【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所釷鈾循環(huán)化學(xué)團(tuán)隊(duì)在釷-碳分子體系的構(gòu)筑、結(jié)構(gòu)和成鍵研究方面取得重要進(jìn)展，相關(guān)成果以“A Thorium(IV) metallacyclopropyne complex”為題發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然通訊》(Nature Communications 2024, 15, 7130)，上海應(yīng)物所陳秀婷副研究員為論文第一作者，龔昱研究員為通訊作者，碩士研究生萬(wàn)松朋、王倩參與了部分工作。
錒系元素與非金屬之間的配位模式和成鍵特性是影響錒系和裂變產(chǎn)物分離的關(guān)鍵因素之一，錒系-非金屬模型化合物的構(gòu)建及其相關(guān)結(jié)構(gòu)、成鍵和反應(yīng)研究也是燃料循環(huán)化學(xué)研究的重要課題。上海應(yīng)物所釷鈾循環(huán)化學(xué)團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于錒系元素化學(xué)等方面的研究，此前相關(guān)成果已陸續(xù)發(fā)表在Chemical Communications、Inorganic Chemistry和Journal of the American Society for Mass Spectrometry等期刊。
在本次研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出了基于電噴霧離子化-傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(ESI-FTICR-MS)在氣相中制備釷-環(huán)丙炔化合物[(η2-C≡C)ThCl3-]的策略。水解實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算的結(jié)果表明，釷-環(huán)丙炔分子體系內(nèi)釷中心與碳配體之間形成了兩個(gè)極化釷-碳σ鍵，兩個(gè)碳原子間以三鍵模式相結(jié)合，釷與分子平面外碳-碳π鍵也存在一定相互作用。釷-環(huán)丙炔化合物中，釷的氧化態(tài)為+IV，雙碳配體以C≡C2-的形式存在，釷5f軌道對(duì)釷-碳成鍵的貢獻(xiàn)將近30%。研究還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是單配體策略還是雙配體策略都可以通過(guò)多步驟小分子消除反應(yīng)得到釷-環(huán)丙炔化合物。該研究成果突破了前人對(duì)于釷-碳間只能形成釷-環(huán)丙烯結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，還揭示了5f軌道對(duì)于釷-環(huán)丙炔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化作用，為新型釷-碳化合物的構(gòu)建以及碳基化合物在錒系分離化學(xué)方面的應(yīng)用提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。
本項(xiàng)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市“基礎(chǔ)研究特區(qū)計(jì)劃”和上海應(yīng)物所育新計(jì)劃等項(xiàng)目以及釷基核裂變能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的資助支持。(釷鈾循環(huán)化學(xué)部 供稿)
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