在电子显微镜下进行单晶到单晶的自由基离子链反应：一种用于重新利用电子束损伤的化学设计

《Journal of the American Chemical Society》：Single-Crystal-to-Single-Crystal Radical-Ion Chain Reactions under the Electron Microscope: A Chemical Design to Repurpose Electron Beam Damage

微电子衍射证实超分子模板化晶体bpeD·dcr和bpeD·tcp可经电子束诱导平稳发生环丁烷SC–SC裂解生成bpe，损伤被有效抑制且结构解析全程可行。对比非模板晶体bpeD·icCA及纯bpe显示反应迟缓、衍射衰减快，表明电子束离子化引发的化学损伤是晶体衰变的关键因素。

　　

为了通过微电子衍射（3D ED）进行结构解析，研究人员使用了专门设计用于进行电子束诱导的单晶间（SC–SC）反应的晶体，并将实验结果与那些预期相同反应会破坏晶格的晶体进行了比较。我们确认，通过超分子模板法制备的rctt-四(4-吡啶基)环丁烷与2,4-二氯间苯二酚（bpeD·dcr）或2,4,6-三氯苯酚（bpeD·tcp）形成的微晶体，在相应的晶体复合物< />和中能够顺利发生SC–SC环丁烷裂解反应，生成反式-4,4′-联吡啶烯（bpe）。研究还表明，这些反应是由偶发的电子束电离事件引发的，随后通过电子转移步骤进一步传播。电子束对晶体的损伤得到了显著减轻，因此可以在反应的各个阶段以及反应完成后解析出晶体结构。相比之下，未经模板法制备的rctt-四(4-吡啶基)环丁烷与异香豆素羧酸（bpeD·icCA）形成的晶体以及纯的bpe晶体则发生了缓慢的、非SC–SC类型的反应，且其衍射图案衰减得更快。这些结果表明，由电离引起的化学变化所导致的结构损伤可能在电子显微镜高能束照射下样品的晶体衰变过程中起着重要作用。