首次合成具有两个不同金属中心的二茂金属

   日期:2025-04-03     来源:本站    作者:admin    浏览:96    
核心提示:  尽管存在着成千上万的茂金属分子(中间有一个金属原子的夹心分子),但直到现在才合成出包含两个不同金属原子的夹心结构。这项

  尽管存在着成千上万的茂金属分子(中间有一个金属原子的夹心分子),但直到现在才合成出包含两个不同金属原子的夹心结构。这项新研究对这些复杂化学键的潜在化学性质有了更深入的了解,并为稳定其他类似的理论化化合物提供了蓝图。

  Two scientist in a lab

  安德烈·

  Sch?fer和因加·比肖夫带着他们的新二茂金属样品在实验室里

  茂金属包括两个环戊二烯阴离子(Cp-)结合到一个金属中心。二茂铁是典型的茂金属,每个Cp配体通过重叠π轨道与铁中心形成五个金属键。其他过渡金属离子也形成类似二茂铁的茂金属,包括镍、钌和锇。这些结构的稳定性随金属及其氧化态而变化,当电子结构类似于惰性气体时,达到最大的稳定性。

  Three stick structures each showing two benzene rings l<em></em>inked by two me<em></em>tal atoms - zinc-zinc, beryllium-beryllium and, from this work, lithium-aluminium

  上图:报道的同双金属二茂金属。下:锂铝杂双金属二茂物的合成策略

  2004年的一项发现改变了化学家们对茂金属的认识。塞维利亚大学的一个研究小组合成了第一个“二茂金属”——一种含有两个锌原子的非常罕见的夹心分子。然后,科学家们开始对创造这些结构所需的条件进行理论化,并预测具有两种不同金属中心的稳定的二茂金属是可能的。然而,近20年来,这种锌二茂物一直是同类中唯一的一种,直到去年英国的研究人员发明了一种含有两个铍离子的二茂物。

  现在,德国萨尔大学的博士生Inga-Alexandra Bischoff首次合成了一种双金属原子三明治结构——一种以铝和锂为特征的“杂双金属二茂金属”。该研究的主要作者andrer

  Sch?fer说:“我们开始研究五种Cp配体与铝的结合,然后我们或多或少偶然地发现它可以产生这种二茂金属。”

  他们试图将锂与五异丙基环戊二烯(5Cp)配体和铝前体反应,形成(5Cp)铝炔,以研究铝(I)化合物,但转化率不是100%。Sch?fer解释说:“因为产品中有一点点原始材料,[锂和铝]形成了这种二茂金属,这种新产品非常结晶,所以当你储存它时,它结晶得很好。”对白色粉末的核磁共振分析表明,铝和锂都以二聚体的形式存在,经过仔细的提纯,它们能够有意合成杂双金属二茂金属。

  A stick diagram showing a carbon ring with a lithium ion becoming bo<em></em>nded to a carbon ring with an aluminium ion

  二茂金属的形成

  牛津大学(University of Oxford)研究铍-铍结构的Josef Boronski说:“它显示了化学键的细微差别。”“你有三种配合物:锌,铍,现在这个新的二茂金属。表面上看,它们都有相似的化学键。”

  等电子化合物,尤其是锌化合物,具有更强的化学键,所以金属-金属键不容易断裂——“而我们的金属-金属键非常弱,任何你扔向它的东西都会导致化学键断裂,”Sch?fer说。异金属键受弱吸引色散相互作用支配,而不是同金属二茂物所观察到的强轨道重叠。

  Sch?fer说:“我认为这对理论化学界来说将是非常有趣的。”他希望他们的研究能带来更多关于类似茂金属的计算,同时他们继续他们的实验工作,分离理论上预测的化合物。

  A molecular structure featuring oxygen atoms co<em></em>nnecting carbon rings, some of which have fluorine side groups and others include nitrogen in the rings, into a large ball-like 3d structure.

  Electrolysis

  Fractal

 
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