人们对甲苯和甲醇甲基化合成对二甲苯的研究已经进行了几十年，但其选择性的来源仍然存在争议。

近日，上海科技大学杨波研究员，Jian Liu报道了基于从头算分子动力学模拟（AIMD）和自由能采样方法的计算研究，以获得在HZSM-5分子筛上的甲苯与甲醇甲基化的原子尺度的理解，从而确定决定选择性的关键步骤。

文章要点

1）研究人员比较了甲苯甲基化为质子化二甲苯、质子化二甲苯去质子化和二甲苯在HZSM-5通道中扩散的步骤。研究发现，质子化的对二甲苯/间二甲苯的形成途径具有相似的自由能垒。同时发现，甲基化是速率决定步骤，因此在活性位点产生p-/m-二甲苯的概率是相似的。而二甲苯在锯齿形通道中的扩散比其异构化为对二甲苯更困难，从而进一步提高了对二甲苯的生成选择性。

这些在分子水平上获得的见解对于进一步开发高性能的甲苯甲基化分子筛催化剂至关重要。

参考文献

Chen, Q., Liu, J. & Yang, B. Identifying the key steps determining the selectivity of toluene methylation with methanol over HZSM-5. Nat Commun 12, 3725 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-24098-5

https://doi.org/10.1038/s41467-021-24098-5