摘要：铬（Cr）化学因其有趣的结构排列和不寻常的Cr-Cr键相互作用而对研究人员很有吸引力。然而，由于金属核和配体之间难以实现精确匹配，聚合物Crn（n>3）簇的探索具有挑战性。据所知，Cr3三角形之外的平面Crn构型尚未确定。

铬（Cr）化学因其有趣的结构排列和不寻常的Cr-Cr键相互作用而对研究人员很有吸引力。然而，由于金属核和配体之间难以实现精确匹配，聚合物Crn（n>3）簇的探索具有挑战性。据所知，Cr3三角形之外的平面Crn构型尚未确定。

2025年1月6日，南开大学孙忠明教授在国际顶级期刊Nature Synthesis发表题为《Capturing aromatic Cr5 pentagons in large main-group molecular cages》的研究论文，博士生陈卫星、田文娟为论文共同第一作者，孙忠明教授为论文通讯作者。

孙忠明，南开大学材料科学与工程学院教授，国家杰青，国家优青。1979年生，2001年获武汉大学学士学位，2006年获得中科院福建物质结构研究所博士学位，2006-2010年先后在美国华盛顿州立大学/太平洋西北国家实验室、北达科他州立大学从事博士后科学研究，2010-2018年任长春应化所稀土配位化学/材料化学课题组组长、博士生导师。2018年起任南开大学教授、博士生导师。

孙忠明教授的研究方向是以配位化学和材料化学为主要研究手段，具体研究方向包括以下几个方面：1、金属-金属键作用；2、主族团簇化学；3、稀土-主族金属配位化学。

在本研究中，作者使用Zintl离子合成途径成功分离并表征了Cr5簇。该簇存在于三元阴离子[Cr5Sn2Sb20]4−和纳米级二聚体融合阴离子 [(Cr5)2Sn6Sb30]6−内。

此外，作者通过理论计算分析阐明了Cr5Sn2亚基的芳香特性，这种芳香性大大增强了这些Cr5簇物种的内在稳定性。

图1：不同合成策略制备多键二铬和含铬簇合物

图2：[Cr5Sn2Sb20]4-和[(Cr5)2Sn6Sb30]6-的分子结构

图3：[Cr5Sn2Sb20]4-和[(Cr5)2Sn6Sb30]6-中的AdNDP键合模式

图4：计算[Cr5Sn2Sb20]4-和[(Cr5)2Sn6Sb30]6-的ICSSs

综上，研究团队通过Zintl离子合成途径成功分离并表征了一种Cr5簇合物，该簇合物存在于三元阴离子[Cr5Sn2Sb20]4−和纳米级二聚体融合阴离子[(Cr5)2Sn6Sb30]6−中。

通过理论计算分析，作者揭示了Cr5Sn2单元的芳香性，这种芳香性显著增强了Cr5簇合物的内在稳定性。

该研究首次实现了平面Cr5结构的合成与表征，为铬化学领域提供了新的研究模型，有助于深入理解铬-铬键合以及铬与其他金属的键合特性，为设计和合成具有特定结构和性能的铬簇合物提供了新的思路和方法。

此外，Cr5Sn2单元的芳香性为研究金属-金属键合提供了新的视角，特别是在多核金属簇合物中，这种芳香性可能对整个簇合物的稳定性和电子结构产生重要影响。

未来该研究有望应用于材料化学、化学合成、理论研究等领域。

Chen, WX., Tian, WJ., Li, ZS.et al. Capturing aromatic Cr5 pentagons in large main-group molecular cages. Nat. Synth (2025). https://doi.org/10.1038/s44160-024-00711-5

来源：华算科技