在維爾茨堡和法蘭克福的化學家的研究中，兩個大氣氮分子（藍色，中間）首次直接相互耦合。

圖片來源：Rian Dewhurst博士/ Marc-AndréLégaré博士

構成我們呼吸的空氣的78％以上，氮是地球上最純淨的元素。元素氮丰度的原因是二氮（N2）的令人難以置信的穩定性和惰性，二氮（N2）是一種包含兩個氮原子的分子和大多數氮存在的形式。只有在非常惡劣的環境中，例如在電離層中，才能將二氮化氮組裝成更長的氮鏈，從而形成壽命非常短的N4離子。

儘管二氮的惰性，自然界能夠將其用作各種生物的重要原料。在生物系統中，N2中非常強的氮 - 氮鍵可以被裂解，並且可以產生氨（NH3），然後氨（NH3）成爲地球上整個食物鏈的氮源。

全新的化學反應

模仿自然，人類使用的所有重要的哈柏法氮分解成氨，然後可以進一步加工製成肥料，並使其可用於生產顏料，燃料，材料，醫藥及以後的氮氣。含有兩個，三個或四個氮原子鏈的化合物的生產 - 例如在血管擴張藥物中具有重要的藥學意義 - 需要重新組裝單氮分子，如氨，因爲不存在直接反應可以直接連接二氮分子。

本週，來自德國，來自Julius-Maximilians-UniversitätWürzburg（JMU）和法蘭克福歌德大學的研究團隊在“ 科學 ”雜誌上報道了一種全新的化學反應。新工藝使用含硼分子將兩分子N2直接偶聯到N4鏈中。他們第一次成功地將兩分子的大氣氮N2彼此直接偶聯，而不必首先將二氮分解成氨，從而繞過Haber-Bosch過程。這種新方法可以直接產生更長的氮鏈。

打開通往新化學的道路

新的合成途徑在非常溫和的條件下起作用：零下30攝氏度和中等氮氣壓力（大約四個大氣壓）。與幾乎所有氮的生物和工業反應不同，它也不需要過渡金屬催化劑。

JMU化學教授Holger Braunschweig說：“這將爲化學開闢道路，可以合成全新的鏈狀氮分子。” 有史以來第一次，也可以容易地生產含有特殊氮（15N同位素）變體的氮鏈。

這一科學突破是基於JMU博士後Marc-AndréLégaré博士和博士候選人Maximilian Rang的實驗工作。

歌德大學提供的理論見解

博士候選人Julia Schweizer和法蘭克福歌德大學的Max Holthausen教授負責理論部分的工作。他們討論了四個氮原子如何化學連接的問題。

“在複雜的計算機模擬的幫助下，我們能夠理解這些美麗分子中出乎意料的複雜結合條件。這將使我們能夠預測這些氮鏈的未來穩定性，並支持我們的實驗夥伴進一步發展他們的發現， “法蘭克福化學教授說。

研究的後續步驟

研究團隊的目標是將新的氮鏈分子納入與醫藥和製藥相關的有機分子中，特別是能夠生產15N類似物。

（來源：維爾茨堡大學）