每日資訊丨Science:挑戰教科書,「奇葩」化學鍵既像氫鍵又像共價鍵

2021-01-19 KingDraw化學家工作站

Science：挑戰教科書，「奇葩」化學鍵既像氫鍵又像共價鍵

某種程度上，[F-H-F]-離子可以被看成簡化版的Zundel離子（H2O•••H+•••H2O），後者廣泛存在於水中並有著相似的物理化學性質。其所代表的短強氫鍵也被認為在氫離子運輸中起著重要作用，且對包括細胞在內的多種生物機制以及燃料電池等技術至關重要。


近日，美國芝加哥大學化學系Andrei Tokmakoff課題組與埃默裡大學化學系Joel Bowman課題組合作，利用飛秒雷射二維紅外光譜（2D IR）結合高精度振動自洽場/組態相互作用方法（VSCF/VCI），研究了一種「交叉體系」二氟陰離子 [F-H-F]-在水溶液中的振動光譜，成功揭示了短強氫鍵（short strong H-bond）極為特殊的振動光譜與勢能面性質，並指出傳統的共價鍵與氫鍵分類不應該是非黑即白，氫鍵與共價鍵之間的轉換事實上是連續的。該研究成果發表在Science 上。

歷經40餘年終於被確認！《Science》子刊：選擇性乙烯齊聚機理研究獲重大突破！

為了證實烯烴選擇性齊聚機理中鉻（I）-雙乙烯絡合物真的存在，英國聖安德魯斯大學B.E.Bode教授課題組通過同位素標記結合EPR技術發現了一種至今未有文獻報導的X結構，在排除了D絡合物以及d8金屬環戊烷的可能性後，研究者最終認定X結構為傳說中的鉻（I）-雙乙烯絡合物，並進一步確定其完整結構為反式的[Cr(C2H4)2(CO)2(PNP)]+。這一研究不僅加上了烯烴選擇性齊聚金屬環化機理中最重要的一塊拼圖，更重要的是必將推動烯烴選擇性齊聚製備LAOs的工業化應用。

胡喜樂團隊Nat. Chem.：鎳氫催化的不對稱C(sp³)-C(sp³)偶聯反應

傳統的手性硼酸酯合成方法包含烯基硼酸酯的不對稱氫化、雙鍵的不對稱硼氫加成、1,2-金屬重排反應以及不對稱Negishi偶聯反應等。但是這些方法都存在一些缺點，比如需要特殊且不易合成的原料、特定的導向基團或者活性極高、不易操作的金屬有機試劑。


在此基礎上，瑞士洛桑聯邦理工學院的胡喜樂教授課題組設想能否利用簡單易得、穩定的烯烴作為偶聯前體？這樣不僅可以提高反應的收率，還能拓展底物的範圍。近日，他們報導了Ni-H催化的非活化烷基滷化物與烯基硼酸酯的對映選擇性C(sp3)–C(sp3)交叉偶聯反應，製備了一系列手性烷基硼酸酯（重要的中間體）。該工作近期發表在Nature Chemistry 上。

