有机金属化学自20世纪50年代以来一直是一个被广泛探索的领域，已获得六项诺贝尔奖。然而，发现新型有机金属化合物仍然十分罕见。

来自中国和美国的一组研究人员决定通过发现一类新的有机金属化合物——三种新的以金属为中心的平面轮烯骨架来改变这种状况。

轮烯是含有最大数量交替碳碳单键和双键的环状烃，其通式为 C _n H _n(n 为偶数时)或 C _n H _{n + 1}(n 为奇数时)。本研究中提出的轮烯由 15 个碳原子与位于中心的过渡金属锇原子键合而成。

《自然》杂志报道了这些新化合物。

20世纪中叶，一门名为有机金属化合物的新兴化学领域兴起，其开端源于二茂铁的发现。二茂铁是一种由两个五碳轮烯环夹着一个中心铁原子组成的化合物。在大多数有机金属化合物中，金属原子以π配位的方式位于扁平轮烯阴离子平面的上方或下方。

多年来，人们已经合成了许多这样的非平面复合物，对键合理论产生了重大影响，并因其独特有用的催化、电化学和磁性而在科学和工业过程中找到了广泛的应用。

然而，目前报道的平面金属-环烯复合物并不多，其中金属原子位于环内并与碳原子形成 σ(西格玛)键而不是 π 键。

事实证明，合成此类复合物更具挑战性，原因如下：较小的轮烯阴离子没有足够大的中心腔来容纳金属原子，而较大的轮烯由于其灵活的结构而偏离平面性，需要打破强碳氢键并用碳金属键代替。

这项新研究通过有针对性的分子设计和巧妙的合成路线，克服了平面金属环烯的合成障碍。研究人员没有尝试将金属插入环烯中，而是围绕金属中心构建了一个环烯骨架。

合成过程分为多个步骤，首先以含有活性锇碳三键的分子前体为起始原料，然后通过环加成反应在金属原子周围组装碳碳键。最终形成了平面[15]轮烯金属配合物，该配合物包含五个稠环，这些稠环通过中心锇双膦部分连接在一起。

研究中设计的对称性最高的分子是由五个相连的五元芳环组成的金属轮烯。研究人员以此为母体结构，衍生出了碘化、氯化和硝化版本的平面金属轮烯。他们还发现，母体部分的膦配体可以互换，这为新型衍生物的合成提供了一个多功能平台。

研究人员强调，金属中心平面环烯的高稳定性及其功能化能力使其成为材料科学有前途的基石。

更多信息： Binbin Xu 等人，金属中心平面 [15] 轮烯，Nature (2025)。期刊信息： 《自然》