表面辅助氢隧穿作用下CHCH2物种中热和电子触发的氢转移

《Nature Communications》：Thermally and electronically triggered hydrogen shift within a CHCH2 species via surface-assisted hydrogen tunneling

　　

摘要

沿着碳骨架的氢转移在有机合成和烃类催化中的异构化和重排反应中起着关键作用。在此，我们利用扫描隧道显微镜的单分子方法，展示了如何在 Cu(110) 表面上形成的双稳态 CHCH₂ 物种内精确控制氢转移。无论通过热还是电子触发，该氢转移表现出约 0.2 eV 的表观活化能，显著低于其经典对应物的 1.3 eV。相比之下，在氘代 CDCD₂ 物种中未观察到相应的转移，揭示了背后的主导量子效应。这一同位素现象得到了深度学习辅助的路径积分蒙特卡洛模拟的证实，这些模拟确定了一条表面辅助的隧穿路径。我们的纳米技术策略确实降低了活化能势垒，使得在更温和的条件下能够进行可控的氢转移以实现精确的分子合成。