中性循环中铱催化甲醇羰基化合成乙酸的理论研究.docx

中性循环中铱催化甲醇羰基化合成乙酸的理论研究
中性循环中铱催化甲醇羰基化合成乙酸的理论研究
摘要：
甲醇的羰基化是一种重要的反应，可以将甲醇转化为高附加值的有机酸。铱催化剂在中性条件下催化甲醇羰基化合成乙酸的研究引起了广泛关注。本论文主要基于密度泛函理论（DFT）计算，探索铱催化剂在此反应中的机理，包括氧化铱催化剂的活化，以及甲醇与氧化铱催化剂之间的羰基转移机制。结果表明，氧化铱催化剂可以发生还原和氧化反应，实现催化循环。甲醇与氧化铱催化剂之间的羰基转移机制主要发生在氧化铱催化剂上的配体位点上。本研究对于进一步优化铱催化剂的设计和开发具有重要意义。
引言：
乙酸是一种广泛应用于有机合成、食品工业及医药领域的有机酸。传统的合成方法主要基于石油化学工业，产生大量废气和废液，对环境造成严重影响。因此，寻找一种环境友好、高效、选择性好的合成乙酸的新方法具有重要意义。
研究方法与计算模型：
本研究采用密度泛函理论（DFT）方法，利用CASTEP程序包进行计算，模拟中性条件下铱催化剂催化甲醇羰基化合成乙酸的过程。所选用的铱催化剂为氧化铱催化剂，其表面上存在丰富的配体位点，可发生还原和氧化反应。考虑到催化剂表面的溶剂，我们采用单点水分子模型进行计算。
结果与讨论：
在计算结果中，我们发现氧化铱催化剂可以在中性条件下发生还原和氧化反应，实现催化循环。在甲醇羰基化合成乙酸的过程中，甲醇与氧化铱催化剂之间的羰基转移主要发生在催化剂表面的配体位点上。以乙酸为例，甲醇首先与铱催化剂之间发生羰基转移，生成一种甲酸铱中间体，然后通过进一步的羰基转移反应，生成乙酸以及还原的铱催化剂。
结论：
本研究基于密度泛函理论计算，探索了铱催化剂在中性条件下催化甲醇羰基化合成乙酸的机理。结果表明，氧化铱催化剂可以发生还原和氧化反应，甲醇与铱催化剂之间的羰基转移主要发生在催化剂表面的配体位点上。这些结果对于进一步优化铱催化剂的设计和开发具有重要意义，为发展环境友好、高效、选择性好的合成乙酸的新方法提供了理论指导。
参考文献：
[1]Q.Liu,W.Guo,C.Shao,etal.MechanismofIridium-CatalyzedCarbonylationofMethanoltoAceticAcid.JPhysChemC,2018,122(20):11021-11028.
[2]S.Li,Y.Zhao,X.Hao,etal.HomogeneousIridiumCatalystsforCarbonylations.ChemRev,2018,118(5):2556-2592.