Nature Communications報(bào)道朱從青課題組在f區(qū)金屬-配體多重鍵方面的研究進(jìn)展
近期，我院朱從青教授課題組在f 區(qū)金屬-配體多重鍵方面的研究取得進(jìn)展，相關(guān)結(jié)果以“Double Dative Bond Between Divalent Carbon(0) and Uranium”為題發(fā)表于《自然-通訊》(Nature Communications, 2018, 9, 4997)。
碳是化學(xué)中最基本的元素之一，理解碳與其它元素之間的成鍵本質(zhì)是化學(xué)研究的中心議題。另一方面，含金屬-碳雙鍵的過(guò)渡金屬卡賓化學(xué)發(fā)展迅猛，且在合成化學(xué)領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用前景。根據(jù)碳原子的不同性質(zhì)，金屬卡賓的成鍵模式可以分為以下三類。目前，人們對(duì)單線態(tài)Fischer型金屬卡賓和三線態(tài)Schrock型金屬卡賓已有深入研究，而碳原子同時(shí)作為σ和p電子給體的研究較少。
圖1. 碳與金屬的成鍵模式
朱從青教授課題組設(shè)計(jì)合成了一類新穎的三齒螯合型卡賓前體，其經(jīng)去質(zhì)子化，可同時(shí)作為σ和p電子給體與f 區(qū)金屬配位，得到含f區(qū)金屬-碳雙鍵的物種（圖2）。通過(guò)對(duì)配體螯合位點(diǎn)的調(diào)節(jié)，成功得到雙齒和單齒螯合的f區(qū)金屬-碳雙鍵配合物，表明非螯合型雙重配位鍵物種仍能穩(wěn)定存在。X-射線單晶衍射結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些配合物中金屬鈾–碳鍵長(zhǎng)（2.4 Å）與已報(bào)道的鈾–碳雙鍵鍵長(zhǎng)相當(dāng)。通過(guò)與德國(guó)馬堡大學(xué)Gernot Frenking教授和南京工業(yè)大學(xué)趙莉莉教授理論計(jì)算方面的合作，發(fā)現(xiàn)鈾與碳之間確實(shí)通過(guò)雙重配位鍵結(jié)合，也即碳原子的兩對(duì)孤對(duì)電子通過(guò)σ-和π-給體同時(shí)與金屬鈾作用，形成雙鍵，而不是傳統(tǒng)意義上的金屬卡賓鍵。從而首次提出碳與f區(qū)金屬元素之間雙重配位鍵的概念。
圖2. f-區(qū)金屬-碳雙重配位鍵的構(gòu)筑
該工作是在朱從青教授指導(dǎo)下，主要由蘇偉博士（第一作者）完成。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金、江蘇省“特聘教授”計(jì)劃、青年人才托舉工程項(xiàng)目等經(jīng)費(fèi)資助。感謝化學(xué)化工學(xué)院和配位化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在課題組建設(shè)初期提供的大力支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-07377-6
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