50年探索终获成功：科学家造出曾被认为不可能存在的“硅苯”

那么该团队究竟取得了什么成就呢？他们成功合成了五硅环戊二烯负离子，这是一种化学家们数十年来一直尝试制备的化合物。虽然这个名字听起来有些生僻，但这项成就意义重大。研究人员将芳香化合物——有机化学中一类异常稳定的分子——中的碳原子替换成了硅原子。芳香分子在现代工业中至关重要，尤其在塑料制造领域。“例如，在聚乙烯和聚丙烯的生产中，芳香化合物有助于使控制这些工业化学过程的催化剂更耐用、更高效，”大卫·舍施克维茨解释道。硅与碳有着本质区别，它更具金属性，对电子的束缚力也较弱。因此，在五硅环戊二烯负离子中用硅替代碳，可能会产生具有独特性质的全新化合物和催化剂。这种转变为创新材料和工业流程开辟了可能性。为何芳香稳定性如此特殊 制备这种分子的难点在于芳香体系异常的稳定性。环戊二烯负离子——五硅环戊二烯负离子的含碳类似物——是一种芳香烃，由五个碳原子排列成平面环状结构，这种形状使其具有显著的稳定性。（历史小知识：芳香族化合物之所以得名，是因为19世纪下半叶发现的首批此类化合物具有特别独特且通常令人愉悦的气味。）“要被归类为芳香族化合物，需要有特定数量的共享电子均匀分布在平面环状结构周围，这个数量由休克尔规则表示——这是一个以德国物理学家埃里希·休克尔命名的简单数学表达式，”大卫·舍施克维茨解释道。由于这些电子均匀分布在环上，而非束缚于单个原子，分子因此获得了额外的稳定性。数十年失败尝试终获成功 多年来，化学家们只知道一种硅基芳香化合物。1981年，研究人员合成了环丙烯正离子的硅类似物——一种将三元碳环替换为三元硅环的芳香分子。除此之外，制备更大硅基芳香体系的尝试一再失败。如今情况发生了改变。安库尔、伯恩德·摩根斯特恩和大卫·舍施克维茨合成了一个具有芳香性关键特征的五原子硅环。几乎同时，日本仙台东北大学的岩本武明团队也独立制备出了相同的化合物。两个团队同意在同一期《科学》杂志上并排发表他们的研究成果。为新材料和催化剂打开大门 这一突破为开发具有潜在工业应用的新材料和化学工艺奠定了基础。经过数十年的探索，研究人员在拓展硅基化学可能性方面迈出了关键的第一步。