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氮气是地球大气中含量至多的气体,占整体积的78.09%。分子氮(N2)中存在的氮氮三键是最强的化学键之一,这也象征着将N2转折为其余含氮化合物并非易事。大果然中存在多种固氮微生物,这些微生物哄骗固氮酶催化N2复原为NH3,从而转折为含氮有机物。暂时已知的固氮酶均含有过渡金属(铁、钼、钒)活性中央。另一类固氮法子是咱们熟知的人为固氮。早在20世纪早期,由于人类对氮肥需要的日渐增大,何如高效固氮成为了那时全寰球的困难。德国科学家FritzHaber在测验室觉察过渡金属锇、铀催化剂能够在高温高压的前提下将N2和H2的搀和物转折为NH3。随后该手艺被德国化工权威企业BASF采办,在科学家CarlBosch的头领下,终究哄骗铁催化剂高效合成NH3。这项手艺被称为哈伯法(Haber-Boschprocess),不断采用于今。
毁誉各半的年诺贝尔化学奖得主FritzHaber。图片起因:TheNobelFoundation
过渡金属元素个别具备部份吞噬的d电子,金属中央中空的d轨道能够领受N2中的孤对电子,吞噬的d电子又能够反应至氮气的反键轨道。这类“推拉”式的效用,致使成千盈百的过渡金属化合物能够和N2联合(图1,左)。其次,过渡金属的前哨轨道之间能量差异较小(4eV左右),很简单和N2的轨道停止灵验堆叠。过渡金属中央还具备很强的多电子复原活性。不过,这些特色是大部份s区或p区的主族元素所不完备的。那末非金属元素有没有大概参加固氮呢?指日,德国维尔茨堡大学(JMU)的HolgerBraunschweig老师探索组发布在Science上的探索效果初次给出了确定的谜底,他们觉察一价硼宾(borylene)化合物能够联合N2并对其停止复原(图1,右)。这项办事第一做家为Marc-AndréLégaré博士,值得一提的是,这篇是Légaré博士近几年来做为第一做家在硼化学探索范围发布的第二篇Science文章(另一篇DOI:10./science.aab)。
图1.过渡金属与硼宾化合物对氮气的联合。图片起因:Science
频年来,HolgerBraunschweig老师探索组在硼化学探索范围有不少要害觉察。好比首例硼硼三键化合物(点击赏玩详细)、双羰基硼宾化合物(点击赏玩详细)、硼羰基的解离(点击赏玩详细)以及最小馨香硼环(点击赏玩详细)。
硼宾化合物在频年来遭到了极大的
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