CH₄和CO₂转化为C2产物受到人们的广泛兴趣，但是因为惰性C-H和C-O键的活化，以及C-C键的构筑具有非常大的势垒，这是一个长期存在的巨大挑战。

有鉴于此，郑州大学臧双全教授、中国科学院化学所何圣贵研究员、赵艳霞副研究员等通过使用异核金属阳离子CuTa⁺实现了CH₄和CO₂的连续C-C偶联，通过最先进的质谱表征证明了H₂C=C=O分子的脱附。

本文要点：

（1）

CuTa⁺杂核反应体系与Cu₂⁺和Ta₂⁺同核金属体系存在显著差异。基于密度泛函理论计算，发现Cu可以调节电荷分布，减少CH₂和CO的C-C耦合反应的关键轨道的能量差，CH₂和CO分别来自CH₄和CO₂的活化产生。Cu原子起到的关键作用对于理解铜基非均相催化体系中C-C偶联反应的过程具有重要意义。

（2）

这项研究不仅为在温和条件下直接转化CH₄和CO₂的非贵金属物种的设计提供了一个有前景的范例，而且揭示了连续C-C偶联生成H₂C=C=O的分子级新型机理，说明H₂C=C=O是羰基化反应中的关键中间体。

参考文献

Yuan Yang, Li-Jiao Zhang, Xiao-Li Wang, Rui Wang, Yan-Xia Zhao*, Sheng-Gui He*, and Shuang-Quan Zang*, Consecutive C–C Coupling of CH₄ and CO₂ Mediated by Heteronuclear Metal Cations CuTa⁺, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c10819

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c10819