大化化物所等研究发现金氮复合物中存在等瓣相似性

2011-4-12 16:33 来源: 中国科学院
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  近期,中科院大连化学物理研究所唐紫超研究员与厦门大学吕鑫教授合作研究发现金氮复合物中存在等瓣相似性,该工作发表在已出版的Angew. Chem. Int. Ed.(2011, 50, 2166-2170)上。

  众所周知,体相的金非常不活泼,但纳米尺度的金团簇在材料、催化等方面具有奇特的性质。固氮过程是现代工业的重要组成部分,而过渡态金属团簇可以吸附氮气分子,对固氮过程存在潜在的催化效果。为了在分子尺度上研究氮气分子与金团簇的相互作用,唐紫超研究组(11T2组)利用激光溅射团簇源合成了一系列的金氮团簇正离子,并获得了其高分辨的时间飞行质谱。实验结果清晰得表明,对应[AuN4]+, [Au2N5]+, [Au3N6]+, [Au3N7]0和[Au4N9]+的谱峰非常强,为幻数团簇(Magic-Number Clusters),一般具有高对称的几何构型,以及较高的热力学和动力学稳定性。

  唐紫超组与合作者对这些幻数团簇进行了详细的理论计算。理论研究表明,这些幻数团簇具有高对称性和高稳定性。进一步的成键以及分子轨道分析等证明,这些幻数团簇中[AuN2]+组分与[H]+质子非常类似。根据等瓣相似原理的定义,这两个分子或者片段的前线轨道具有相同的数目,相同的对称性,相同的电子布局以及相同的激发态,即[AuN2]+组分与[H]+质子之间等瓣相似。

  这是继[AuPPh3]+和质子[H]+之间等瓣相似性发现之后的又一重要发现,对于金氮复合物的合成、化学固氮具有重要的意义。