茂金属化学的进步导致了“杂双金属”夹心分子的合成，这对创造具有挑战性，但为新的化学发现和工业应用提供了潜力。安德烈·

　　Sch?fer和因加·比肖夫带着他们的新二茂金属样品在实验室里。资料来源:萨尔大学/Thorsten Mohr

　　第一种也是最著名的茂金属是“二茂铁”，它包含一个铁原子。夹层配合物现在是无机化学教科书的标准主题，茂金属的成键和电子结构是本科化学课程的内容。这些夹层分子在工业上也很重要，它们作为催化剂，用于制造独特的金属聚合物。

　　没有人确切地知道今天有多少个三明治分子，但这个数字肯定有几千个。它们都有一个共同点:一个单一的金属原子位于两个扁平的碳原子环之间。至少在2004年之前，人们是这么认为的，当时塞维利亚大学的一个研究小组有了一个惊人的发现。

　　西班牙研究小组成功地合成了包含两个而不是一个金属原子的三明治分子。很长一段时间以来，这种含有两个锌原子的“二茂金属”一直是同类中唯一的例子，直到去年英国的一个研究小组成功地合成了一种含有两个铍原子的非常相似的分子。但是现在，萨尔大学安德列博士Sch?fer研究小组的博士生英加·比肖夫(Inga Bischoff)又向前迈出了一大步。她成功地在实验室中合成了世界上第一个“杂双金属”夹层复合物——一种包含两个不同金属原子的二茂金属。

　　理论与实践的突破

　　在2004年发现第一个二茂金属后不久，理论工作表明，二茂金属不一定要包含两个相同的金属原子，而且由两个不同金属原子组成的配合物也应该是稳定的。这些预测是在量子化学模型计算的基础上用强大的计算机做出的。尽管有这种预期的稳定性，但所有在实验室中制造这种分子的尝试都是失败的，直到英加·比肖夫(Inga Bischoff)目前的突破。

　　“当你意识到自己手里拿的是什么时，真的很兴奋，很特别。用肉眼看，它只是另一种白色粉末。“但我仍然清楚地记得我们第一次在电脑屏幕上看到实验确定的分子结构的那一刻，我们知道我们有一个由两个不同金属原子组成的三明治分子，”安德雷博士说Sch?fer。

　　“你选择哪个碳环和你想在它们之间包裹哪个金属原子一样重要。“这是至关重要的，因为环状碳环和金属原子的电子结构必须彼此匹配，”英加·比肖夫解释说。“我们的‘杂双金属二茂物’中包含的金属是锂和铝。计算预测这两种金属是合适的候选者，因为它们的电子结构在某种程度上类似于两个锌原子，我们知道锌原子可以形成稳定的二茂金属。”

　　但这些听起来如此简单明了的东西却花了几个月的时间才实现。这种分子的反应性很强，只能在惰性氮气或氩气包层下进行合成、储存和分析。如果它接触到空气，它就会分解。一旦它被合成，就需要对分子进行表征，这需要来自萨尔大学的整个科学家团队的参与。他们的研究结果已经发表在备受尊敬的《自然化学》杂志上。

　　“我们的杂双金属二茂金属实际上代表了一种全新的三明治分子，”研究小组负责人安德雷博士(andr

　　Sch?fer)说。谁知道呢，也许有一天它也会被收入学生教科书。但首先，我们需要进一步研究它。目前，我们对它的结构已经有了很好的了解，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，将来很可能合成其他杂双金属二茂物。”

　　1973年，德国化学家恩斯特·奥托·菲舍尔(Ernst Otto Fischer)和英国化学家杰弗里·威尔金森(Geoffrey Wilkinson)被授予诺贝尔奖，以表彰他们在有机金属(即所谓的夹层化合物)化学领域独立开展的开创性工作，这突显了这类分子的巨大意义。

　　参考文献:“锂-铝杂双金属二茂物”，作者:Inga-Alexandra Bischoff, Sergi dan

　　， Philipp Thoni, Bernd Morgenstern, Diego M. Andrada, Carsten m

　　ller, Jessica Lambert, Elias C. J. Gie?elmann, Michael Zimmer和andr

　　Sch?fer, 2024年5月14日，Nature Chemistry。DOI: 10.1038 / s41557 - 024 - 01531 - y