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本论文主要工作分为两个方面：一、将手性配体与三甲基镓和三甲基铟反应，合成一系列手性镓、铟金属有机化合物，通过多种手段对化合物结构进行了表征；二、以这些配合物为手性催化剂，催化环氧化合物与三甲硅基氰和苯硫酚的不对称开环反应，研究催化剂的催化性能。这些工作包括：1、以(1R，2S)-(-)-麻黄碱及其衍生物为配体的手性镓、铟金属有机化合物的合成及其催化性能的研究
以(1R，2S)-(-)-麻黄碱、(1R，2S)-(-)-N-甲基取代麻黄碱和(1R，2S)-(-)-N-苄基取代麻黄碱为配体，分别与三甲基镓和三甲基铟反应，生成相应的6个手性配合物。对得到的配合物用1HNMR和EA进行了表征，对其中的典型化合物双[(1R，2S)-(-)-麻黄碱二甲基镓]金属配合物进行了X-ray晶体结构解析。配合物以二聚体的形式存在，通过麻黄碱的氧原子，配合物通过镓氧桥连起来，形成一个标准平行四边形的Ga2O2中心。其中，一个氧原子和镓中心形成共价键，而另一个氧原子和这个镓中心通过配位键相连。另外，配合物中，金属镓中心的配位数为五，金属周围的是一个扭曲的三角双锥立体构型。由于与金属相连，配体中的氮原子也是手性的。值得注意的是，尽管氢原子对镓甲基相当活泼，但是配合物中仍然存在与氮原子相连的氢。
以含有(1R，2S)-(-)-麻黄碱及其衍生物的手性镓、铟烷基金属有机化合物为催化剂，催化环氧环己烷与三甲硅基氰反应，得到的是手性异腈化合物。但是，反应的产率和选择性都不高。研究表明：1)反应溶剂和MS4A的加入与否对反应的产率和选择性都有着非常明显的影响；2)镓金属有机化合物对反应的选择性要好于铟金属有机化合物，但是反应的产率不如后者；3)催化剂配体中的取代基对催化剂的活性有明显的影响，苄基取代基由于位阻效应和电子效应适中，能够得到很好的催化效果。
2、以(R)-联萘酚单醚为配体的手性镓、铟金属有机化合物的合成及其催化性能的研究
我们以甲基、苄基和叔丁基取代的(R)-联萘酚单醚化合物为配体，分别与三甲基镓和三甲基铟反应，得到相应的6个手性配合物，并对它们用IR、1HNMR、MS和元素分析进行了结构鉴定。从质谱中找不到大于单体分子量的峰来看，这类化合物是以单体的形式存在的。
以含有(R)-联萘酚单醚配体的手性镓、铟烷基金属有机化合物为催化剂，催化环氧化合物与三甲硅基氰反应。与以(1R，2S)-(-)-麻黄碱及其衍生物为配体相比，反应的选择性和产率都有了明显的提高。通过对反应的进一步研究，我们发现：1)延长反应时间不能提高反应产率和选择性，反应的最佳时间是10个小时；2)在体系中加入4A分子筛，可以对反应的产率和选择性有着积极的作用；3)反应溶剂的极性对反应的产率和选择性有着非常明显的影响，在极性反应溶剂中，会得到较高的产率，但是选择性较差；在弱极性的反应溶剂中，可以得到较高的ee值，但是产率较低。综合考虑，二氯甲烷是最适合的反应溶剂；4)镓催化剂对反应比铟催化剂表现为更好的选择性，但是产率要低一些，(R)-联萘酚苄基醚二甲基镓化合物催化反应时，反应的ee值可以达到95％；5)催化剂配体醚基上的取代基对环氧化合物的不对称开环的选择性也有着很大的影响，苄基的芳环除了可以提供较好的立体效应以外，苯环的大π共轭体系还具有很好的电子效应，可以起到稳定反应中心体的作用。因此，以(R)-联萘酚苄基单醚为配体的镓铟金属有机化合物有着更好的催化效果。值得一提的是，这不仅是首次用不对称催化的方法得到手性的异腈化合物，也是首次利用手性的铟金属有机化合物催化不对称反应。
3、以手性Salen及取代手性Salen为配体的镓、铟单核金属有机化合物的合成及其催化性能的研究
我们以手性Salen及取代手性Salen为配体，分别与等摩尔的三甲基镓和三甲基铟反应，得到了4个结构迥异的手性镓、铟单核金属有机化合物。对于镓来说，形成的是半开放式的单核金属有机化合物，无论如何改变条件，都不能得到关环的单核金属有机化合物；对于铟来说，无论如何改变条件，都不能得到半开放式的单核金属有机化合物，只能形成关环的单核金属有机化合物。这种现象可能与镓铟原子半径的差异有关。对配合物用IR、1HNMR、MS和元素分析进行了结构鉴定。对其中的典型化合物手性Salen(H)InMe进行了X-ray单晶结构解析，发现配合物中的环己烷为稳定的椅式构象，以金属铟为中心，配合物的配体与金属中心形成两个不规则的六元环和一个五元环。Salen配体的O(1)、O(2)、N(1)和N(2)四个原子共平面，而金属铟中心偏离这个平面0.8233A。
以得到的含有手性Salen及取代手性Salen配体的单核镓、铟烷基金属有机化合物为催化剂，催化环氧环己烷与苯硫酚的反应，反应几乎定量地得到了目标产物β-羟基环己基苯硫醚。但是，无论是镓或铟，反应的ee值都很低。
4、以手性Salen及取代Salen为配体的手性双核金属有机化合物的合成及其催化性能的研究
我们以手性Salen及取代手性Salen为配体，与2摩尔的三甲基镓，得到了手性双镓金属有机化合物，用IR、1HNMR、MS和元素分析对化合物进行了结构鉴定，并对其中的典型化合物Salen(tBu)(GaMe2)2进行了X-ray单晶结构解析，发现配合物中环己烷骨架为稳定的椅式构象，配合物中的两个金属中心不在同一个平面内，而是朝向两个相反的方向，两者之间的距离非常大，为6.298A；对于每个金属中心来说，采用四配位扭曲的四面体构型，金属中心通过配位的氧原子和氮原子与周围的原子一起，形成了一个不是完全共平面的六元环，金属中心偏离环平面约0.326A。
将手性Salen及取代手性Salen配体依次与等摩尔的三甲基镓和不定量的四异丙氧基钛反应，得到了手性镓钛异核双金属有机化合物。
以含有手性Salen及取代手性Salen配体的双镓烷基金属有机化合物为催化剂，催化环氧环己烷与苯硫酚的反应，得到了很高的产率，但ee值很低。
改变催化剂结构，以含有手性Salen及取代手性Salen配体的手性镓钛异核双金属有机化合物为催化剂，催化环氧化合物与苯硫酚和取代苯硫酚的反应，得到了很高的产率和较好的ee值。通过对反应进一步的研究，发现：1)反应温度对反应的选择性有主要的影响；2)手性Salen配体上有叔丁基取代基时反应的选择性要高；3)当金属镓和钛的比例为1：3时，反应的选择性和产率都最佳，而只含有镓或钛金属中心的配合物催化该反应时，反应的选择性和产率都要大大降低，这也充分证明了我们所提出的强弱Lewis酸协同效应的概念；4)当含有手性Salen及取代手性Salen配体的手性镓钛不同双核金属有机化合物催化环氧化合物与苯硫酚及取代苯硫酚的反应时，苯硫酚苯环上的对位有取代基有