JACS:Cu构筑复合物的配体作为CO2和CS2的自偶联催化中心
纳米技术 纳米 2024-01-03

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配体在合成配合物的领域普遍起到多种功能,比如存储电子或者作为底物活化的助催化位点。在作为催化反应的助催化位点时,能够作为H+存储或者作为金属一级配位球的接力催化位点。

有鉴于此,佛罗里达大学Leslie J. Murray报道一种CO2转化为草酸的催化剂,这种催化剂为[K(THF)3](Cu3SL),其中L3-=三(β-二酮亚胺)环蕃(tris(β-diketiminate) cyclophane),该催化剂非常独特的催化反应机制,其中配体作为反应中心,金属并不是催化中心。

在[K(THF)3](Cu3SL)催化剂中,CO2能够与CS2在浓度较高或者比较长的反应时间生成四硫代草酸盐。因为反应过程中起始反应物、CS2能够结合在配体的C原子上并形成复合物-CS2加合物。

本文要点:

(1)

对形成的加合物进行XRD表征未发现明显的金属团聚,说明该反应是完全通过配体进行的,并且受到形成团簇的电荷态控制。通过实验给出反应生成Cligand-S化学键的热力学数据。给出了阳离子Lewis酸性对反应趋势的影响,其中酸性更强的阳离子更容易形成加合物。通过DFT理论计算说明形成这种加合物与CO2还原为草酸密切相关,并且通过同位素标记研究说明异葎草酮(heterocumulene)的自偶联。

(2)

总之,这个体系拓展了配体的作用方式,从H+效应而变成促进C-C偶联反应的方式影响催化反应,该反应是非常罕见的金属-配体协同作用,因为这个例子中的金属不是作为催化中心,而是配体作为反应中心。

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参考文献

M. Victoria Lorenzo Ocampo and Leslie J. Murray*, Metal-Tuned Ligand Reactivity Enables CX2 (X = O, S) Homocoupling with Spectator Cu Centers, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.3c11928

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c11928


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