报告题目：甲烷C-H活化机理研究

报 告 人：李吉来

报告地点：前卫北区科技楼314
报告时间：2019年10月16日下午2:30-3:30

报告摘要：能源小分子甲烷(CH4)的温和条件下的活化和转化是化石能源高效利用的核心问题。 在分子水平上认知原子团簇调控的甲烷活化转化的反应机制、微观本质和规律性，对优化化学过程和催化剂的理性设计具有重要的指导意义^[1]。在此我将介绍通过可控合成各类原子团簇，阐释甲烷C-H键活化过程中存在的各种可能的反应机理(图1)：[Ga₂Mg₂O₅]•⁺的定域化自旋密度(SD)触发的经典的氢原子转移(HAT)(图1a)^[2]，[Al₂O₂]⁺的Lewis酸碱对调控的质子耦合电子转(PCET) (图1b)^[3]，[Al2Mg2O5]•⁺兼有定域化的SD和Lewis酸碱对则HAT与PCET共存 (图1c)^[4]， [AuC]+受氢位点上低能空轨道诱导的氢负离子转移(HT) (图1d)^[5]，[CuC]⁺的铜离子通过静电作用调控C原子与甲烷以协同双氢转移机制单步重排产生乙烯 (图1e)^[6]，在[M-C]⁺(M=3d 过渡金属)中则展示了从HAT—PCET—HT的规律性转变 (图1f)^[7]。最后，以FeC₄⁺为例阐释反应诱导自旋密度定域化并激活经典氢原子转移^[8]。

关键词： 甲烷C-H键活化； 原子团簇； 反应机理； 反应活性

参考文献:

[1] H. Schwarz*, S. Shaik*, J. Li*, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 17201–17212.
[2] J. Li, et al, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 5074-5078.
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[4] J. Li, et al, J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 11368–11377.
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[6] C. Geng, J. Li*, T. Weiske, M. Schlangen, S. Shaik, H. Schwarz, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 1684–1689.
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[8] C. Geng, J. Li*, T. Weiske, H. Schwarz*, Chem. Eur. J. 2019, DOI: 10.1002/chem.201902572.