การประยุกต์ใช้โลหะหายากแบบใหม่: การสังเคราะห์โดยตรงของสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนจากไนโตรเจน

การประยุกต์ใช้โลหะหายากแบบใหม่: การสังเคราะห์โดยตรงของสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนจากไนโตรเจน
ปัจจุบัน สารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนที่สังเคราะห์ขึ้นเองเกือบทั้งหมดต้องการการสังเคราะห์แอมโมเนีย (NH3) ทางอุตสาหกรรม กระบวนการสังเคราะห์แอมโมเนียทางอุตสาหกรรมแบบดั้งเดิม (กระบวนการ Haber Bosch) มีสภาวะที่รุนแรงมาก ประมาณว่าการใช้พลังงานต่อปีคิดเป็นประมาณร้อยละ 2 ของการใช้พลังงานทั่วโลก โดยต้องใช้ทรัพยากรฟอสซิลประมาณร้อยละ 25 และก่อให้เกิดก๊าซเรือนกระจกจำนวนมาก ดังนั้นหนึ่งในวิธีที่สำคัญในการแก้ปัญหาข้างต้นคือการเปลี่ยนไนโตรเจนให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนโดยตรงอย่างมีประสิทธิภาพและนุ่มนวลโดยไม่ผ่าน NH3 อย่างไรก็ตาม จนถึงตอนนี้มีรายงานวรรณกรรมที่เกี่ยวข้องอยู่ไม่กี่ฉบับ และระบบเร่งปฏิกิริยายังไม่บรรลุผลสำเร็จ (ดูการทบทวนภาษาจีน: การสังเคราะห์โดยตรงของสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนจากไนโตรเจน, Li Jiapeng, Yin Jianhao, Yu Chao, Zhang Wenxiong, Xi Zhenfeng, "Journal of Chemistry, 2017, 75733-743)
เมื่อเร็วๆ นี้ กลุ่มวิจัย Xi Zhenfeng/Zhang Wenxiong ได้บรรลุกระบวนการสังเคราะห์อนุพันธ์ของไฮดราซีนอย่างมีประสิทธิภาพโดยตรงจากสารตั้งต้นอินทรีย์ เช่น ไนโตรเจน MeOTf และรีเอเจนต์อิเล็กโทรฟิลิก ซึ่งส่งเสริมโดย rare earth metal scandium (Sc) พวกเขาแยกและมีลักษณะ (N2) 2? -, (N2) 3- และ (N2Me2) 2- Sc ระดับกลาง และพบว่า CO สามารถแทรก (N2Me2) 2- Sc ของ Sc ระดับกลางได้อย่างมีประสิทธิภาพ? ในพันธะ N การมีเพศสัมพันธ์อย่างมีประสิทธิภาพของ N2 และ CO สำเร็จ (Scandium ส่งเสริมการแปลงโดยตรงของไดไนโตรเจนเป็นอนุพันธ์ของไฮดราซีนผ่านการสร้างพันธะ NC Ze Jie Lv, Zhe Huang, Wen Xiong Zhang, * และ Zhenfeng Xi, * J.Am. Chem . สค. 20191418773?8777).
สแกนเดียมโลหะหายากของโลก (Sc) แปลงไนโตรเจนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนโดยตรง
งานนี้ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนโดยตรงจากไนโตรเจนที่ได้รับการส่งเสริมโดยโลหะหายาก โลหะหายากมีความสำคัญเป็นพิเศษต่อการพัฒนาของจีน และงานนี้แสดงให้เห็นถึงแนวทางใหม่ในการใช้โลหะหายากอย่างมีประสิทธิภาพ ผู้เขียนหลักของวิทยานิพนธ์คือ Lu Zejie นักศึกษาระดับปริญญาเอก งานนี้ได้รับการสนับสนุนอย่างมากจาก National Natural Science Foundation of China, National Research Center for Molecular Sciences ในกรุงปักกิ่ง และ School of Chemistry แห่งมหาวิทยาลัยปักกิ่ง