Ethane C–H bond activation on the Fe(iv)–oxo species in a Zn-based cluster of metal–organic frameworks: a density functional theory study

文献情報

出版日 2017-01-09
DOI 10.1039/C6CP07771D
インパクトファクター 3.676
著者

Sarawoot Impeng, Siwarut Siwaipram, Sareeya Bureekaew, Michael Probst


原文を見る

要旨

We first investigate the feasibility of designing a Fe–oxo complex for the activation of alkane C–H bonds by (a) incorporating an Fe ion into a Zn-based cluster derived from a metal–organic framework (MOF) and (b) creating the Fe–oxo complex via decomposition of N2O over a Fe2+-substituted Zn-based cluster (Fe–Zn3O(pyrazole)6). From the energy profile, it turns out that both steps should be feasible and that the resulting Fe–oxo complex is stable. In the main step, we then investigate the reactivity of this Fe–oxo cluster for the C–H bond cleavage of ethane by calculating the reaction energy profile and analyzing the electronic structure along the relevant steps. Two mechanisms, namely the σ and π pathways on the triplet and quintet potential energy surfaces, were unraveled for this study of catalytic activity. It is shown that the σ pathway on the quintet surface is kinetically and thermodynamically favorable with an energy barrier of 22.5 kcal mol−1. The π pathway on the quintet and triplet surfaces has activation energies of 26.9 kcal mol−1 and 24.9 kcal mol−1, respectively. An alternative unusual pathway called the δ mechanism on the triplet surface is also observed with an energy barrier of 12.6 kcal mol−1. It is, however, thermodynamically at a disadvantage compared to the σ pathway on the quintet surface. Favorable d–d interaction on the Fe center and less steric hindrance from the equatorial ligands at the transition state are the key factors that cause the σ pathway on the quintet surface to have the lowest activation energy. All our calculations are of the cluster type and have been performed at the B3LYP-D3/def2-TZVP level of theory.

関連文献

Understanding and controlling the glass transition of HTPB oligomers

Eleftheria Dossi, Jacob Earnshaw, Laurence Ellison, Gabriella Rabello dos Santos, Hamish Cavaye, Douglas J. Cleaver

2021-04-07 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00233C

Back cover

2021-05-04 Cover

DOI: 10.1039/D1PY90065J

Synthesis and properties of helically-folded poly(arylenediethynylene)s

Michihisa Toya

2021-05-10 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00144B

Polyamides containing a biorenewable aromatic monomer based on coumalate esters: from synthesis to evaluation of the thermal and mechanical properties

Jurrie Noordijk, Bert Gebben, Monique H. M. Meeusen-Wierts, Katrien V. Bernaerts

2021-03-23 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00005E

Oxazoline-methacrylate graft-copolymers with upper critical solution temperature behaviour in Yubase oil

Matilde Concilio, Nga Nguyen, C. Remzi Becer

2021-05-28 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00534K

Toughened PLA-b-PCL-b-PLA triblock copolymer based biomaterials: effect of self-assembled nanostructure and stereocomplexation on the mechanical properties

Neha Mulchandani, Kazunari Masutani, Sachin Kumar, Hideki Yamane, Yoshiharu Kimura, Vimal Katiyar

2021-06-18 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00429H

Polymerizability of exomethylene monomers based on adamantyl frameworks

Raita Goseki, Shogo Miyai, Satoshi Uchida, Takashi Ishizone

2021-06-02 Paper

DOI: 10.1039/D1PY00500F

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

2-ブロモ-9,9-ジフェニル-9H-フルオレンの主な用途は何ですか?

2-溴-9,9-二苯基芴は、医薬品、工業材料、有機合成の研究分野で応用されます。特に、レーザー材料や機能性ポリマーの合成に使用されることがあります。また、蛍光色...

474918-32-62-Bromo-9,9-diphenyl...
化合物よくある質問

四氯化铱の市場動向や研究トレンドはどうですか?

四氯化铱の市場は研究開発分野で注目されており、特にナノ技術や金属有機框架(MOFs)の分野での需要が増加傾向にあります。価格は安定しており、中国や韓国での生産が...

207399-11-9Tetrachloroiridium h...
化合物よくある質問

4-硝基肉桂酸はどの業界で使用されていますか?

4-硝基肉桂酸は主に医薬品業界で使用されています。また、センサー開発や半導体製造業界でも応用されています。

882-06-44-Nitrocinnamic acid
化合物よくある質問

1-(4-溴-3-氟苯基)-2-氯乙酮を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

1-(4-溴-3-氟苯基)-2-氯乙酮 (CAS番号: 1260857-14-4) の廃棄物は専門的な廃棄処理が必要です。まず、廃棄物は密閉された容器に収集し、...

1260857-14-41-(4-Bromo-3-fluorop...
化合物よくある質問

苦参酚Kとは何ですか?

苦参酚Kは、CAS番号101236-49-1を持つ化合物で、主に天然由来の生薬から抽出されます。この化合物は、抗炎症作用や抗癌作用を持つことが報告されています。

101236-49-1Kushenol K
化合物よくある質問

POTASSIUM (1-(TERTBUTOXYCARBONYL)AZETIDIN-3-YL)TRIFLUOROBORATE を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

POTASSIUM (1-(TERTBUTOXYCARBONYL)AZETIDIN-3-YL)TRIFLUOROBORATE を含む廃棄物は、まず安全なエント...

1430219-73-0Potassium (1-(tert-b...
化合物よくある質問

4-庚基-4’-联苯羧酸の市場動向や研究トレンドはどうですか?

4-庚基-4’-聯苯羧酸は、特殊化学品や合成化学の分野で用いられる化学物質ですが、市場動向としては、研究開発の進展とともに需要が増加しています。また、環境配慮型...

58573-94-74'-Heptyl-4-biphenyl...
化合物よくある質問

6-ブロモ-3-メトキシ-1-フェニル-1H-インドゾールを含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

6-ブロモ-3-メトキシ-1-フェニル-1H-インドゾールを含む廃棄物は、適切な化学廃棄処理が必要です。通常、廃棄物は密閉容器に収集され、専門の廃棄処理業者に引...

1332527-03-36-Bromo-3-methoxy-1-...
化合物よくある質問

4,4-二甲基-2-吡咯烷酮はどの業界で使用されていますか?

4,4-二甲基-2-吡咯烷酮は医薬、ポリマー、センサー、半導体などの業界で広く使用されています。特に溶媒としての性能が高く評価されています。

66899-02-34,4-dimethylpyrrolid...
化合物よくある質問

リン酸鉍はどのように保存すればよいですか?

リン酸鉍は遮光容器に保存し、乾燥した場所で常温で保管してください。

51312-42-6Sodium Phosphotungst...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。