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Essendo il costituente più abbondante nell'atmosfera terrestre, diazoto (N 2 ) è la principale fonte di azoto di composti contenenti N nella Terra. Perciò, n 2 la fissazione e l'attivazione sono essenziali sia per la natura che per l'uomo. Tuttavia, l'elevata energia di dissociazione del legame (942 kJ/mol) e l'ampio gap HOMO-LUMO (10,82 eV) rendono N 2 mostra una reattività estremamente bassa e può essere considerato un gas inerte.
Attualmente, poi 2 l'attivazione e la conversione in natura e nell'industria si basano principalmente su due percorsi, in cui ammoniaca (NH 3 ) è il prodotto. In natura, metalloenzimi nitrogenasi trasferiscono N 2 in NH 3 a temperatura e pressione ambiente. Nell'industria, oltre 170 milioni di tonnellate di NH 3 è prodotto annualmente dal processo Haber-Bosch, in cui N 2 reagisce con il diidrogeno (H 2 ) in condizioni difficili in presenza di catalizzatori metallici. questo NH 3 il processo di sintesi consuma circa l'1-2% della fornitura energetica annuale mondiale insieme all'enorme CO 2 emissione.
Rispetto a NH 3 a base di N 2 processo di fissazione, un percorso alternativo di N 2 la fissazione è la conversione diretta di N 2 in composti organici contenenti N in condizioni blande. Questo approccio è sempre mirato perché fornisce la potenziale soluzione per sviluppare un sistema sostenibile con un fabbisogno ridotto di combustibili fossili.
In una nuova recensione pubblicata su Rassegna scientifica nazionale , Zhenfeng Xi et al. riassumere i lavori precedenti di conversione diretta mediata da metalli di transizione di N 2 in composti organici attraverso la formazione di legami N-C a complessi metallici di diazoto. La rassegna è organizzata dalle modalità di coordinamento dei complessi (end-on, di lato, fine a lato, ecc.) che sono coinvolti nelle fasi di formazione del legame NC, e ogni parte è organizzata in termini di tipi di reazione (N-alchilazione, N-acilazione, cicloaddizione, inserimento, ecc.) tra complessi metallici azotati e substrati a base di carbonio. Oltretutto, lavori precedenti sulla sintesi one-pot di composti organici da N 2 tramite intermedi mal definiti sono anche informati dagli autori.
La relazione tra le modalità di coordinazione dei complessi diazoto ei tipi di reazione della formazione del legame N-C. La formazione del legame NC è riportata (√) o non riportata (×). Credito:©Science China Press
Oltre ai sistemi di reazione termochimica stechiometrica omogenea, le sintesi sporadicamente riportate che coinvolgono fotochimica, elettrochimico, In questa panoramica vengono discusse anche reazioni termocatalitiche eterogenee.
Nella recensione, gli autori sottolineano che alcuni cicli sintetici sulla conversione diretta di N 2 in composti organici sono stati sviluppati anche negli ultimi decenni. Però, tutte queste reazioni sono stechiometriche e il sistema catalitico per l'introduzione diretta di N 2 in composti organici non è stato ancora realizzato. I principali fattori che impediscono a questi cicli sintetici completi di diventare un processo catalitico sono le rigorose condizioni di reazione della formazione del legame N-C e le fasi di rilascio di composti organici contenenti N in questi cicli, che sono incompatibili con le fasi di preparazione dei complessi di diazoto metallico.
Fornire ai lettori prospettive di ricerca futura in particolare nella conversione catalitica diretta ed efficiente di N 2 in composti organici contenenti N in condizioni blande, gli autori delineano altresì le possibili direzioni di sviluppo. Prevedono che i temi di ricerca di "nuovi tipi e sistemi di reazione per la formazione di legami N-C, ' 'cooperativa specie di metalli polinucleari N 2 scissione e funzionalizzazione, ' 'Gli elementi principali del gruppo hanno promosso la formazione del legame NC, ' 'la fotochimica e l'elettrochimica hanno coinvolto la formazione del legame N-C, ' 'sistemi di catalisi eterogenei per la conversione di N 2 in composti organici' otterrebbe maggiore attenzione in futuro.
