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金属有机试剂是指含有碳-金属键的一类有机化学试剂。作为有机化学中非常重要的试剂之一，开发和利用金属有机试剂对合成化学的发展具有重要的意义 [1-12] 。常见的有机锂试剂、格利雅试剂（Grignard试剂，简称格氏试剂）等都是单金属有机试剂。从概念上讲，如果一个化合物分子的结构中同时含有两个碳-金属键，则可以构成双金属有机试剂。与传统的单金属有机试剂相比，目前关于双金属有机试剂的制备、结构和反应性的研究依然相对较少。当同一化合物分子的结构中所含有的这两个碳-金属键均满足合适的空间构型和几何构型时，它们在反应中可能表现出协同效应，进而使得该试剂具有不同于传统单金属有机试剂的反应性 [13-18] 。
我们一直从事基于1，3-丁二烯骨架的双金属有机试剂，特别是1，4-二锂-1，3-丁二烯试剂（简称双锂试剂）的研究 [19-21] 。1999年，我们发现原位制备的多取代双锂试剂同羰基化合物反应时表现出与单锂类似物完全不同的反应性 [22，23] 。随后，我们认识到两个碳-锂键之间及其与丁二烯骨架之间的协同效应，是这类双锂试剂具有独特反应模式的关键原因。然后，我们对双锂试剂的制备、结构和反应化学展开了深入而系统的研究，并取得了诸多成果。图1-1列出了五类具有代表性的双锂试剂的结构。其间，除本课题组的研究工作之外，Saito课题组 [24] 、Tokitoh课题组 [25] 及Sindlinger课题组 [26] 等也对双锂试剂的研究做出了重要贡献。由于篇幅有限，本章将主要介绍本课题组的研究成果。
图1-1 五类具有代表性的双锂试剂的结构
在长达二十多年的研究中，我们发展了双锂试剂的四类反应模式：① 双锂试剂的分子内反应；② 双锂试剂同小分子底物的分子间反应；③ 双锂试剂同金属卤化物的转金属反应；④ 双锂试剂作为非纯粹配体（non-innocent ligand）合成金属杂芳香化合物的反应。在这些反应模式中，双锂试剂都表现出独特的双金属协同效应。并且我们研究发现，双锂试剂中丁二烯骨架的取代基对其反应性也有较大的影响。通过使用双锂试剂，我们成功合成了多种具有新颖结构和应用价值的化合物，如含氮、氧、硅的杂环化合物，含高张力环结构的有机化合物，含碳-金属键的高活性金属有机化合物及金属杂芳香环化合物等。
此外，本章还将简要介绍其他几类代表性的双金属有机试剂（1，1-双金属试剂、双金属ate盐试剂）和turbo Grignard试剂等。