又到了年底，又到了“年終總結季”。美國化學會(ACS)旗下的C&EN也照例開始準備他們的一系列“年終總結”，首先登場的是一批今年打破各種記錄的炫酷化學分子。
▌1. 首個無機雙螺旋分子
SnIP的分子結構示意圖。圖片來源：Tom Nilges/TUM
說起雙螺旋結構，第一個想到的肯定是DNA分子，但純無機的雙螺旋結構分子卻從未見諸報道。慕尼黑工業(yè)大學(TUM)Tom Nilges領導的化學家團隊今年實現(xiàn)了突破，報道了第一種完全無機的雙螺旋化合物SnIP。這是一種半導體材料，分子結構呈互相絞合的雙鏈狀，包括一條碘化錫(SnI+)鏈和一條磷(P-)鏈(見上圖)。這兩條鏈通過錫與磷的孤對電子之間的弱相互作用而保持結合，并且每個雙螺旋通過比DNA中的氫鍵更強的相互作用與相鄰的雙螺旋配位。這種材料可以形成針狀晶體(見下圖)，柔性極好，甚至可以對折而不會發(fā)生任何損壞。它們還可以很容易地被制備成直徑小于20 nm的納米棒。這些獨特的性質(zhì)再加上其光學性能，Nilges說“我們樂觀地認為SnIP可用于半導體領域，如柔性太陽能電池等。”
SnIP的針狀晶體。圖片來源：Tom Nilges/TUM
Inorganic Double Helices in Semiconducting SnIP
Adv. Mater., 2016, 28, 9783-9791, DOI: 10.1002/adma.201603135
▌2. 二茂鐵“摩天輪”
二茂鐵“摩天輪”的分子結構。圖片來源：Nature Chem.
坐落在英國倫敦泰晤士河畔的倫敦眼(The London Eye)，是世界上首座觀景摩天輪，也是倫敦的地標建筑之一?？赡苡捎诮?jīng)?？吹剿木壒剩瑐惗氐蹏鴮W院的Michael S. Inkpen，Nicholas J. Long、Tim Albrecht等人受到啟發(fā)，只用二茂鐵，制造了一個分子級別的“摩天輪”?？茖W家們之前制出過二茂鐵大環(huán)或者線性鏈結構，但這個“摩天輪”似的二茂鐵納米環(huán)卻與眾不同，它只包含五至九個1,1’-二取代的二茂鐵單元。除了結構特殊，這種具有氧化還原活性的納米結構還有眾多潛在的用途，比如用于捕獲離子或分子以檢測或控制它們，以及電子學和磁學領域。
Oligomeric ferrocene rings
Nature Chem., 2016, 8, 825-830, DOI: 10.1038/nchem.2553
▌3. 配位數(shù)之王
Cs[H2NB2(C6F5)6]結構示意圖。圖片來源：JACS
金屬陽離子中心最多能有多少個配位鍵?德國馬克斯普朗克煤炭研究所的Klaus-Richard P?rschke和同事們給出的答案是16個，這也創(chuàng)造了新的記錄。他們報道了一個新的分子——Cs[H2NB2(C6F5)6]，其中弱配位陰離子呈負一價，一個中心銫原子可以和五個陰離子單元中的16個氟原子形成配位鍵。在不使用氫作為配位配體的情況下，這是科學家們首次在一個絡合物中實現(xiàn)超過12個配位鍵。
Cs[H2NB2(C6F5)6] Featuring an Unequivocal 16-Coordinate Cation
J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9444-9451, DOI: 10.1021/jacs.6b02590
▌4. “三全”分子
同時包括單鍵、雙鍵和三鍵的鉻絡合物(a)和鎢絡合物(b)。圖片來源：Chem. Sci. / Inorg. Chem.
