ACS Catal：Pd/C催化脱羧反应机理

纳米技术

2021-11-20

脂肪羧酸由于具有非常高的稳定性，因此在较低温度中进行催化脱羧反应难以实现。

有鉴于此，慕尼黑工业大学/华东师范大学刘玥、慕尼黑工业大学Johannes A. Lercher等报道芳基脂肪羧酸（Ar-C_nH_2n-COOH, n≥1）在Pd/C纳米粒子表面能够以100 %选择性在90 ℃较低温度进行脱羧反应。

本文要点：

（1）

通过原位XANES表征，发现预先吸附在催化剂表面的分子进行脱羧反应中，催化剂的催化活性晶相是α-PdH_x。当催化剂表面吸附H₂，反应速率提高一个数量级。

反应机理。通过氘标记实验，发现羧酸分子Ar-C_nH_2n-COOH在Pd催化剂上首先通过切断α-C-H键生成Ar-(CH₂)_n-1-CH*-COO*中间体，随后经历切断C-COO化学键，最后Ar-(CH₂)_n-1-CH*与两个界面吸附H反应生成Ar-(CH₂)_n-1-CH₃。

（2）

催化剂的高催化反应活性与催化剂表面负氢的浓度（用于实现催化反应通过Mars-van Krevelen反应机理）有关，与α-C-H位点的H/D交换速率有关。

参考文献

Fuli Deng, Juanjuan Huang, Erika E. Ember, Klaus Achterhold, Martin Dierolf, Andreas Jentys, Yue Liu*, Franz Pfeiffer, and Johannes A. Lercher*, On the Mechanism of Catalytic Decarboxylation of Carboxylic Acids on Carbon-Supported Palladium Hydride, ACS Catal. 2021, 11, 14625–14634

DOI: 10.1021/acscatal.1c03869

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03869