近日，中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所稀土資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室孫忠明課題組在稀土分子合金的研究中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》（angew.chem.int.ed.2016,doi:10.1002/anie.*******）上。美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》（chemical&engineeringnews，簡(jiǎn)稱(chēng)c&en）以cyclicantimonycomplexestakearomaticitytoanewlevel為題報(bào)道了該成果，認(rèn)為“theachievementcontinuestoexpandtheconceptofaromaticitybeyonditshumblebeginnings150yearsago”。
　　分子合金（molecularalloy）是指至少由兩種不同的(半)金屬組成的低氧化態(tài)團(tuán)簇，具有明顯的金屬-金屬鍵相互作用。從分子水平上研究合金化合物中最基本組元的化學(xué)問(wèn)題，對(duì)深入理解不同金屬原子間的相互作用、發(fā)現(xiàn)一些獨(dú)特的化學(xué)鍵和新奇的物理性質(zhì)具有重要的科學(xué)意義。分子合金作為一個(gè)獨(dú)立的“建筑單元（buildingblock）”，可用于組裝具有特定功能的新材料。
　　1865年，凱庫(kù)勒提出苯分子的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)苯和類(lèi)苯化合物有特殊性質(zhì)(芳香性)。1931年，德國(guó)化學(xué)家休克爾從分子軌道理論的角度，對(duì)環(huán)狀化合物的芳香性提出了重要判據(jù)：休克爾規(guī)則。1965年，美國(guó)化學(xué)家breslow首次提出“反芳香性”這一重要概念，用于解釋含有4n個(gè)π電子的環(huán)狀共軛體系。在“反芳香性”化合物中，其熱力學(xué)穩(wěn)定性大大降低。目前能夠成功分離的反芳香性物質(zhì)極少。此前，具有全金屬反芳香性的化合物只存在于氣相中，固態(tài)化合物始終未被合成出來(lái)。
　　孫忠明課題組多年來(lái)立足分子合金團(tuán)簇這一研究領(lǐng)域，以稀土配位化學(xué)為主要研究手段，圍繞稀土-主族金屬元素如何穩(wěn)定成鍵這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展工作，長(zhǎng)期致力于豐富和發(fā)展“金屬芳香性”和“金屬反芳香性”等一系列化學(xué)基本概念；成功制備出首例具有全金屬反芳香性的稀土分子合金，[lnsb12]3-（ln=la,y,ho,er,lu）。在該團(tuán)簇中，稀土離子被三個(gè)sb4菱形環(huán)所圍繞，形成了一個(gè)類(lèi)似茂稀土的結(jié)構(gòu)。
　　課題組與美國(guó)boldyrev教授合作，從理論化學(xué)角度分析了[lnsb12]3-離子的電子結(jié)構(gòu)。在該化合物中，稀土元素形式上帶有三個(gè)正電荷，根據(jù)電荷平衡，每個(gè)sb4環(huán)形式上應(yīng)該攜帶兩個(gè)負(fù)電荷，但是由于每個(gè)sb4環(huán)需要提供2個(gè)電子去形成sb4環(huán)與稀土離子之間的三中心兩電子鍵，從而使該陰離子團(tuán)簇穩(wěn)定存在，致使sb4環(huán)上事實(shí)上只剩余4個(gè)π電子，符合4n規(guī)則，具有反芳香性。
　　這項(xiàng)工作是該課題組“金屬芳香性”研究工作的進(jìn)一步延伸，此前課題組曾報(bào)道了首例全金屬芳香性三明治化合物(j.am.chem.soc.,2015,137,10954)并被美國(guó)《化學(xué)與工程新聞》（c&en）以all-metalsandwichisnowonthemanu為題進(jìn)行報(bào)道。