夹层复合物现已成为无机化学教科书中的标准课题，茂金属的键合和电子结构也被列入本科化学课程。这些夹层分子在工业中也很重要，它们可用作催化剂，并被用于制造独特的金属聚合物。第一个也是最著名的茂金属是"二茂铁"，它含有一个铁原子。

茂金属化学的进步导致了"杂多金属"夹层分子的合成，这种分子的创造具有挑战性，但却为新的化学发现和工业应用提供了潜力。安德烈-舍费尔（André Schäfer）和英格-比绍夫（Inga Bischoff）在实验室中与他们的新型二茂金属样品。图片来源：萨尔州大学/Thorsten Mohr

没有人确切知道目前有多少种三明治分子，但数量肯定数以千计。它们都有一个共同点：在两个碳原子的扁平环之间有一个金属原子。至少在 2004 年之前，人们一直是这么认为的，直到塞维利亚大学的一个研究小组有了惊人的发现。

长期以来，这种含有两个锌原子的"二茂金属"一直是同类作品中的佼佼者，直到去年英国的一个研究小组成功合成了一种非常类似的含有两个铍原子的分子。

但现在，德国萨尔州大学安德烈-舍费尔博士研究小组的博士生英格-比肖夫（Inga Bischoff）又向前迈进了一大步。她成功地在实验室中合成了世界上第一个"异双金属"夹层复合物--一种含有两种不同金属原子的二茂金属。

理论与实践的突破

2004 年发现第一个茂金属后不久，理论研究表明它不一定要含有两个完全相同的金属原子，含有两个不同金属原子的复合物也应该是稳定的。这些预测是在利用功能强大的计算机进行量子化学建模计算的基础上得出的。尽管预测了这种分子的稳定性，但在英格-比绍夫取得目前的突破之前，所有在实验室中制造这种分子的尝试都没有成功。

"当你意识到手中握着的是什么时，你会感到非常兴奋和特别。肉眼看上去，它只是另一种白色粉末。但我仍然清楚地记得，当我们第一次在电脑屏幕上看到实验测定的分子结构时，我们知道我们有了一个含有两种不同金属原子的三明治分子，"安德烈-舍费尔博士说。

"选择哪种碳环和在碳环之间包围哪种金属原子一样重要。这一点至关重要，因为环状碳环和金属原子的电子结构必须相互匹配，我们的'异双金属二茂金属'中包含的金属是锂和铝。计算预测这两种金属将是合适的候选金属，因为它们的电子结构在某些意义上与两个锌原子的电子结构相似，我们知道这两种金属可以形成稳定的二茂金属。"

但是，听起来简单明了的事情却花了几个月的时间才实现。事实证明，这种分子非常活跃，只能在惰性氮气或氩气毯下合成、储存和分析。如果它接触到空气，就会直接分解。一旦合成了这种分子，就需要对其进行表征，这就需要萨尔州大学的整个科学家团队的参与。他们的工作成果现已发表在备受推崇的《自然-化学》杂志上。

"我们的杂多金属二茂金属实际上代表了一类全新的夹层分子。"小组负责人 André Schäfer 博士说："谁知道呢，也许有一天它也会被写进学生的教科书中。但首先，我们需要进一步研究它。目前，我们对它的结构有了很好的了解，但对它的反应性仍然知之甚少。如果我们找到其他合适的金属原子组合，将来很可能合成出其他夹杂多金属的二茂金属。"

1973 年，德国化学家恩斯特-奥托-费舍尔（Ernst Otto Fischer）和英国化学家杰弗里-威尔金森（Geoffrey Wilkinson）获得诺贝尔奖，以表彰他们在有机金属（即所谓的夹心化合物）化学方面独立完成的开创性工作，这凸显了这类分子的巨大意义。

编译来源：ScitechDaily

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