Nat Commun: 使用N2直接催化氮化合成芳基胺和N-杂环

雨辰

2021-01-12

氨和硝酸是在化学工业中将氮原子引入有机分子的两种关键平台化学品。实际上，硝酸主要是通过氨的氧化产生的。理想的氮化反应是直接利用二氮(N₂)作为氮源来构建含氮有机分子。

有鉴于此，复旦大学施章杰教授等人，展示了一个直接催化氮化的例子，以Pd为催化剂，Li为还原剂，开发了一种以氮气为氮源直接催化氮化的一锅/两步方案。

本文要点

1）报告了一个直接催化氮化的例子，该方法可通过一锅/两步方案从易得有机卤化物中以氮气（N₂）为氮源制备有价值的含氮有机分子和聚合物。用这种方法，很容易将¹⁵N原子结合到有机分子中。一锅中还会生成结构多样的聚苯胺，显示出巨大的材料化学潜力。在该方案中，使用锂作为还原剂原位生成的氮化锂被确认为关键中间体。

2）这也是一个Li₃N在有机合成中用于构建C–N键的例子。该方法不仅表明Li₃N是用于合成含N分子的潜在平台化学品，而且还允许直接从氮气中氮化获得含N分子，同时避免了传统的N₂-NH₃-HNO₃过程。联芳基胺，三芳基胺和杂环是通过原位生成的Li₃N作为关键中间体合成的，显示了其在含氮有机化学物中的应用。

3）然而，由于使用了锂作为还原剂，化学反应仍然受到了相对苛刻的条件的影响。下一步需要进一步探索其他更便宜、更安全的还原剂，并扩大有用化学品的合成应用。

总之，该化学反应为催化氮化从氮气中合成高价值的含氮化合物提供了另一种途径。

参考文献：

Wang, K., Deng, ZH., Xie, SJ. et al. Synthesis of arylamines and N-heterocycles by direct catalytic nitrogenation using N₂. Nat Commun 12, 248 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-020-20270-5

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20270-5