忻州师范学院化学系晋博博士近期报道了一个含有平面四配位碳的14电子三元阴离子团簇CBe₂H₅^–。前所未有的是，与碳相连的两个配体氢原子交替旋转，使其表现出有趣的动力学流变性，而两个CBe₂三中心离域键则赋予了该团簇罕见的2σ/2π双重芳香性。该团簇可视为将平面超配位碳团簇应用于分子转子等分子机器领域的一次有效尝试。

饱和碳的四面体理论统治了有机化学近一个世纪。相比之下，平面四配位碳（planar tetracoordinate carbon, ptC）违背了碳的这种经典成键模式，引起了人们的广泛关注。1968年，Monkhorst最早注意到平面甲烷（过渡态，图1a）含一个ptC中心。随后，Hoffmann（1981年诺奖得主）提出了稳定ptC的电子稳定策略，即利用同时具有π-acceptor/σ-donor特性的配体原子，通过形成多中心键，使中心碳原子2p_z轨道上的孤对电子充分离域以达到稳定的效果。因此，缺电子性的硼或铍元素因为满足π-acceptor/σ-donor特性而常被用作关键的配体原子。在已报道的相关团簇中，通常使用四个硼或铍原子来取代平面甲烷的所有氢原子，使碳原子的价电子充分离域，导致体系通常为6σ/2π双重芳香性。那么，稳定平面甲烷最少需要取代几个氢原子呢？此外，目前对ptC团簇的研究几乎都集中在热力学稳定性上，对其动力学性质如流变性的关注很少。

基于以上考虑，忻州师范学院晋博等人利用两个铍原子取代平面甲烷中的两个氢原子，设计得到了一个含有平面四配位碳的团簇CBe₂H₅^–（图1a），这意味着从平面甲烷（过渡态）转换到ptC团簇只需取代两个氢原子。作者首先使用随机搜索算法编码的GXYZ 2.0程序探索了该团簇的势能面，在高精度从头算方法CCSD(T)水平下确认其为全局极小结构。随后使用CP2K软件对其进行了第一性原理动力学模拟，发现模拟过程中两个配体氢原子交替旋转（图1b），从而在该团簇中产生了前所未有的结构流变性。电子结构分析表明（图1c），由于C-H定域键的存在，配体H原子的成键位置非常灵活，而两个CBe₂ 3c-2e离域键则赋予了该团簇罕见的2σ/2π双重芳香性（图1d）。有趣的是，流变过程中出现了成键类型的相互转换（σ键⇔π键，图1c），这是一种不常见的流变机制。综上，这一发现揭示了稳定平面甲烷所需的最少非氢配体原子数，分子转子可被视为平面超配位碳的一种有前途的应用。作者推测，在具有一个平面超配位原子（E）和两个局部E-H键的类似分子体系中，还可能发现其他分子转子。