近日，我院詹顺泽副教授课题组与暨南大学李丹教授团队合作，在“高核铜(I)富勒烯配合物”领域取得重要进展，相关研究成果以“Symmetry-Driven Assembly of a Penta-Shell Keplerate Cuprofullerene for Metallofullerene Frameworks”为题发表在著名化学top期刊Angewandte Chemie International Edition（影响因子16.823）上。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202306748 

多层开普勒结构因其独特的结构和功能而受到广泛关注。合理地设计、预测并制备出多层开普勒结构是极具挑战性的工作。

在前期高核羧酸铜(I)富勒烯配合物工作（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 5943-5947; Chem. Commun. 2022, 58, 5470-5473）的基础上，詹顺泽副教授课题组利用高对称性的C₆₀作为模板分子，制备出了以五层开普勒氯化铜(I)富勒烯为结构单元的二维(配合物1)和三维(配合物2)金属富勒烯框架配合物(图1)。

图1 由C₆₀分子为模板形成五层开普勒氯化铜(I)富勒烯的示意图

C₆₀分子作为最内层的模板，诱导了 24个Cu(I)、44个Cl^-、12个Cu(I)和12个Cl^-依次在其表面形成一种C₆₀@Cu₂₄@Cu₄₄@Cu₁₂@Cl₁₂的五层开普勒结构 (图2)。其中由44个Cl^-形成多面体被M. O’Keeffe教授命名为oae (图2c)并收录于RCSR网站。

图2 五层开普勒结构分解及形成示意图

相邻的五层开普勒结构通过最外层Cl^- 桥连起来形成了二维层状结构配合物1(图3a)和立方对称的三维框架结构配合物2(图3b)，这是首例以高核金属富勒烯为结构单元的富勒烯框架配合物。

 (a) 配合物1                                                                       (b) 配合物2

图3 二维配合物1(a)和三维配合物2(b)结构图

以[C₆₀@Cu₂₄@Cu₄₄@Cu₁₂@Cl₁₂]²⁰⁻·20[NH₄⁺]单元作为TD-DFT计算模型，结果表明其吸收能量低至近红外区1036.2−1150.7 nm，外层的Cu(I)和Cl⁻到C₆₀的π*轨道的电荷跃迁对其激发态的贡献接近90%，说明这种多层开普勒型结构有利于分子内的电荷转移。

本工作充分利用C₆₀分子的高对称性，制备了两例以五层开普勒氯化铜(I)富勒烯C₆₀@Cu₂₄@Cl₄₄@Cu₁₂@Cl₁₂为结构单元的金属富勒烯框架配合物，为开发以C₆₀作为模板的多层开普勒型金属富勒烯配合物和高效的金属富勒烯光功能材料提供了有益的借鉴。

本工作主要由2020级硕士研究生刘雨丽同学完成。本工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金的资助。党丽教授和倪绍飞博士在理论计算方面给予了大力支持。

终审：鲁福身    复审：倪昊    初审：詹顺泽