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H2O2 和 Au 簇存在下糠醛 Baeyer-Villiger 氧化成马来酸酐的机理和动力学
Journal of Molecular Modeling ( IF 2.1 ) Pub Date : 2023-11-04 , DOI: 10.1007/s00894-023-05764-5
Anthony M S Pembere 1 , Hitler Louis 2, 3 , Haiming Wu 4
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更新日期:2023-11-05
Journal of Molecular Modeling ( IF 2.1 ) Pub Date : 2023-11-04 , DOI: 10.1007/s00894-023-05764-5
Anthony M S Pembere 1 , Hitler Louis 2, 3 , Haiming Wu 4
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世界对燃料和化学品的需求不断增长,促使人们探索各种形式的可再生能源。以C5糠醛作为替代化石能源的平台,因其丰富且环境友好而极具吸引力。在这里,我们研究了使用过氧化氢作为氧化剂在小金簇上进行糠醛拜耳-维利格氧化的活性、选择性和可能的反应途径。糠醛在催化剂存在下与过氧化氢反应,生成马来酸酐的选择性为 93%。利用自然布居分析、前沿分子轨道分析和光谱分析阐明了C 5 H 4 O 2、H 2 O 2和Au之间的相互作用机制。还探索了导致马来酸酐形成的反应途径。在没有催化剂存在的情况下,C 5 H 4 O 2与H 2 O 2的反应具有相对较高的过渡态能垒,为2.98 eV,第一步涉及H 2 O 2中的H原子被-OH基团吸收。 C 5 H 4 O 2。这与空白实验一致,其中在不存在金属簇催化剂的情况下观察到稀有的氧化产物。另一方面,Au 金属簇存在下的过渡态能量较低,最可行的途径是底物和 H 2 O 2在 Au 催化剂上共结合,H 2 O 2分子将氧转移到底物,导致 O-O 键断裂。
方法
DFT 计算使用 B3PW91 泛函完成。6-311G(df, p) 基组用于 C、O 和 H,aug-cc-pVDZ-PP 用于金原子。采用Gaussian 09软件进行计算。Multiwfn 3.7 dev 用于分子中原子量子理论 (QTAIM) 研究。

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