通訊單位：維爾茲堡大學(xué)
工業(yè)上，將N2還原為氨是一種能源密集型過(guò)程，消耗了相當(dāng)一部分的全球能源供應(yīng)量。因此，近幾十年來(lái)，人們一直在尋求能夠在溫和條件下可結(jié)合N2并裂解其強(qiáng)大的N–N鍵的物種。直到最近，人們發(fā)現(xiàn)可用于N2固定和功能化的唯一物種是基于元素周期表s和d嵌段中的少數(shù)幾種金屬。
近日，德國(guó)維爾茨堡大學(xué)Holger Braunschweig報(bào)道了利用主族元素在室溫下實(shí)現(xiàn)了一鍋法將N2還原為銨。
要點(diǎn)1：
該反應(yīng)是一個(gè)復(fù)雜的多重還原質(zhì)子化序列，通過(guò)使用固相還原劑和酸性試劑，在室溫下進(jìn)行一步合成。然后對(duì)混合物進(jìn)行簡(jiǎn)單的酸淬火，就可以得到氨的質(zhì)子化形式，即化肥中存在的銨。此外，研究人員分離了反應(yīng)的所有中間體。
要點(diǎn)2：
研究發(fā)現(xiàn)，這個(gè)從N2到銨的過(guò)程是通過(guò)端到端橋接N2物種的逐步還原-質(zhì)子化機(jī)制進(jìn)行。用作質(zhì)子化的B(OH)3與用于N2轉(zhuǎn)化的過(guò)渡金屬催化過(guò)程中使用的B(OH)3相比非常溫和，后者通常是相對(duì)較強(qiáng)的有機(jī)酸、三氟酸或四(氟芳基)硼酸鹽超強(qiáng)酸，因此整個(gè)過(guò)程中都存在高度親核的氮原子。使得體系中富電子的硼原子不愿接受更多的電子（與許多過(guò)渡金屬配合物相反），進(jìn)而迫使還原步驟主要發(fā)生在N2部分，從而促進(jìn)了N-N裂解和質(zhì)子化。
小結(jié)
這種N2的一鍋化學(xué)轉(zhuǎn)化，盡管不是催化過(guò)程，但證明了主族元素在低氧化態(tài)下，不僅可以激活非常惰性的小分子，而且可以通過(guò)級(jí)聯(lián)的氧化還原和質(zhì)子化過(guò)程來(lái)調(diào)節(jié)它們的轉(zhuǎn)化。
參考文獻(xiàn)：
Légaré, M., Bélanger-Chabot, G., Rang, M. et al. One-pot, room-temperature conversion of dinitrogen to ammonium chloride at a main-group element. Nat. Chem. (2020)
DOI：10.1038/s41557-020-0520-6
https://doi.org/10.1038/s41557-020-0520-6
