中山大学Nature Chemistry最新突破！

中山大学科学家成功分离首例末端氮-锗三键化合物，为化学界带来突破性进展

近日，中山大学谭庚文教授、叶生发教授与吉林大学Sudip Pan教授携手，在Nature Chemistry杂志上发表了他们的最新研究成果。他们首次成功分离并表征了一种室温下稳定的末端氮-锗三键化合物，这标志着主族元素化学领域的一个新篇章。

这项研究主要针对异腈（R–N≡C）这一类在有机与金属有机化学中具有重要功能的分子。尽管异腈自1859年发现以来被广泛应用于多组分反应与配位化学，但它的第14族类似物——四族异腈（R–N≡E，E = Si, Ge, Sn, Pb）——却因键能低、极性高、易于自聚，长期以来难以在常温常压下稳定分离，米兰体育官网。

本次研究成功分离的锗异腈（Ar–N≡Ge）具有末端的氮-锗三键结构，研究人员通过X射线晶体学、固态¹⁵N核磁共振谱与理论计算，证实了其N≡Ge三键特征。该化合物不仅在固态与溶液中表现出优异的热稳定性，还能与多种有机底物和过渡金属前体发生多样化反应，展现出在合成化学中的潜在应用价值。

锗异腈的合成路线清晰高效，通过芳基氯代锗烯与叠氮化钠在THF中的反应，制得叠氮锗烯前体，收率达76%。在313 nm紫外光照射下，于苯溶液中发生光解，释放氮气并生成目标锗异腈，收率为49%。单晶结构显示，其C–N–Ge部分接近线性，Ge–N键长显著短于已知的Ge–N双键，甚至略短于理论预测的三键标准值，充分证实了三键结构。

理论计算进一步揭示了该化合物的键合本质，自然键轨道分析表明，N≡Ge键高度极化。前线轨道与内禀键轨道分析确认了一个σ键和两个正交的π键，以及一个定域在锗原子上的孤对电子，结构类似于经典异腈，但极化程度更高。

在反应性研究中，锗异腈展现出多样化的反应模式，如与苯基硅烷的1,2-加成、与叠氮三甲基硅烷的[3+2]环加成等。在配位化学方面，该化合物可作为σ给体配体与Fe(0)前体配位，生成配合物，拓展了主族元素配位化学的边界，体育高清。

这项研究实现了四十年来首例在室温下稳定分离的锗异腈化合物，揭示了其末端的氮-锗三键结构与独特的反应性，为未来设计和开发新型主族元素功能分子奠定了基础。