郑州大学/化学所JACS：异核CuTa阳离子催化CH4和CO2连续C-C偶联
学术
2024-12-28 20:40
上海
CH4和CO2转化为C2产物受到人们的广泛兴趣，但是因为惰性C-H和C-O键的活化，以及C-C键的构筑具有非常大的势垒，这是一个长期存在的巨大挑战。有鉴于此，郑州大学臧双全教授、中国科学院化学所何圣贵研究员、赵艳霞副研究员等通过使用异核金属阳离子CuTa+实现了CH4和CO2的连续C-C偶联，通过最先进的质谱表征证明了H2C=C=O分子的脱附。要点1. CuTa+杂核反应体系与Cu2+和Ta2+同核金属体系存在显著差异。要点2. 基于密度泛函理论计算，发现Cu可以调节电荷分布，减少CH2和CO的C-C耦合反应的关键轨道的能量差，CH2和CO分别来自CH4和CO2的活化产生。Cu原子起到的关键作用对于理解铜基非均相催化体系中C-C偶联反应的过程具有重要意义。这项研究不仅为在温和条件下直接转化CH4和CO2的非贵金属物种的设计提供了一个有前景的范例，而且揭示了连续C-C偶联生成H2C=C=O的分子级新型机理，说明H2C=C=O是羰基化反应中的关键中间体。Yuan Yang, Li-Jiao Zhang, Xiao-Li Wang, Rui Wang, Yan-Xia Zhao*, Sheng-Gui He*, and Shuang-Quan Zang*, Consecutive C–C Coupling of CH4 and CO2 Mediated by Heteronuclear Metal Cations CuTa+, J. Am. Chem. Soc. 2024DOI: 10.1021/jacs.4c10819https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10819
