锕系金属有机化合物的研究在金属有机化学领域极具挑战性,特别是超铀金属有机化合物。由于锕系特殊的物理化学性质和独特的电子结构,以及实验操作条件的限制,锕系有机化合物的理论研究显得尤为必要和重要。我们在前期研究(CpSiMe3)3U-E(NCHMes)2 (E = Si, Ge, Sn, Pb)化合物的基础上(Organometallics 2019, 38, 1963-1972),进一步把U原子扩展到从Pa到Am的6种锕系元素,并考虑了他们的三种价态(II, III, IV)。研究结果表明An-Si键长受空间位阻和锕系原子接受电子的能力大小的共同影响, 配合物[An-Si] (An=Th,Pa,U)中的An-Si键长主要受前者影响,而四价超铀配合物[AnIV-Si]+(An=Np,Pu,Am)主要由后者决定。成键性质分析证明An-Si键是具有一定极性的配位键,均具有σ键特征,部分还具有π键特征。热力学结果表明四价 [AnIV-Si]+和部分[AnII-Si]-配合物在一定实验条件下可以获得。此工作揭示了系列锕系金属有机化合物的成键规律,以及价态对电子结构的影响。拓展了我们对锕系有机金属电子结构的认识,为实验探索新的锕系金属化合物的研究提供了理论指导。
文章信息:Ai-Lin Li, Nai-Xin Zhang, Qun-Yan Wu*, Cong-Zhi Wang, Jian-Hui Lan, Chang-Ming Nie, Zhi-Fang Chai, Wei-Qun Shi*. Theoretical Insights into the Actinide-Silicon Bonding Nature and Stability of a Series of Actinide Complexes with Different Oxidation States. Organometallics, 2021, accepted.