碳碳键的插入反应是现代化学的核心挑战之一。多核过渡金属复合物可能是解决这一难题的理想的选择，近期东北师范大学化学学院苏忠民教授（教育部长江学者特聘教授）课题组依照密度泛函理论利用三核氢化钛实现了碳碳键的断裂和重排。通过这个反应他们还发现了一个新颖的“两态反应机理”，该机理包括了：氢转移、苯环协同反应、去氢化、氧化加成、质子转移、还原消除等反应等机理，实现了分子轨道的三线态到单线态的转化，从而降低了活化能垒，使反应得以顺利进行。该工作最近被美国化学会会刊JACS杂志重点报道(DOI: 10.1021/jacs.6b02433)。

由于过多金属复合物在反应过程中具有协同作用，在该反应中多核氢化钛化合物被认为是苯的碳碳键断裂的唯一平面。如图1所示该反应经过了A、B两个反应过程，

图1 三核氢化钛复合物催化的苯的碳碳键重排反应

A反应过程的吉布斯自由能图

A反应反应过程图

A反应实现了化合物1和苯向化合物3和氢气，B反应实现了化合物3向复合物2的转化。

A反应被认为是苯参与的协同反应，该反应包括4个过程：1）分子内氢转移及苯参与的协同反应；2）去氢化反应；3）分子内氢转移反应；4）分子间氢转移反应。反应过程如图2所示

B反应过程的吉布斯自由能图

B反应包括3个关键反应过程：1）氧化加成反应；2）质子转移反应；3）还原消除反应过程，反应过程如图所示

总结：苏首次发现了三核氢化钛催化的苯的碳碳键断裂重排机理，并提出了新颖的“两态反应活性”机理，反应过渡复合物原子的快速翻转及电子态的转变有效地降低了活化能垒。他们进一步发现了三核钛中心和氢原子的过渡态机理：在A反应中，氢原子转移将苯的π键部分的还原为了σ键，另外在B反应中三核钛中心过渡态在碳碳σ键的活化形成过程中就有重要的作用。

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