氮烯（nitrene）是碳烯（carbene）的含氮類似物，氮烯在許多化學合成反應中扮演著反應中間體的角色，可用來將氮原子導入有機分子、建構各種含氮結構。由於氮烯的氮原子缺乏電子、缺乏配位，這使它具有極高的反應性，反應性甚至強到連惰性的烷類都能與之反應，因此科學家很難在反應途中「定格」下它真正的結構。氮烯最典型的一項反應特徵，是在 Curtius 重排中發生快速的 1,2-遷移，即自發重排成較穩定的分子，例如醯基氮烯（acyl nitrene）會重排成異氰酸酯（isocyanate）。而當氮原子連接上缺電子的主族取代基（例如硼基、矽基）時，會進一步增強氮烯的親電性，使其變得更不穩定，其中，由氮原子連接硼原子所構成的硼基氮烯（borylnitrene）便是一個例子。由於硼原子缺電子，會提供一股熱力學驅動力，促使硼基氮烯透過 1,2-遷移分解成亞胺基硼烷（iminoborane），因此特別難捕捉硼基氮烯。事實上，早在約 45 年前，科學家便已推測有硼基氮烯這種中間體存在，卻由於它的反應活性太高，一直無法直接解析出它的分子結構。雖然近年來科學家已能藉由立體位阻保護與電子調控，成功分離出穩定的三重態芳基氮烯，但要「親眼看見」一個自由型態硼基氮烯真正的結構，仍是一大挑戰。那麼，科學家有辦法做到嗎？

近日，中國中山大學的研究團隊，成功在晶體中直接捕捉到自由態的硼基氮烯。研究人員設計了一種硼基疊氮化物前驅物，並在其分子中嵌入一個能吸收長波長光的 acenaphthene 基團；這個吸光基團正是關鍵，它能讓疊氮基在低溫固態晶體中被光解。當研究團隊將前驅物的單晶置於 100 K、以 370 nm 的光照射時，疊氮基便脫去一分子氮氣（N₂），轉變成硼基氮烯，並透過單晶 X 射線繞射直接解析出結構。結構分析顯示，B–N 鍵長從 1.437 Å 縮短為 1.398 Å，落在單鍵與雙鍵之間；再搭配電子順磁共振（EPR）光譜與理論計算，一致證實該硼基氮烯的基態為三重態。它在溶液中也展現出自由型態氮烯的典型反應性，反應包括C–H 與 B–C 鍵插入、路易斯鹼配位及 [2+1] 環加成。研究人員表示，這是首次在晶體中直接解析自由型態硼基氮烯的結構，而類似的吸光基團或許能用來捕捉其他難以捕捉的高活性中間體。