含稀土金属-过渡金属键的d-f杂核金属分子簇

Metal cluster is one of the most important branches of cluster chemistry. The direct metal-metal bond is the most remarkable structural feature for metal cluster. Compared with the well-developed transition-metal clusters, the chemistry of rare-earth cluster with metal-metal bond is still in its infancy. At present, there is no effective method for the construction of d-f heterometallic molecular clusters containing metal-metal bonds. Therefore, this project intends to establish an effective strategy for the construction of this kind of clusters with metal-metal bonds. Firstly, we will design new ligands based on the principles of coordination chemistry, and then construction of d-f heterometallic molecular clusters with rare-earth-transition metal bonds. Secondly, we will investigate the reactivity, spectrum, electrochemistry, magnetism and catalytic property of these novel d-f heterometallic molecular clusters. Thirdly, we will explore the intrinsic relationship between the structure and properties of these novel metal clusters. This study not only enriches the members of cluster chemistry but also promotes the development of organometallic chemistry, coordination chemistry, and material chemistry for rare-earth elements.

金属团簇是团簇化学的重要分支之一。金属-金属键是金属团簇最关键的结构特征。与发展较完善的过渡金属团簇化学相比，含金属-金属键的稀土金属团簇化学的相关研究还处于起步阶段。目前，已报道的含稀土金属-过渡金属键的d-f杂核金属分子簇合物较少。因此，本项目主要研究此类杂核金属分子簇的构筑策略及其性能，主要包括：i）根据配位化学基本原理，设计新颖配体，构筑一系列含稀土金属-过渡金属键的杂核金属分子簇合物；ii）逐步建立构筑含金属-金属键的d-f杂核金属分子簇的有效方法；iii）对合成的d-f杂核金属分子簇的光、电、磁、催化等性能进行深入研究，探索这些新颖金属簇合物结构与性能之间的内在关系。本项目的顺利开展，将有助于深入认识稀土金属-过渡金属键的成键本质及规律，促进团簇化学、金属有机化学、配位化学、材料化学等相关学科的发展。

金属团簇是团簇化学的重要分支之一。金属-金属键是金属团簇最关键的结构特征。与发展较完善的过渡金属团簇化学相比，含金属-金属键的稀土金属团簇化学的相关研究还处于起步阶段。在本项目资助下，成功构筑了一系列含有金属-金属键的d-f杂核金属分子簇合物，并对系列杂核金属分子簇的性能及应用开展了系统研究，取得系列进展，主要包括：i）基于双层N-P配体，成功构筑分子内含多个稀土金属-过渡金属的d-f杂核金属分子簇合物，为稀土金属-过渡金属键的构筑提供新方法；ii）通过配体设计，构筑分子内含有不同锕系金属-过渡金属键的d-f杂核金属分子簇合物，实现锕系金属-金属键物种的可控构筑；iii）构筑一系列含有锕系金属-金属三重键的d-f杂核金属分子簇合物，为研究锕系金属与过渡金属之间的成键电导丰富的物质基础；iv）基于锕系金属-过渡金属协同策略，实现炔烃的选择性硼氢化；v）锕系金属-金属协同策略、锕系金属-配体协同策略等，实现常温、常压下，一系列小分子，如氮气、氧气、白磷、砷的活化及转化。该系列成果为研究含金属-金属键的d-f杂核金属分子簇结构与性能之间的内在关系奠定了丰富的物质基础。本项目的顺利完成，有助于深入认识含金属-金属键的d-f杂核金属分子簇的成键本质及规律，促进团簇化学、金属有机化学、配位化学、材料化学等相关学科的发展。