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Science子刊发文：临沂大学课题组合成世界首例具有全金属螺旋骨架的螺烯分子
近日，临沂大学化学化工学院甘自保教授课题组成功合成了世界首例具有全金属螺旋骨架的螺烯分子，相关工作以"Biomimetic all-metal Pd11 helicene"为题发表在Science子刊Science Advances《科学·进展》上，实现了我校以第一单位在Science子刊发文的历史性突破。课题组研究生孙艳为该论文的第一作者，甘自保教授为通讯作者。
螺烯是一类由芳环(或芳杂环)邻位稠合形成的具有螺旋手性的非平面多环芳烃，其独特的三维螺旋结构赋予其显著的手性光学活性，是手性及光电材料领域的研究热点。经过一个多世纪的发展，螺烯家族已从经典的碳螺烯，拓展至杂螺烯、多重螺烯、有机金属螺烯以及螺烯衍生物等多种类型。尽管如此，由于金属键的非方向性无法满足螺旋拓扑结构所需的严格几何约束，导致构建具有全金属骨架的螺烯分子一直是该领域的一个巨大挑战。无机富勒烯以及类共面金属烯领域取得的系列进展为发展具有全金属骨架的螺烯分子提供了重要启示。
在本研究中，课题组通过选择 σ给电子能力弱、空间刚性强的三苯基锑和大位阻的金刚烷硫醇作为共配体，成功构建了一例原子级结构精确的全金属螺烯分子—— Pd11(PhSb)2(AdmS)10，并将其命名为Sb中心[3]钯螺烯簇。在结构组成上，全金属Pd11螺旋骨架由一个Pd3三角形与两个Pd6环邻位稠合而成，形成了前所未有的微张口扇贝状仿生全金属螺旋构型。两个7中心-2电子(7c-2e)σ键局域在Sb中心的Pd6环上，稳定了整个全金属螺旋骨架。有趣的是，该金属螺烯分子可通过完全打开稠合的Pd6环而发生结构“解折叠"，从而转化为手性同系物Pd11SCI(PhSb)2(AdmS)11。值得注意的是，在电催化二电子氧还原反应(2e- ORR)中，所获得的Pd11螺烯分子表现出优异的性能:在0.6V(vs.RHE)电位下，其过氧化氢(H2O2)选择性高达96.1%，可用于H2O2的电合成及其羟基自由基介导的有机污染物降解。
该工作最大的亮点在于设计合成了首例具有全金属螺旋骨架的螺烯分子，代表了螺烯领域的一次重要进展，也为后续大尺寸全金属骨架螺烯分子的理性合成与功能开发开辟了新途径。该研究工作得到了国家自然科学基金、泰山学者工程、教育部春晖计划、山东省自然科学基金等课题的支持。
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