近日，我所氢化物能源化学研究中心（DNL1901组群）陈萍研究员、郭建平研究员团队，发展了一种由负载型氢化物（NaH/MgO）直接介导氮气与芳烃反应，构筑碳氮（C-N）键合成苯胺的新策略。该研究揭示了氢化物体系在活化惰性氮氮（N≡N）三键、芳烃碳氢（C-H）键中的独特作用机制，为从氮气出发绿色、高效构筑碳氮（C-N）键提供了新思路。
含氮有机化合物是医药、材料和精细化工等领域的重要基础物质。以氮气为氮源直接、高效地合成含氮有机物，不仅是当代化学合成领域极具挑战性的科学难题，同时也有望拓展氮气资源化利用路径，发展绿色可持续的合成方法，因此兼具重要科学意义与应用价值。然而，该过程面临显著挑战：一方面，N≡N键与芳烃C-H键极具化学惰性，活化难度大；另一方面，在相近能量尺度下实现二者的协同活化并选择性构筑C-N键是当前研究的关键难题。现有研究多依赖均相过渡金属配合物体系，而多相体系中由氮气直接构筑含氮有机化合物的研究仍较为匮乏。
陈萍与郭建平研究团队长期致力于氢化物材料介导惰性小分子活化与转化研究。前期工作系统探索了氢化物材料在氮气活化及低温合成氨（Nat. Chem.，2017；Nat. Energy，2018；Nat. Catal.，2021；Nat. Chem.，2024），以及乙炔和芳香化合物活化转化（J. Am. Chem. Soc.，2021；J. Am. Chem. Soc.，2022；Nat. Commun.，2025；Angew. Chem. Int. Ed.，2025）中的独特功能，表明氢化物在N≡N键、C-H键等惰性化学键活化具有重要潜力。
本研究是团队在氢化物介导惰性键活化领域的重要延伸。研究团队基于NaH/MgO反应体系，发展了由氮气与苯直接转化生成苯胺的新路径。具体而言，首先通过Na与MgO在N2/H2气氛下机械球磨，获得含有活性NHx物种的固氮中间体（Na-N-H/MgO）；随后，该中间体与苯经加热反应，实现C-N键构筑并生成苯胺钠盐，经后续水解或加氢处理得到高选择性目标产物苯胺。这一过程中，过渡金属Fe的引入可进一步提升反应效率。此外，通过氮气与苯共进料，可在NaH/MgO体系实现一锅法C-N键构筑，显著简化反应流程。机理研究表明，NaH在MgO表面形成的界面氢化物物种在反应中发挥关键作用，可实现氮气逐步还原并促进芳烃C-H键活化，从而实现N≡N键与C-H键的共转化。但需要指出的是，该过程仍属于化学计量体系。未来将围绕活性中心再生及外场耦合，推动其向催化转化发展。
相关研究成果以“Synthesis of aniline from dinitrogen and benzene mediated by magnesium oxide supported sodium hydride”为题，于近日发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该工作的第一作者是我中心DNL1901组群博士研究生张世雄、副研究员蔡永丽和助理研究员文红。上述工作得到国家自然科学基金委“空气主份转化化学”卓越研究群体项目等资助。（文/图 张世雄/蔡永丽）
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-71592-9
