鄭州大學化學學院，Nature Chemistry！

導讀

近日，鄭州大學化學學院在錒系元素化學研究領域取得積極進展，實現了由雙鈾和雙釷穩定的全鉍三元環反三明治構型分子配合物的精準構筑。實驗和量子理論計算結果表明6π-cyclo-[Bi3]3-作為有機[C3H3]+/3-最重的全金屬6p類似物，在該類錒系分子中呈現出獨特的σ芳香性，與有機體系的π-芳香性形成鮮明對比和互補，深化了人們對重金屬芳香性本質的理解。

芳香性作為有機化學的核心概念，傳統上指以苯[C6H6]和環丙烯陽離子[C3H3] +為代表的環狀平面不飽和分子中存在的離域[4n+2]π電子體系。隨著芳香性研究向無機化學領域的拓展，全金屬芳香性逐漸成為前沿的研究熱點之一，但休克爾模型是否適應于第二周期以外的元素體系中仍存爭議。cyclo-Bi3配體作為最重的環丙烯基類似物而廣受關注，然而，由于鉍金屬更傾向形成立體團簇化合物的本征屬性，導致含有平面結構的全鉍三元環cyclo-Bi3單元反三明治構型分子的構筑極具挑戰性，其電子結構與芳香性至今仍未得到明確闡釋。

針對上述問題，英國曼徹斯特大學Stephen T. Liddle院士團隊以三價鈾配合物與含雙鉍或三鉍的Zintl鹽反應，以共晶的形式分離得到含有cyclo-[Bi3]3-配體和Bi3-配體的共晶產物，但無法通過常規方法進行分離純化。為獲得純相的含有cyclo-[Bi3]3-配體的錒系分子，研究團隊設計合成了全新的多齒環己三胺類的配體，并利用K5Bi4作為cyclo-[Bi3]3-官能團轉移試劑與釷氯配合物和2.2.2-cryptand在避光條件下反應，成功分離出純相的含有cyclo-[Bi3]3-反三明治構型的Th2Bi3分子。抗磁數據和量子理論計算證實了該類分子中cyclo-[Bi3]3-的芳香性以σ-芳香性為主和π-芳香性為輔。這一結果不僅為有機-無機芳香性本質的研究提供了重要的參考價值，同時發展了穩定錒系與主族金屬團簇的新型配體和構筑方法。

相關成果以“All-metal aromaticity of cyclo-Bi33- in diuranium and dithorium inverse-sandwich-type complexes”為題發表在國際權威期刊《Nature Chemistry》上。鄭州大學化學學院2023級博士生丁俊汝為論文唯一第一作者。鄭州大學化學學院杜景禎教授、英國曼徹斯特大學Stephen T. Liddle院士、德國卡爾斯魯厄理工學院Stefanie Dehnen教授和Florian Weigend教授為論文共同通訊作者，鄭州大學為第一署名單位。該研究得到了國家自然科學基金和鄭州大學人才學科項目的支持。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41557-026-02123-8

來源：鄭州大學