化学家使用硼自由基将溶液中的氮转化为氨

工业上使用Haber–Bosch工艺获得氨，该工艺需要大量能源和氢气。现在，一组研究人员在《应用化学国际版》杂志上报告了一种温和得多的方法。

根据这项研究，反应性硼化合物可以有效地靶向大气中的氮，并在加入酸后将其转化为氯化铵。这种转化发生在室温下的溶液中，不需要金属或氢气。

氮气占我们呼吸的空气的77%，因此从理论上讲，它几乎可以无限地用于合成氨。然而，在实践中，它与其他元素的反应极其缓慢。在100多年前开发的Haber-Bosch工艺中，金属催化剂加速了这种缓慢的反应。他们激活氮气，然后在高压和高温下与氢气反应，生成氨气。

氨在工业上用于生产硝酸盐肥料。当氢被用作能源时，它也可以用作储氢器。迄今为止，用于固氮的微生物方法一直是为Haber-Bosch工艺提出的主要较温和的替代方法。然而，利用细菌进行生物技术氨生产的效率仍然很低。

由法国图卢兹CNRSPaulSabatier大学的NicolasMézailles领导的一组研究人员现已发现，反应性硼化合物可以非常有效地靶向和激活分子氮。该团队解释了他们最初的想法：“我们推断，使用高能自由基可能为氮功能化提供动力学和热力学上有利的途径。”

该团队的理论计算随后强调以硼为中心的自由基是合适的候选者。研究人员通过向有机卤化硼中添加强还原剂来产生这些以硼为中心的自由基。所得物质在室温下将分子氮转化为硼胺，硼胺又与酸水溶液反应生成氯化铵。

Mézailles和团队现在描述了一种使用自由基化合物在溶液中固氮的新方法。研究人员观察到，他们产生的以硼为中心的自由基有效地破坏了分子氮中稳定的三键，使得在温和条件下使分子氮功能化成为可能。这种基于自由基的方法为氨生产开辟了更多可能性，而无需依赖化石原料。