中科院武漢數學與物理研究所鄭安民(Anmin Zheng)、克拉科夫雅蓋隆大學(Jagiellonian University in Krakow)Kinga Góra-Marek等通過從頭算分子動力學模擬、固體NMR光譜、DRIFT二維相關性分析,提出了在Mordenite分子篩的12元環中通過酰基離子(CH3-C≡O+)生成乙酸甲酯(MA, methyl acetate)的路徑,其中包括反應/擴散動力學步驟,并且這種反應路徑在熱力學/動力學上都比傳統想法認為在8MR通道中的反應都更有優勢。
本文要點:
1)從完整的催化反應過程來看,將反應分為兩個反應區域,在8MR區域進行C-C偶聯,在12MR區域生成MA,這種方式能夠避免高活性乙酰基或乙烯酮物種的累積,進一步能過夠免于積碳。這種不同通道之間的協同催化作用可能是MOR分子篩具有非常高的羰基化反應的原因,這種反應方式可能用于設計其他反應過程。
2)通過AIMD模擬方法研究MOR中反應生成MA的機理,以乙酰基、酰基離子作為中間體對生成MA的整體自由能過程,并且從反應/擴散動力學角度說明以往通常被忽略的反應物/產物在8MR和12MR之間重新分布的現象。通過在羰基化反應過程中FTIR光譜結果的動態變化和時空關聯角度,為解釋反應的機理提供幫助。
參考文獻
Chen, W., Tarach, K.A., Yi, X. et al. Charge-separation driven mechanism via acylium ion intermediate migration during catalytic carbonylation in mordenite zeolite. Nat Commun 13, 7106 (2022)
DOI: 10.1038/s41467-022-34708-5
https://www.nature.com/articles/s41467-022-34708-5
審核編輯 :李倩
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原文標題:Nature Commun:MOR分子篩羰基化反應的乙酰基中間體轉移和電荷分離機理
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