ACS Catal:Pincer配体构建对脱氢催化反应活性影响
纳米技术 纳米 2020-05-13

中科院上海有机所黄正、南方科技大学、华东师范大学、中科院杭州高等研究院等报道了一系列Ir催化剂,其中的配体中N连接的pincer、同时配体中具有S、O连接位点。这些催化剂中,异丙基取代的膦配体在对烷烃的脱氢反应中展现了非常高的反应活性,通过对环辛烷和叔丁基乙烯的反应中该配体的Ir催化剂在200 ℃中反应展现了14720的转化数,这个结果是之前报道的最好结果的两倍。此外,这种催化剂在四氢萘的脱氢反应中同样展现了较高的反应活性(在前4小时反应中的转化频率达到8.8 min-1)。通过系统的研究,作者对催化剂配体中Ir中心邻位的连接原子导致的电子、位阻作用进行系统的比较研究。作者发现,配体分子中的不同连接原子的稳定性有较大区别。


本文要点:

(1配体的催化反应活性比较。在pincer配体的芳环上分别为N-P,O-P的结构时,Ir催化剂有最好的催化反应活性。通过量子化学计算方法对各种配体组成的催化剂电子和立体结构进行计算,并对不同配体结构的催化剂在环辛烷脱氢反应中的能量变化过程进行比较。结果显示不同结构的配体中立体位阻作用强弱关系为:PSCNP>PSCOP>PCP>POCNP>POCOP。其中当连接原子体积更大时立体位阻增强。但是并不是最弱立体位阻作用有更好的反应活性,这是由于烯烃底物和催化剂的吸附能要处于合适的程度,因此立体位阻较弱的POCOP并未体现更高的反应活性。Pincer配体的π电子给予能力遵循POCNP>POCOP>PSCOP>PSCNP>PCP。在更好的给电子能力作用中,反应过程在能垒上更有利。作者发现与π电子作用、立体位阻作用相比,σ吸电子作用没有明显的影响。此外,pincer配体上芳环上的连接原子对催化剂的稳定性有较大影响,S连接原子的pincer配体的寿命较低。

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参考文献

Xin Zhang, Song-Bai Wu, Xuebing Leng, Lung Wa Chung, Guixia Liu, and Zheng Huang*

N-Bridged Pincer Iridium Complexes for Highly Efficient Alkane Dehydrogenation and the Relevant Linker Effects,ACS Catal. 2020,

DOI:10.1021/acscatal.0c00539

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c00539




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