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- 第4期

向 景 教 授 課 題 組 在Nature系 列 刊 物 《Communications Chemistry》 發(fā) 表 重 要 研 究 論 文


  本報訊(通訊員 張文杰)3月29日,化學與環(huán)境工程學院向景教授以第一和通訊作者身份在Nature系列刊物 《Communications Chemistry 》 發(fā)表 了 題 為“Photochemical nitrogenation ofalkanes and arenes by a strongly luminescentosmium(VI) nitride complex“的研究論文。論文詳細闡述了在可見光的驅動下,金屬鋨的氮化物(Os≡N)直接將 N 原子轉移到穩(wěn)定的烷烴(如環(huán)己烷)和芳香烴(如苯環(huán))的化學反應,這是目前所報道活性最高的金屬氮化物。
  金屬氮化物(M≡N)是生物體系中固氮酶的重要中間體,它們也是一類潛在的能夠將各種有機底物直接氮化的試劑。雖然利用金屬氮化物激活各種有機物的化學反應已被廣泛的研究,但用它們活化飽和C-H鍵如環(huán)己烷的研究尚未見報道,尤其是芳香C-H烴鍵如苯環(huán)的直接氮化反應更是無人涉及。這主要是這些化合物具有很高的鍵離解能(BDE)(如BDE環(huán)己烷= 95.4 kcal mol-1),因此實現(xiàn)它們的氮化是極具有挑戰(zhàn)性的。
  考慮到先前所開展的工作全部是基于金屬氮化物的基態(tài)活性研究,利用太陽能產(chǎn)生一種高活性的激發(fā)態(tài)金屬氮化物無疑將開辟一條全新的反應路線。向景教授課題組經(jīng)過多年的努力嘗試,首次得到一個具有配體到金屬躍 遷(LMCT)發(fā) 光 特 性 的 金 屬 氮 化 物(NO2-OsN)。
  在可見光的驅動下,該金屬氮化物具有明顯的自由基活性,不僅能夠活化飽和烷烴,還能直接將N原子轉移到苯環(huán)。這是目前所報道化學反應活性最高的金屬氮化物,因而具有廣泛的研究價值和應用前景。目前,課題組正在利用太陽能進一步提高它們的化學反應活性,以期實現(xiàn)各種有機底物的催化氮化反應。
  該項目得到國家自然科學基金委和化工學院青年科研團隊建設經(jīng)費的資助。項目研究工作以長江大學為第一完成單位,同時香港城市大學劉大鑄(講座教授)課題組和香港大學支志明(院士)課題組也協(xié)助完成了部分工作。我校研究生金欣欣、蘇乾乾積極參與了本項研究工作,同時,兩位同學近期也以第一作者 身 份 分 別 在 美 國 化 學 會《InorganicChemistry》 (IF=4.700, JCR 一區(qū))、英國皇家化學 會《Inorganic Chemistry Frontiers》(IF =5.106, JCR一區(qū))雜志各自發(fā)表了一篇重要論文。