南科大刘柳团队研究揭秘新型氮宾前体
近日，南方科技大学理学院化学系副教授刘柳团队在主族元素化学领域取得重要进展：首次成功合成一例异重氮甲烷负离子，系统揭示了其作为氮宾前体的独特化学性质。相关研究成果以“A crystalline isodiazomethyl anion”为题，发表于国际学术期刊《Nature Synthesis》。
碳、氮等元素构成的基础结构为有机化学的发展奠定了坚实基础。经过近两个世纪的发展，大多数常见官能团已被系统研究。然而，通过重新组合碳、氮元素，仍可能构建全新结构体系，推动基础化学发展。
有机叠氮化物（图1a，R–N3）自19世纪以来广泛用于Curtius重排、Staudinger还原及点击化学等反应体系。重氮甲烷负离子与其互为等电子体，在一定条件下可生成高活性氮宾或卡拜物种。
图1 研究背景及本研究内容概况
然而，异重氮甲烷负离子（[R–NNC]⁻）长期未被稳定分离，其结构与反应性质始终缺乏实验验证，是主族化学中的重要难题。
路易斯双亲性使分子同时具备亲核与亲电特性。刘柳团队围绕双亲性主族化合物开展系统研究，并提出异重氮甲烷负离子可视为氮宾与氰根离子的加合物。
图2 异重氮甲烷负离子的合成及其配体交换反应
研究团队以氯代环硼烷与TMSC(N2)Li为原料，通过复分解与去硅基化反应成功合成目标化合物，并实现晶体结构表征。
X射线结果显示NNC片段近线性构型，该物种可发生CN⁻/CO交换反应并参与多种双键复分解反应，表现出独特反应性。
图3 异重氮甲烷负离子与多种双键的复分解反应
该研究为新型碳氮结构的设计提供了重要基础，并为氮宾化学发展提供了新的研究方向。
南科大2022级博士研究生王洪雨为第一作者，刘柳与李建成研究助理教授为通讯作者。研究成果发表于Nature Synthesis，并获得国家自然科学基金与广东省自然科学基金支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s44160-025-00981-7
本文章转载自南方科技大学新闻网，原文链接： https://newshub.sustech.edu.cn/html/202601/47240.html