芳香性研究取得阶段性进展:过渡金属在非传统芳香性方面展现魅力

发布日期:2019-5-10     浏览次数:962次    发布者:刘春英    

我院朱军课题组在芳香性方面取得阶段性进展,相关成果以“Unconventional Aromaticity in Organometallics: The Power of Transition Metals”为题发表于Accounts of Chemical Research (DOI10.1021/acs.accounts.9b00092)。这也是我国学者首次在该期刊发表关于芳香性理论研究的综述文章。

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芳香性作为化学中最重要的概念之一,一直吸引着实验和理论科学家的关注。传统有机分子和金属苯及其衍生物体的芳香性已有大量研究。相比而言,其他金属有机体系的芳香性研究却较为有限。作为一种概念,芳香性无法通过实验进行精确测定,使得基于量子化学的理论计算在对芳香性的评估中展现重要作用,尤其在新颖芳香性的发现和诠释中扮演着不可或缺的角色。该综述文章总结了朱军课题组近10年来在芳香性理论研究方面的成果,通过与实验化学家合作并借助理论计算发现了金属有机体系中一系列非传统芳香性,强调过渡金属在实现新颖芳香性中的强大作用。

具体而言,过渡金属可通过不同的位置(环内和环外)参与到环上电子的共轭从而产生芳香性。当金属处于环外时,可通过超共轭作用诱导相关环产生芳香性,且表现能力优于主族元素。此外,还可通过配体的调控以及环上取代基不同位置的推拉电子效应来对芳香性进行有效调控。从而理论预测了迄今为止最为芳香和反芳香的吡咯阳离子以及最芳香的中性环戊二烯分子。当过渡金属处于环内时,可以通过过渡金属的d轨道实现相位反转,获得Craig型的莫比乌斯芳香性,如金属杂戊搭烯(炔)和双铜杂[10]轮烯。文章也阐述了金属有机化学中的σ芳香性,报道了几类不饱和的金属有机配合物,其不饱和环的σ芳香性可力压π芳香性而可占据主导地位。该综述为设计独特的金属杂芳香化合物提供了重要思路。在文章的展望部分,作者指出理论计算不仅可用于诠释实验现象,更应该充分发挥预测的功能,理论设计一些有趣的分子结构、材料和反应,供实验化学家验证。

该研究工作在我院朱军教授指导下完成,陈丹丹同学为论文第一作者,谢琼同学作为第二作者参与了超共轭芳香性的总结。该工作获得国家自然基金(21873079215731792117218421103142)和国家万人计划青年拔尖人才的资助。

论文链接:https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.accounts.9b00092