电催化脱卤氘代反应是符合可持续发展要求的精确氘代方法,但是通常由于需要较高的过电势以及产生严重的生成D2副反应(DER, D2 evolution reaction),导致电催化脱卤氘代反应的受到阻碍。
有鉴于此,天津大学张兵教授、高莹等通过Cuδ+位点调控吸附以及冠醚调控界面D2O分子,因此实现了协同效应,增强电催化脱卤氘代反应,在100 mA cm-2电流密度的法拉第效率达到84 %。
本文要点:
(1)
Cuδ+位点增强的芳基碘分子吸附,促进界面传质,因此加快脱卤氘代反应的催化反应动力学。冠醚分子影响K·D2O的水化,因此导致界面D2O的氢键重构,降低双电层之内的K·D2O,阻碍D2O和阴极之间的相互作用,阻碍竞争性的DER反应。
(2)
在冠醚分子尺寸和碱金属阳离子之间建立线性关系,能够用于增强法拉第效率。这种方法适用于各种卤化物的氘代反应,对容易还原的官能团兼容,能够改善100 mA cm-2电流密度的法拉第效率。
参考文献
Meng He, Haotian Wang, Chuanqi Cheng, Rui Li, Cuibo Liu, Ying Gao*, and Bin Zhang*, Cuδ+ Site-Enhanced Adsorption and Crown Ether-Reconfigured Interfacial D2O Promote Electrocatalytic Dehalogenative Deuteration, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.4c17432
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c17432