在國家自然科學(xué)基金項目（批準號：21988101）等資助下，北京大學(xué)席振峰/魏俊年團隊與中科院大連化物所陳萍/郭建平團隊合作，在以氮氣為直接氮源的合成方法學(xué)研究方面取得進(jìn)展，相關(guān)成果以“從氮氣和碳源合成嘧啶（Synthesis of Pyrimidines from Dinitrogen and Carbon）”為題，于2022年8月24日在線(xiàn)發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review）。

　　氮是構成生命及物質(zhì)世界的基礎，空氣主要成分氮氣占地球上總氮的99%以上，是地球上最豐富、最廉價(jià)的氮源。因此，直接高效利用氮氣，一直是人類(lèi)的夢(mèng)想，也是科學(xué)家最重要的使命之一。工業(yè)合成氨技術(shù)（Haber–Bosch Process）是目前人類(lèi)利用氮氣最有效的途徑，也是人類(lèi)科學(xué)技術(shù)史上的重大突破，極大地推動(dòng)了現代文明的進(jìn)步。目前幾乎所有人工合成的含氮化合物都是以工業(yè)氨為基礎原料制備的，但工業(yè)合成氨的超高能耗和嚴重環(huán)境污染難以滿(mǎn)足人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展的要求。因此，不經(jīng)過(guò)氨，直接從氮氣合成含氮化合物，發(fā)展以氮氣為氮源的合成方法學(xué)，具有極其重要的科學(xué)意義和巨大的應用前景。

　　席振峰/魏俊年團隊與陳萍/郭建平團隊充分發(fā)揮各團隊優(yōu)勢并通過(guò)持續的交叉合作，實(shí)現了不經(jīng)過(guò)氨直接從氮氣與合適碳源高效合成氮化物（圖）。該項研究首先利用多相合成方法，將氮氣分子與膨脹石墨C和LiH反應，實(shí)現了克級規模制備“活性氮物種”Li₂CN₂，隨后采用均相合成方法，使Li₂CN₂與有機底物進(jìn)一步發(fā)生反應，高效合成碳二亞胺和 RNA/DNA 結構單元胸腺嘧啶和胞嘧啶。以 ¹⁵N₂ 為原料，則得到相應的¹⁵N-標記的碳二亞胺和嘧啶堿?！盎钚缘锓N”Li₂CN₂可以作為合成子用于多種高附加值含氮化合物的合成。該研究進(jìn)展得益于多相合成與均相合成的深度交叉融合，也為多相與均相化學(xué)研究的融合提供了一個(gè)典型案例。該研究成果和研究范式有望開(kāi)啟氮氣轉化的新篇章。

論文鏈接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwac168。