德國工業技術大學（KIT）的研究人員揭示了一種活化和催化轉移氨的新型系統--催化基於主族元素。氨（Np）由氮和氫組成，是全球最常見的化工產品之一。它在制造眾多氮基化合物中發揮著至關重要的作用。如果能透過在不飽和碳氫化合物中簡單地加入氨來生產胺，這將是化學領域的一個重大突破，因為胺（氨的有機衍生物）在各個領域都有大量需求。
透過主族元素化合物對氨進行可逆活化和催化轉移。資料來源：法蘭克-布雷赫，德國工業技術大學
胺是農用和醫藥化學品以及洗滌劑、染料、潤滑劑和塗料的基本成分。此外，還可用作生產聚氨酯的催化劑。胺還可用於煉油廠和發電廠的瓦斯洗滌器。
透過破壞氮和氫之間的強鍵（即活化），氨分子至少在理論上可以轉移到其他分子上，如不飽和碳氫化合物。例如，將氨轉移到化學工業中的重要物質乙烯上就會產生乙胺。
化學家將這種加成稱為氫化反應。然而，氨和乙烯之間不易發生反應。反應的發生需要催化劑。然而，基於過渡金屬的傳統催化劑會與氨發生反應而失去活性。
"因此，非活化烯烴與氨的氫化反應被認為是催化領域的一大挑戰與目標，"KIT 無機化學研究所分子化學部研究小組負責人 Frank Breher 教授說。
氨的活化和催化轉移
透過與帕德博恩大學（Paderborn University）和馬德裏康普頓斯大學（Complutense University of Madrid）的研究人員合作，無機化學研究所的法蘭克-布雷赫（Frank Breher）教授和菲利克斯-克雷默（Felix Krämer）博士現在距離實作這一具有挑戰性的目標又近了一步。"我們已經開發出一種氨的活化系統，它不是基於過渡金屬，而是基於主族元素。活化和隨後轉移氨的"原子經濟"過程不會產生任何廢物，這在永續發展方面具有特別意義，"布雷赫說。相關研究成果現已發表在【自然-化學】雜誌上。
研究小組制備出了一種所謂的受挫路易士對（FLP），它由作為電子對受體的酸和作為電子對供體的堿組成。通常情況下，兩者會相互反應並產生加合物。如果阻止或至少限制加合物的形成，就會產生受挫情況，分子很容易與氨等小分子發生反應。
"關鍵是要抑制反應性，使其與小分子的反應是可逆的。只有這樣，才有可能在催化中使用這種 FLP。我們是第一個用氨作為受質實作這一點的人，"Breher 報告說。研究發現，FLP 很容易以熱中性方式與非水氨發生反應，並在室溫下可逆地拆分氨的氮氫鍵。
研究人員首次展示了基於主族元素的催化劑催化的 Np 轉移反應。
"迄今為止，我們只轉化了活化受質，沒有轉化不飽和碳氫化合物。但我們已經更接近我們夢想中的反應了，"布雷赫說。"我們預計，我們的首次原理驗證將啟動進一步的工作，將 N-H 活化氨用作一種易於獲得且永續的氮源。"
參考文獻 Felix Krämer、Jan Paradies、Israel Fernández 和 Frank Breher 於 2023 年 9 月 28 日發表在【自然-化學】上的文章："一種能夠在非水介質中活化和催化氨轉移的結晶鋁碳基雙親化合物"。
DOI: 10.1038/s41557-023-01340-9
編譯來源：ScitechDaily
