木素衍生芳香醚的C−O键选择性氢解生成芳香族化合物具有挑战性,其伴随着氢化反应(HYD)。迄今为止,尽管大多数金属负载型催化剂对二苯醚(DPE)的C−O键的裂解效率很高,但对有价值的芳香族化合物的选择性较低。
近日,日本九州大学Hisahiro Einaga报道了以异丙醇为氢供体,制备了一种具有高活性和高芳烃选择性(95.6%)的Pt/γ-Al2O3催化剂。
文章要点
1)选择TiO2作为对比载体,两种催化剂在DPE氢解反应中表现出明显不同的选择性。Pt/γ-Al2O3对芳香族产物(苯和苯酚)具有较高的选择性(95.7%),在160 ℃时转化率接近100%。相比之下,在140 ℃时,Pt/TiO2对饱和芳香族产物(环己烷和环己醇)的选择性高达99%,DPE的完全转化率可达99%。
2)异丙醇的脱氢反应和密度泛函理论(DFT)计算表明,产物分布与H*的量有关。Pt/TiO2对异丙醇脱氢表现出较高的活性,在活性中心产生较多的H*,对饱和芳烃有较高的选择性。与此形成鲜明对比的是,Pt/γ-Al2O3催化剂由于H*生成量较低,对芳烃的深层水合反应有明显的抑制作用。
3)基于实验结果和从头算分子动力学(AIMD)模拟,研究人员阐明了DPE氢解的详细机理。DPE定向解离成芳族化合物是Pt/γ-Al2O3的主要途径,而DPE的C-O键裂解随后是芳族化合物的HYD是主要途径。
本工作在异丙醇脱氢和DPE氢解之间架起了一座桥梁,为筛选能够从DPE氢解中获得预期产物的催化剂提供了一种新的方法。
参考文献
Chen Zhu, et al, Controlling Diphenyl Ether Hydrogenolysis Selectivity by Tuning the Pt Support and H‑Donors under Mild Conditions, ACS Catal.2021
DOI: 10.1021/acscatal.1c03999
https://doi.org/10.1021/acscatal.1c03999