美国化学会C&EN：2016年化学分子谁最酷？
更新日期：2017-01-11 
近日，美国化学会旗下的《化学化工新闻》周刊(C&EN)列出了2016年度打破各种记录的炫酷化学分子（Molecules of the year），X-MOL平台进行了编译（http://www.x-mol.com/news/4344），摘编如下（根据12月6日~14日期间读者投票的结果，按顺序排列）。
图来源：C&EN
1. “三全”分子
同时包括单键、双键和三键的铬络合物(a)和钨络合物(b)，图来源：Chem. Sci. / Inorg. Chem.
这里的“三全”指的是一个分子内同时包括单键、双键和三键，三种键都齐全。美国密歇根州立大学的Evan P. Beaumier和Aaron L. Odom等人报道了一种氮-铬络合物（上图a），在一个铬原子上同时连有氮单键、双键和三键。不过，他们并不是第一个玩类似花样的化学家，约40年前的1978年，Schrock和Clark合成了一个钨络合物——W(CBut)(CHBut)(CH2But)(dmpe)，在一个钨原子上同时连有碳单键、双键和三键（Inorg. Chem., 1979, 18, 2454-2458）。
A complex with nitrogen single, double, and triple bonds to the same chromium atom: synthesis, structure, and reactivity
Chem. Sci., 2016, 7, 2532-2536, DOI: 10.1039/C5SC04608D
2. 偶极矩最大的中性分子
偶极矩最大的中性六取代苯，图来源：C&EN
德国马克斯普朗克高分子研究所的Klaus Müllen领导的研究小组制备了一种六取代的苯，其中吸电子的氰基和给电子的氨基结合在一起，在同一个方向“拉”和“推”分子的电子密度。经测定，其拥有中性分子中已知最大的偶极矩——14.1 Debye，已经超过了离子化合物如溴化钾（偶极矩为10.5 Debye）。
Hexasubstituted Benzenes with Ultrastrong Dipole Moments
Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 3220-3223, DOI: 10.1002/anie.201508249
3. 二茂铁“摩天轮”
二茂铁“摩天轮”的分子结构，图来源：Nature Chem.
伦敦帝国学院的Michael S. Inkpen、Nicholas J. Long、Tim Albrecht等人只用二茂铁，制造了一个分子级别的“摩天轮”。科学家们之前制出过二茂铁大环或者线性链结构，但这个“摩天轮”似的二茂铁纳米环却与众不同，它只包含五至九个1,1’-二取代的二茂铁单元。除了结构特殊，这种具有氧化还原活性的纳米结构还有众多潜在的用途，比如用于捕获离子或分子以检测或控制它们，也可在电子和磁性方面得到应用。
Oligomeric ferrocene rings
Nature Chem., 2016, 8, 825-830, DOI: 10.1038/nchem.2553
4. 最强的碱……理论上的
邻二乙炔基苯二价阴离子，图来源：C&EN
通过在气相实验中制备邻二乙炔基苯二价阴离子，澳大利亚昆士兰科技大学的Berwyck Poad和同事们创造了目前世界上最强的化学碱。不过，该分子的碱性却是通过一个基于Marcus-Hush理论的模型计算所得，利用高级量子化学计算，该分子的质子亲和力达到了1843 kJ mol−1，远超其他超级碱。研究人员说，这个二价阴离子强到足以将气相中的苯去质子化，其质子亲和力的记录不太可能被打破了。
Preparation of an ion with the highest calculated proton affinity: ortho-diethynylbenzene dianion
Chem. Sci., 2016, 7, 6245-6250, DOI: 10.1039/C6SC01726F
5. 配位数之王
Cs[H2NB2(C6F5)6]结构示意图，紫色为铯离子，黄绿色为氟，图来源：JACS
金属阳离子中心最多能有多少个配位键？德国马克斯普朗克煤炭研究所的Klaus-Richard Pörschke和同事们给出的答案是16个，这也创造了新的记录。他们报道了一个新的分子——Cs[H2NB2(C6F5)6]，其中弱配位阴离子呈负一价，一个中心铯原子可以和五个阴离子单元中的16个氟原子形成配位键。在不使用氢作为配位配体的情况下，这是科学家们首次在一个络合物中实现超过12个配位键。
Cs[H2NB2(C6F5)6] Featuring an Unequivocal 16-Coordinate Cation
J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 9444-9451, DOI: 10.1021/jacs.6b02590
6. 首个无机双螺旋分子
SnIP的分子结构示意图，图来源：Tom Nilges/TUM
说起双螺旋结构，第一个想到的肯定是DNA分子，但纯无机的双螺旋结构分子却未见诸报道。慕尼黑工业大学（TUM）Tom Nilges领导的化学家团队2016年实现了突破，报道了第一种完全无机的双螺旋化合物SnIP。这是一种半导体材料，分子结构呈互相绞合的双链状，包括一条碘化锡（SnI+）链和一条磷（P-）链（见上图）。这两条链通过锡与磷的孤对电子之间的弱相互作用而保持结合，并且每个双螺旋通过比DNA中的氢键更强的相互作用与相邻的双螺旋配位。这种材料可以形成针状晶体（见下图），柔性极好，甚至可以对折而不会发生任何损坏。它们还可以很容易地被制备成直径小于20 nm的纳米棒。这些独特的性质再加上其光学性能，Nilges说“我们乐观地认为SnIP可用于半导体领域，如柔性太阳能电池等” 。
SnIP的针状晶体，图来源：Tom Nilges/TUM
Inorganic Double Helices in Semiconducting SnIP
Adv. Mater., 2016, 28, 9783-9791, DOI: 10.1002/adma.201603135
7. 磷属“糖葫芦”
包含磷属四种元素链的分子，图来源：C&EN
据说，无机化学的乐趣之一，就是盯着元素周期表看看能做些什么新奇而有趣的事情。英国牛津大学的Alexander Hinz及德国罗斯托克大学的Axel Schulz和Alexander Villinger显然也是这么想的。他们盯上了磷属元素（第15族元素，氮至铋），并制备了一种磷属元素的“糖葫芦”分子，其中包括前无古人的Sb-N-As=P链。有意思的还在后面，作者们接受采访时才表示，他们最开始的脑洞其实更大，目标是合成一个包含同一族四种元素的杂环！后来因为实在没有办法把线性前体分子成环，这才作罢。这个分子并不“完美”，缺少铋（Bi），不过这已经在作者们的下一步计划中，他们表示铋应该也可以加入到该分子中。一旦他们成功，不管是成环，还是做个更大的“糖葫芦”，都将再一次创造历史。
Synthesis of a Molecule with Four Different Adjacent Pnictogens
Chem. Eur. J., 2016, 22, 12266-12269, DOI: 10.1002/chem.201601916