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N2是自然界中大量存在的氣體，N≡N三鍵是最強的化學鍵，其鍵能高達946kcal/mol，通常情況下N2分子非常穩(wěn)定。自古以來對N2的開發(fā)和利用一直是科學界的研究熱點，直到20世紀初期Haber-Bosch工藝才開發(fā)出將大氣中的氮轉化為氨及相關的化學肥料。但該工藝需要在高溫和高壓下才能實現(xiàn)氮氣和氫氣轉化為氨，必然帶來高耗能和環(huán)境污染。研究發(fā)現(xiàn)大量的過渡金屬及其配合物適用于氮氣活化，但由于過渡金屬元素稀缺，反應條件苛刻，以及對環(huán)境不友好，尋找過渡金屬催化劑替代品成了當務之急。硼烯BR（Borylene）作為主族p區(qū)低價元素化合物，具有類似過渡金屬元素的電子結構。即B原子上除了一個成鍵的價電子，還剩下一對孤對電子和空p軌道。這個結構特點使得BR能像過渡金屬一樣，催化活化一些小分子，特別是難以活化的氮氣分子。

研究團隊利用在低溫基質隔離條件下原位產生無配體的自由硼烯BF，在氮氣基質中和N2分子反應。N2既作為反應氣體，也作為隔離基質。在線采集紅外光譜和量子化學理論計算證實，該反應得到三種產物，分別為FB(μ-N)2BF(A)、線型異構體 FB=N–N=BF (B)和環(huán)狀 FB(h2-N2) (C)。主要穩(wěn)定產物FB(μ-N)2BF中NN鍵長達到1.847?，表明BF將N2分子完全裂解，這為利用鹵代自由硼烯催化N2分子在工業(yè)化應用方面奠定了一定的理論基礎。

同時，研究團隊近期在磞烯相關的化學反應研究方面取得了一系列研究成果。作為配體，磞烯可與過渡金屬形成很強的多重化學鍵，系列研究為深入了解元素多重鍵提供了重要依據(jù)，研究成果分別發(fā)表于Inorg. Chem. 2019, 58, 13418?13425；Inorg. Chem. 2019, 58, 2363?2371；Phys. Chem. Chem. Phys., 2019, 21, 25577-25583。

該研究項目由同濟大學和德國柏林自由大學合作完成，論文第一作者為許兵副教授，通訊作者為王雪峰教授和德國柏林自由大學Sebastian Riedel 教授。研究工作得到國家自然科學基金委、國家留學基金委（CSC）以及德國研究基金（DFG）共同資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202106984