了解催化中的芳香性以释放新的机会

导读KAUST研究人员表明,通常用来解释某些碳基分子惊人的稳定性和异常反应性的概念-芳香性可能会激发具有新用途的新型催化剂的设计。化学家在研

KAUST研究人员表明,通常用来解释某些碳基分子惊人的稳定性和异常反应性的概念-芳香性可能会激发具有新用途的新型催化剂的设计。化学家在研究苯时,首先在19世纪发现了芳族分子的异常行为。这种六碳环状结构的意外稳定性归结于其电子。

通常,键合电子通过离散的化学键将一对特定的原子保持在一起。但是在苯中,六个电子在整个分子上形成一个离域环。许多其他分子共享此功能。“在此基础上可以解释许多有机和有机金属反应性的经典例子,”黄国伟实验室的研究科学家ThéoGonçalves说。他补充说:“但是,尽管这一概念是众所周知的,但芳香族化学方法在实际应用中却受到限制。”

实际应用的一个领域是催化领域。Huang小组最近开发了一种不寻常的催化剂家族,称为PN3(P)钳形络合物。在大多数催化剂中,中心金属离子是所有键断裂和发生的地方。在PN3(P)络合物中,金属周围的钳形配体也可以是催化过程的积极参与者。Huang说:“我们的PN3(P)配体平台使催化应用超越了以金属为反应中心的常规系统。”

当研究小组研究钳状配合物的催化行为时,他们发现六元环结构在催化过程中会短暂形成,并且芳香性正在发挥作用。贡萨尔维斯说:“我们提供了有力的证据,证明在催化循环中,我们的催化作用得益于环芳构化所产生的额外能量。” “调整芳香化程度将轻轻调整反应输出。”

PN3(P)钳子家族具有很高的催化性能,可用于反应,例如从甲酸中选择性生产氢气以还原二氧化碳(CO 2)以及形成酯和亚胺。但是,这项研究的真正价值可能来自于它所产生的对芳香族在催化中的作用的新见解,以及由此打开的新视野。贡萨尔维斯说:“在我们的工作之前,芳香性的重要性在该领域并未得到强调。” “从根本上理解芳构化和脱芳构化将使催化剂的重新设计朝着更好的性能甚至新颖的反应性方向发展。”

Huang补充说:“我们的发现不是要确定已知反应的新的或更好的催化剂,而是要开辟一个新的领域以寻求无限的新机会。”

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