Let nedbrydning af metal-NHC-komplekser under katalytiske betingelser og nøglerollen for NHC-stabiliserede nanopartikler

Metalkomplekser, der bærer N-heterocykliske carben-ligander (NHC-ligander), er med succes blevet brugt i en række katalytiske reaktioner. Høj stabilitet af metal-NHC-komplekser og bekvem syntese af veldefinerede katalysatorforstadier er værdifulde fordele til praktiske anvendelser. Stærk metal-ligand-binding og høj stabilitet af metal-NHC-komplekser under katalytiske betingelser er blevet antaget i vid udstrækning.

Imidlertid, en nylig undersøgelse har vist, at Pd-NHC-komplekser let frigiver NHC-ligander i opløsning og genererer Pd-klynger og nanopartikler. Efter det første trin af den katalytiske reaktion (oxidativ tilsætning af organisk halogenid, R-X), palladiumkomplekserne bliver til R-Pd(NHC)-X arten. Overraskende nok, R-NHC-kobling, der involverer NHC-liganden og den organiske gruppe R, forekommer let og fører til dissociering af NHC-ligandramme til opløsning. Den eksperimentelle undersøgelse har påvist dannelsen af ​​metal nanopartikler, og en række tests har bekræftet nanopartiklernes nøglerolle i den katalytiske reaktion. Kvantekemiske beregninger har fundet en relativt lille aktiveringsbarriere for R-NHC-koblingen, hvilket gør processen let tilgængelig under almindelige reaktionsbetingelser.

Ja, undersøgelsen har vist, at NHC-ligander let kan frigives i opløsning i form af azoliumsalte på grund af H-NHC- eller C-NHC-koblinger. Azoliumsalte, dannet fra de dissocierede NHC-ligander, fungere som stabilisatorer og spiller en vigtig rolle i stabilisering af metal nanopartikler i opløsning. Undersøgelsen har afsløret en ny funktionsmåde for Pd-NHC-systemer, hvor katalyse er styret af labiliteten af ​​Pd-NHC-rammen, snarere end dens tidligere forudsatte stabilitet.

Vigtigheden af ​​resultaterne er langt ud over den undersøgte Mizoroki-Heck-reaktion. Mekanismen for flere katalytiske reaktioner kan blive genundersøgt for at vurdere virkningen af ​​labiliteten af ​​metal-NHC-komplekser.