张彩云，方 磊，张于微，曹泽星

(厦门大学化学化工学院，福建省理论与计算化学重点实验室，福建 厦门 361005)

自1874年van’t Hoff[1]提出C原子的四面体结构以来，四面体构型已成为C原子成键的经典模型.1960年，Pauling[2]提出C原子采取sp3杂化的方式与周围原子成键，从理论上解释了碳四面体结构的成因.Monkhorst[3]在讨论非对称C原子四面体结构互变时，首次假设平面四配位碳(planar tetracoordinate carbon, ptC)构型为其非断键异构化的过渡态.ptC概念的出现在理论和实验上引起了人们广泛的研究兴趣.1970年，Hoffmann等[4]基于近似计算，分析了具有D4h对称性的平面甲烷分子的成键性质.他们认为，C原子采用sp2杂化与周围4个H原子形成2个正常的σ-型的C—H键和1个三中心两电子(3c-2e)键，最高占据分子轨道(highest occupied molecular orbit,HOMO)为垂直于分子平面π-型的pz轨道，最低未占分子轨道(lowest unoccupied molecular orbit,LUMO)具有σ反键特征，不同价键结构间的共振导致4个C—H键等价.基于这一成键特点提出了稳定含ptC化合物的策略，即把连接C的H原子替换为σ给电子效应或π吸电子效应的取代基以稳定C上的pz孤对电子.1976年，Collins等[5]基于半经验和从头算理论计算，在理论上成功设计了含ptC的分子.1977年，Cotton等[6]首次实验合成含ptC的化合物.随着更多含ptC分子的成功制备[7-10],平面高配位碳体系也受到关注[11-12].这些碳的平面配位结构作为低维纳米材料的基本单元，可用于功能材料的设计[13-15].

C、Si和Ge均为同族元素，和C相比，平面四配位硅和锗(ptSi和ptGe)的研究相对较少，主要集中在一些平面四配位的金属团簇体系[16-18].最近，Sun等[19]在理论上对一些含ptSi化合物和二维单层纳……