该文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告：

主要作者与机构

该研究的主要作者包括Jinghang Shen、Zhengting Zhang、Xiaokang Ke、Luming Peng、Qianyi Zhao、Congqing Zhu和Qin Zhu。他们分别来自南京大学配位化学国家重点实验室、江苏先进有机材料重点实验室以及河南师范大学化学与化学工程学院。该研究于2025年发表在Nature Communications期刊上。

学术背景

该研究属于主族元素化学领域，特别是零价主族元素配合物的研究。尽管单原子零价主族元素配合物已有报道，但双原子零价主族元素配合物极为罕见，且所有已报道的实例均通过卡宾（carbene）或硅烯（silylene）配体稳定。该研究的背景在于探索不使用卡宾或硅烯配体的情况下，如何稳定双原子零价主族元素配合物，特别是锡（Sn）和铅（Pb）的零价配合物。研究的目标是通过一种双层的氮-磷配体，合成并表征含有双原子Sn(0)-Sn(0)和Pb(0)-Pb(0)单元的配合物，并进一步通过理论计算验证其结构。

研究流程

该研究分为多个步骤，详细流程如下：

1. Sn₃链配合物[1]的合成
   研究首先通过三锂盐n{ch2ch2nlipipr2}3与SnCl₂在室温下反应，合成了含有Sn₃链的配合物[1]。该反应在四氢呋喃（THF）中进行，反应产物通过单晶X射线衍射、核磁共振（NMR）光谱、紫外-可见吸收光谱和元素分析进行表征。配合物[1]的结构显示其具有弯曲的Sn₃链，其中中心Sn(0)原子与两个P原子配位，并与两个Sn(III)原子相连。

2. Sn₄链配合物[2]的合成
   配合物[1]与SnCl₂和KC₈在THF中进一步反应，生成了含有Sn₄链的配合物[2]。该配合物通过单晶X射线衍射和NMR光谱进行了表征。配合物[2]的结构显示其具有Sn(III)−Sn(0)−Sn(0)−Sn(III)键，中心Sn(0)原子表现出孤对电子。

3. 碱金属桥连配合物[3]的合成
   配合物[2]与KC₈在室温下反应，生成了碱金属桥连的配合物[3]。该配合物通过NMR光谱、元素分析和单晶X射线衍射进行了表征。

4. Pb(0)-Pb(0)配合物[4]的合成
   配合物[3]与PbI₂和KC₈在THF中反应，生成了含有Pb(0)-Pb(0)单元的配合物[4]。该配合物通过NMR光谱、单晶X射线衍射和元素分析进行了表征。配合物[4]的结构显示其具有Pb(0)−Pb(0)键，铅原子表现出扭曲的四面体几何构型。

5. 理论计算
   研究通过密度泛函理论（DFT）计算，验证了配合物[2]和[4]中Sn(0)−Sn(0)和Pb(0)−Pb(0)键的存在。计算结果显示，这些键具有单键特征，且Sn(0)和Pb(0)原子的孤对电子与配体中的氢原子形成了氢键。

主要结果

1. Sn₃链配合物[1]的结构
   配合物[1]的结构显示其具有弯曲的Sn₃链，中心Sn(0)原子与两个P原子配位，并与两个Sn(III)原子相连。Sn−Sn键的长度为3.1115 Å，略长于两个Sn原子的共价半径之和（2.80 Å）。

2. Sn₄链配合物[2]的结构
   配合物[2]的结构显示其具有Sn(III)−Sn(0)−Sn(0)−Sn(III)键，中心Sn(0)原子表现出孤对电子。Sn−Sn键的长度为2.9285 Å，属于正常的Sn−Sn单键范围。

3. Pb(0)-Pb(0)配合物[4]的结构
   配合物[4]的结构显示其具有Pb(0)−Pb(0)键，铅原子表现出扭曲的四面体几何构型。Pb−Pb键的长度为3.0452 Å，显著长于两个Pb原子的共价半径之和（2.88 Å）。

4. 理论计算结果
   DFT计算结果显示，配合物[2]和[4]中Sn(0)−Sn(0)和Pb(0)−Pb(0)键具有单键特征，且Sn(0)和Pb(0)原子的孤对电子与配体中的氢原子形成了氢键。

结论

该研究成功合成并表征了含有双原子Sn(0)−Sn(0)和Pb(0)−Pb(0)单元的配合物，且这些配合物不使用卡宾或硅烯配体，而是通过一种双层的氮-磷配体稳定。理论计算进一步验证了这些配合物的结构。该研究的意义在于展示了卡宾和硅烯配体并非稳定零价主族元素配合物的唯一途径，为未来低氧化态主族元素化学的研究提供了新的思路。

研究亮点

1. 重要发现
   该研究首次报道了不使用卡宾或硅烯配体稳定的双原子Sn(0)−Sn(0)和Pb(0)−Pb(0)配合物，特别是Pb(0)−Pb(0)配合物是首次报道的重双原子零价主族元素配合物。

2. 方法的创新性
   该研究开发了一种新型的双层氮-磷配体，成功用于稳定零价主族元素配合物，为未来相关研究提供了新的配体设计思路。

3. 理论计算的验证
   通过DFT计算，研究不仅验证了实验结果的准确性，还深入探讨了Sn(0)−Sn(0)和Pb(0)−Pb(0)键的电子结构，揭示了其单键特征和氢键相互作用。

其他有价值的内容

该研究还探讨了配合物[2]和[4]与多种试剂的反应性，发现由于Sn(0)和Pb(0)中心周围的拥挤环境，这些配合物未表现出明显的反应性。这一发现为进一步研究零价主族元素配合物的反应性提供了参考。

该研究为主族元素化学领域提供了重要的实验和理论数据，展示了新型配体在稳定零价主族元素配合物中的潜力，并为未来相关研究开辟了新的方向。