又到了年底，又到了“年終總結(jié)季”。美國化學(xué)會(huì)(ACS)旗下的C&EN也照例開始準(zhǔn)備他們的一系列“年終總結(jié)”，首先登場(chǎng)的是一批今年打破各種記錄的炫酷化學(xué)分子。

　　▌1. 首個(gè)無機(jī)雙螺旋分子

SnIP的分子結(jié)構(gòu)示意圖。圖片來源：Tom Nilges/TUM

　　說起雙螺旋結(jié)構(gòu)，第一個(gè)想到的肯定是DNA分子，但純無機(jī)的雙螺旋結(jié)構(gòu)分子卻從未見諸報(bào)道。慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)Tom Nilges領(lǐng)導(dǎo)的化學(xué)家團(tuán)隊(duì)今年實(shí)現(xiàn)了突破，報(bào)道了第一種完全無機(jī)的雙螺旋化合物SnIP。這是一種半導(dǎo)體材料，分子結(jié)構(gòu)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(duì)電子之間的弱相互作用而保持結(jié)合，并且每個(gè)雙螺旋通過比DNA中的氫鍵更強(qiáng)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(duì)折而不會(huì)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(dú)特的性質(zhì)再加上其光學(xué)性能，Nilges說“我們樂觀地認(rèn)為SnIP可用于半導(dǎo)體領(lǐng)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(jié)構(gòu)。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(biāo)建筑之一。可能由于經(jīng)?？吹剿木壒?，倫敦帝國學(xué)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(gè)分子級(jí)別的“摩天輪”?？茖W(xué)家們之前制出過二茂鐵大環(huán)或者線性鏈結(jié)構(gòu)，但這個(gè)“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(gè)1,1’-二取代的二茂鐵單元。除了結(jié)構(gòu)特殊，這種具有氧化還原活性的納米結(jié)構(gòu)還有眾多潛在的用途，比如用于捕獲離子或分子以檢測(cè)或控制它們，以及電子學(xué)和磁學(xué)領(lǐng)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(jié)構(gòu)示意圖。圖片來源：JACS

　　金屬陽離子中心最多能有多少個(gè)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(gè)，這也創(chuàng)造了新的記錄。他們報(bào)道了一個(gè)新的分子——Cs[H2NB2(C6F5)6]，其中弱配位陰離子呈負(fù)一價(jià)，一個(gè)中心銫原子可以和五個(gè)陰離子單元中的16個(gè)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(xué)家們首次在一個(gè)絡(luò)合物中實(shí)現(xiàn)超過12個(gè)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(shí)包括單鍵、雙鍵和三鍵的鉻絡(luò)合物(a)和鎢絡(luò)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(gè)分子內(nèi)同時(shí)包括單鍵、雙鍵和三鍵，三種鍵都齊全。美國密歇根州立大學(xué)的Evan P. Beaumier和Aaron L. Odom等人報(bào)道了一種氮-鉻絡(luò)合物(上圖a)，在一個(gè)鉻原子上同時(shí)連有氮單鍵、雙鍵和三鍵。不過，他們并不是第一個(gè)玩類似花樣的化學(xué)家，約40年前的1978年，Schrock和Clark合成了一個(gè)鎢絡(luò)合物——W(CBut)(CHBut)(CH2But)(dmpe)，在一個(gè)鎢原子上同時(shí)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(jī)化學(xué)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(xué)的Alexander Hinz及德國羅斯托克大學(xué)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(shí)才表示，他們最開始的腦洞其實(shí)更大，目標(biāo)是合成一個(gè)包含同一族四種元素的雜環(huán)!后來因?yàn)閷?shí)在沒有辦法把線性前體分子成環(huán)，這才作罷。細(xì)心的(或者有強(qiáng)迫癥的)讀者可能注意到了，這個(gè)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(jì)劃中，他們表示鉍應(yīng)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(gè)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(qiáng)的堿......理論上的

鄰二乙炔基苯二價(jià)陰離子。圖片來源：C&EN

　　通過在氣相實(shí)驗(yàn)中制備鄰二乙炔基苯二價(jià)陰離子，澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)的Berwyck Poad和同事們創(chuàng)造了目前世界上最強(qiáng)的化學(xué)堿。不過，該分子的堿性卻是通過一個(gè)基于Marcus-Hush理論的模型計(jì)算所得，利用高級(jí)量子化學(xué)計(jì)算，該分子的質(zhì)子親和力達(dá)到了1,843 kJ mol?1，遠(yuǎn)超其他超級(jí)堿。研究人員說，這個(gè)二價(jià)陰離子強(qiáng)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(lǐng)導(dǎo)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(jié)合起來，在同一個(gè)方向“拉”和“推”分子的電子密度。經(jīng)測(cè)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。