近日，郑州大学化学学院在锕系元素化学研究领域取得积极进展，实现了由双铀和双钍稳定的全铋三元环反三明治构型分子配合物的精准构筑。实验和量子理论计算结果表明6π-cyclo-[Bi3]3-作为有机[C3H3]+/3-最重的全金属6p类似物，在该类锕系分子中呈现出独特的σ芳香性，与有机体系的π-芳香性形成鲜明对比和互补，深化了人们对重金属芳香性本质的理解。

芳香性作为有机化学的核心概念，传统上指以苯[C6H6]和环丙烯阳离子[C3H3] +为代表的环状平面不饱和分子中存在的离域[4n+2]π电子体系。随着芳香性研究向无机化学领域的拓展，全金属芳香性逐渐成为前沿的研究热点之一，但休克尔模型是否适应于第二周期以外的元素体系中仍存争议。cyclo-Bi3配体作为最重的环丙烯基类似物而广受关注，然而，由于铋金属更倾向形成立体团簇化合物的本征属性，导致含有平面结构的全铋三元环cyclo-Bi3单元反三明治构型分子的构筑极具挑战性，其电子结构与芳香性至今仍未得到明确阐释。

针对上述问题，英国曼彻斯特大学Stephen T. Liddle院士团队以三价铀配合物与含双铋或三铋的Zintl盐反应，以共晶的形式分离得到含有cyclo-[Bi3]3-配体和Bi3-配体的共晶产物，但无法通过常规方法进行分离纯化。为获得纯相的含有cyclo-[Bi3]3-配体的锕系分子，研究团队设计合成了全新的多齿环己三胺类的配体，并利用K5Bi4作为cyclo-[Bi3]3-官能团转移试剂与钍氯配合物和2.2.2-cryptand在避光条件下反应，成功分离出纯相的含有cyclo-[Bi3]3-反三明治构型的Th2Bi3分子。抗磁数据和量子理论计算证实了该类分子中cyclo-[Bi3]3-的芳香性以σ-芳香性为主和π-芳香性为辅。这一结果不仅为有机-无机芳香性本质的研究提供了重要的参考价值，同时发展了稳定锕系与主族金属团簇的新型配体和构筑方法。

相关成果以“All-metal aromaticity of cyclo-Bi33- in diuranium and dithorium inverse-sandwich-type complexes”为题发表在国际权威期刊《Nature Chemistry》上。郑州大学化学学院2023级博士生丁俊汝为论文唯一第一作者。郑州大学化学学院杜景祯教授、英国曼彻斯特大学Stephen T. Liddle院士、德国卡尔斯鲁厄理工学院Stefanie Dehnen教授和Florian Weigend教授为论文共同通讯作者，郑州大学为第一署名单位。该研究得到了国家自然科学基金和郑州大学人才学科项目的支持。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41557-026-02123-8

郑州大学化学学院在锕系元素化学研究领域取得积极进展