在中子繞射下變形蟲似的C-H鍵

我們最近有一篇JACS paper 發表了, 是報導很短(或最短)的sp3, 及sp2 C-H 鍵及擴充Bent's rule來解釋環上鄰位C-H鍵收縮的中子研究;本實驗約從成立以來，即有從事藍位移氫鍵的研究，但前10來年，都是用X-ray 及振動(含紅外及拉曼)光譜，來証實。此篇在JACS上發表的中子研究，是導向型的基礎研究，在基礎方面可能有很大的貢獻;在實務應用上也可能很快可以切入。此研究可能也會被美國能源部，當最新消息發表。基本上是本人實驗室累積了過去15年的研究成果，在含C-H 鍵的化合物，弱鍵結研究的一個重要突破。X-ray 在解單晶的結構上很有用，但對於輕的元素方面(Z<10)，特別是氫的位置(即C-H鍵長)，量不準，故會有對於sp3-及sp2-C-H鍵各有10%及13%低估的問題，C-H鍵應是化學或有機化學裡，最重要的鍵結;但它的一些細微的重要變化，大都在10%的C-H 鍵長變異內，用X-ray剛好在界限外，所以比較難看到。本篇研究，可以利用中子精確的量到毫埃數，故很多細微的變化都觀測到了。比如說，C-H鍵就像一隻變形蟲一樣，會根據周圍的環境或作用力〈如氫鍵)產生變化，且這些作用力是可以簡單加總的。它最後的形狀(或長度)，就是這些作用力的總和表現，也就是說，我們觀察到C-H鍵，可以變短或變長，也知道或甚至調控它長度之變化。後面我也發現吡啶環上ortho C-H鍵，也會因共振，用Bent's rule 解釋為何縮短約5mA左右; 我們的研究幫忙擴充Bent's rule的適用範圍。

另外本實驗室的含氟晶體，有一些不同的特點，穩定，可以養很大顆，氫大都含很多弱鍵結(故不易disorder)，故我們有為數不少的大顆的好晶體，可以在這個方面，提供系統，有組織的連續研究。我們團隊，現在已經在著手寫，第二篇最長C-H鍵的論文了。希望在不久的將來，再跟大家分享這方面的一些發現及有趣的現象。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c02570