近日，温州大学化学与材料工程学院丁益宏教授团队联合吉林大学、墨西哥 Cinvestav-Mérida 大学科研力量，在硼簇化学结构预测领域取得突破性进展。相关研究成果以 “Integrating the Substituent Effect into the Wade–Mingos Rules for Dicarboranes” 为题，发表于国际顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》（DOI：10.1002/anie.202513394）。

碳硼烷作为具有独特三维簇状骨架的电子缺陷化合物，在材料科学、生物医药等领域应用前景广阔，其结构稳定性与几何构型的精准预测是硼簇化学的核心研究方向。经典的 Wade-Mingos（W-M）规则长期指导硼烷、碳硼烷结构研究，但该规则仅聚焦簇合物骨架电子对计数，忽略了取代基效应，导致在取代碳硼烷体系中频繁出现预测偏差，严重限制了碳硼烷功能分子的定向设计。针对这一关键科学问题，团队开展大规模高通量计算与系统分析。研究选取 17 种典型取代基，在六顶点碳硼烷的 6 个取代位点进行组合，构建 74613 个独特的 C₂B₄R₆体系，通过 CBS-QB3 高水平能量计算（累计完成约 2.4 亿次结构能量评估），结合自主开发的 Seed and Mortise-Tenon（SMT）模型，系统揭示了取代基对碳硼烷基态结构的调控机制。研究发现，传统 W-M 规则预测的八面体结构仅在 9.1% 的体系中为基态，而此前被低估的三角双锥结构在 89.1% 的体系中成为全局最稳定构型。团队基于 “连接原子电负性（CAEN）” 将取代基分类，并提出简单实用的取代基计数规则（P = nM + 1.1nH），预测准确率达 92.8%，且在大位阻取代基体系中仍保持良好适用性。该规则突破了 W-M 规则仅在单一取代基环境中有效的局限，可覆盖绝大多数取代基场景。该成果建立了 “取代基导向” 的碳硼烷结构设计框架，通过数据驱动方法完善了簇合物成键规则，为碳硼烷在催化、功能材料、生物医药等领域的定向应用提供了高效工具，对硼簇化学的理论发展与应用转化具有重要意义。

我校为该研究第一单位，化学与材料工程学院博士研究生王世胜为论文第一作者，温州大学丁益宏教授、吉林大学崔中华教授、墨西哥 Cinvestav-Mérida 大学 Gabriel Merino 教授为共同通讯作者。研究工作得到国家自然科学基金项目的资助。

相关论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202513394