空孔に富むNi(OH)2がアミノC-N結合のニトリルC≡N結合への電気酸化を促進する

Vacancy-rich Ni(OH)2 Drives the Electrooxidation of Amino C-N Bonds to Nitrile C≡N Bonds.

• Wenbin Wang
• Yutang Wang
• Ruoou Yang
• Qunlei Wen
• Youwen Liu
• Zheng Jiang
• Huiqiao Li
• Tianyou Zhai

抄録

電子を試薬とした電気化学合成は、汎用化学品製造のための幅広い展望を提供しています。アミノC-N結合の電気酸化からニトリルC≡N結合への直接一段階の経路は、ニトリル製品化のための代替経路を提供します。しかし、この有望なテーマは、化学結合の改質プロセスや性能の最適化については十分に検討されていませんでした。本研究では、性能と構造との関係を理解するために、空孔を多く含むNi(OH)2原子層のモデルを提案した。理論計算によれば、空孔に誘起された局所的な陽電子サイトがN原子を化学吸着し、対応するN(sp3)-Hを攻撃することで、アミノC-N結合が活性化され、ニトリルC≡N結合へと直接脱水素化される。これらの知見は、化学工業における頑固な触媒反応を誘発する新たな道筋を切り開くものである。

Electrochemical synthesis based on electron as reagents provide a broad prospect for commodity chemical manufacturing. A direct one-step route from amino C-N bonds electrooxidation to nitrile C≡N bonds offer an alternative pathway for nitriles producting. However, this promising topic has not been fully explored whether the chemical bond reforming process or the performance optimization. Here we proposed a model of vacancies-rich Ni(OH)2 atomic layer to understand performance relationship with structure. By theory calculations, the vacancy-induced local electropositive site chemisorbs the N atom with lone pairs of electrons and then attack the corresponding N(sp3)-H, thus accelerating amino C-N bond activates dehydrogenation directly into nitrile C≡N bond. Vacancies-rich nanosheets exhibit up to 96.5% propionitrile selectivity at a moderately potential of 1.38 V. These findings will initiate a new pathway for triggering stubborn catalytic reaction in the chemicals industry.

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