随着核废料的不断增加和储存，相关的环境风险也在不断上升[1]，因此有必要了解锕系元素的配位化学，以便开发更有效的锕系元素与镧系元素分离方法，用于废物处理[2]，同时了解废物储存库以及潜在环境迁移过程中锕系元素的存在形态。要解决这些问题，就需要深入了解锕系元素的配位化学，尤其是锕系离子与像氮这样的中等硬度供体原子的相互作用。这类相互作用尤为重要，因为氮供体配体常被用来在分离过程中选择性地结合锕系元素。例如，软性杂环氮供体已被视为区分锕系元素与镧系元素的有效萃取剂[3]。由于它们的重要性，人们已经对溶液中氮杂环复合物的相互作用进行了大量研究，尤其是光谱学方面的研究[4]、[5]，而能够提供更多内在信息的晶体学数据则相对较少[6]。
从水溶液中结晶出镧系元素/锕系元素-氮杂环复合物往往面临困难，因为氮杂环容易质子化，而锕系元素在浓水溶液中则容易发生水解[7]。通常用来抑制水解的方法会引入强配位的反离子，从而掩盖了感兴趣的配体[8]，而非水溶液法则往往需要在无水条件下进行复杂的操作，这对许多锕系元素，尤其是超铀元素来说并不实用。显然，如果我们想方便地研究高度异质的核废料或环境样本中f元素配位的复杂性，就需要一套更为完善的合成方法。
有机会参与《多面体》杂志的这一特刊“锕系化学的最新趋势与发展”，让我们有机会重新审视解决这一问题的方法，并介绍一系列晶体学研究成果，这些成果为我们当前研究各种多样且有趣的水解产物提供了依据[9]、[10]、[11]。我们首先利用偶氮盐离子液体的溶解和配位能力，制备无水起始材料，同时有效避免水解，从而成功合成了含氮供体的f元素复合物[6]。
我们还开发了一种简单的实验室方法，通过使用含有常见反离子的离子液体进行温和脱水，从而得到无水的反应中间体[6]。这种方法此前也被证明可用于镧系元素水合物的合成[12]、[13]、[14]。此外，硫供体配体也被发现能够使f元素盐类容易脱水，形成软供体复合物[15]。我们还发现某些两性三唑和四唑表现出有趣的行为，尤其是固体4-氨基-1,2,4-三唑与液体1,2,3-三唑结合后，可以形成低熔点的共晶4-NH2–1,2,4-三唑•1,2,3-三唑，这种共晶已经通过晶体学方法得到了表征[16]，同时也为合成提供了一种新的方法，即同时使用配体和溶剂。
我们对早期使用4-NH
2–1,2,4-三唑得到的结果特别感兴趣，这些结果帮助我们发现了独特的N
N桥联多核复合物。在这些研究中，桥联复合物的核数从2个开始，有的还有轻微的水解现象，最终形成了具有12个N-N 4-NH
2–1,2,4-三唑桥键的八面体（含水）氧簇[9]、[10]、[11]。这些复合物不仅表现出镧系元素特有的性质，还有其他元素参与到晶体结构中，比如核聚变反应中的元素铅。此外，也观察到了镧系元素特有的行为[9]。
了解水解在核废料储存中的作用一直是个备受关注的话题。当我们反复观察到几种具有八面体M
6O
8/M
6O
9氧/羟基核心结构的六核镧系元素复合物，而且这些复合物似乎是由4-NH
2–1,2,4-三唑形成的，我们就进一步展开了研究。目前已有了一些关于钍和铀的这类水解产物的研究报道，但它们几乎都是通过氧桥连接而成的[17]。少数例外情况是，在同一种4-(1,2,4-三唑基)苯甲酸酯配体的不同功能团竞争中，有少量N
N桥联现象出现[18]，这表明在特定条件下确实可能存在这种桥联方式。因此，我们很自然地继续将这项研究扩展到锕系元素上，包括钍(IV)。虽然这并非我们研究的终点，但在展示我们尚未发表的成果时，我们将重点介绍首批完全通过4-NH
2–1,2,4-三唑N
N桥联稳定下来的八面体钍(IV)氧簇。
