低价态主族金属化合物是现代化学的一个重要的研究领域和前沿课题。选用合适空间位阻的配体是稳定该类化合物的关键。低价态主族金属化合物具有多个可变价态及空的价层轨道等过渡金属的特点,从而具有活化及催化小分子的性能。α-二亚胺配体具有合成简单易于修饰,可以改变取代基来调节配体的空间位阻及电子效应。另外α-二亚胺配体还具有可控的氧化还原性质,可以通过调节还原剂的用量使0价配体既可以得到一个电子,形成顺磁性的负一价自由基的形式,还可以进一步得到一个电子,形成反磁性的负二价烯二胺形式。因此我们既可以调节还原剂的量来调节配体的价态,利用不同价态的α-二亚胺来制备预期价态的低价Al、Ga化合物。另外在小分子活化中,除了金属中心外,配体也会作为活性中心参与到反应中去,使整个化合物得失电子的总数增多,活性增大,更倾向于过渡金属的特点。因此这类化合物可改善主族元素在活化小分子及催化反应中的劣势,使其具有过渡金属催化剂多个可变价态的性质,并且发挥其便宜易得、环境友好等过渡金属不具有的优势,为主族金属在催化领域的应用提供基础。全文分为四个部分:一、概括了低价Al、Ga金属键化合物的发展历程及在小分子活化方面的应用研究。二、探究α-二亚胺配体稳定的+2价Al-Al键化合物[L^2-（THF）Al^II-Al^II（）THFL^2-]（L=[（2,6-iPr₂C₆H₃）NC（Me）]₂）（1）与不同碳二亚胺底物RN=C=NR（R=Cy和iPr）的反应,得到一系列插入环加成产物。当与1.0当量的二环己基碳二亚胺（DCC）反应时,得到DCC插入至Al-Al之间的化合物[LAl（CyNCNCy）Al（THF）L]（2）;与2.0当量的二异丙基碳二亚胺（DIC）反应时,得到插入以及[2+4]环加成的产物[LAl（iPr N=C-NiPr）Al（iPr N-C=NiPr）L]（3）;化合物2再与1.0当量DCC反应,产生了类似的[2+4]环加成中间体,但是该中间体不稳定,并通过分子内二亚胺配体上甲基上的C-H键的活化,后发生[1,7]氢迁移至DCC分子的中心C上,得到化合物[LAl（CyNCNCy）Al L^-H（Cy NCNHCy）]（4）。化合物4进一步用Na还原后,迁移至N上上的H被还原消除得到化合物[LAl（CyNCNCy）Al L^-H（CyNCNCy）]·Na（THF）₂（5）。在与具有更大空间位阻的取代基的碳二亚胺RN=C=NR（R=t Bu和2,6-iPr-C6H3）反应时,得到单核Al化合物[LAl（ArNCHNAr）Al]（6）和[LAl{t Bu N（C）（H）Nt Bu}]（7）。三、α-二亚胺配体稳定的低价镓卡宾化合物[LGa Na（THF）₄]1a;[LGa K（THF）₄L][K（THF）₆]1b与小空间位阻的碳二亚胺DIC和DCC反应时。得到高效的C-N偶联的五元环化合物[LGa N（R）C（RN）N（R）C（RN）][Na（THF）₃]（R=iPr,8;Cy,9）和[LGa N（Cy）C（Cy N）N（Cy）C（Cy N）][K（THF）₄]（10）。当利用空间位阻较大的碳二亚胺Ar-N=C=N-Ar（Ar=2,6-iPr C₆H₃）反应时,得到碳二亚胺中心C与Ga金属成键的化合物[（dpp-dad）Ga（2,6-iPr₂C₆H₃N）₂C][Na（THF）₂]（11）。四、我们利用一锅法向化合物1溶液中加入2.0倍量的还原剂Na,利用未分离Al=Al双键化合物的中间体与双（三甲基硅基）碳二亚胺反应得到C-Si键断裂氧化加成至Al金属上的单核化合物[[LAl{（N）CNSi Me₃}{（Si）Me₃}][Na（thf）₃]（12）。当活性的Al=Al双键中间体与2.0倍量的DIC反应时,分离得到两种碳二亚胺相同偶联方式不同配位形式化合物[LAl（μ-C₂N₄iPr₄）.Na（THF）]₂（13）和[（（DME）Na（μ-C₂N₄iPr₄）Al）（μ-Ar NC（CH₂）=CMeN Ar）]₂（14）。