近日，美国化学会（ACS）旗下的《化学化工新闻》（C&EN）杂志选出他们心目中非COVID-19疫情相关的2020年度分子（C&EN’s molecules of the year for 2020），共有7个分子登上明星榜单。

　　按照读者投票结果由高至低排序，如图所示。

　　能够捕获醇和氯氟烃的多孔离子液体

　　剑桥大学的研究人员开发出一种新型的多孔离子液体，具有约6.2埃宽的空腔，能捕获醇和氯氟烃（CFC）（Nat. Chem., 2020, DOI: 10.1038/s41557-020-0419-2）。

　　多孔固体可以用来分离分子，但固体通常需要间歇分离，而包含笼状结构的多孔液体则可以实现连续流式系统钟的分离，液体的限制主要在于捕获客体分子的大小。这种多孔离子液体包含Zn离子四面体，在离子间形成空腔。研究人员的目标是创造出带有更大空腔的类似液体。

　　破纪录的最大芳香环

　　图丨Harry L. Anderson

　　牛津大学的Harry L. Anderson研究团队合成出了目前最大的纳米芳香环，其环直径达到16 nm，包含12个卟啉和162个π电子。其芳香性可以通过改变组成、氧化态和构象来控制。通过观察环电流发现，Hückel规则仍能够正确预测环电流方向，当卟啉单元具有部分氧化态时，会出现最大的环电流（Nat. Chem., 2020, DOI: 10.1038/s41557-019-0398-3）。

　　芳香环是一种具有特殊稳定性和特性的分子。20世纪上半叶，科学家发现具有4n+2个π电子的单双键交替环很可能是芳香族的，但尚不清楚芳香性对分子大小是否有限制。许多科研人员因此在追求更大分子的突破。这个新的芳香环仍表现出了整体芳香性，它也能为不寻常的量子效应提供一个试验平台。

　　不对称的分子结

　　图来源：Nature

　　David A. Leigh教授团队实现在同一条分子链上打出不同的结，并构筑了具有单一拓扑手性的分子结5₂（Nature, 2020, DOI: 10.1038/s41586-020-2614-0）。

　　许多绳结具有独特的功能，即使是最先进的一些设备也会使用绳结完成关键的任务。然而在分子层面，将分子打结却没那么简单。新研究模拟了自然分子生物学的过程，通过单独添加镥离子，或者添加镥离子与铜离子，分别引导实现了分子的对称三叶结3₁或者不对称的双八字结（three-twist knot，也称三捻结）。

　　巨大的二维金属有机超分子

　　研究人员构建了一个直径近20 nm、分子量超过65 kDa的二维分立金属有机超分子（Nat. Chem., 2020, DOI: 10.1038/s41557-020-0454-z）。

　　超分子化学研究的是分子之间的非共价相互作用，这类相互作用常会导致分子的自组装，自然形成能执行各种功能的复杂结构。新研究利用分子间与分子内配位相互作用制造出了超分子六边形网格，推动了二维超分子的极限。

　　硼的四重键

　　布朗大学的研究人员通过振动光谱学和理论计算发现，硼化铑中包含一个四重键（J. Phys. Chem. Lett., 2020, DOI: 10.1021/acs.jpclett.9b03484）。

　　人们已经发现了过渡金属形成的极端的六重键。相反，由于可成键轨道的数量和几何限制，主族元素常被认为最多形成三重键。然而新的研究却挑战了这一说法，提出硼化铑中可能包含硼的四重键。

　　在高分子链上穿多个环

　　J. Fraser Stoddart、Xiaopeng Li（李霄鹏）、R. Dean Astumian等人报道了一种线性环聚轮烷分子的组装，该分子通过周期性氧化还原驱动的过程将多个聚轮烷定量地进行组装（Science, 2020, DOI: 10.1126/science.abb3962）。

　　该合成过程中能分别合成具有2，4，6，8，10个环（分别携带+8，+16，+24，+32，+40电荷）的分子，实现了通过化学/电化学方法对还原反应过程进行控制。

　　首个分离出的稳定的铍自由基正离子

　　研究人员合成、分离并表征了首个已知的稳定的铍的自由基正离子（J. Am. Chem. Soc., 2020, DOI: 10.1021/jacs.9b13777）。

　　低氧化态的主族元素具有潜质进行一些通常只在过渡金属中出现的化学反应，但找到这种低价化合物的稳定形式并非易事。研究人员通过氧化一种含铍化合物，开创性地合成了稳定的铍的自由基正离子。研究人员表示，这也能帮助我们了解一种前所未见的基础化学。

　　（摘自原理公众号）