※ 引述《jackliao1990 (j)》之铭言：
: Linus Pauling认为两原子可以共享一个电子以形成共价键。这种单电子共价键非常不稳定
: ，容易断键。不过单电子碳-碳键仍被认为是部份有机反应（如Cope 重排）的中间体，但缺
: 乏实验证据。
: 东京大学和北海道大学的研究团队设计了可以稳定单电子碳-碳键的分子并首次测到单电子
: 碳-碳键。他们将芳基引入六苯基乙烷（HPE）中，透过芳基的空间位阻效应得到被拉长的碳
: 碳单键，这导致它在被碘氧化时容易失去一个电子，从而形成难以捉摸的单电子共价键。为
: 了继续稳定含单电子碳-碳键的分子，研究人员将分子结晶，然后用x光绕射和拉曼光谱法测
: 到了分子和单电子键。
原po你贴这篇比较容易懂啦 https://www.nature.com/articles/d41586-024-03138-2
里面有结构式的图 https://shorturl.at/QVtpE
这东西不是六苯基乙烷啦 不知道你这HPE是从哪冒出来的 我看了一下你贴的原文没有
只有在下面这篇文章引用到的其他文献有提到HPE 但它本身这结构不是
回到正题 高中化学有好好念的就看得懂这篇啦 只要你还记得混成轨域那段就好
简单来说 几乎所有的共价键都是两个原子share一对电子 这一对电子彼此自旋相反
这样能量就会最低最稳定 但其实填满轨域并没有一定要两个 像是自由基只有一个电子
(当然 就不稳定) 氧分子在某些轨域也只有单电子(所以氧分子有顺磁性)
所以Linus Pauling 也就是这些轨域共价理论的创始人 认为两个原子只share一个电子
也是可以形成共价键 当然 就很不稳定 容易断键 或是再抢一个电子过来 变成传统的
双电子共价键 其实以上这些 高中化学有好好念应该都可以理解
这实验厉害地方在于 怎么在实验上观测并验证这个单电子共价键? 上面说了
它很不稳定 方法基本就是原文说的 他们构造了一种分子 就上面图长的那样
这分子厉害的地方在于 围绕中间的那一对碳原子 每个碳原子的四个键结中
其他三个键结都用芳香环连接住 剩下一个键结就互相连接
芳香环的用处一来是固定(共价键可以自由旋转所以官能基会移动 高中化学)
但因为其中单边碳原子的两个键另一边又透过芳香环连起来 所以等于固定住
然后两边的碳原子另一边又透过另一个芳香环连起来 等于这两个碳也不分彼此
所以整体的结构相当稳固 不管中间那个要研究的碳碳键有没有断裂
分子都不会大幅移动或变形
第二个用处就是制造立体障碍 (stereo hinder) 因为把中间那个键变成单电子后
会很不稳定 容易跟抢夺其他电子或其他靠近的东西反应 但化学中有立体障碍这东西
简单说就是外面的芳香基团那么大坨 会阻碍其他分子的靠近 保护中间的单电子键
另外一个小猜测是会不会也有利用芳香团的轨域共振去稳定中间这个单电子键?
但这好像要计算我也懒得看内文 只是乱猜一通 随便讲讲XD
总之他们设计了一个很精妙的分子 把中间那个要研究的碳碳键紧紧固定住
然后用碘去氧化它 碘是卤素会带走一个电子 所以会把中间碳碳键本来的一对电子
变成一颗电子 就完成了要被研究的单电子共价键
(这过程中会使整个分子变成带正电 我感觉正电可能也是透过芳香共振
分散到整个分子了吧 只是单纯看那个图猜的)
然后这个稳定的单电子共价键分子 就可以纯化 结晶 量一堆有的没的
可能打个FTIR测个NMR等等等等等的吧 出一堆数据发paper上Nature
一个字 屌 极具巧思
以上 我念化工的 有化学专业的也欢迎来补充 或是打脸 也可 抛砖引玉
然后高中化学没学过这些的或是早忘光的 就别妄想看懂这个实验了
基本上没办法用什么简单譬喻理解的 这实验也称不上对实际应用有啥革命性