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氮氣分子是物質(zhì)世界和生命物質(zhì)中氮元素最重要最豐富的來源，發(fā)展高效的方法將氮氣分子中的氮引入到各種多功能的有機分子中，一直以來都是學術(shù)界和工業(yè)界的“圣杯”。但由于氮氣分子極端的化學穩(wěn)定性，其高效活化與轉(zhuǎn)化一直是極具挑戰(zhàn)性的難題。

目前，幾乎所有的含氮有機化合物都是以工業(yè)合成氨為基礎(chǔ)原料制備的。但是，傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨高能耗高污染，并且許多重要的含氮有機化合物以氨為基礎(chǔ)原料出發(fā)的制備路線非常繁瑣。因此，如果能不經(jīng)過氨中間體，利用氮氣直接構(gòu)建含氮有機化合物，將具有極其重要的經(jīng)濟效益和重大基礎(chǔ)科學意義。

最近，北京大學席振峰/魏俊年團隊和大連化物所陳萍/郭建平團隊合作，通過多相-均相結(jié)合的策略，實現(xiàn)了從氮氣到多種重要含氮有機物的高效構(gòu)建。他們首先通過多相化學合成方法，將氮氣分子，膨脹石墨C和LiH反應(yīng)，實現(xiàn)了高活性氮物種“Li₂CN₂”的規(guī)模制備，并在此基礎(chǔ)上，以Li₂CN₂為合成子，通過與合適的有機底物進一步反應(yīng)，高效構(gòu)建了雙取代的氰胺、碳二亞胺、芳基取代的氰胺以及三唑等重要含氮有機化合物，展示了多相化學與均相化學相結(jié)合研究范式的優(yōu)越性和巨大應(yīng)用前景。

氮15標記的分子在人體代謝、藥物療效、疾病診斷等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。由于目前商業(yè)可得的氮15源非常有限，這些重要的分子大多是以氮15標記的氯化銨為起始原料制備獲得，存在制備條件苛刻及合成路線冗長等問題。在該工作中，作者從氮15標記的氮氣分子出發(fā)，高收率的得到了氮15標記的Li₂CN₂，并在此基礎(chǔ)上，高效實現(xiàn)了多種復(fù)雜氮15標記化合物的構(gòu)建，為具有生物活性的氮15標記分子的合成提供了一條新思路。

在該工作中，作者基于多相-均相化學相結(jié)合的研究策略，以從氮氣出發(fā)制備的高活性氮物種“Li₂CN₂”為合成子，通過不同的反應(yīng)途徑合成了一系列重要的含氮有機化合物。該研究范式開辟了工業(yè)合成氨之外氮氣直接利用的具有實用價值的新途徑，同時也有望開啟固氮化學的新篇章。