Zeitschrift für Physikalische Chemie und Biophysik
Offener Zugang

Abstrakt

Eine DFT-Studie zum Abbau von Chlorbenzol zu p-Chlorphenol über ein stabiles Hydroxo-Intermediat, gefördert durch Eisen- und Manganmonoxide

Yougen Wu, Yuchen Zhang und Yanying Zhao

Die Reaktionspfade für die Umwandlung von Chlorbenzol in p-Chlorphenol werden anhand von Eisen- und Manganmonoxiden über das Hydroxo-Insertionsintermediat HO–M–C6H4Cl (M=FeO, MnO) detailliert dargestellt. Die Molekülgeometrien und elektronischen Strukturen der Reaktanten, Intermediate, Übergangszustände und Produkte wurden optimiert und mithilfe von Dichtefunktionalmethoden detailliert analysiert. Die Profile der Reaktionspotentialoberflächen weisen darauf hin, dass die Metaloxospezies die para-C–H-Bindung des Chlorbenzols aktivieren können, um über die sukzessive Bildung und Dissoziation der Metall-Kohlenstoff-Bindung, gefolgt von der Entfernung des Metallatoms (Fe oder Mn), zum p-Chlorphenol zu führen. Die Analysen der intrinsischen Reaktionskoordinaten (IRC) zeigten, dass kein Kreuzungspunkt zwischen den Potentialenergieoberflächen mit hohem Spin und niedrigem Spin gesucht wurde; daher wurde kein Spin-Kreuzungspunkt zwischen den Potentialenergieoberflächen dieser beiden Zustände gefunden. Die Potentialenergieoberfläche mit niedrigem Spin liegt für den gesamten Reaktionspfad über der mit hohem Spin. Unsere theoretische Studie der möglichen Reaktionswege für die Umwandlung von Chlorbenzol in p-Chlorphenol wird auch für die Analyse der katalytischen Funktionen der C–H-Bindungsaktivierung und der Metall-Kohlenstoff-Bindungsbildung durch Übergangsmetallkomplexe nützlich sein.