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Angew:光照调控氮还原产物选择性

时间:2023-01-05 来源: 浏览:

Angew:光照调控氮还原产物选择性

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目前人们对 N 2 还原制备 NH 3 的反应进行广泛的研究,但是对 N 2 还原制备 N 2 H 4 的关注比较少。

有鉴于此, 加州理工学院 Jonas Peters 报道一种三膦 - 硼烷的铁催化剂 P 3 BFe + ,这种催化剂能够调节 N 2 还原反应产物中 N 2 H 4 NH 3 的比例,这与 P 3 BFe 催化剂具有较高的 NH 3 选择性不同。

本文要点
要点1.  研究发现,催化剂的中间体物种 P 3 BFe=NNH 2 是决定反应选择性的关键。处于单重基态的中间体能够质子化生成 NH 3 ,处于三重态激发态导致 N α 位点具有反应性生成 N 2 H 4 。通过电化学测试和光谱表征,发现生成 N 2 H 4 遵循独特过程, NH 3 并不是通过 N 2 H 4 生成的。

要点2.  通常人们认为,由 4d 金属(比如 Mo )构成的 N 2 R 催化剂能够形成线性肼基 (hydrazido) 复合物,并主要生成 NH 3 产物;由 3d 金属(比如 Fe )构成的 N 2 R 催化剂由于较强 / 适中的自旋电子结构降低金属 - 配体共价相互作用,能够产生部分或者主要产物 N 2 H 4

在这项工作中发现光照条件含有肼基 (hydrazido) 结构的中间体能够生成 N 2 H 4 为调控反应产物选择性提供新模式。这项研究结果与制备 N 2 H 4 的规范机理(通过 HN=NH 中间体生成 N 2 H 4 )不同,展示了光能够作为调控 N 2 还原反应选择性的一种方法。

Pablo Garrido-Barros, Matthew Chalkley, Jonas Peters, Light Alters the NH 3 vs N 2 H 4 Product Profile in Iron-catalyzed Nitrogen Reduction via Dual Reactivity from an Iron Hydrazido (Fe=NNH 2 ) Intermediate, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202216693

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202216693

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