ACS Catal:Rh(III)基催化剂担载于石墨烯上进行端炔氢硅烷化
纳米技术 纳米 2020-11-05

萨拉戈萨大学M. Victoria Jiménez、Jesús J. Pérez-Torrente等报道了环金属化Rh(III)-NHC化合物[Cp*RhI(C,C′)-Triaz],其中Triaz= 1,4-二苯基-3-甲基-1,2,3-三唑-5-亚烷基;[Cp*RhI(C,C′)-Im],其中Im=1-苯基-3-甲基咪唑-2-亚烷基。这两种催化剂在对端炔氢硅基化反应中有非常好的选择性,同时抑制室温中热力学稳定性较差的β-(Z)-异构体的选择性。[Cp*RhI(C,C′)-Triaz]催化剂在对链式端炔、苯乙炔衍生物和氢硅烷(HSiMePh2、HSiMe2Ph、HSiEt3、甚至是大体积七甲基氢三硅氧烷)之间的反应中展示了优异反应活性,能以化学计量比合成β-(Z)-乙烯基硅烷。和石墨烯复合成的Triaz-Rh(III)催化剂,含有环金属化的[Cp*RhI(C,C′)-Triaz]结构的Rh(III)能够以共价键合在石墨烯上,该催化剂通过三甲基硅基保护的3-甲基-4-苯基-1,2,3-三唑鎓碘化物修饰在石墨烯上,随后以[Cp*RhCl2]2通过tBuONa结合。

本文要点:

(1)

通过XPS、EXAFS等光谱学方法进行表征,展示了复合结构材料中碘配体被O官能团化的碳结构替换。与均相催化剂有明显的区别在于,这种担载于石墨烯上的异相催化剂在室温中催化惰性,但是在60 ℃中催化性能优异。此外,该异相催化剂有较好的循环回收利用性能,在丙酮中进行辛炔和HSiMePh2的加成反应中,经过6次循环反应后仍保持很好的催化反应活性。

(2)

作者通过DFT模拟计算了反应的机理,结果显示该反应通过金属-配体双功能催化反应机理进行,反应过程中包括可逆环金属化进行,通过Rh-CAr辅助氢硅烷活化构建Rh-硅中间体构建(E)-硅乙烯基中间体、环丙烯驱动异构化。通过可逆的σ-CAM随后分别进行CAr-H、氢硅烷中的Si-H活化,生成β-(Z)-烯基硅烷。反应过渡态能量计算结果显示,通过氢硅烷Si-H键反应的过渡态能量比CAr-H反应的过渡态能量低1.2 kcal mol-1,该能量区别较小,导致示剂催化反应过程中两种反应为竞争性反应。

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参考文献

Beatriz Sánchez-Page, Julen Munarriz, M. Victoria Jiménez*, Jesús J. Pérez-Torrente*, Javier Blasco, Gloria Subias, Vincenzo Passarelli, and Patricia Álvarez, β-(Z) Selectivity Control by Cyclometalated Rhodium(III)–Triazolylidene Homogeneous and Heterogeneous Terminal Alkyne Hydrosilylation Catalysts, ACS Catal. 2020

DOI: 10.1021/acscatal.0c03295

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03295


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