水微滴上的离子特异性界面电场用于调控Menshutkin反应

《Journal of the American Chemical Society》：Ion-Specific Interfacial Electric Fields on Water Microdroplets for Tuning Menshutkin Reactions

界面电场调控离子特异性微滴催化机制研究：通过实验与计算结合发现阳离子增强电场加速反应，阴离子遵循霍夫曼系列竞争吸附抑制反应。

　　

水微滴表面的高界面电场（EFs）可以显著加速化学反应；然而，溶解离子如何改变这些电场以及相关的反应动力学仍不清楚。通过结合微滴实验、分子动力学（MD）模拟和量子化学计算，我们研究了吡啶-碘甲烷Menshutkin反应中的离子特异性效应。该反应在微滴的空气-水界面处可被电场加速。实验结果表明，单价阴离子对反应产物的影响遵循Hofmeister序列（HCOO^– > F^– > Cl^– > NO₃^– > BF₄^– ≈ SCN^– > ClO₄^– > PF₆^–）。理论分析表明，电场的强度取决于离子的界面亲和力与水合能之间的相互作用：具有高界面亲和力和强水合能力的阳离子会增强界面电场并加快反应速率，而阴离子则会竞争性地吸附在界面，减弱电场并抑制反应性。这项工作揭示了离子特定的界面微环境如何控制微滴系统中的化学反应性，为新型电场加速微滴反应的合理设计提供了基础。