硼与碳之间首次形成三重键

诸平

据德国维尔茨堡大学(University of Würzburg / Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany)2025年3月4日提供的消息,硼与碳之间首次形成三重键(Chemistry: Triple Bond Formed Between Boron and Carbon for the First Time)。

Structure of the world’s first molecule with a triple bond between boron (B) and carbon (C). (Image: Rian Dewhurst / Universität Würzburg)

德国维尔茨堡大学的研究人员在化学领域开辟了新的视野：他们展示了世界上第一个硼和碳原子之间的三键。(Researchers from the University of Würzburg are opening up new horizons in chemistry: They present the world’s first triple bond between the atoms boron and carbon.)

硼(B)、碳(C)、氮(N)和氧(O)：由于这四种元素的电子性质相似，它们之间可以形成化学三键。例如，由一个碳原子和一个氧原子组成的一氧化碳(CO)，或由两个氮原子组成的地球大气中的氮气(N₂)。

化学可以识别这四种元素所有可能的组合之间的三键，但硼和碳之间不存在。这是令人惊讶的，因为硼和碳之间长期存在稳定的双键。此外，已知许多分子在两个碳原子或两个硼原子之间存在三键。

德国巴伐利亚州维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学｛Julius-Maximilians-Universität (JMU) Würzburg in Bavaria, Germany｝的化学家们现在已经弥补了这一差距：由硼专家霍尔格·布劳恩施威格教授（Professor Holger Braunschweig）领导的一个团队，首次成功地合成了一种具有硼碳三键的分子，即所谓的硼炔（boryne），它在室温下以橙色固体的形式存在。科学家们对这种新分子进行了表征，并进行了初步的反应性研究。他们的研究结果于2025年3月4日已经在《自然合成》（Nature Synthesis）杂志发表——Maximilian Michel, Sourav Kar, Lukas Endres, Rian D. Dewhurst, Bernd Engels, Holger Braunschweig. The synthesis of a neutral boryne. Nature Synthesis, 2025, DOI: 10.1038/s44160-025-00763-1. Published: 04 March 2025. https://doi.org/10.1038/s44160-025-00763-1

参与此项研究的有来自德国维尔茨堡大学无机化学研究所(Institute for Inorganic Chemistry, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany)、维尔茨堡大学含硼的可持续化学与催化研究所(Institute for Sustainable Chemistry & Catalysis with Boron, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany)以及维尔茨堡大学物理和理论化学研究所(Institute for Physical and Theoretical Chemistry, Julius-Maximilians-Universität Würzburg, Würzburg, Germany)的研究人员。

硼原子在不适情况下(Boron Atom in an Uncomfortable Situation)

在这种新型分子中，硼原子与碳原子呈线性排列。该研究的合著者里安·杜赫斯特博士（Dr. Rian Dewhurst）说：“以三键结合，这对硼而言一样不适，需要非常特殊的条件。”这就是为什么花了这么长时间才第一次合成这样一个三键的原因。

维茨堡大学的化学家对这种新分子感兴趣的是：“单个原子感到不适的化合物往往表现出非常有趣的反应性，”在实验室制造这种分子的博士生马克西米利安·米歇尔（Maximilian Michel）解释说。

正是这种反应性是研究小组下一步工作的重点。最终，这可能会导致化学合成的创新工具。这些发现也有助于更好地理解化学键和结构。

对其他研究人员的启发(Inspiration for Other Researchers)

里安·杜赫斯特博士说：“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他们的努力和想象力来合成看似不可能的化合物，改变世界的进步往往来自这类疯狂的想法。”例如，特氟龙（Teflon）是最初旨在开发新型制冷剂的研究中发现的，而众所周知的强力胶（superglue）是在试图生产透明塑料的过程中偶然出现的。

该研究得到了德国研究基金会（Deutsche Forschungsgemeinschaft grant BR1149/22-2)、亚历山大·冯·洪堡基金会博士后奖学金（Alexander von Humboldt Foundation for a postdoctoral fellowship）的资助。 

上述介绍仅供参考，欲了解更多信息敬请注意浏览原文和相关报道。

Amit Malewar. First-ever triple bond between Boron and Carbon formed. Updated 4 Mar, 2025

First-Ever Boron-Carbon Triple Bond Achieved. 04 MAR 2025 9:08 PM AEDT

Abstract

Among the first-row p-block elements that can conceivably form neutral triple-bonded species (boron, carbon, nitrogen and oxygen), all combinations have been realized except that between boron and carbon. This deficiency is especially glaring as stable molecules containing C≡C and B≡B triple bonds (in alkynes and diborynes, respectively), as well as those with C=B double bonds, are well established. Here we describe the synthesis and isolation of a boryne, in its neutral and uncoordinated form, closing the remaining gap in the family of neutral first-row p-block compounds with triple bonds. The B≡C triple bond is confirmed by experimental and computational methods, as well as a series of further reactions notably including its π-coordination to a copper(I) fragment.