2025年，f区金属有机化学领域涌现大量突破性研究，从苯环开环到固氮反应，再到单分子磁体的新纪录。这些进展不仅拓展了人们对镧系与锕系元素成键和反应性的认知，更揭示了其在催化、材料和能源等领域的应用潜力。这份精选综述深入剖析了年度关键论文，以专业视角解读了这些发现背后的科学意义，为把握该领域前沿动态提供了极具价值的参考。
智能速览
首例室温下苯环开环官能团化反应被发现。
多种铀配合物实现了温和条件下的氮气活化与转化。
稀土与锕系元素中多重键和高价态化学取得显著进展。
混合配体策略将镝基单分子磁体的磁滞回线温度提升至73K。
首例对水氧稳定的三价镧系金属有机化合物被成功合成。
精华内容
f区元素的化学世界远比想象中更加活跃和奇特。2025年的多项研究不仅挑战了传统认知，更通过精妙的分子设计，在成键、反应性和功能化方面实现了前所未有的突破。
骨架重塑新路径
以苯环为代表的稳定芳香烃骨架，其选择性开环与官能团化是化学家长期追求的目标。J. Chu等人报道的钪-苯配合物在室温下实现了苯环的四电子还原开环与羰基化，生成环戊二烯酮产物。这一突破为从廉价芳烃原料出发，合成高附加值非环状或五元环化合物提供了全新的思路。
同样，Mazzanti团队利用铀配合物成功实现了亚联苯的选择性C-C键断裂与羰基化，展示了f区金属在复杂有机骨架编辑中的独特能力。
活化惰性小分子
氮气（N2）的活化与转化是仿生固氮的核心科学问题。2025年，铀化学在此领域表现尤为突出。Mazzanti、Liddle等人在Nature Chemistry上报道了铀配合物介导的、分步将N2转化为氨的过程，实现了可控的固氮循环。
随后，Nocton团队利用修饰的环戊二烯基配体，在室温下完成了N2的裂解与氢化。这些工作不仅加深了对f区金属多电子反应能力的理解，也为发展温和条件下的合成氨催化剂奠定了基础。
探索化学新边疆
f区元素的化学成键与价态理论在2025年得到了极大的拓展。一方面，新颖的多重键化合物层出不穷，如Liddle等人合成的首例铀-钴三键配合物，以及铀-锑多重键。
另一方面，稀土高价态化学的研究也取得了突破，Mazzanti团队成功分离了稳定的镨(IV)硅氧基均配物，而理论综述则系统探讨了镨(+5)等更高氧化态的可能性与挑战。这些前沿探索正在重塑对f区元素周期律的认知。
材料应用新突破
f区金属配合物在功能材料领域的应用研究同样亮点纷呈。Dills团队通过胺基-茂基混合配体策略，将镝基单分子磁体的磁滞回线温度提升至73K，刷新了纪录，向实用化迈出了重要一步。
此外，具有5d-4f跃迁特征的铈(III)配合物实现了超过700nm的深红光发射，为生物成像和光电器件提供了新材料。更具颠覆性的是，Trifonov等人报道了对水氧稳定的镧系金属有机化合物，解决了该领域长期以来的储存和操作难题。
纵观2025年，f区金属有机化学在基础理论与应用探索两端均展现出蓬勃的生命力。这些突破性进展不仅源于精密的实验设计与先进的理论计算，更体现了跨学科思想的碰撞与融合。未来，如何将这些奇特的分子性质转化为可控的催化功能或实用的材料特性，将是推动该领域持续发展的关键问题。f区元素的化学，无疑将继续带给我们惊喜。