相關焦點

  • Science:挑戰教科書,「奇葩」化學鍵既像氫鍵又像共價鍵
    在各種教科書中，共價鍵作為一種化學鍵，一般指多個原子共用它們的外層電子而形成的一種非常穩固的化學結構；氫鍵一般被定義為一種特殊的分子間作用力而不是真正的化學鍵，主要來源於氫原子與電負性較強的原子（如F、O）之間的靜電吸引力。從成鍵能量角度看，傳統氫鍵的鍵能一般明顯小於共價鍵鍵能。但當某些氫鍵強度與共價鍵強度相當時，該如何看待這種化學鍵？這還是不是氫鍵？這種特殊氫鍵又有著怎樣的物理化學性質？
  • Science:挑戰化學基本概念!化學鍵究竟是什麼?
    論文的通訊作者Andrei Tokmakoff在一個採訪中說道：「我們對化學鍵的理解，以及我們教授化學鍵的方式，都是非黑即白的。而這項新研究表明，（化學鍵中）實際上還存在一個連續的統一體。」在了解新的研究之前，我們先來複習一下共價鍵和氫鍵在教科書中是如何定義的。
  • 最新《Science》重磅!氫鍵和共價鍵的臨界點找到了
    因此，短強氫鍵必然存在一個臨界點來區分為性質不同的鍵，但是很少有實驗方法能確定這個臨界點。近日，來自美國芝加哥大學的Andrei Tokmakoff等研究者，利用飛秒二維紅外光譜揭示了短氫鍵[F-H-F]−離子在水中獨特的振動勢，突破了經典理論的局限，確定了氫鍵的結束和化學鍵的開始位置。
  • 模糊了化學鍵的定義:科學家發現了有史以來最強的氫鍵
    新型鍵表明，使原子結合成分子的強效共價鍵與分子之間形成的弱氫鍵之間並非涇渭分明。所謂的氫鍵是由氫與帶負電的原子或分子之間的靜電吸引作用而形成的，最著名的就是水。因為氫鍵的作用，常溫下水是液體；溫度升高，或者在水中加鹽攪拌一下，就能破話氫鍵的聯繫——當然前者直觀上成為氣體，後者雖然在內部細節上呈現出了複雜的結構，但看起來還是同樣一杯水。
  • 挑戰化學中的一個基本概念
    論文的通訊作者Andrei Tokmakoff在一個採訪中說道：「我們對化學鍵的理解，以及我們教授化學鍵的方式，都是非黑即白的。而這項新研究表明，（化學鍵中）實際上還存在一個連續的統一體。」 在了解新的研究之前，我們先來複習一下共價鍵和氫鍵在教科書中是如何定義的。
  • 如何快速判斷離子鍵與共價鍵
    共價鍵的實質，可以表述成兩個（或多個）原子間有共用的電子對，使雙方（或多方）都滿足像稀有氣體那樣的電子全滿的穩定結構（高中階段為最外層是8電子穩定結構）。共價單質和共價化合物是只有共價鍵的單質或化合物。
  • 新化學鍵的發現,打破了傳統已知的化學鍵類型,且其強度還很高
    什麼是化學鍵？化學鍵都有哪些類型？化學鍵（chemical bond）是純淨物分子內或晶體內相鄰兩個或多個原子（或離子）間強烈的相互作用力的統稱。使離子相結合或原子相結合的作用力通稱為化學鍵。化學鍵有3種類型 ，即離子鍵、共價鍵、金屬鍵（氫鍵不是化學鍵，它是分子間力的一種）。
  • 科技前沿| 氟與氫之間奇怪的化學鍵
    研究人員使用紅外雷射研究形成的化學鍵（分支藍線），其作用類似於氫鍵和共價鍵之間的雜化。這種奇怪的化學鍵的作用就像氫鍵和共價鍵的混搭，被氟夾在中間的氫原子表現出化學上的怪癖全世界的化學專業學生都熟悉共價鍵和氫鍵。現在的一項研究揭示了一種奇怪的結合，就像兩者的混合體一樣。
  • 教科書即將再被改寫,詭異的氫鍵出現新形態
    原子結合成分子的各種作用中，氫鍵是一種特別的存在。DNA的雙螺旋結構便是由氫鍵構成，還有諸多神奇的現象可以用氫鍵解釋。但是，這種特別的存在自其被提出開始，就有個特別的問題，它到底屬於分子間作用力還是共價鍵？儘管很長時間裡教科書都把它定義為分子間作用力，但它也具有不可忽視的共價鍵特性。科學家還發現氫鍵在這兩者之間轉變，那界限到底在哪？
  • 2020甘肅教師招聘專業基礎知識備考:範德華力、氫鍵、共價鍵的比較
    2020甘肅教師招聘專業基礎知識備考：範德華力、氫鍵、共價鍵的比較 2020年甘肅教師招聘考試正處於緊張的備考狀態，按照往年信息來看，甘肅省教師招聘考試內容一般為教育基礎知識和教育專業知識。
