終於馴服了高反應性的氮烯

氮烯化合物（Nitrene）在有機合成領域中有著重要的地位，然而，由於氮烯的反應活性極高，這導致它的壽命相當短（奈秒內死亡），使其在實驗室中難以被分離和研究。氮烯具有單價氮原子（mono-valent nitrogen atom），這使得它們在生成後極易與其他化學物質發生反應，導致其快速分解。傳統上，氮烯的研究依賴於基質捕獲實驗（matrix trapping experiments），通常需要在極低溫度下進行，以避免氮烯在生成後立即分解。氮烯的高反應活性同時也限制了其應用潛力，例如在藥物化學中，穩定的氮烯可以作為關鍵中間體，用於合成具有生物活性的分子；在材料科學中，氮烯可以用來設計具有特殊性能的聚合物。然而，由於其不穩定性，這些潛在應用一直難以實現。為了解決這些問題，科學家們一直在研究如何合成具有高穩定性氮烯的方法，以便於進行更深入的結構和性能研究。這樣的研究不僅有助於揭露氮烯的化學特性，也為其在有機合成、材料科學以及藥物化學中的潛在應用奠定了基礎。

近日，德國不萊梅大學的研究團隊，成功合成出一種穩定的氮烯，並獲得了其單晶，也對其進行了全面的表徵。研究人員首先透過光解芳基疊氮化合物M^SFluindN₃，成功生成了芳基氮烯，M^SFluindN。該氮烯在室溫下的氬氣可以穩定存在至少三天，這是過去未曾實現的突破。這樣的穩定性使得研究人員能夠對它進行單晶X射線繞射晶體學、EPR光譜和SQUID磁力測定法等一系列表徵，而結果也確定了該氮烯具有三重態（氮上有一組成對電子，及兩個未成對電子）。除此之外，理論計算顯示，M^SFluind芳基取代基不僅提供了動力學上的穩定性，其中央芳香環上的電子離域效應（electron delocalization）也增強了氮烯的穩定性。研究人員表示，這項研究展示了氮烯的潛在穩定性，也為未來氮烯化合物的研究和應用開闢了新方向。