注意，這里的“三全”不是速凍水餃或者湯圓，指的是一個分子內(nèi)同時包括單鍵、雙鍵和三鍵，三種鍵都齊全。美國密歇根州立大學的Evan P. Beaumier和Aaron L. Odom等人報道了一種氮-鉻絡合物(上圖a)，在一個鉻原子上同時連有氮單鍵、雙鍵和三鍵。不過，他們并不是第一個玩類似花樣的化學家，約40年前的1978年，Schrock和Clark合成了一個鎢絡合物——W(CBut)(CHBut)(CH2But)(dmpe)，在一個鎢原子上同時連有碳單鍵、雙鍵和三鍵(Inorg. Chem., 1979, 18, 2454-2458)。
A complex with nitrogen single, double, and triple bonds to the same chromium atom: synthesis, structure, and reactivity
Chem. Sci., 2016, 7, 2532-2536, DOI: 10.1039/C5SC04608D
▌5. 磷屬“糖葫蘆”
包含磷屬四種元素鏈的分子。圖片來源：C&EN
據(jù)說，無機化學的樂趣之一，就是盯著元素周期表看看能做些什么新奇而有趣的事情。英國牛津大學的Alexander Hinz及德國羅斯托克大學的Axel Schulz和Alexander Villinger顯然也是這么想的。他們盯上了磷屬元素(第15族元素，氮至鉍)，并制備了一種磷屬元素的“糖葫蘆”分子，其中包括前無古人的Sb-N-As=P鏈。有意思的還在后面，作者們接受采訪時才表示，他們最開始的腦洞其實更大，目標是合成一個包含同一族四種元素的雜環(huán)!后來因為實在沒有辦法把線性前體分子成環(huán)，這才作罷。細心的(或者有強迫癥的)讀者可能注意到了，這個分子并不“完美”，確少鉍(Bi)，不過這已經(jīng)在作者們的下一步計劃中，他們表示鉍應該也可以加入到該分子中。一旦他們成功，不管是成環(huán)，還是做個更大的“糖葫蘆”，都將再一次創(chuàng)造歷史。
Synthesis of a Molecule with Four Different Adjacent Pnictogens
Chem. Eur. J., 2016, 22, 12266-12269, DOI: 10.1002/chem.201601916
▌6. 最強的堿......理論上的
鄰二乙炔基苯二價陰離子。圖片來源：C&EN
通過在氣相實驗中制備鄰二乙炔基苯二價陰離子，澳大利亞昆士蘭科技大學的Berwyck Poad和同事們創(chuàng)造了目前世界上最強的化學堿。不過，該分子的堿性卻是通過一個基于Marcus-Hush理論的模型計算所得，利用高級量子化學計算，該分子的質(zhì)子親和力達到了1,843 kJ mol?1，遠超其他超級堿。研究人員說，這個二價陰離子強到足以將氣相中的苯去質(zhì)子化，其質(zhì)子親和力的記錄不太可能被打破了(小編：真的么?記錄不就是用來被打破的?)。
Preparation of an ion with the highest calculated proton affinity: ortho-diethynylbenzene dianion
Chem. Sci., 2016, 7, 6245-6250, DOI: 10.1039/C6SC01726F
▌7. 偶極矩最大的中性分子
偶極矩最大的中性六取代苯。圖片來源：C&EN
德國馬克斯普朗克聚合物研究所的Klaus Müllen領導的研究小組制備了一種六取代的苯，其中吸電子的氰基和給電子的氨基結合起來，在同一個方向“拉”和“推”分子的電子密度。經(jīng)測定，其擁有中性分子中已知最大的偶極矩——14.1 Debye，已經(jīng)超過了離子化合物如溴化鉀(偶極矩為10.5 Debye)。
Hexasubstituted Benzenes with Ultrastrong Dipole Moments
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 3220-3223, DOI: 10.1002/anie.201508249
這些分子到底誰最酷?C&EN目前正在投票，有興趣的讀者可以去湊湊熱鬧。
來源：X-MOL
