在多金属配合物中，两个或多个金属原子与有机分子结合成更大、更复杂的分子结构。这些复合物被用于开发新催化剂、分子磁体和传感器。
在过去，多金属配合物的合成往往是通过金属离子与有机配体混合的反复试验的方法，产生不可预测的化合物。现代的方法涉及大环:具有环状结构的有机分子。在多金属配合物形成过程中，大环分子的内部空间可以用来锚定其，这是一种能够重复合成可预测最终产物的“技巧”。来自金泽大学的Shigehisa Akine，来自英属哥伦比亚大学(UBC)的Mark MacLachlan和NanoLSI(金泽大学)的Mark MacLachlan和UBC博士生Mohammad Chaudhry现在发表了一篇通过大环路线合成多金属配合物的全面综述，它还讨论了如何通过改变所使用的大环的组成来调整复合物的某些性质。
科学家们首先讨论了这一领域的起源。20世纪70年代，人们发现，用分子式为C9H8O3的相对简单的有机化合物作为构建块，可以形成所谓的[2+2]大环双核配合物。这些双核配合物由两个金属原子组成，它们位于一个具有2倍对称的有机“网”中。类似的罗布森大环可以用6种金属制成，其整体[3+3]结构具有3倍(三角形)对称。时至今日，罗布森宏观周期仍在研究之中，但其方法仍有些不可预测。
研究人员随后解释了[2+2](双重对称)和[3+3](三角对称)宏观环是如何在当代设计中出现的。[3+3]化合物目前正受到积极的研究，因为它们具有作为单分子磁铁的潜力——显示(对)磁性的分子。利用大环，通过改变簇的大小和组成，可以调节随后分子的磁性。关于[2+2]复合物，注意到它们有可以用来创建独特簇的空洞。
另一类有趣的多金属结构是“Pacman大环”，由显示裂隙的配体构成。这种几何结构可以用来捕获和激活小的金属配体-金属分子。在此背景下，在核废料处理的背景下，研究了两个铀原子的Pacman宏观环。Akine, MacLachlan和Chaudhry还表明，更普遍地说，通过使用Pacman配体，化学家已经成功地制造了几种结构和化学上独特的多金属配合物。
研究人员讨论的最后一类大环是吡啶环(吡啶类似于苯，一个碳氢单元被氮取代)。吡啶环大环具有很高的灵活性，可用于合成各种复杂的多金属结构——作者给出了大量含银配合物的例子。
科学家们以对这一迷人研究领域的展望结束了他们的综述。他们特别指出，未来的趋势很可能是模仿生命系统中自然发生的集群活动。事实上，多金属配合物在一些重要的反应中起着关键作用，比如氮还原成氨，一氧化碳氧化成二氧化碳。引用Chaudhry等人的话:“大环模板法具有潜在的选择性和可控性，对于稳定、可重复生产功能性多金属簇尤其具有吸引力。”
来源:https://www.kanazawa-u.ac.jp/e/