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分子科学研究所发表超短铍-铍(Be-Be)键重要研究成果

信息来源:分子所  发布者:  时间:2016-11-18阅读次数:

   近日,我校分子科学研究所与美国科罗拉多大学化学系合作,在国际权威学术期刊德国《应用化学》发表超短铍-铍(Be-Be)键重要研究成果(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, DOI: 10.1002/anie.201609455),实现了主族金属元素结构化学与成键理论的突破。分子科学研究所吴艳波教授、袁彩霞副教授、博士生赵雪锋和美国科罗拉多大学丹佛校区Xiaotai Wang(汪小泰)教授是文章的共同作者。

 

  

  “最短的金属-金属键长是多少?”是化学领域关注较多的极限问题之一。之前报道的“超短金属-金属键”主要存在于3d过渡金属五重键(1.706–1.835 埃)中。作为对比,因为主族金属间很难形成金属-金属多重键,因此目前极少见主族金属间的超短金属-金属键。

 

  

  本文作者在前期研究中发现,主族金属Be-Be“键”也可以被缩短到1.90 埃以内。在“键”字上加引号是因为两个Be原子之间的距离是由于静电吸引作用,而不是由于传统的定域化学键的影响而变短。受此启发,作者使用“增强静电吸引”策略设计了一系列含有菱形Be2X2 (X = C, N)核心的全局极小结构(即能量最低结构),其Be-Be间距已被缩短到与3d过渡金属五重键的键长类似的程度。值得一提的是,Be2[NLi]2分子中的Be-Be间距只有1.728 埃(见下图分子1),这是全局极小结构中目前已知的最短主族金属间距。

 

 

 

 

  与无轨道重叠的“增强静电吸引”策略互补,本文作者在Be-Be的桥位巧妙地引入辅助原子,使得只有两个价电子的Be原子之间形成了三个成键分子轨道,通过“最大轨道重叠”策略设计了含有Be-Be轴的三维星状分子和氮杂环卡宾支撑的Be2H2单元的分子,其超短的Be-Be间距(1.802和1.840 埃,见上图分子2和3)也可媲美3d过渡金属五重键。

 

 

  该研究受到国家自然科学基金(21273140和21471092)、NSFC-广东联合基金(第二期)超级计算科学应用研究专项、国家超级计算广州中心、山西省高等学校创新人才支持计划和山西省高等学校131领军人才工程的资助。

 

 

  全文链接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201609455/full

 

 

 

 

 

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