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东北师范大学量子化学计算领域取得重要进展

作者:管理员 时间:2017-02-24

    近日,我校化学学院关威副教授和苏忠民教授团队通过理论化学方法,探讨了多钛氢化物活化苯分子碳碳键的反应机制,取得了突破性进展。相关研究成果以“Two-State Reactivity Mechanism of Benzene C?C Activation by Trinuclear Titanium Hydride”为题,发表在国际期刊《美国化学会志》。该文第一作者为化学学院物理化学专业博士生朱博。


   

    碳碳键的选择性活化反应是现代化学的核心挑战之一。课题组运用量子化学方法计算研究了三核氢化钛断裂和重排苯分子中碳碳键的反应机理,提出了“两态反应机制”。该机理包括:氢负离子转移、苯分子配位、脱氢、氧化加成、氢负离子和质子交换、以及还原消除等基本反应步骤。“两态反应机制”实现了基态反应势能面从简并的三重态和反铁磁单重态到闭壳层单重态的转变,从而有效降低活化能垒,使反应得以顺利进行。同时,课题组还揭示了三核氢化钛中氢负离子和金属钛的协同作用本质:其中氢负离子有利于打破苯分子的共轭性,从而使部分碳碳pi键转变成sigma键;而三核钛对碳碳sigma键活化发挥决定作用。

    该项研究工作充分发挥理论计算的可靠性和前瞻性,一方面有助于体会此类惰性碳碳键断裂反应的微观机理,探知此类多金属氢化物的电子结构和作用本质;另外一方面能够为未来催化剂的设计、合成和改性,以及新型惰性碳碳键断裂反应的发展等方面提供理论指导。



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