定于29日出版的美国《科学》杂志刊登一份由中美科学家联合署名的论文,宣布从理论上发现五配位平面碳化合物,填补了多配位平面碳研究的一项空白。
论文第一作者、美国佐治亚大学博士后汪志祥在接受本社记者电话采访时介绍说:配体数指中心原子与其它原子成键的个数。碳原子配体具有三类传统的排列方式:如乙炔的两配位线形、苯环的三配位三角形和甲烷中的四配位四面体。
30年前,后来获得诺贝尔化学奖的美国教授罗尔德·霍夫曼提出一个化学“谜题”:四配位平面碳是否存在?这个难题由美国佐治亚大学的著名量子化学家施莱尔教授和其他化学家共同解决。他们不仅通过理论计算证实了四配位平面碳化合物的可能性,而且从实验上找到了具体例子。此后不久施莱尔又证明了六配位平面碳化合物的合理性。
此次,施莱尔与汪志祥合作,证明五配位平面碳化合物也有存在的合理性,从而填补了四配位和六配位间的空白。他们发现了三个具有五配位平面碳的基本单元。通过把这三个基本单元嵌入到单环或多环碳氢化合物中,他们设计出一类新的分子,并将之命名为“超配位芳香烃”。
芳香族化合物最初指分子中含有苯环的化合物。19世纪中叶,化学工作者发现有相当多的有机化合物具有一些特别的性质,它们的分子式中氢原子与碳原子之比往往小于1,但是它们的化学性质却不像一般的不饱和化合物。例如,它们不容易起加成反应而容易起取代反应。这些化合物中许多有芳香气味,有些是从香料中提取出来的,因此当时称它们为芳香族化合物。汪志祥等人发现的这类新化合物还具有一种有趣的性质,就是依赖于所选取的单元不同,这些新化合物可以维持或转换原母体碳氢化合物的芳香性或反芳香性。
曾在中国科学院研究生院工作的汪志祥指出,此次的发现拓展了人类对化学键的认识,丰富了有机化学和无机化学的内容,同时在这两者之间架起了桥梁。他估计,这类不寻常的化合物可能具有某些新的性质,可以用来设计新的材料。