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我国科研人员发现具有立方芳香性的Zn8化合物
更新日期:2015-03-13  

  英国Nature Communications(《自然·通讯》)杂志于2015223日发表了由南开大学赵斌和清华大学李隽为通讯作者的研究论文《具有立方芳香性的多中心键[ZnI]8 簇合物》(A multicenter-bonded [ZnI]8 cluster with cubic aromaticity, DOI: 10.1038/ncomms7331)。

        化学键是化学学科的基石,其中金属-金属键化学自1964Cotton提出Re-Re四重键概念以来一直是无机化学的重要研究主题之一。近年来,合成由罕见的低氧化态金属-金属键键合的化合物成为一项重要前沿研究,目前已经制备出一些氧化态为+1的含M-M (M = Zn, Mg, Co, CdCr, Mo)的化合物,但一直未能制备出稳定的具有+1氧化态金属的多核金属簇合物。 

  南开大学和清华大学的上述两个课题组,经过多年的协同攻关,首次合成出具有很高的热稳定性和溶剂稳定性的含八核Zn(I)立方结构的簇合物,其中Zn(I)离子间存在显著的多中心Zn-Zn金属键。量子化学研究表明: Zn8立方结构的特殊稳定性源于其独特的电子结构,8Zn 4s1 电子形成了广泛离域的、多中心的金属-金属键。在此基础上,他们提出了“立方芳香性”的概念和6n+2电子计数规则用于解释八核Zn(I)立方结构的特殊稳定性。 

  该工作拓展了从低氧化态双金属到多金属的金属-金属键的研究,首次实现了把+1氧化态Zn-Zn键合的功能单元嫁接到金属有机骨架等材料中,为构造含+1氧化态元素的功能新材料提供了一个新的思路。特别重要的是,立方芳香性的概念不仅扩展了现有的芳香性理论,而且有望成为化学科学中的一个新概念。

  图来源:Nature Communications 

  上述工作发表后,英国皇家化学会“Chemistry World”以“Chemists zinc uparomaticmetal cubes为题对其进行了报道。上述研究是在国家自然科学基金(21331003, 21221062, 21433005)、科技部和教育部等资助下完成的。 

        (来源:自然科学基金委 http://www.nsfc.gov.cn/publish/portal0/tab88/info48025.htm