目前幾乎所有人工合成的含氮有機化合物都需要經(jīng)過工業(yè)合成氨（NH3）。而傳統(tǒng)的工業(yè)合成氨過程(Haber-Bosch Process)條件極其苛刻。據(jù)推算年耗能占全球能耗的2%左右，需消耗約25%的化石資源，并且產(chǎn)生大量溫室氣體。因此，將氮氣直接、高效、溫和地轉(zhuǎn)化為含氮有機化合物，而不經(jīng)過NH3, 是解決以上問題的重要途徑之一。但迄今相關(guān)文獻報道很少, 催化反應(yīng)體系還沒有實現(xiàn)（見中文綜述：從氮氣直接合成含氮有機化合物，李嘉鵬 殷劍昊 俞超 張文雄 席振峰，化學(xué)學(xué)報 2017, 75, 733-743）。

最近，北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院席振峰/張文雄課題組實現(xiàn)了由稀土金屬鈧（Sc）促進的，直接由氮氣、MeOTf和親電試劑等有機底物反應(yīng)高效合成肼衍生物的過程。他們分離和表征了(N2)2?-, (N2)3?-和(N2Me2)2?-Sc中間體，并發(fā)現(xiàn)CO能有效插入(N2Me2)2?-Sc中間體的Sc?N鍵中，實現(xiàn)了N2與CO的高效偶聯(lián)（Scandium-Promoted Direct Conversion of Dinitrogen into Hydrazine Derivatives via N?C Bond Formation. Ze-Jie Lv, Zhe Huang, Wen-Xiong Zhang,* and Zhenfeng Xi,* J. Am. Chem. Soc. 2019, 141, 8773?8777）。

該工作首次實現(xiàn)了稀土金屬促進的從氮氣直接合成含氮有機化合物。稀土金屬對于我國的發(fā)展具有特別的重要意義，該工作對于稀土金屬的高效利用展示了一個新途徑。論文的第一作者為博士研究生呂澤杰。該工作得到了國家自然科學(xué)基金、北京分子科學(xué)國家研究中心和北京大學(xué)化學(xué)學(xué)院的大力支持。