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研究概述
Nature Communications
环脱氢反应是一种重要的成环反应，能够将非平面分子直接转化为平面共轭碳基纳米材料。然而，由于C-H键的固有高键能，脱氢过程通常需要高温，而且分子中C-H键的普遍存在以及它们键能的微小差异阻碍了脱氢反应的选择性。在此，中国药科大学刘培念教授、李登远教授团队报道了在Au(111) 上通过开壳共振结构的自由基加成实现的室温环脱氢反应，并证明自由基加成显著降低了环脱氢反应的温度，并进一步提高了脱氢反应的化学选择性。通过扫描隧道显微镜和非接触式原子力显微镜，可视化了环脱氢反应中涉及的级联反应过程，并确定了平面乙炔连接的氧杂纳米石墨烯产物的原子结构和分子轨道。在逐步退火过程中观察到的非平面中间体，结合密度泛函理论计算，表明室温环脱氢反应涉及瞬态自由基的形成、分子内自由基加成和氢消除；并且环脱氢反应的高化学选择性源于自由基加成步骤的可逆性和不同的热力学性质。
该文章以“Room-temperature selective cyclodehydrogenation on Au(111) via radical addition of open-shell resonance structures”为题发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。
文章信息
Nature Communications
Room-temperature selective cyclodehydrogenation on Au(111) via radical addition of open-shell resonance structures. Deng-Yuan Li*, Zheng-Yang Huang, Li-Xia Kang, Bing-Xin Wang, Jian-Hui Fu, Ying Wang, Guang-Yan Xing, Yan Zhao, Xin-Yu Zhang & Pei-Nian Liu*. Nat Commun 15, 9545 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53927-6
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