芳烃裂解能够生成苯、甲苯、二甲苯，该反应是最重要的石油化工过程。虽然人们对于该反应进行广泛的实验研究和工业化，但是人们对于芳烃化合物在分子筛担载的金属催化剂的催化裂解机理仍并不清楚。在芳烃裂解反应中，对于打破C-C化学键的发生地点、时间、过程都不清楚。

有鉴于此，天津工业大学梅东海教授、中石化(大连)石油化工研究院Wei Liu等通过DFT理论计算研究Pt₁/HY催化剂的芳烃裂解反应机理。

主要内容

（1）

系统研究蒽的边缘环和中心环的开环机理，发现饱和程度不同的蒽产生不同的二芳烃产物。机理研究结果显示，在相同的芳香环的负氢转移非常方便，但是相邻芳香环之间的负氢转移在动力学上比较困难。发现当2,3-二氢蒽异构为9,10-二氢蒽的反应通过分子间的负氢转移能够实现负氢从边缘环转移到中心环。

（2）

与Pt₁位点的加氢催化不同，在分子筛的BAS位点（Brønsted酸位点）部分氢化的蒽发生质子加成反应能够显著的减弱C-C化学键强度，因此导致中心环的开环。DFT理论计算的结果显示Pt₁/HY催化剂的蒽分子裂解反应在中心环上发生的动力学有优势，而且Pt₁/HY催化裂解生成二甲苯比生成丁基苯和丁烷更有优势。在BAS位点上在各个环上发生质子化都是动力学的重要步骤。

此外，作者通过辛基蒽（octylanthracene）作为模型化合物研究枝状芳基化合物的裂解反应机理。研究发现辛基蒽在环与支链连接的位置发生脱烷基化反应在动力学上比中心环上开环或者辛基分子链上裂解更有优势。

参考文献

Wenru Zhao, Hui Yu, Shaozhong Peng, Wei Liu*, Weiwei Zhang, and Donghai Mei*, Mechanistic Understanding of Anthracene Hydrocracking over HY Zeolite Encapsulated Single-Atom Pt Catalysts, ACS Catal. 2024, 14, 8836–8855

DOI: 10.1021/acscatal.4c01706

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c01706