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《Science》报道我校赵莉莉教授课题组的研究成果: 18电子规则适用性的新突破

近日,我校赵莉莉教授课题组和复旦大学周鸣飞教授课题组合作发现主族碱金属元素适用18电子规则。

一般认为,过渡金属元素遵循18电子规则,此规则也作为一个经典标准来判定过渡金属复合物的稳定性。碱土金属元素是经典的主族元素,往往通过ns和np价电子轨道进行化学成键。然而,最近复旦大学周鸣飞课题组通过实验和谱学数据,在低温Ne环境中发现并证明了8配位稳定的碱土金属羰基复合物M(CO)8 (M=Ca, Sr或Ba)。我校赵莉莉教授和Frenking教授课题组对M(CO)8 (M=Ca, Sr或Ba)进行了详细的理论研究,结果表明:AE(CO)8 (AE = Ca, Sr, Ba)化合物中AE处于0价态,满足经典的18电子规则。其中,钙Ca、锶Sr和钡Ba像过渡金属原子一样,利用(n-1)d原子轨道与CO形成化学键,表现出过渡金属-CO的成键特征。EDA-NOCV分析表明,在形成的AE-CO键中,最大的贡献来自于碱土金属AE 中d轨道上的π电子向CO配体上的反馈作用([AE(dπ)]→(CO)8 π backdonation),很好地解释了这些化合物中C-O伸缩振动较强红移的现象。由于其(n-1)d原子轨道可以参与成键,碱土元素的化学反应性比预想的要更加丰富多彩。此项工作将有助于未来优化设计出更多具有特殊结构特征和反应活性的碱土金属化合物,实现主族元素的化学反应活性的新突破。

相关研究成果以“Observation of alkaline earth complexes M(CO)8 (M = Ca, Sr, Ba) that mimic transition metals”为题发表在《Science》主刊上。复旦大学Xuan Wu和我校赵莉莉教授为共同第一作者。

原文链接://science.sciencemag.org/content/361/6405/912 (Science, 2018, 361, 912-916)

 

单位:化学与分子工程学院(IAS);审核:杨文忠

 

赵莉莉教授简介

2012年中国科学院研究生院博士毕业,专业方向物理化学/计算化学。2012-2014年在新加坡科技局(A*STAR)高性能计算研究院(IHPC)任职科学家(Scientist I)。2014-2016年荣获德国洪堡奖学金资助,成为洪堡学者。2016年11月11日正式入职南京工业大学先进化学制造研究院。在设计非金属氢化催化剂、研究与环境友好相关的反应机理、模拟具有催化活性的混合金属氧化物材料、探索新型成键方式、设计新型电子结构等领域取得了一系列突出的研究成果。迄今为止,已发表国际SCI论文40余篇,其中以第一作者、通讯作者、共同第一作者在Science、J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., Coord. Chem. Rev., WIRE:Comput. Mol. Science Chem.-Eur. J., J. Org. Chem., Dalton Trans.等国际知名期刊上发表论文近30 篇。

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