Electrocatalytic C─S Cross‐Coupling via Engineered Frustrated Lewis Acid‐Base Pairs for High‐Efficiency Methanesulfonate Synthesis

路易斯酸 亲核细胞 化学 双功能 催化作用 组合化学 沮丧的刘易斯对 有机硫化合物 法拉第效率 电化学 有机化学 电极 物理化学 硫黄
作者
Yuhang Gao,Menglong Sun,Jing Yuan,Kaiheng Zhao,Lili Chen,Yangyang Guo,Zhiqin Liang,Yijun Yang,Fangli Yuan,Tingyu Zhu,Xi Wang,Jiannian Yao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (34): e202509851-e202509851 被引量:5
标识
DOI:10.1002/anie.202509851
摘要

The electrochemical synthesis of sulfonyl compounds under mild conditions remains a significant challenge due to the reliance on harsh reagents, high energy consumption, and low selectivity in conventional methods. Herein, we report a novel strategy for efficient C─S bond formation through in situ modulation of frustrated Lewis acid-base pairs within a copper-based metal-organic framework (CuBDC-XN). By precisely engineering electron-deficient Cu Lewis acid sites and electron-rich XN-functionalized Lewis base sites, this bifunctional catalyst enables the synergistic co-reduction of SO3 2- and CO2 into methanesulfonate (MS) at ambient conditions with a Faradaic efficiency of 13.77% (-0.78 V versus RHE). Mechanistic studies reveal that the frustrated Lewis pairs selectively stabilize key intermediates (*CHO and SO3 2-) via electrostatic interactions, facilitating nucleophilic attack and C─S coupling with a reduced energy barrier (0.48 eV). In situ spectroscopic analyses and DFT calculations further elucidate the dynamic adsorption-configuration regulation and intermediate evolution pathway. This work not only establishes a molecular-level understanding of cooperative Lewis acid-base catalysis but also provides a universal design principle for the sustainable electrosynthesis of value-added organosulfur compounds.
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