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目前有越来越多的人对N-杂环卡宾(NHC)在金属有机化学和均相催化中的应用感兴趣。由于NHC配体具有较高的σ-给电子能力而与金属形成了强M-NHC键，在很多情形下，NHC配合物显示了比相应的膦配合物更高的热稳定性和更好的催化性能。桥连双N-杂环卡宾与金属配位形成的螯合环增加了催化剂的稳定性，而将含有“经典的”配位原子的基团结合进入N-杂环卡宾配体体系给配体的设计提供了广阔的空间，对寻找和发现具有新的有效催化剂具有重要的意义。
近年来，双齿N-杂环卡宾配体(Py-NHC)已经被作为多用途的辅助配体应用于金属有机化学和催化研究领域，但是吡啶官能团化的双齿N-杂环卡宾Ru(Ⅱ)的亚硝酰基或羰基配合物的研究尚未见报道，桥连双N-杂环卡宾Ru(Ⅱ)的羰基配合物的合成和性质研究仍属空白。
本论文重点集中在吡啶官能团化的双齿N-杂环卡宾钌(Ⅱ)的亚硝酰基或羰基配合物以及链烷基桥连的双N-杂环卡宾钌(Ⅱ)的羰基配合物的合成、结构和酮的氢转移反应催化性能的研究上。本论文包括以下几个方面：
1.吡啶官能团化N-杂环卡宾钌(Ⅱ)亚硝酰基配合物的合成、结构以及在酮的氢转移反应中的催化性能
我们将官能团化N-杂环卡宾前体盐与Ag2O生成银配合物，再与无水RuNOCl3进行反应，合成了五个吡啶官能团化的N-杂环卡宾配体的钌(Ⅱ)亚硝酰基配合物：[(Py-NHC)Ru(NO)Cl3]，Py-NHC=3-叔丁基-1-(2-吡啶)咪唑卡宾，2a；3-正丁基-1-(2-吡啶)咪唑卡宾，2b；3-叔丁基-1-皮考林咪唑卡宾，2c；3-正丁基-1-皮考林咪唑卡宾，2d；3-苄基-1-皮考林咪唑卡宾，2e。对这些配合物分别进行了1HNMR、13C NMR、红外光谱和元素分析的表征。确定了其中三个配合物2a，2b，2c的晶体结构和一个配合物2e中的NO被CH3CN取代后的Ru(Ⅲ)化合物2f的晶体结构。经X-射线衍射分析表明，这四个分子的结构中三个氯原子占据经式(mer)位置，在分子中NO基团或CH3CN基团处于吡啶N原子的对位。
我们研究了2a～2e和无水RuNOCl3在苯乙酮的氢转移反应中的催化性能。实验表明与NHC配位后的配合物的催化性能好于无水RuNOCl3，可见NHC配体对催化有利。在五个配合物中，咪唑环上的取代基为tBu的配合物2c的催化性能最好。
在同样的条件下，用配合物2c进行了一系列芳香酮和烷基酮的氢转移反应。实验表明配合物2c在环己酮转化为环己醇和4-氯苯乙酮转化为4-氯苯乙醇的氢转移反应中显示了良好的催化性能。
2.吡啶官能团化N-杂环卡宾钌(Ⅱ)羰基配合物的合成、结构以及在酮的氢转移反应中的催化性能
我们将吡啶官能团化N-杂环卡宾银配合物与[RuCl2(CO)2]进行反应，合成了十个钌(Ⅱ)羰基配合物：分别为trans(Cl)-[Ru(Py-NHC)Cl2(CO)2]和[cis(Cl)-[Ru(Py-NHC)Cl2(CO)2]其中Py-NHC=3-叔丁基-1-(2-吡啶)咪唑卡宾，3a和4a；3-正丁基-1-(2-吡啶)咪唑卡宾，3b，4b；3-叔丁基-1-皮考林咪唑卡宾，3c，4c；3-正丁基-1-皮考林咪唑卡宾，3d和4d；3-苄基-1-皮考林咪唑卡宾，3e和4e。对这些配合物分别进行了1H NMR、13C NMR、红外光谱和元素分析的表征。
不同的反应条件，得到不同产率的反式和顺式配合物：在室温和CH2Cl2溶剂中反应得到以反式构型3a～3e为主(60～70％)，顺式构型4a～4e(10～20％)为次的产物；在甲苯中回流得到以顺式构型4a～4e为主(70～80％)，反式构型3a～3e(5～10％)为次的产物。反式构型的配合物为动力学产物，顺式构型的配合物为热力学产物。用高压釜在120℃加热反式构型配合物的CH2Cl2溶液，成功地将反式异构体转化为顺式异构体。在甲苯中回流加热反式构型配合物也可以转变成顺式构型配合物。
测定了配合物3a，4a，4b，3f和4d的晶体结构。3f是3c中的一个CO被DMSO取代后形成的产物。在3a中两个Cl处于反式位置，两个CO分别与吡啶N和卡宾碳原子处于反位。在4a，4b和4d中，一个CO处于吡啶N的反位，而另一个CO与Cl处于反位。3f中DMSO分子位于Cl的反位，CO位于吡啶N的反位。从3c到3f，其构型发生了转变。
我们研究了这十个配合物和[RuCl2(CO)2]n在苯乙酮的氢转移反应中的催化性能。这些配合物的催化活性比[Ru(CO)2Cl2]n高。在吡啶环和N-杂环卡宾环之间存在五员螯合环的配合物3a，4a，3b，4b的催化活性较高。4a在所有配合物中催化性能最好。这可能是由于在4a中咪唑环的N原子上连接了空间位阻大的叔丁基。
我们在同样的条件下，用配合物4a进行了一系列芳香酮和烷基酮的氢转移反应。实验表明，4a对4-甲氧基苯乙酮转化为4-甲氧基苯乙醇的反应催化性能良好。
3.双N-杂环卡宾钌(Ⅱ)羰基配合物的合成、结构以及在酮的氢转移反应中的催化性能
我们将双N-杂环卡宾配体与Ag2O生成银配合物，再与[RuCl2(CO)2]n进行反应，合成了八个双N-杂环卡宾钌(Ⅱ)羰基配合物[Ru(bis-NHC)(CO)2Cl2]：bis-NHC=亚甲基-二-(N-正丁基咪唑卡宾)，5a；二亚甲基-二-(N-正丁基咪唑卡宾)，5b；三亚甲基-二-(N-正丁基咪唑卡宾)，5c；四亚甲基-二-(N-正丁基咪唑卡宾)5d；亚甲基-二-(N-苄基咪唑卡宾)，6a；亚乙基-二-(N-苄基咪唑卡宾)，6b；三亚甲基-二-(N-苄基咪唑卡宾)，6c；四亚甲基-二-(N-苄基咪唑卡宾)，6d。对这些配合物分别进行了1H NMR、13C NMR、红外光谱和元素分析的表征。
用X-射线衍射测定了配合物5a，5c，5d和6c的结构，其中两个卡宾碳与Ru(Ⅱ)螯合，两个Cl相互处于反式位置，两个CO分别与两个卡宾碳处于反位。
我们研究了这八个配合物在苯乙酮的氢转移反应中的催化性能，发现催化活性与桥连链烷基的长度有关：当n=3时，催化活性最好；当咪唑环上取代基团为nBu时比取代基团为Bn时好。5c是活性最好的催化剂。
在同样的条件下，利用配合物5c进行了一系列芳香酮和烷基酮的氢转移反应。实验表明，5c对环己酮转化为环己醇和4-氯苯乙酮转化为4-氯苯乙醇的反应催化性能良好。