我院在量子化學計算領域取得重要進展
近日，東北師范大學化學學院關威副教授和蘇忠民教授團隊通過理論化學方法，探討了多鈦氫化物活化苯分子碳碳鍵的反應機制，并取得了突破性進展。相關研究成果以“Two-State Reactivity Mechanism of Benzene C−C Activation by Trinuclear Titanium Hydride”為題，發(fā)表在國際著名期刊《美國化學會志》上(J. Am. Chem. Soc. 2016, 138(35), 11069-11072)。該文第一作者為化學學院物理化學專業(yè)博士生朱博。
碳碳鍵的選擇性活化反應是現(xiàn)代化學的核心挑戰(zhàn)之一。多核過渡金屬復合物由于金屬間的協(xié)同作用有望成為解決這一難題的理想選擇。近期該課題組運用量子化學方法計算研究了三核氫化鈦斷裂和重排苯分子中碳碳鍵的反應機理。他們提出一個新穎的“兩態(tài)反應機制”，該機理包括：氫負離子轉移、苯分子配位、脫氫、氧化加成、氫負離子和質(zhì)子交換、以及還原消除等基本反應步驟。“兩態(tài)反應機制”實現(xiàn)了基態(tài)反應勢能面從簡并的三重態(tài)和反鐵磁單重態(tài)到閉殼層單重態(tài)的轉變，從而有效降低活化能壘，使反應得以順利進行。同時，他們揭示了三核氫化鈦中氫負離子和金屬鈦的協(xié)同作用本質(zhì)：其中氫負離子有利于打破苯分子的共軛性，從而使部分碳碳p鍵轉變成s鍵；而三核鈦對碳碳s鍵活化發(fā)揮決定作用。該工作充分發(fā)揮理論計算的可靠性和前瞻性，一方面有助于理解此類惰性碳碳鍵斷裂反應的微觀機理，探知此類多金屬氫化物的電子結構和作用本質(zhì)；另外一方面能夠為未來催化劑的設計、合成和改性，以及新型惰性碳碳鍵斷裂反應的發(fā)展等方面提供理論指導。
該項研究工作得到了國家自然科學基金的資助。
（化學學院）
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