The Real Role of N-Heterocyclic Carbene in Reductive Functionalization of CO2: An Alternative Understanding from Density Functional Theory Study

化学 卡宾 亲核细胞 位阻效应 催化作用 氢化物 加合物 光化学 分子 分子内力 药物化学 立体化学 有机化学 金属
作者
Qinghai Zhou,Yuxue Li
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:137 (32): 10182-10189 被引量:119
标识
DOI:10.1021/jacs.5b03651
摘要

The mechanisms of reductive functionalization of CO2 to formamide catalyzed by N-heterocyclic carbene (NHC) were comprehensively studied with DFT calculations. New activation mode with much lower energy barrier than those proposed before was discovered. In this reaction, NHC acts as neither a CO2 nor a silane activator, but as a precursor of the real catalyst, i.e., the in situ formed ionic liquid [NHCH](+)[Carbamate](-). In this loose contact ion pair, the negatively charged O atom of the carbamate anion becomes the new active site and is free to do nucleophilic attack. When amine is absent, CO2 will be converted into methanol. In this case, the NHC-CO2 adduct is the real catalytic species, the active site shifted from the carbene C atom to the negatively charged O atom. These new activation modes follow a pattern of "S(N)2@Si-Acceptor", in which the Si-H bond is activated via concerted backside S(N)2 nucleophilic attack by the negatively charged O atom, and the leaving hydride is directly accepted by a free CO2 molecule. The advantages of these new activation modes originate from the following points: (1) The ionic liquid [NHCH](+)[Carbamate](-) and NHC-CO2 adduct are thermodynamically more stable than NHC. (2) The active site of the NHC catalyst is extended outside a lot. Consequently, the large steric effect between the NHC arms and the substrates in transition state can be avoided to some extent. (3) The O atom has good silicon affinity. In addition, a free CO2 molecule, whose carbon atom is more electrophilic than those of the CO2 moieties in NHC-CO2 adduct and carbamate, acts as an efficient hydride acceptor.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
流川枫完成签到,获得积分10
1秒前
maguodrgon发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
Adalwolf完成签到,获得积分10
2秒前
chenyingliang完成签到,获得积分10
3秒前
情怀应助栗子采纳,获得10
4秒前
王美祥发布了新的文献求助10
5秒前
More应助小K采纳,获得10
6秒前
盼夏完成签到,获得积分10
6秒前
慕梓发布了新的文献求助10
7秒前
丰富的硬币完成签到,获得积分10
9秒前
白昼潜行完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
洗月完成签到 ,获得积分10
9秒前
sunqian完成签到,获得积分10
9秒前
热心市民完成签到 ,获得积分10
10秒前
一朵小鲜花儿完成签到,获得积分10
11秒前
Kkkk完成签到 ,获得积分10
12秒前
文静听莲完成签到 ,获得积分10
12秒前
栗子完成签到,获得积分10
13秒前
maguodrgon完成签到,获得积分10
14秒前
Manuel完成签到 ,获得积分10
15秒前
FashionBoy应助ciciyu采纳,获得10
15秒前
arui发布了新的文献求助10
15秒前
大方念云完成签到 ,获得积分10
16秒前
清脆的秋寒完成签到,获得积分10
16秒前
流川枫发布了新的文献求助10
17秒前
乐正怡完成签到 ,获得积分0
18秒前
汤姆完成签到,获得积分10
18秒前
射天狼发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
空谷举报霸气夏槐求助涉嫌违规
22秒前
babao发布了新的文献求助10
22秒前
shang完成签到,获得积分10
25秒前
爆米花应助南城风采纳,获得10
25秒前
liuzhuohao应助珍珠爸爸采纳,获得10
29秒前
HeySue完成签到,获得积分10
31秒前
vanliu完成签到,获得积分10
33秒前
小胖胖完成签到,获得积分10
33秒前
无心的代桃完成签到,获得积分10
37秒前
高分求助中
论现代体育科学研究的方法学特征 1000
Invited Discussant 63O and 64O 1000
Ideology and Meaning-Making under the Putin Regime 750
Safety Pharmacology 500
《KNN基无铅压电陶瓷电学性能优化与物理机理研究》 500
Petrology and Plate Tectonics 500
A Handbook of User Experience Research & Design in Libraries 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 计算机科学 化学工程 生物化学 物理 内科学 复合材料 催化作用 光电子学 物理化学 电极 细胞生物学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6914660
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8606393
关于积分的说明 18261156
捐赠科研通 6326215
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3067887
关于科研通互助平台的介绍 2095334
邀请新用户注册赠送积分活动 2045203