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 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日在線發(fā)表于《國家科學(xué)評論》（National Science Review）。

　　氮是構(gòu)成生命及物質(zhì)世界的基礎(chǔ)，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、最廉價的氮源。因此，直接高效利用氮氣，一直是人類的夢想，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）是目前人類利用氮氣最有效的途徑，也是人類科學(xué)技術(shù)史上的重大突破，極大地推動了現(xiàn)代文明的進步。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(chǔ)原料制備的，但工業(yè)合成氨的超高能耗和嚴重環(huán)境污染難以滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，不經(jīng)過氨，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(yīng)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)勢并通過持續(xù)的交叉合作，實現(xiàn)了不經(jīng)過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(yīng)，實現(xiàn)了克級規(guī)模制備“活性氮物種”Li2CN2，隨后采用均相合成方法，使Li2CN2與有機底物進一步發(fā)生反應(yīng)，高效合成碳二亞胺和 RNA/DNA 結(jié)構(gòu)單元胸腺嘧啶和胞嘧啶。以 15N2 為原料，則得到相應(yīng)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典型案例。該研究成果和研究范式有望開啟氮氣轉(zhuǎn)化的新篇章。