我国学者在无碳三明治化合物合成方面取得进展

图 无碳三明治化合物的结构及轨道分析

　　在国家自然科学基金项目（批准号：92161102、21971118）等资助下，南开大学孙忠明课题组在无碳三明治化合物合成研究方面取得新进展。研究成果以“基于砷和锑的具有二十面体金属核心的无碳三明治化合物（Carbon-Free Sandwich Compoundsbased on Arsenic and Antimony with Icosahedral Metal Cores）”为题，于2023年2月20日发表在《自然•合成》（Nature Synthesis）期刊上。论文链接：https://doi.org/10.1038/s44160-023-00247-0。

　　三明治化合物一般是指金属中心夹在两个芳香性有机配体之间的配合物。由于其独特的结构以及在催化、医药、电池等材料科学领域的广泛应用，长期以来备受关注。三明治化合物的“类茂环”配体已经从有机配体拓展到无机配体。然而，在三明治化合物中实现具有三维金属配位中心的无碳三明治化合物的合成仍然具有很大的挑战。

　　上述研究团队将高温无机固体化学与金属有机化学的研究思路相融合，成功制备出具有三维金属配位中心的无碳三明治化合物。量子化学计算表明，该系列化合物的配位中心[Pn@M₁₂] (Pn = As, M = Co; Pn = Sb, M = Fe)具有由金属原子(n-1)d轨道组成的1S、1P和1D电子壳层轨道，可以与外层(Pn₅)₂环的π轨道发生成键相互作用（图），其成键强度接近二茂铁等经典三明治化合物。该研究首次将I_h-Co₁₂和I_h-Fe₁₂配位中心引入到三明治化合物的体系中，并且将芳香配体拓展到15族更重的cyclo-As₅^-和-Sb₅^-配体，扩展了三明治化合物的概念和范畴。