通过3σg and 2σu轨道杂化获得C2分子的分子轨道理论和现代价键理论统一

东北师范大学的张珉副教授与苏忠民教授对C2分子的传统分子轨道的3σg和2σu利用正交杂化方式获得极化简并的单自旋电子轨道，实现了极化单电子在C-C键两端的独立分布。 这种方式的结果同以色列著名理论化学家S. Shaik教授和厦门大学吴玮教授利用现代价键理论实现的C-C四重键结果相一致(Nat. Chem., 2012, 4, 195-200)。而C-C四重键的理论问题曾引起诺贝尔获奖者R. Hoffmann教授、分子轨道理论德国著名理论化学家G. Frenking教授与现代价键理论领军代表 S. Shaik教授等之间的激烈的讨论(Angew. Chem. Int. Ed., 2013, 52, 3020-3033和2013, 52, 5922-5925等)。

东北师范大学的张珉副教授与苏忠民教授利用CASSCF(8,8)方法对新杂化后的C2的新轨道方案进行了精确的计算，结果与传统的双π键分子轨道轨道方案具有完全相同的能量、单电子密度分布特性和振动频率等。同时新方案中主要结构为单态双自由基，权重比传统的双键权重高2.7%。如果按照价键理论，三个主要结构都属于第四重键，权重达到84.7%。从而实现了利用了分子轨道理论对C-C四重键的解释，并阐述了其内在的单态双自由特性是C2分子高反应活性的起源。

文章最后利用我国苏轼的《题西林壁》总结了各家理论对C2问题的双键和四重键结构及单态双自由基方案，都是辩证统一的。  

这一研究成果发表于《Chem. Sci.》上。

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/sc/c5sc03437j