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含氮化合物在包罗药物、农用凯发品和质料迷信在内的各个范畴均发扬偏重要作用。但由于氮气(N2)高惰性、非极化、HOMO-LUMO 能级差大,因而完成平和条件下 N2 的活化转化不停以来都是凯发范畴的难点和应战之一。2018年,Braunschweig 课题组经过硼宾乐成完成了 N2 复原,冲破了过渡金属活化 N2 的固有思绪,对非金属 N2 活化范畴具有里程碑式的意义。 克日,在后期研讨的底子上(Chem. Asian J. 2019, 14, 1413),厦门大学朱军课题组经过密度泛函实际盘算公道设计了一种双路易斯酸(DLA)分子,研讨标明其可与 N2 分子经 [4+2] 环加成反响完成 N2 的牢固和转化。机理剖析(图1A)标明这是一个热力学(放热 14.0 kcal/mol)和动力学(活化能低至 7.0 kcal/mol)均有利的历程。更风趣的是,进一步引入催化剂可以完成环化产品中 NN 单位的氢化,其活化能从 48.2 kcal/mol低落至 15.3 kcal/mol,反响能垒的明显低落为相干实行验证提供了参考。火线轨道剖析标明催化剂可经过低落互相作用片断之间的 HOMO-LUMO 能级差完成片断间联合能的增长,从而大大低落反响能垒(图1B)。别的,盘算后果还展现了芬芳性(图1C)为 N2 环化提供了驱动力。最初,进一步的盘算研讨展现了该双路易斯酸分子也可以完成二氧化碳、甲醛、N-亚乙基甲胺和乙腈等一系列小分子的活化转化(图2)。
图1. (A) 双路易斯酸1活化氮气的反响机理; (B) 对应过渡态中片断的 HOMO 和 LUMO; (C) 环化步调中过渡态及产品的 NICS(1)ZZ 值和 ACID 图。 图2. 双路易斯酸1活化别的小分子的反响机理。 总之,该研讨后果夸大了一种新鲜的双路易斯酸分子在 N2 活化范畴中的潜力,为 N2 活化范畴提供了一种新鲜的活化战略。 论文信息 Predicting Small Molecule Activation including Catalytic Hydrogenation of Dinitrogen Promoted by a Dual Lewis Acid Shicheng Dong, Prof. Dr. Jun Zhu Chemistry – An Asian Journal DOI: 10.1002/asia.202200991

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