
【化】 club sandwich compound
三层夹心型化合物(triple-decker sandwich compound)是配位化学中的特殊结构类型,指由三个平面环状配体与金属中心通过多中心键协同作用形成的复合物。该术语在汉英词典中对应"三层三明治结构化合物",其核心特征为金属原子被夹在三个平行排列的环状配体之间形成层状堆积结构。
结构特性
典型结构包含两个金属中心与三个环状配体交替排列,如环戊二烯基(Cp)或苯环衍生物。主族金属和过渡金属均可形成此类结构,例如[(μ-C5H5)3Ni2]+阳离子体系。键合方式涉及离域π电子与金属d轨道的相互作用,形成独特的分子轨道对称性。
功能应用
• 催化领域:作为均相催化剂应用于不对称合成反应(参考《配位化学进展》2023年刊)
• 材料科学:构建分子导线原型器件(美国化学会志DOI:10.1021/ja015773+)
• 磁性材料:某些稀土金属三层结构展现单分子磁体特性(《自然·化学》2019年研究)
命名规范
根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)定义,此类化合物需满足:
$$
n{text{metal}} geq 2 quad text{且} quad n{text{ligand}} = n_{text{metal}} + 1
$$
其中n代表金属中心和配体数量,典型构型为M-L-M-L-M层状排布(剑桥大学化学系教材第7版)。
鉴别特征
通过X射线衍射可观测到0.34-0.38 nm的层间距,紫外光谱在320-400 nm处显示特征吸收峰(参考《结构分析图谱集》Springer出版)。核磁共振谱中配体质子信号呈现特定裂分模式。
该术语在《英汉化学辞典》(科学出版社)中被定义为"含三个环状配体与多重金属中心形成的夹层配合物"。最新研究显示,钌、锇等贵金属体系的三层结构在光催化水分解领域具有特殊应用价值(德国应用化学,2024年6月期)。
三层夹心型化合物是夹心型金属有机化合物的一种复杂结构形式,其核心特征为金属原子或离子被三个环状配体层以夹心状排列方式包裹。这类化合物是传统双层夹心结构(如二茂铁)的延伸,属于多核或超分子配位化学的研究范畴。
结构多样性
不同于传统双层夹心结构(如两个环夹一个金属中心),三层夹心型化合物可能表现为:
配体协同作用
当金属离子尺寸较大或配位需求较高时,多个冠醚或芳香环可通过协同配位形成稳定夹心结构。例如,双冠醚通过两个冠醚单元与金属结合,而三层结构可能引入第三个配体层以增强稳定性。
合成挑战
此类化合物的合成需精确控制配体空间构型与金属配位能力。早期研究集中在过渡金属(Fe、Co等)与碳环体系,后续扩展到含氮、氧杂环及超分子组装体系。
三层夹心型化合物在催化、分子器件及材料科学中具有潜在价值,例如作为电子传输介质或磁性材料的前体。其研究推动了配位化学向高维度、多功能性方向发展。
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