Несмотря на инертность диазота, природа может использовать его в качестве важного сырья для всех видов живых организмов. В биологических системах очень прочная связь азот-азот в N2 может быть разорвана и может образоваться аммиак (NH3), который затем становится источником азота для всей пищевой цепи на Земле.
Совершенно новая химическая реакция
Подражая природе, люди используют чрезвычайно важный процесс Габера-Боша для разложения азота в аммиак, который затем может быть переработан для производства удобрений и для получения азота для производства пигментов, топлива, материалов, фармацевтических препаратов и т. Д. Производство соединений, которые содержат цепи из двух, трех или четырех атомов азота, которые особенно важны с фармацевтической точки зрения, например, в вазодилатирующих лекарствах, требует повторной сборки моноазотных молекул, таких как аммиак, поскольку прямой реакции не существует. которые могут напрямую связывать молекулы диазота.
На этой неделе исследовательские группы из Германии, из Университета Юлиуса Максимилиана в Вюрцбурге (JMU) и Университета Гете во Франкфурте сообщают о совершенно новой химической реакции в журнале Science. В новом процессе используются борсодержащие молекулы для прямого соединения двух молекул N2 в цепочку N4.
Впервые им удалось напрямую связать две молекулы атмосферного азота N2 друг с другом без предварительного разделения диазота на аммиак, минуя процесс Габера-Боша. Этот новый метод может позволить прямое генерирование более длинных азотных цепей.
Открывая путь к новой химии
Новый путь синтеза функционирует в очень мягких условиях: при минус 30 градусов Цельсия и при умеренном давлении азота (около четырех атмосфер). Он также не требует катализатора переходного металла, в отличие от почти всех биологических и промышленных реакций азота.
«Это откроет путь к химии, с помощью которой могут быть синтезированы совершенно новые молекулы азота цепной формы», – говорит профессор химии JMU Хольгер Брауншвейг. Впервые цепи азота, содержащие особый вариант азота (изотоп 15N), также могут быть легко получены.
Этот научный прорыв основан на экспериментальной работе постдока JMU д-ра. Марк-Андре Легар и докторант Максимилиан Ранг.
Теоретическая информация, предоставленная Университетом Гете
Докторант Юлия Швейцер и профессор Макс Хольтхаузен из Франкфуртского университета им. Гете отвечали за теоретическую часть работы.
Они рассмотрели вопрос о том, как четыре атома азота связаны химически.
«С помощью сложного компьютерного моделирования мы смогли понять неожиданно сложные условия связывания в этих красивых молекулах. Это позволит нам предсказать будущую стабильность таких азотных цепей и поддержать наших партнеров по экспериментам в дальнейшем развитии их открытия », – говорит Франкфуртский профессор химии.
Следующие шаги в исследовании
Исследовательские группы поставили перед собой цель включить новые молекулы азотной цепи в органические молекулы, которые важны для медицины и фармации, особенно для производства их аналогов 15N.