日本金澤大學醫藥保健研究域藥學系的藤田光助教和國島崇隆教授等人組成的研究團隊，全球首次成功合成了擁有非常基本的化學構造，但此前卻一直未能證實其存在的「幻影離子」四苯基銨。
四苯基銨擁有非常簡單且常見的結構，因此其存在很少受到質疑，更沒有認識到它的合成居然具有挑戰性。由於四苯基銨具有優異的穩定性，而且有望提高形成鹽時的反應性，所以研究團隊爲明確這些特性，着手進行了合成。
研究團隊制定了全新的合成方案，成功合成出了四苯基銨。在合成中最重要的一點是如何使第四個苯基與擁有三個苯基的氮原子鍵合。研究團隊採用了名爲自由基耦合的方法，使利用三苯胺衍生物製備的自由基陽離子1與芳基自由基2發生反應。雖然產率只有0.1％，但確實成功地獲得了所需的化學變化。
利用自由基耦合的四苯基銨合成方案（反應設計圖）（供圖：金澤大學）
這種自由基耦合會在高反應性自由基之間形成鍵，其優點是可以形成其他方法無法實施的鍵，但缺點是由於反應性太強，難以控制選擇性，可能會發生各種副反應。在此次的合成中，爲儘可能地抑制在自由基陽離子的碳上形成鍵的副反應，導入了會引起位阻效應的保護基——針對作爲合成原料的既有三苯胺衍生物實施了導入保護基、實施自由基耦合和去除保護基等一系列化學反應程序，最終獲得了四苯基銨。
對合成的四苯基銨的構造進行X射線晶體結構分析後發現，離子中所含的氮原子與苯基碳之間的鍵長僅1.529Å。這個鍵長比含其他元素（硼、碳、鋁、硅、磷）的四苯基型物質的結構都要短，因此可以說，四苯基銨的氮原子在空間上比其他元素更擁擠。
另外，此次的研究成果表明，四苯基銨具有可以承受強酸性和強鹼性條件的高穩定性。
國島教授表示：「今後將以此次的成果爲基礎，開發效率更高更具普世感的合成方法，以合成由具有不同取代基的芳香環構成的各種四芳基銨，並調查其物理可用能和化學特性。還考慮應用於有機化學、電化學、界面化學、材料化學、巨分子化學、觸媒化學等廣泛領域。」
【詞注】
■自由基耦合：兩個自由基鍵合的反應。分子中所含的電子一般會兩兩形成一個電子對，但自由基具有不會成對的高反應性電子（不成對電子），因此容易發生與其他自由基形成鍵以生成共用電子對的反應。此次的合成反應利用了帶正電的自由基——自由基陽離子。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Communications
論文：Synthesis and characterization of tetraphenylammonium salts
DOI ：10.1038/s41467-022-30282-y
