化学发展：分子、超分子与键联结

本文刊载于《科学观察》2008年第3卷第5期P41。

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该获奖论文报道了一种水热条件下的新型金属离子引导的原位有机分子(配体)反应，以及由此延伸出来的组装金属-有机骨架材料的新路线。与开放体系的常规反应不同，水热反应在封闭反应器中进行，反应温度和压力较高，是合成难溶无机材料的一种强有力手段。但是，将这一方法引入金属/有机分子反应到上世纪90年代末才偶有零散报道。陈小明小组在2000年开始比较系统地研究，并发现了多种在普通反应条件下难以进行、甚至无法进行的金属/有机分子反应。例如，在医药和化工行业中广泛应用的三氮唑化合物往往需要比较复杂的多步反应才能实现，上述论文(Angew. Chem. Int. Ed. 2004,43: 206)报道了一种“一锅法”制备三氮唑化合物的原位合成新策略。基于比较系统的研究，陈小明等2007年在美国化学会《化学研究述评》对这一领域的研究进行了总结和展望，提出了水热条件下金属离子引导的原位有机分子反应是配位化学与有机合成化学之间新桥梁的看法。与此同时，该论文提出的基于金属离子引导的原位有机分子(配体)反应以及三氮唑组装金属—有机骨架材料这一新策略促进了金属—有机骨架材料研究的发展。陈小明小组进一步研制出具有高稳定性、气体吸附与分离性能优良，甚至具有动态结构变化的微孔材料。其中动态变化微孔材料也可以称之为“智能”吸附与分离材料(J. Am. Chem. Soc. 2008, 130: 6010)。这一系列研究成果和研究思路引起了国内外同行的重视和跟随。不少新的发现陆续被揭示。

该发现具有一定的偶然性和必然性。作为新研究领域，当时国内外对水热条件下的新型原位金属引导有机分子反应实在很少，没有可以依循的规律，从某种意义上可以认为是难以捉摸的。事实上，陈小明小组在之前意外发现芳香杂环化合物在水热条件下发生原位氧化羟基化反应(参见：Angew. Chem. Int. Ed. 2002,41: 1029)之后，经过大量的探索研究，才导致该论文的新反应的发现。随后，他们几经艰苦努力，利用晶体工程的方法，捕获了这一反应的重要中间产物和各种副产物，阐述了这一反应的机理(参见: J. Am. Chem. Soc., 2005,127:5495)。(www.xing528.com)

作者简介：

陈小明，博士，中山大学化学与化学工程学院教授、院长。1996年获得国家杰出青年科学基金，1999年受聘教育部长江学者特聘教授。现任教育部生物无机与合成化学重点实验室主任。主要从事功能配位化学与晶体工程研究，涉及功能配合物和配位聚合物的设计与合成，晶体结构分析，性质(光电磁、吸附)研究。他作为通讯作者已在包括《美国化学会会志》和美国化学会《化学研究述评》、德国《应用化学》和《先进材料》等学术杂志上发表论文200多篇，他引超过5 500次。现任英国化学会《化学通讯》与《晶体工程通讯》顾问委员，美国化学会《晶体生长与设计》专题编辑，《欧洲无机化学杂志》和《多面体》顾问委员等学术兼职。作为第一完成人曾获得一项国家自然科学奖二等奖和两项省部级科技成果奖一等奖。