长春应化所报道首例全金属三明治化合物

“三明治化合物”是指由金属原子和两个环多烯形成的“夹心式”化合物。环多烯含离域π键，能作为π电子给予体与金属原子形成配位化合物。二茂铁是1950年代合成的首例具有芳香族性质的有机过渡金属夹心化合物，它的发现展开了环戊二烯基与过渡金属的众多π配合物的化学，也为有机金属化学掀开新的帷幕，该系列化合物已经在催化、有机合成、新材料等领域得到了非常广泛的应用。

进入21世纪以来，三明治化合物研究领域取得两项里程碑式的进展。其一，美国科学家合成一种全新“不含碳”(carbon-free)夹心化合物[Ti(P₅)₂]^2-(Science2002)。其二，日本科学家合成[Pd₃Tr₂Cl₃]^-(Science2006)，即将单原子金属夹心进一步扩展到多原子金属层。但是，60余年来全金属芳香性三明治化合物的合成一直未获得突破。

在国家自然科学基金等项目资助下，长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室孙忠明课题组围绕全金属芳香性团簇化合物的合成开展工作，成功制备了首例全金属三明治化合物[Sb₃Au₃Sb₃]^3-，该化合物由三层金属三角面叠加而成三棱柱结构，Au₃位于两个Sb₃三角面中间。课题组和山西大学翟华金教授合作，对化合物的电子结构进行了详细的分析。研究表明，[Sb₃Au₃Sb₃]^3-有一个较宽的能隙(3.08eV)，即该全金属体系可能呈现半导体特性。体系中Au-Au键级较小和电子计数不足现象均说明Au-Au之间的相互作用非常弱，3个Au-Au键没有形成典型共价作用，而是主要依靠一种离散的亲金效应维系(强度相当于氢键)。体系中上下两个Sb₃环呈现全离域3c-3eπ键特征，其核独立化学位移NICS值为-23.13ppm略小于苯环，说明[Sb₃Au₃Sb₃]^3-体系具有芳香性。

长春应化所报道首例全金属三明治化合物

全金属三明治化合物、全金属芳香性都是团簇化学领域的新概念，目前在教科书中都难寻踪影。论文发表后，全金属芳香性理论的创始人、国际知名的理论化学家、美国犹他州立大学教授Alexander Boldyrev立即致信表示：“这一研究成果在金属芳香性和配位化学领域是一个非常重要的贡献。”

该化合物的成功制备为合成其他全金属三明治化合物指明了新的途径，研究人员下一步尝试将稀土元素引入该体系中，希望得到更多新颖结构类型的全金属三明治结构化合物。

该工作发表在最新一期的《J. Am. Chem. Soc.》上。

http://dx.doi.org/10.1021/jacs.5b07730