(C(?)N)Cl][Cp*Cl3], [Cp*Ir(C-N)Cl]Cl都具有降冰片烯聚合催化活性。通过对聚降冰片烯的核磁和红外表征,确定了其聚合方式为加成聚合。这是铱卡宾配合物用于降冰片烯加成聚合的第一例报道。在优化条件下,吡啶官能化半夹心铱卡宾配合物([Cp*Ir(C-N)Cl]Cl)最高具有1.70×106 g PNB(mol of Ir)-1h-1的中等催化活性。Al/Ir比、温度等参数对催化活性都有较大影响,对聚合物的分子量也有一定影响。通过对配合物的活性及结构进行比较,我们认为[Cp*Ir(C-N)Cl]Cl因为金属五元环上较大的环张力使得半稳定臂的配体更容易解离,从而使得该配合物具有更高的催化活性。这样在这一部分我们就验证了之前报道的半稳定臂的聚合机理。二、具有半夹心结构的16电子有机金属碳硼烷化合物Cp*M[E2(C2B10H10)] (M=Rh, Ir; E= S, Se)中心金属缺电子,具有配位不饱和性,类芳香性ME2C2环又可通过碳硼烷体系的共轭作用稳定中心金属,是良好的反应前体。它们可以通过与富电子配体发生加成反应而达到18电子的稳定结构。利用卡宾配体的给电子特性与缺电子的16电子碳硼烷化合物反应,得到了既含有卡宾配体又含有碳硼烷配体的新型配合物。这既拓展了碳硼烷化学的研究方向,也发展了卡宾化学。利用含有卡宾配位的半夹心铱二氯配合物与碳硼烷插硫族元素锂盐反应,得到了卡宾配体在Ag20存在下与16电子碳硼烷化合物反应同样的产物Cp*Rh(L1) [S2C2(B10H10)](Li=1,3-dimethylimidazolin-2-ylidene),这样我们就开拓了既含有卡宾配体又含有碳硼烷配体配合物的合成方法。随后我们把这样的合成方法扩展到了三核体系,构筑了一系列既含有卡宾配体又含有碳硼烷配体三核自组装配合物{Cp*M[E2C2(B10H10)]}3(L2)(L2=tris(2-(3-methyl-imidazol-2-ylidene)ethyl)amine)。三、氮杂环卡宾银配合物可以用于药物方面、催化剂方面以及金属交换反应方面。由于银卡宾在金属交换反应合成金属卡宾的过程中,避免了苛刻的合成条件而且能高效高产率的得到目标化合物,所以对银卡宾的研究越来越多。合成银卡宾的方法有很多种,其中卤素交换反应是其中之一。在卤素交换反应中,氯元素来源为含氯溶剂,但该交换过程发生在哪一步骤没有确定。在该部分,我们分离出了氮杂环卡宾银化合物中间体[Ag2L2]Cl2(L=1,1’-dimethyl-3,3’-ethylene-di-imidazole-2-ylidene),氯元素的存在说明了卤素交换反应发生的步骤。经过更仔细严格的对比试验,我们得到了一个不含氯元素的银聚合物[(L·2H)(Ag2Br4)]n,这样就确证了卤素交换反应发生在合成过程而不是结晶过程。将银卡宾中间体用于金属交换反应,得到了既含有卡宾配体又含有碳硼烷配体的双核钌配合物{(p-cymene)Ru[S2(C2B10H10)]}2(L)。四、有机金属大环化合物是一类新型的金属原子与N、O、P、S等非金属原子构成杂环骨架的超分子化合物。这类化合物的设计、合成和性质方面的研究是近年来引人注目的挑战性课题。通常该类化合物是由乙二胺或者双膦配体与钯、铂配位作为顶点化合物和多齿的吡啶类配体构筑而成的。由于卡宾配体被认为是有机膦配体的替代物,所以将卡宾配体取代双膦配体与金属钯形成顶点化合物成为可能。我们将双齿卡宾配体与醋酸钯反应,形成双齿卡宾钯的二溴化合物。该化合物与三氟甲基磺酸银反应后,与柔性吡啶类双齿配体反应,形成了一系列有机金属大环化合物[(MesC-Cmeth)Pd(LL)]2(OTf)4(MesC-Cmeth=1,1’-dimesityl-3,3’-methylene-di-imidazolin-2,2’-diylidene; LL= 4,4’-dithiodipyridine,1,2-bis(4-pyridylthio)ethane,1,3-bis(4-pyridylthio)propane).五、除了含硫族元素碳硼烷化合物外,二(二苯基)膦代碳硼烷化合物也是碳硼烷化学研究的热点。该类双膦化合物也有作为顶点化合物形成有机金属大环化合物的可能。在该部分,首先合成了[MCl2{(PPh2)2(C2B10H10)}](M=Ni,Pd).上述Ni、Pd配合物可以与AgOTf反应：前者得到了[Ni{(PPh2)2(C2B9H10)}] (μ-Cl)2[Ag{(PPh2)2(C2B10H10)}]和[Ag2(μ-Cl)2{(PPh2)2-(C2B10H10)}2]；而后者只得到[Pd2(μ-OTf)2{(PPh2)2(C2B9H10)}2]。在前者反应的产物中Ag的出现预示着反应过程中有一个Ag的中间体。随后该中间体([Ag2(μ-OTf)2{(PPh2)2(C2B10H10)}2])被分离出来。该中间体也可以与[MCl2{(PPh2)2(C2B10H10)}]进行反应。M=Ni时,反应产物只有[Ni{(PPh2)2(C2B9H10)}](μ-Cl)2[Ag{(PPh2)2(C2B10H10)}]；而M=Pd时,反应产物有[Pd2(μ-Cl)2{(PPh2)2(C2B9H10)}2], [Pd{(PPh2)2(C2B9H10)}2]以及[Ag2(μ-Cl)2-{(PPh2)2-(C2B10H10)}2]。