過渡金屬與主族重元素多重鍵：Fe≡A三重鍵(A = As,Sb,Bi)

方維海

北京師范大學化學學院，北京 100875

多重鍵是一類極為重要的化學鍵，而主族元素和過渡金屬元素之間的多重鍵在無機化學、材料科學和催化科學等領域具有重要應用，因而長期以來受到人們的廣泛關注。自從二十世紀中期以來，大量包含過渡金屬TM≡C和TM≡N三重鍵的化合物被合成出來，這些多重鍵化合物表現出了獨特的成鍵特性以及豐富多樣的反應特性1–3。與較輕的主族元素不同，重的主族元素原子由于其ns和 np價軌道半徑差別大，比較難以形成多重鍵4。

最近，清華大學李雋教授課題組和復旦大學周鳴飛教授課題組合作，首次在氣相條件下制備和表征了具有 Fe≡A (A = As,Sb,Bi)三重鍵的配合物離子，相關結果發表在Angewandte Chemie International Edition上5，清華大學王佳琦博士和東華大學池超賢博士是論文的共同第一作者。他們利用脈沖激光濺射-超聲分子束載帶技術在氣相條件下制備了包含過渡金屬鐵和主族元素As，Sb和Bi的異核羰基配合物負離子。飛行時間質譜探測表明，產物主要形成了分子式為的負離子。他們利用質量選擇-紅外光解離光譜實驗方法獲得了三種離子的紅外光譜。三種離子的紅外振動光譜在 CO伸縮振動頻率區域均只有兩個譜峰，表明三種離子均具有C3v對稱性，其中三個CO配體均配位在鐵原子上。

這一研究結果證實了后過渡金屬和重主族元素原子之間可以形成有效的三重鍵。這些結果與這兩個研究團隊此前發現鈾-鐵三重鍵化合物一起6，豐富了重元素的成鍵方式，也為進一步宏觀合成具有后過渡金屬-重主族元素多重鍵的化合物及其在材料、催化等領域的應用提供了重要的基礎。