Fe+与CH3X(X=Cl,Br,I)反应的理论研究

• 作者: 孙家锺 孙小丽 李吉来 黄旭日
• 来源期刊: 化学学报
• 关键词: Fe+ 插入 SN2 反应机制 能垒 电子结构
• 年，卷（期）: 2013,（5）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 749-754
• 语种: 中文
• DOI: 10.6023/A13020177

摘要

铁及其复合物催化的C—X键功能化日益引起人们的重视.采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/def2-SVP水平下详细研究了Fe+与CH3X (X=Cl,Br,I)的反应活性和机理.计算结果表明标题反应存在两种反应机制,即插入机制和SN2机制.从机理上来看,在插入机理中,反应都始于Fe+离子从侧面进攻CH3X,生成产物FeX+和CH3*；而在SN2机制中,反应则始于Fe+离子从背后进攻CH3X,生成产物FeCH+和X*.从我们的计算可以看出,四重态或六重态下的Fe+离子在C—X键活化中展现了截然不同的催化活性；在所有通道中,都以四重态为主导；SN2机制中相对较高的决速能垒使其丧失了竞争性.再者,计算表明在所有的插入机制中,所有通道都是放热的,而在SN2机制中,仅有X=I时,反应是放热的.此外,计算表明这些反应属于两态反应活性,两种机制中,在反应的入口和出口存在最小能量交叉点.此外,反应途径电子结构追踪分析表明自旋极化对能量影响较大,调控着反应采取的反应通道和主副产物比例.通过本文的理论研究,尤其是详细的电子结构分析,为铁催化剂活化C—X键和C—C耦联反应提供了线索和以铁为基的催化剂设计提供理论依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	黄旭日	吉林大学理论化学研究所理论化学国家重点实验室	79	181	6.0	9.0
2	孙家锺	吉林大学理论化学研究所理论化学国家重点实验室	104	382	10.0	14.0
3	李吉来	吉林大学理论化学研究所理论化学国家重点实验室	17	65	4.0	7.0
4	孙小丽	吉林大学理论化学研究所理论化学国家重点实验室	6	4	1.0	1.0