2016“年度最炫分子”今日揭晓，“世界最强碱”仅排第4

2016-12-15 科研圈

本文主要内容引自微信公众号“X-Mol”（ID: X-molNews），略有调整。

由美国化学会（ACS）旗下的 C&EN 举办、为期一周的“年度分子”（Molecules of the year）投票于北京时间今天中午落下帷幕。今年有哪些奇妙的分子打破各项纪录？谁能夺得“年度最炫分子”称号？一起来看看吧！

▌7. 氮族“糖葫芦”（得票2%）

包含氮族四种元素链的分子。图片来源：C&EN

据说，无机化学的乐趣之一，就是盯着元素周期表看看能做些什么新奇而有趣的事情。英国牛津大学的 Alexander Hinz 及德国罗斯托克大学的 Axel Schulz 和 Alexander Villinger 显然也是这么想的。他们盯上了氮族元素（第五主族元素，氮至铋），并制备了一种氮族元素的“糖葫芦”分子，其中包括前无古人的 Sb-N-As=P 链。有意思的还在后面，作者们接受采访时才表示，他们最开始的脑洞其实更大，目标是合成一个包含同一族四种元素的杂环！后来因为实在没有办法把线性前体分子成环，这才作罢。细心的（或者有强迫症的）读者可能注意到了，这个分子并不“完美”，确少铋（Bi），不过这已经在作者们的下一步计划中，他们表示铋应该也可以加入到该分子中。一旦他们成功，不管是成环，还是做个更大的“糖葫芦”，都将再一次创造历史。

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/chem.201601916/abstract

Synthesis of a Molecule with Four Different Adjacent Pnictogens

Chem. Eur. J., 2016, 22, 12266-12269, DOI: 10.1002/chem.201601916

▌6. 首个无机双螺旋分子（得票7%）

SnIP 的分子结构示意图。图片来源：Tom Nilges/TUM

说起双螺旋结构，第一个想到的肯定是 DNA 分子，但纯无机的双螺旋结构分子却从未见诸报道。慕尼黑工业大学（TUM）Tom Nilges 领导的化学家团队今年实现了突破，报道了第一种完全无机的双螺旋化合物 SnIP。这是一种半导体材料，分子结构呈互相绞合的双链状，包括一条碘化锡（SnI+）链和一条磷（P-）链（见上图）。这两条链通过锡与磷的孤对电子之间的弱相互作用而保持结合，并且每个双螺旋通过比 DNA 中的氢键更强的相互作用与相邻的双螺旋配位。这种材料可以形成针状晶体（见下图），柔性极好，甚至可以对折而不会发生任何损坏。它们还可以很容易地被制备成直径小于20 nm 的纳米棒。这些独特的性质再加上其光学性能，Nilges 说“我们乐观地认为 SnIP 可用于半导体领域，如柔性太阳能电池等。”

SnIP 的针状晶体。图片来源：Tom Nilges/TUM

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201603135/abstract

Inorganic Double Helices in Semiconducting SnIP

Adv. Mater., 2016, 28, 9783-9791, DOI: 10.1002/adma.201603135

▌5. 配位数之王（得票8%）

Cs[H2NB2(C6F5)6]结构示意图。图片来源：JACS

金属阳离子中心最多能有多少个配位键？德国马克斯普朗克煤炭研究所的 Klaus-Richard Pörschke 和同事们给出的答案是16个，这也创造了新的记录。他们报道了一个新的分子——Cs[H2NB2(C6F5)6]，其中弱配位阴离子呈负一价，一个中心铯原子可以和五个阴离子单元中的16个氟原子形成配位键。在不使用氢作为配位配体的情况下，这是科学家们首次在一个络合物中实现超过12个配位键。

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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.6b02590

Cs[H₂NB₂(C₆F₅)₆] Featuring an Unequivocal 16-Coordinate Cation

J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9444-9451, DOI: 10.1021/jacs.6b02590

▌4. 世界最强碱（得票10%）

邻二乙炔基苯二价阴离子。图片来源：C&EN

通过在气相实验中制备邻二乙炔基苯二价阴离子，澳大利亚昆士兰科技大学的 Berwyck Poad 和同事们创造了目前世界上最强的化学碱。不过，该分子的碱性却是通过一个基于 Marcus-Hush 理论的模型计算所得，利用高级量子化学计算，该分子的质子亲和力达到了1,843 kJ/mol，远超其他超级碱。研究人员说，这个二价阴离子强到足以将气相中的苯去质子化，其质子亲和力的记录不太可能被打破了（译者注：真的么？记录不就是用来被打破的？）。

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http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/SC/C6SC01726F

Preparation of an ion with the highest calculated proton affinity: ortho-diethynylbenzene dianion

Chem. Sci., 2016, 7, 6245-6250, DOI: 10.1039/C6SC01726F

▌3. 二茂铁“摩天轮”（得票14%）

二茂铁“摩天轮”的分子结构。图片来源：Nature Chem.

坐落在英国伦敦泰晤士河畔的伦敦眼（The London Eye），是世界上首座观景摩天轮，也是伦敦的地标建筑之一。可能由于经常看到它的缘故，伦敦帝国学院的 Michael S. Inkpen，Nicholas J. Long、Tim Albrecht 等人受到启发，只用二茂铁，制造了一个分子级别的“摩天轮”。科学家们之前制出过二茂铁大环或者线性链结构，但这个“摩天轮”似的二茂铁纳米环却与众不同，它只包含五至九个1,1’-二取代的二茂铁单元。除了结构特殊，这种具有氧化还原活性的纳米结构还有众多潜在的用途，比如用于捕获离子或分子以检测或控制它们，以及电子学和磁学领域。

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http://www.nature.com/nchem/journal/v8/n9/full/nchem.2553.html

Oligomeric ferrocene rings

Nature Chem., 2016, 8, 825-830, DOI: 10.1038/nchem.2553

▌2. 偶极矩最大的中性分子（得票28%）

偶极矩最大的中性六取代苯。图片来源：C&EN

德国马克斯普朗克聚合物研究所的 Klaus Müllen 领导的研究小组制备了一种六取代的苯，其中吸电子的氰基和给电子的氨基结合起来，在同一个方向“拉”和“推”分子的电子密度。经测定，其拥有中性分子中已知最大的偶极矩——14.1 Debye，甚至超过了溴化钾（偶极矩为10.5 Debye）等离子化合物。

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http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201508249/abstract

Hexasubstituted Benzenes with Ultrastrong Dipole Moments

Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 3220-3223, DOI: 10.1002/anie.201508249

▌1. “三全”分子（得票31%）

同时包括单键、双键和三键的铬络合物(a)和钨络合物(b)。图片来源：Chem. Sci. / Inorg. Chem.

注意，这里的“三全”不是速冻水饺或者汤圆，而是一个原子同时以单键、双键、三键与另一种原子相连，三种键都齐全。在1978年，Schrock 和 Clark 合成了一个钨络合物——W(CBut)(CHBut)(CH2But)(dmpe)，在一个钨原子上同时连有碳钨单键、双键和三键（Inorg. Chem., 1979, 18, 2454-2458）。时隔四十年后，美国密歇根州立大学的 Evan P. Beaumier 和 Aaron L. Odom 等人用氮-铬络合物（上图a）再现了这一奇观：一个铬原子上同时连有氮铬单键、双键和三键。

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http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/SC/C5SC04608D

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

原文链接：

http://yearinreview.cenmag.org/molecules-of-the-year/

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