分子酸素と二酸化炭素を用いたタンデム触媒変換のための二機能金属有機層
Wenjie Shi1,2, Yangjian Quan1, Guangxu Lan1
1Department of Chemistry, The University of Chicago, Chicago, Illinois 60637, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 1, 2021
まとめ
二重機能の金属有機層 (MOL) を設計し 効率的な炭化水素変換と 酸素と二酸化炭素を用いた スチレン炭素化を実現しました これらのMOLは,複数の触媒サイトを統合するための調整可能なプラットフォームを提供します.
科学分野:
- 材料科学
- カタリシス
- 超分子化学
背景:
- タンデム触媒反応は,伝統的な合成と比較して強化された原子とステップエコノミーを提供します.
- タンデム触媒の主要な制限は,必要な触媒の互換性です.
- メタル・オーガニック層 (MOL) は,複数の触媒機能を統合するための有望なプラットフォームです.
研究 の 目的:
- 新しい二機能金属有機層 (MOL) を設計し合成し,タンデム触媒変換を行う.
- O2とCO2をコリアクタンとしてこれらのタンデム反応で使用する.
- 計算手法を使って触媒メカニズムを調査する.
主な方法:
- ルイス酸性センターとしてトライフラート (OTf) 蓋付きHf6二次ビルユニット (SBU) の設計と合成.
- メタル化されたTPYリガンドをMOL内の金属活性サイトとして組み込む.
- 反応メカニズムを解明するための密度関数理論 (DFT) の計算.
主要な成果:
- HfOTf-FeとHfOTf-Mnの二機能MOLを合成した.
- HfOTf-Feは,タンデム酸化とシル化による炭化水素をシアノヒドリンに効率的に変換することを実証した.
- HfOTf-Mnは,タンドムエポキシデーションとCO2挿入により,スタイレンをスタイレン炭酸に変換することを容易にした.
- DFT計算では,sp3 C-H結合の酸化に関与する高スピンのFeIV (S = 2) センターが明らかになった.
結論:
- 二機能MOLは,複雑なタンデム変換のための複数の触媒サイトを効果的に統合できます.
- 開発されたMOLは,O2とCO2をコリアクタンとして利用する高効率性を示しています.
- この研究は,高度な触媒システムの設計のための調整可能なプラットフォームとしてのMOLの可能性を強調しています.
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