来自《自然》杂志
一个精英化学俱乐部迎来了一位新成员，德国的一个团队找到了一种方法，用稳定的三键将两个硼原子连接在一起。硼与碳和氮一起，成为元素周期表中为数不多的已知可以形成具有三键的稳定化合物的元素之一。
维尔茨堡大学的化学家霍尔格·布伦瑞克领导了这项研究，他说理论预测这种硼结构应该是可能的。毕竟，氮-氮和碳-碳三键是稳定的：例如，构成我们空气主要成分的氮分子就是通过三键结合在一起的。硼在元素周期表中紧邻碳和氮，因此应该具有相似的性质。“人们会期望硼也有类似的情况，”布伦瑞克说。“主要问题一直是合成。”
到目前为止，最接近的尝试是使用激光在极低温度下在CO（一氧化碳）存在的情况下汽化硼制成的分子。这种化合物似乎包含一个硼-硼三键，周围环绕着CO基团，但在高于约-263°C的温度下会分解。
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相比之下，布伦瑞克的化合物在与空气隔离的情况下，在高达234°C的温度下是稳定的。“在惰性条件下，这是一种非常稳定的分子，”布伦瑞克说。
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为了制备该化合物，研究小组用庞大的、高度给电子的化学基团N-杂环卡宾（NHCs）取代了CO。主族元素的原子通常在它们的外层电子壳层中有八个电子时最稳定。如果它们作为单个原子不具有这个数目，它们通常与它们的邻居共享，每对电子构成一个单化学键。硼原子在外层电子壳层中只有三个电子，因此在布伦瑞克的化合物中，两个原子共享它们的所有六个电子以形成三键。剩余的两个电子由NHC基团提供。
其他研究团队曾尝试使用两个硼原子（每个硼原子带有一个NHC基团和三个溴原子）合成硼-硼三键。其想法是溴原子会一个接一个地被移除，两个硼原子会结合在一起形成硼-硼单键，然后是双键，最后是三键。然而，形成单键的过程很慢，脱去溴原子的硼原子倾向于首先与周围的溶剂反应，然后再相互反应。
因此，布伦瑞克的研究小组从已经有一个硼-硼键的前体开始：B2Br4，用两个NHC稳定。“这种前体非常难处理——它在-40°C以上会降解——但我们证明了我们可以选择性地转化这种化合物，首先形成硼-硼双键，然后在第二步形成三键，”布伦瑞克说。
结构完整性
X射线晶体结构证实该化合物具有真正的三键特性。正如预期的那样，三键结构中硼原子之间的距离比双键化合物中的距离更短，与预测数据非常吻合。该分子也是线性的，就像等效的三键碳化合物一样。
澳大利亚墨尔本莫纳什大学的化学家卡梅伦·琼斯说：“布伦瑞克优雅地看到了从单核前体开始的问题，并使用了已经有硼-硼键的前体。”琼斯曾从事硼-硼三键的理论研究。他说，结果虽然在高温下稳定，“但却是高度活泼的物质，它们将会找到应用”。
布伦瑞克的团队已经在研究这种新化合物的反应性，以及其在有机电子材料中的潜在用途。例如，含硼化合物已经用于有机发光二极管的商业生产。“我认为它可能是一个有用的构建模块，”布伦瑞克说。“未来将告诉我们这是否是一个好方法。”