氮烯自由基化合物是各種含氮轉(zhuǎn)化的短暫中間體。

根據(jù)取代基的電子性質(zhì)，它們可以是單重態(tài)或三重態(tài)。三重態(tài)氮烯具有很高的反應(yīng)性，常溫下在凝聚相中難以分離。

基于此，2024年11月19日，中山大學(xué)譚庚文教授與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員葉生發(fā)工作在國(guó)際頂級(jí)期刊Nature Chemistry發(fā)表題為《Isolation and characterization of a triplet nitrene》的研究論文。

值得一提是，22級(jí)博士生王東閩為本文一作，兩年間連發(fā)2篇《Nature Chemistry》、1篇《JACS》。

譚庚文，教授，2023年加入中山大學(xué)化學(xué)學(xué)院。榮獲2014年留學(xué)基金委自費(fèi)留學(xué)生獎(jiǎng)及德國(guó)華人化學(xué)化工學(xué)會(huì)青年化學(xué)獎(jiǎng)，2023年獲自然科學(xué)基金委優(yōu)秀青年基金資助。一直以來(lái)從事主族元素化學(xué)和金屬有機(jī)化學(xué)研究，在Nat. Chem., Chem, Natl. Sci. Rev., JACS, Angew和Acc. Chem. Res.等雜志上發(fā)表近60篇論文。

葉生發(fā)，博士，研究員，博導(dǎo)。師從W.Kaim教授。自2019年起，在中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所工作，任生物無(wú)機(jī)催化研究組組長(zhǎng)。主要從事金屬酶及模擬金屬配合物催化能源小分子活化和化學(xué)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)研究；以第一作者或者通訊作者(含共同)發(fā)表SCI論文50篇，還與他人合作發(fā)表SCI論文20篇，一些研究成果評(píng)為本領(lǐng)域“研究亮點(diǎn)”或“熱點(diǎn)文章”，獲得物理無(wú)機(jī)化學(xué)和生物無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際同行的認(rèn)可。

在此，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由大體積的氫化茚并苯（hydrindacene）配體支持的三重態(tài)芳基氮烯的合成和分離。

通過(guò)各種光譜和結(jié)構(gòu)技術(shù)（包括電子順磁共振光譜和單晶X射線衍射）進(jìn)行了全面表征進(jìn)行了全面表征。

其高穩(wěn)定性很大程度上歸因于支持配體提供的空間位阻和有效的電子離域。

結(jié)合電子順磁共振光譜和高度相關(guān)波函數(shù)的從頭算計(jì)算，支持三重態(tài)基態(tài)氮烯具有軸向零場(chǎng)分裂D = 0.92 cm?1，幾乎為零的菱形度E/D = 0.002。

圖4：氮烯2的反應(yīng)性研究。

綜上所述，本文成功分離并明確表征了一種熱穩(wěn)定的三重態(tài)氮烯，該物質(zhì)在130多年前就被提議作為反應(yīng)中間體。

其高穩(wěn)定性歸因于活性單價(jià)氮原子的空間屏蔽以及支持性氫化茚并苯（hydrindacene）配體賦予的有效電子離域。

這種可分離氮烯的持久性促使作者研究文獻(xiàn)中提出的涉及氮烯作為關(guān)鍵中間體的化學(xué)計(jì)量反應(yīng)。本文的研究為深入理解氮烯的反應(yīng)性提供了基礎(chǔ)。