  • 離子鍵 共價鍵
    「NaCl中75%的離子鍵屬性，25%的共價鍵屬性；HCl有19%的離子性」see Linus Pauling《化學鍵的本質》E.Frankland
  • 共價鍵-人教版必修2化學同步優質系列教案
    1.3.2共價鍵〖教學流程〗複習離子鍵及氫氣和氯氣的反應 → 提出問題（氯化氫的形成原因） → 原理性抽象 → 得出結論（共價鍵的定義） → 共價鍵的形成條件 → 構成共價鍵的粒子的特點 → 共價鍵的實質 → 共價化合物的概念 → 共價鍵的種類 → 離子鍵和共價鍵的概念辨析 → 歸納總結出化學鍵的定義 → 化學反應的實質 → 教學評價。
  • 化學鍵與分子間作用力知識點總結
    首先一起來揭曉共價鍵章節習題答案，A（部分非金屬單質如O2、N2中含有共價鍵，但不屬於化合物；某些離子化合物如NaOH中既含有離子鍵又含有共價鍵）；B（金屬和非金屬化合時也能形成共價鍵，如AlCl3分子中的Al—Cl鍵是共價鍵；在H2、O2、N2、HCl、NH3分子中均存在共價鍵；
  • 氫鍵規則:帶你探索神奇的冰水世界
    系統地破解水的結構和反常物性懸疑的挑戰提示我們必須從源頭重新思考。自此，中心水分子的最近鄰水分子分居於正四面體頂角，並能從中提純O:H—O氫鍵單元，也能拓展出水分子的空間堆垛狀態。 氧原子雜化、水分子配位、O:H—O氫鍵單元以及水分子空間堆垛 O:H—O氫鍵單元結構上包含O:H非鍵和O—H極性共價鍵兩分段，單元內作用力包含O:H的類範德瓦耳斯弱作用、O—H共價強作用以及O-O上電子對間的庫侖排斥作用。
  • 化學鍵、分子間作用力、氫鍵對物質有什麼影響,終於總結好了!
    先來談談我們化學中的化學鍵化學鍵概念：相鄰的兩個或多個原子間強烈的相互作用！離子鍵越強，離子化合物的熔、沸點越高；②共價鍵：共價鍵越強，單質或化合物的穩定性越大！（提示：化學鍵包括離子鍵和共價鍵，共價鍵包含極性鍵和非極性，如果不明白可以看我之前的文章）！分子間作用力概念：物質分子間存在微弱的相互作用！（注意對比，這個是物質分子之間的作用力）所有我們就很容易知道其作用力範圍：分子間！
  • 高中化學選修3丨分子間作用力和氫鍵知識點
    ２．實質：氫鍵不是化學鍵，屬於分子間作用力的範疇．但比普通分子間作用力要強得多．３．存在：水．冰．氨．無機酸．醇等物質能形成氫鍵．４．分類：分子內氫鍵和分子間氫鍵５．影響：分子間氫鍵的形成除使物質的熔沸點升高外，對物質的溶解度．硬度等也都有影響．６．表示法：用＂X—H…Y＂表示，且三原子要在一條直線上．X、Y與H構成分子。
  • 短氫鍵的性質和化學鍵存在一定的交叉
    短氫鍵的性質和化學鍵存在一定的交叉 作者：小柯機器人 發布時間：2021/1/9 22:05:09 美國芝加哥大學的Andrei Tokmakoff課題組近日取得一項新成果。
  • 化學選修三丨詳解分子間作用力和氫鍵知識點
    是分子之間的一種特殊的作用力，不是化學鍵。氫原子與吸引電子能力很強（或電負性很大）、原子半徑很小且含有孤對電子的原子化合時，由於鍵的極性很強，共用電子對強烈地偏離氫原子，而偏向另一個原子，致使氫原子幾乎裸露出來，被另一個分子中電負性很大的原子吸引，形成氫鍵。如H2O、NH3、HF等都含有氫鍵。由於氫鍵的存在，使H2O、NH3、HF等物質的分子間的作用力較大，因此熔沸點較高。
  • 化學鍵專題詳解
    ①成鍵微粒：原子（非金屬）。②成鍵本質：原子間通過共用電子對所產生的相互作用。2.共價化合物：以共用電子對形成分子的化合物叫共價化合物。共價鍵的存在：非金屬單質：4.共價鍵的分類①極性共價鍵：在不同種元素的原子間形成的共價鍵為極性共價鍵。共用電子對偏向吸引能力強的一方。如：
  • 高二化學分子結構1:共價鍵
    其中的化學鍵——離子鍵、共價鍵、金屬鍵、配位鍵；      其中的分子間作用力——範德華力、氫鍵。表 1、化學鍵的種類(四鍵、一力)      2.2 共價鍵     H2 的共價鍵的示意圖。