研究人员在化学领域开辟了新的视野:他们展示了世界上首个硼与碳之间的三重键。
硼、碳、氮和氧:这四种元素可以因为其相似的电子特性彼此形成化学三重键。这方面的例子包括由一个碳原子和一个氧原子组成的一氧化碳气体,或地球大气中含有两个氮原子的氮气。
化学上承认上述四种元素的所有可能组合之间存在三重键,但在硼和碳之间并不存在。这令人惊讶,因为硼和碳之间已经存在长期稳定的双键。此外,已知许多分子中存在两个碳原子或两个硼原子之间的三重键。
德国巴伐利亚的朱利叶斯-马克西米利安大学(JMU)维尔茨堡的化学家们现在填补了这个空白:由硼专家霍尔格·布劳恩施维克教授领导的团队首次成功合成了一个具有硼-碳三重键的分子,即所谓的硼炔,该分子在室温下以橙色固体的形式存在。科学家们对这个新分子进行了表征,并开展了初步的反应性研究。他们在期刊自然合成上展示了这些结果。
硼原子处于不舒适的状态
在这个新分子中,硼原子与碳原子呈线性排列。“结合三重键,这对硼来说是非常不舒适的,需要非常特殊的条件,”研究的共同作者德里安·德怀特博士说。因此,首次合成这样的三重键花费了这么长时间。
维尔茨堡的化学家们对这个新分子的兴趣在于:“个别原子感觉‘不舒服’的化合物通常表现出非常有趣的反应性,”实验室中合成了这个分子的博士生马克西米连·米歇尔解释说。
正是这种反应性使得团队的进一步研究聚焦于此。最终,这可能导致化学合成中的创新工具。这些发现也可能有助于更好地理解化学键和结构。
对其他研究人员的启发
德里安·德怀特说:“另一个经常被忽视的好处是:像我们这样的基础研究激励其他研究人员投入自己的努力和想象力去合成那些看似不太可能的化合物。”他说:“世界改变的进展往往源于这些疯狂的想法。”例如,特氟龙是在原本旨在开发新制冷剂的研究中发现的,而著名的超胶则是在尝试生产透明塑料的过程中偶然出现的。