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【J. Am. Chem. Soc.】溴铵盐促进的氮气裂解2022-08-20
由于氮元素的应用在人类生活中的重要性相当广泛,所以,固氮作用在近几十年来也引起人们极大的关注。不过,至今却一直缺乏良好的人工固氮作用相关的研究结果能作为应用。

 

作为氮气功能化的重要策略,利用过渡金属介导氮气的裂解使其成为金属-氮化物络合物,以及后续将此含氮络合物进行有价值的转化也特别重要。
然而,至今大多数的氮气分解方法仍依赖于强化学或电化学还原的方式来产生高活性金属物质,从而结合甚至激活氮气。如此一来,就导致了会与功能化试剂不相容的问题发现。
所以,能在温和条件下催化可持续的氮气分解以产生金属氮化物,是制备含氮有机化合物最有效和直接的方法。
最近,复旦大学的施章杰教授团队在J. Am. Chem. Soc.上发表了一种利用(n‑Bu)4NBr盐促进的氮气分解反应,其可实现氮气的结合与裂解形成氮化钼络合物。

 

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图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

该研究通过一种现成的非氧化还原 (n-Bu)4NBr盐作为促进试剂,可以利用 Mo(III) 作为起始物,达成氮气的分解。

 

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图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

他们从实验数据和机理的研究发现,简单的 X(X = Br、Cl 等)阴离子可以在催化前期诱导 MoIII[N(TMS)Ar]3 的歧化过程,并进而产生具有催化活性的 {MoII [N(TMS)Ar]3}物种。

 

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此外,与四重态的 MoIII 对应物相比,五重态的 MoII 物种在动力学和热力学上更利于氮气的固定。

 

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图片来源:J. Am. Chem. Soc.

 

且该研究也利用络计算研究揭示了一个独特的异价 {MoII-N2-MoIII}二聚中间体,可实际推动氮气的三键裂解。

 

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图片来源:J. Am. Chem. Soc.

参考文献:(n‑Bu)4NBr-Promoted N2 Splitting to Molybdenum Nitride

J. Am. Chem. Soc. 2022, jacs.2c01507

原文作者:Dan-Dan Zhai,# Shuo-Qing Zhang,# Si-Jun Xie, Rong-Kai Wu, Feng Liu, Zhen-Feng Xi, Xin Hong,* and Zhang-Jie Shi*

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c01507