铝是地壳中含量最丰富的金属元素，其氧化物普遍存在于粘土、沸石分子筛和矿物中，在工业催化领域发挥着重要作用。铝离子的溶液组装化学与团簇化学研究是氧化铝类材料构效关系研究的重要基础。然而，铝离子易水解的特性极大限制了其团簇聚集态等中间态物质精确结构信息的获取。如何合成具有精确结构的晶态铝氧簇（AlOC）分子化合物是一挑战性课题。

中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室张健研究员和方伟慧研究员领导研究人员，采用配位延迟水解策略（即利用有机配体与铝离子的配位一定程度上减缓铝氧单元的快速聚集沉淀，从而有利于单晶生长。），成功地设计合成了一系列具有环状结构的多核铝配合物（简称：铝分子环）。环状金属配合物常见报导于过渡金属或稀土化合物体系，而这样的结构易调控的环状多核铝轮簇体系还是首次面世。

这类漂亮的铝分子环由苯甲酸类配体和一元醇分子连接铝离子而形成。通过巧妙地调控一元醇的尺寸可以成功将铝分子环从八元环（Al8）拓展到十六元环（Al16）。此外，环表面的苯甲酸配体可以引入不同的官能团，如-F、-Cl、-NH2、-CH3等。研究表明含有不同的官能团的铝分子环具有不同的溶解性。其中，含-NH2 的AlOC-12分子在DMF溶剂中具有良好的溶解性和稳定性。配体取代实验发现AlOC-12可以成功转化为AlOC-8。因此，铝分子环的配体功能化不仅可以通过一步法实现，还可以通过配体取代的途径来实现。铝分子环骨架保持而外围有机配体可修饰的特点将有利于其性能的调控以及作为次级构筑单元去组装多孔材料。

该研究工作不仅从分子层次丰富了铝离子的配位组装化学，也为铝氧聚集态的团簇化学研究奠定了良好基础。有关这类铝分子环的功能应用还在进一步探索中。

论文信息：

Designable Aluminum Molecular Rings: Ring Expansion and Ligand Functionalization

Lin Geng, Chen-Hui Liu, San-Tai Wang, Wei-Hui Fang and Jian Zhang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202007270

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