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JACS:多齿钯配合物氧气氧化形成Csp3-Csp3键的计算机理研究
更新日期:2018-05-14  

  众所周知,配体在调控有机反应活性和选择性方面起到了重要的作用。对于多齿配合物,配体有效参与配位原子数的不同(如k2-, k3-四齿配体),能够差异化稳定不同种类的金属有机化合物。尽管多齿配体灵活的配位数在配位化学中较为普遍,然而很少有文献关注这些细微的构象和配位变化对反应机制的影响,特别是该类变化可能会导致化学反应活性和选择性的显著差异。例如,著名的DuBois加氢催化剂其多次改良过程中,加入柔性的多层配位结构对提高催化剂的效率起到了至关重要的作用(从TOF < 0.2 s-1提高到110000 s-1),而这些配位层与H之间的关键相互作用都是直接或间接地源于配体的柔性控制。 

  南开大学化学学院彭谦研究员课题组计划深入研究构象灵活可变的多齿配合物,并揭示其对反应活性和选择性影响的本质原因。近期,该课题组针对一类罕见的室温氧气氧化钯多齿配合物生成新的Csp3-Csp3键反应(Mirica, et.al. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2414–2422),利用密度泛函(DFT)理论计算对其反应机理进行了研究并取得进展。文中阐述了甲基迁移过程以及质子性溶剂和轴向配位等对反应历程的影响,提出了高效利用大气中三线态的O2的作用模式,并揭示了该反应中配体动态可变配位的关键作用。该机制从理论上对配体柔性动态可变等现象促进反应活性和选择性(特别是小分子参与的过程)的研究方面给出了新的思路。相关结果“Unraveling the Role of a Flexible Tetradentate Ligand in the Aerobic Oxidative Carbon–Carbon Bond Formation with Palladium Complexes: A Computational Mechanistic Study发表在321日出版的《美国化学会志》期刊上(J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 3929–3939, DOI:10.1021/jacs.7b11701)。美国德州农工大学的Michael B. Hall教授在该课题的计算机机时提供和课题讨论等方面均提供了帮助,为该文另外一位通讯作者。 

        (摘自 南开大学化学学院