Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Влияние природы галогена на адсорбционную способность арилгалогенидов на кластерах палладия

Е.С. Бахвалова1, А.В. Быков2, Л.Ж. Никошвили2, Л.Л. Киви1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.646

Оригинальная статья

Аннотация: В данной работе методом теории функционала плотности проведен расчет энергий адсорбции бензольного кольца на маленьких кластерах Pd0 (состоящих из четырех или девяти атомов). Показано, что адсорбция бензола на кластерах палладия ведет к заметному выигрышу системы в энергии: –146 кДж/моль в случае Pd4 и –117 кДж/моль в случае Pd9 . Кроме того, для системы Pd4⚹C6H6 рассчитаны энергии адсорбции хлор-, бром- и йоданизола. Показано, что адсорбция йоданизола, характеризующаяся наибольшим выигрышем системы в энергии (–278 кДж/моль), происходит диссоциативно и безактивационно, что принципиально отличает его от хлор- и броманизола. Полученные данные могут использоваться для объяснения различий в поведении катализаторов на основе сверхсшитого полистирола в реакциях кросс-сочетания различных арилгалогенидов c фенилбороновой кислотой, а также того факта, что арилйодиды могут провоцировать образование гомогенных форм палладия.

Ключевые слова: палладий, кластеры, арилгалогениды, кросс-сочетание Сузуки, теория функционала плотности

  • Бахвалова Елена Сергеевна – аспирант, НОЦ «Региональный технологический центр», ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Быков Алексей Владимирович – к.х.н., доцент кафедры биотехнологии, химии и стандартизации, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
  • Никошвили Линда Жановна – к.х.н., доцент кафедры биотехнологии, химии и стандартизации, ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
  • Киви Любовь Львовна – д.х.н., профессор, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Бахвалова, Е.С. Влияние природы галогена на адсорбционную способность арилгалогенидов на кластерах палладия / Е.С. Бахвалова, А.В. Быков, Л.Ж. Никошвили, Л.Л. Киви // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 646-654. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.646.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Trzeciak, A.M. The role of palladium nanoparticles in catalytic C–C cross-coupling reactions / A.M. Trzeciak, A.W. Augustyniak // Coordination Chemistry Reviews. – 2019. – V. 384. – P. 1-20. DOI: 10.1016/j.ccr.2019.01.008.
2. Collins, G. Enhanced catalytic activity of high-index faceted palladium nanoparticles in Suzuki-Miyaura coupling due to efficient leaching mechanism / G. Collins, M. Schmidt, C. O’Dwyer, G. McGlacken, J.D. Holmes // ACS Catalysis. – 2014. – V. 4. – I. 9. – P. 3105-3111. DOI: 10.1021/cs5008014.
3. Vries, J. G. D. When does catalysis with transition metal complexes turn into catalysis by nanoparticles? / J. G. D. Vries // In book: Selective nanocatalysts and nanoscience: concepts for heterogeneous and homogeneous catalysis; ed. by A. Zecchina, S. Bordiga, E. Groppo. – Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2011. – Ch. 3. – P. 73-103.
4. Prima, D. O. Transition metal ‘cocktail’-type catalysis / D.O. Prima, N.S. Kulikovskaya, A.S. Galushko, R.M. Mironenko, V.P. Ananikov // Current Opinion in Green and Sustainable Chemistry. – 2021. – V. 31. – Art. № 100502. – 10 p. DOI: 10.1016/j.cogsc.2021.100502.
5. Eremin, D.B. Understanding active species in catalytic transformations: from molecular catalysis to nanoparticles, leaching, «cocktails» of catalysts and dynamic systems / D.B. Eremin, V.P. Ananikov // Coordination Chemistry Reviews. – 2017. – V. 346. – P. 2-19. DOI: 10.1016/j.ccr.2016.12.021.
6. Polynski, M. V. Modeling key pathways proposed for the formation and evolution of «cocktail»-type systems in Pd -catalyzed reactions involving ArX reagents / M. V. Polynski, V. P. Ananikov // ACS Catalysis. – 2019. – V. 9. – I. 5. – P. 3991-4005. DOI: 10.1021/acscatal.9b00207.
7. Balcells, D. Designing Pd and Ni catalysts for cross-coupling reactions by minimizing off-cycle species / D. Balcells, A. Nova // ACS Catalysis. – 2018. – V. 8. – I. 4. – P. 3499-3515. DOI: 10.1021/acscatal.8b00230.
8. Diallo, A. K. «Homeopathic» catalytic activity and atom-leaching mechanism in Miyaura-Suzuki reactions under ambient conditions with precise dendrimer-stabilized Pd nanoparticles / A.K. Diallo, C. Ornelas, L. Salmon, J.R. Aranzaes, D. Astruc // Angewandte Chemie International Edition. – 2007. – V. 46. – I. 45. – P. 8644-8648. DOI: 10.1002/anie.200703067.
9. Nemygina, N. Catalysts of Suzuki cross-coupling based on functionalized hyper-cross-linked polystyrene: influence of precursor nature / N. Nemygina, L. Nikoshvili, A. Bykov et al. // Organic Process Research & Development. – 2016. – V. 20. – I. 8. – P. 1453-1460. DOI: 10.1021/acs.oprd.6b00154.
10. Nikoshvili, L. Study of deactivation in Suzuki reaction of polymer-stabilized Pd nanocatalysts / L. Nikoshvili, E.S. Bakhvalova, A.V. Bykov et al. // Processes. – 2020. – V. 8. – I. 12. – Art. № 1653. – 14 p. DOI: 10.3390/pr8121653.
11. Бахвалова, Е. С. Стабилизированные в ароматическом полимерном окружении наночастицы палладия – высокоактивные безлигандные катализаторы кросс-сочетания Сузуки / Е.С. Бахвалова, Л.Ж. Никошвили, В.Г. Матвеева, L. Kiwi-Minsker // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 65-73. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.065.
12. Okumura, M. DFT calculations of the heterojunction effect for precious metal cluster catalysts / M. Okumura, K. Sakata, K. Tada et al. // In book: Quantum systems in chemistry and physics. Progress in theoretical chemistry and physics. – V. 26; ed. by. K Nishikawa, J. Maruani, E. Brändas, G. Delgado-Barrio, P. Piecuch. – Dordrecht: Springer, 2012. – Ch. 19. – P. 363-375. DOI: 10.1007/978-94-007-5297-9_19.
13. Neese, F. The ORCA program system / F. Neese // WIREs Computational Molecular Science. – 2012. – V. 2. – I. 1. – P. 73-78. DOI: 10.1002/wcms.81.
14. Neese, F. Software update: the ORCA program system, version 4.0 / F. Neese // WIREs Computational Molecular Science. – 2017. – V. 8. – I. 1. – Art. № e1327. – 6 p. DOI: 10.1002/wcms.1327.
15. Weigend, F. Balanced basis sets of split valence, triple zeta valence and quadruple zeta valence quality for H to Rn : design and assessment of accuracy / F. Weigend, R. Ahlrichs // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2005. – V. 7. – I. 18. – P. 3297-3305. DOI: 10.1039/B508541A.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