Nature Chem:硼烷作为Lewis酸辅助还原硝酸盐
纳米技术 纳米 2022-09-06

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将NO2-还原为NO、N2O、最终还原为N2,发生于多种环境体系,包括土壤中作为生物氮循环的过程、以及酸化的核废料。通常NO2-还原在具有氧化还原活性的过渡金属的配位球内进行。

有鉴于此,乔治敦大学Timothy H. Warren、康奈尔大学Kyle M. Lancaster报道发现通过Lewis酸配位的方式能够显著降低NO2-的还原电势,从而能够在非溶液相中进行还原(还原电势为-0.74 V vs NHE),还原反应过程生成独特的NO22-自由基中间过程

本文要点

(1)

通过详细的表征,发现当NO2-修饰硼烷后氮原子形成N(II)氧化态(NO22-)。随后通过质子化反应,非常容易消除NO。当NO22-与NO反应时,将发生歧化反应生成N2O和NO2-通过使用B(C6F5)3作为Lewis酸,NO2-还原反应的电子转移和质子转移过程与N-O化学键切断反应解耦,从而能够分离得到稳定存在的NO22-物种

(2)

B(C6F5)3作为一种Lewis酸,能够与体系中的O22-反应,或者与大体积的强Lewis碱生成NO2和NO的受阻Lewis酸碱对,但是通过Lewis酸B(C6F5)3能够稳定并且分离得到纯的NO22-。这种含有+2价态氮原子的新型多氧阴离子为NO2-还原为NO提供更加丰富的认识。此外,这种NO22‑物种能够将NO还原为N2O,因此将+3、+2、+1三种价态的氮原子连接起来。这个反应体系包括氮还原体系三个不同氧化还原态,为研究NO2-还原为NO的反应提供经验。

这种不具有氧化还原活性的Lewis酸能够在不打破化学键的情况将小分子以及离子还原,因此为还原其他相关物种提供经验,可能为催化反应领域打开新大门。

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参考文献

Hosseininasab, V., DiMucci, I.M., Ghosh, P. et al. Lewis acid-assisted reduction of nitrite to nitric and nitrous oxides via the elusive nitrite radical dianion. Nat. Chem. (2022)

DOI: 10.1038/s41557-022-01025-9

https://www.nature.com/articles/s41557-022-01025-9


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