巨大的分子碎片在日常实验室反应中发现量子隧道

的库尔修斯重排这是130多年前发现的一种反应，它放弃了一个长期保守的秘密:它可以通过一种极其罕见的重原子量子隧穿进行。

尽管穿过反应屏障是在化学中很常见他说:“作为有机化学家，我们被训练成忽略这种量子现象。彼得的妇女不同他是德国吉森大学的有机化学家和隧道专家，他没有参与这项工作。量子隧穿效应通常只存在于电子和氢原子等小粒子中。

而是一个团队他说安来自日本广岛大学和小青曾来自中国苏州大学的研究人员发现了一个显著的反例:在三氟乙酰叠氮化物的Curtius重排中，一个完整的三氟甲基隧道形成三氟乙酰异氰酸酯。“这是第一个完全由一群非氢原子形成隧道的明确例子，”曾说。

Nitrenes是Curtius重排反应的中间产物，通常在低于30K(-243°C)的温度下非常稳定。在低温下，这些中间产物只有很少的热能，以至于它们根本不能以经典的方式克服反应势垒。

Abe和Zeng决定研究三氟乙酰硝基，因为科学家在之前的实验中无法最终证明它的存在。他们将三氟乙酰叠氮化物困在过冷的固体氩气中，并用紫外激光照射将其转化为羰基硝基。但是三氟乙酰硝基苯让研究小组大吃一惊。即使在2.8K(- 270°C)，它也会重新排列成异氰酸酯——这“只能通过量子力学隧道机制来解释”，Zeng说。该团队的理论计算表明，是三氟甲基——分子质量为69的真正重量级分子——起了隧穿作用。

Schreiner称这项研究“非常出色”，不仅揭示了重原子隧穿的另一个实例，而且还捕捉到了难以捉摸的羰基硝基的红外光谱。他说:“这是非常了不起的，因为成千上万的化学家已经做了柯提乌斯重排，我们总是草草写下这种重要的中间产物，但没有人真正证明它确实存在。”

然而，Schreiner怀疑是否是三氟甲基在隧穿。他解释说:“你也可以说三氟甲基是静态的，因为它是分子中最重的部分，实际上是碳氮键从分子的一端移动到另一端。”

Zeng和Abe还发现他们可以操纵隧道速率。Zeng说:“在甲苯中，隧道化过程变得慢得多，在2-甲基四氢呋喃中甚至会停止。”Schreiner总结道，用化学家控制反应动力学和热力学的方法来控制隧道，可以“打开通往更大分子宇宙的大门，因为你可以生成传统方法无法获得的物种”。