C―C鍵是化學(xué)中最重要的原子間連接方式。通常C―C單鍵的鍵長為154 pm。明顯超過該鍵長的有機(jī)化合物有幾類：1）萘類衍生物，2）類金剛烷基烷烴，3）苊烯類衍生物。在碳硼烷體系中，由于三維類芳香結(jié)構(gòu)的存在，通常C―C鍵鍵長比154 pm也要大。而從合成角度來說，1-氨基碳硼烷1965年就已報(bào)道出來，但1,2-二氨基碳硼烷至今未有報(bào)道，盡管10多年前理論計(jì)算已表明N-取代的鄰碳硼烷具有超長C―C鍵。

效旭瓊研究小組設(shè)計(jì)了1,2-二氨基碳硼烷的合成方法，通過常見的醛胺縮合反應(yīng)、亞胺還原反應(yīng)得到了一系列N-取代的鄰碳硼烷衍生物。發(fā)現(xiàn)這些化合物中最長的C―C間距離達(dá)到了驚人的193.1 pm，這比鄰碳硼烷母體中C―C鍵（162 pm）伸長了19.2%，如果與普通的C―C單鍵（154 pm）相比則伸長了25%。作者通過分子中的原子理論（Quantum Theory of Atoms in Molecules，QTAIM）分析了這類化合物，并得出結(jié)論，盡管C―C間距離達(dá)到193 pm仍可以稱之為C―C單鍵；并推測只有C―C伸長到197 pm之后，“鍵”才消失。至于C―C鍵被拉長的原因，作者則利用了自然鍵軌道理論（Natural Bond Orbital，NBO）進(jìn)行了研究，通過WBI、定域化軌道占據(jù)數(shù)、二階微擾能等分析，認(rèn)為N原子上孤對(duì)電子對(duì)（Lone Pairs）對(duì)C―C反鍵軌道σ*的“面內(nèi)”負(fù)超共軛作用使得C―C鍵伸長。

該研究成果目前在線發(fā)表在國際頂級(jí)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》（Angew. Chem. In. Ed. DOI: 10.1002/anie.201812555）上，論文第一作者為碩士畢業(yè)生李俊霞，通訊作者還有李志芳研究員和德國奧爾登堡大學(xué)Thomas Müller教授。

以上工作得到了國家自然科學(xué)基金委 (21771048，21472032)、浙江省自然科學(xué)基金委 (LY17B010002) 等部門在資金上的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.201812555