离子液体结合有机碱催化糠醛自缩合的分子反应机制

生物质资源作为可再生清洁能源近些年来备受关注,本研究运用密度泛函理论计算系统地阐明了噻唑基离子液体结合有机碱三乙基胺(NEt_3)催化生物质基平台分子糠醛自缩合生成燃料分子前驱体联糠醛的反应机制,并结合电荷布局以及分子轨道分析等方法明确了催化剂的构-效关系。结果表明高效的催化系统归因于催化剂与反应底物形成离域的三中心四电子键,有效地稳定了中间体和过渡态。接着探讨了取代基效应对噻唑基离子液体催化性能的影响,通过热力学和动力学分析,比较了3种离子液体催化剂催化活性的大小。计算结果证实源自离子液体的N-杂环卡宾,其亲核性和碱性是影响自缩合反应的关键因素,寻找二者的合理匹配是筛选离子液体催化剂的关键。

Mn-PNP催化碳酸亚乙酯氢化制甲醇的机理研究

催化氢化CO_(2)及其衍生物转化为高值化学品甲醇符合“绿色化学”的理念,是CO_(2)资源利用中最具应用前景的方法之一.本文基于密度泛函理论系统阐明了PNP配位的金属Mn配合物催化CO_(2)衍生物——碳酸亚乙酯氢化的反应机制.计算结果表明,Mn-PNP首先与氢气反应生成活性催化剂,接着碳酸亚乙酯在Mn—H和N—H物种的协助下经历3次氢化过程得到产物甲醇和副产物乙二醇,其中可能涉及outer-sphere和inner-sphere 2种反应机理,后者的总反应势垒为107.9 kJ·mol^(-1),比前者低了27.0 kJ·mol^(-1).催化氢化反应沿着inner-sphere路径进行更有利,这可能归因于inner-sphere路径有稳定中间体CH3O—Mn配合物的形成.进一步探究了配体的取代基效应对金属Mn配合物催化活性的影响,证实强供电子能力的咪唑基团能够增加金属Mn中心的电子密度,一方面不利于Mn—H成键,另一方面可以提高Mn—H物种的亲核性.研究结果为筛选有效催化CO_(2)衍生物氢化的有机金属催化剂提供一定的理论指导.