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锰催化剂在烯烃氧化和 H2O2 歧化反应中的可逆失活
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2023-04-25 , DOI: 10.1021/acscatal.3c00866
Johann B. Kasper 1 , Laia Vicens 2 , C. Maurits de Roo 1 , Ronald Hage 1, 3 , Miquel Costas 2 , Wesley R. Browne 1
ACS Catalysis ( IF 11.3 ) Pub Date : 2023-04-25 , DOI: 10.1021/acscatal.3c00866
Johann B. Kasper 1 , Laia Vicens 2 , C. Maurits de Roo 1 , Ronald Hage 1, 3 , Miquel Costas 2 , Wesley R. Browne 1
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具有基于氨基吡啶的配体的单核 Mn II氧化催化剂实现了烯烃与 H 2 O 2的高转换数 (TON) 对映选择性环氧化。结构反应性关系表明对映选择性和最大 TON 对外围配体取代基的电子效应的依赖性。通过在低温下进行反应并缓慢添加 H 2 O 2来减少竞争性 H 2 O 2歧化,这提高了烯烃氧化的 TON,但掩盖了取代基对周转频率 (TOF) 的影响。在这里,原位拉曼光谱提供了确定最小 TOF 大于 10 秒所需的高时间分辨率–1在烯烃与配合物 [Mn(OTf) 2 ( R PDP)] 的环氧化反应中 [其中 R = H ( H PDP-Mn ) 和 R = OMe ( MeO PDP-Mn ) 和R PDP = N , N ′ -双(2″-(4″-R-吡啶基甲基)-2,2'-联吡咯烷)]。通过拉曼光谱同时进行的顶空监测表明,H 2 O 2歧化过程伴随着底物的氧化进行,并且底物氧化和 H 2 O 2歧化的反应性比率是配体依赖性的。值得注意的是,底物氧化和 H 2 O的速率由于催化剂逐渐失活,在连续添加 H 2 O 2的情况下, 2歧化均随时间减少,这表明同一催化剂负责这两个反应。电化学、UV/vis 吸收和共振拉曼光谱和光谱电化学表明,Mn II络合物在加入 H 2 O 2后数秒内氧化态增加,形成 Mn III和 Mn IV的动态混合物物种,其组成取决于温度和烯烃的存在。然而,正是这些复合物(静止状态)的形成,而不是配体降解,导致催化剂失活,尤其是在低温下,因此,催化剂的固有反应性大于观察到的 TOF。这些数据表明,解释配体取代基对氧化剂和最大 TON 的反应效率(和转化率)的影响需要考虑催化剂的可逆失活,尤其是各种反应途径的相对重要性。
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更新日期:2023-04-25

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