經過 50 年的研究，芳香族有機矽的誕生在以前被認為是不可能的

那麼團隊到底取得了什麼成果呢？他們成功合成了五矽環戊二烯化物，這是化學家幾十年來一直試圖合成的化合物。雖然這個名字看起來晦澀難懂，但成就卻很重要。研究人員用矽原子取代了芳香族化合物（有機化學中一類異常穩定的分子）中的碳原子。

芳香族分子在現代工業中至關重要，尤其是在塑膠中。 「例如，在聚乙烯和聚丙烯的生產中，芳香族化合物有助於使控制這些工業化學過程的催化劑更耐用、更有效，」David Sheshkowitz 解釋道。矽與碳有根本的不同，因為它更具金屬性，並且不能強烈保留其電子。因此，以五環戊二烯化物中的碳取代矽可以產生具有獨特性能的全新類型的化合物和催化劑。這種轉變為創新材料和工業流程開啟了可能性。

為什麼芳香穩定性如此特別？

形成這種分子的挑戰在於芳香系統的非凡穩定性。環戊二烯化物（矽同位素五矽環戊二烯化物的含碳形式）是一種芳香烴，由排列成扁平（「平面」）環狀結構的五個碳原子組成，這種形狀有助於其卓越的穩定性。 （歷史附註：芳香族化合物之所以如此命名，是因為這種類型的第一個化合物是在 19 世紀下半葉發現的，並且被發現具有獨特且通常令人愉悅的香氣。）

「對於被歸類為芳香族的化合物，化合物需要具有一定數量的共享電子，這些電子均勻分佈在平面環結構周圍，這個數量由休雷爾規則表示——這是一個以德國物理學家埃里希·休雷爾命名的簡單數學表達式，」David Sheshkowitz 解釋道。由於這些電子均勻地分佈在環周圍而不是附著在單個原子上，因此分子獲得了更大的穩定性。

幾十年失敗的嘗試終於成功

多年來，化學家只知道有一種矽基芳香族化合物。 1981年，研究人員創造了環丙烯的矽類似物－一種芳香族分子，其中三元碳環被三元矽環取代。除此之外，生產更大的矽基芳烴系統的努力屢屢失敗。

現在情況已經改變了。 Anchor、Bernd Morgenstern 和 David Sheshkowitz 合成了一種五原子矽環，該環顯示出獨特的芳香特性。大約在同一時間，日本仙台東北大學的 Takeaki Iwamoto 小組獨立生產了相同的化合物。兩個團隊同意在同一期《科學》雜誌上同時發表他們的研究結果。

打開新材料和催化劑的大門

這項成果為開發具有潛在工業應用的化學新材料和製程奠定了基礎。經過數十年的追求，研究人員在擴大矽基化學的可能性方面邁出了關鍵的第一步。