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2019-05-01氮氣合成技術新突破 593 期

Author 作者 編輯部
德國符茲堡大學(Julius-MaximiliansUniversität Würzburg)與法蘭克福大學 (Goethe University in Frankfurt)近日 於Science發布研究指出,不必將氮氣 (dinitrogen, N2)分解成氮,也能成功製造出氨氣(NH3)。

眾所皆知,在生物賴以為生的空氣中,有 近78%的成分為氮氣。一般來說,它們 除了以氮分子的狀態穩定存在於地球上之 外,也存在更長的氮鏈型態,像是在惡劣 如電離層(ionosphere)般的環境下才可 能短暫出現的N4。不過,即便氮氣具有 惰性(inertness),其強烈的鍵結仍可被 裂解,並製造出如氨氣一般可為生態系統 中的食物鏈所運用的氮源。

為分解氮氣,人們仿照自然的方式,以哈伯法(Haber-Bosch)將其鍵結裂解,進而延伸出染劑、燃料與藥材 等產品。其中如血管擴張 (vaso-dilating)類藥物般 含有多個鏈結的化合物, 具備相當重要的藥理意 義,因為氮分子狀態下基 本上不存在其它直接的化 學反應,故需要將氮原子 重新組裝,才能製備出預 想的化合物。

然而,研究團隊於最新研究中表明,這種將原子重新組裝的法則,在某些條件下是可以被 跳過的──只要在零下30℃和4個大氣壓 的環境下,便能利用含硼分子(boroncontaining molecules)直接將2個氮分 子合成N4,即使沒有過度金屬當催化劑 (transition metal catalyst)也能成功。

此一發現是化學合成的一大突破,這也是 第一次科學家能輕鬆打造出含有特殊氮變體的氮鏈。

Marc-André Légaré et al., Holger Braunschweig. The reductive coupling of dinitrogen, Science, 2019.