碘化物修饰铜催化剂通过增强界面氘转移实现高效电化学脱卤氘代反应

《Nature Communications》：Iodide-bridged interfacial hydrogen bonds enable ampere-level electrosynthesis of deuterated acetic acid

　　

摘要

电化学脱卤氘代反应在D₂O中进行，为合成氘代分子提供了一种可持续且具有位点选择性的策略。然而，该过程受限于碱性界面间隙氢键区域中受限的氘转移，导致反应速率缓慢。在此，研究者设计了一种碘化物衍生的铜催化剂，将2-单氯乙酸（MCAA）转化为乙酸（AA），产率达1.43 mmol h^?1，且电位较铜降低了200 mV。机理研究表明，碘离子作为氢键受体，通过I^?···H?O?H···O相互作用增强了界面水的连通性，从而促进了氘的穿梭，形成了Eley?Rideal氘代机理。此外，化学吸附的碘离子所促进的电子转移和增强的MCAA吸附也有助于MCAA的活化。在2.5 A电流下40小时内获得19.8 g AA-d₄，表明碘化物修饰策略在催化剂和微环境设计方面具有巨大潜力。