9月17日消息,9月16日提交至arXiv的论文《On-Water Surface Catalysis: From Hydrogen Bonding to Charge-Transfer Activation》(编号2609.18498)系统论述了"水上催化"(on-water catalysis)的分子机制。作者为M. Alaraby Salem与Thomas D. Kühne。

"水上催化"指难溶性有机底物在水悬浮液中反应速度显著加快的现象,自2005年被发现以来其分子起源一直存在争议。该论文提出,氢键与质子转移两条路径都可以增强有机反应物之间的电荷转移稳定化:水面的氢键使反应复合物极化,而质子化能以不同于传统反应路径的方式更强地扰动给体-受体相互作用。

作者将水/气界面模拟、有限温度环加成反应研究与能量分解分析相结合,构建了统一的机理图像。这一框架解释了为何在水中进行的Diels-Alder等环加成反应可以比有机溶剂中快数个数量级。

绿色化学意义:有机合成严重依赖挥发性有机溶剂,水面反应以水为介质、无需有机溶剂,是绿色化学的重要方向。机理层面的清晰化,有助于设计更高效的水相催化体系,对精细化工、制药中间体合成中减少溶剂使用具有直接应用价值。该文属于综述性Account,汇聚了团队多年来在该方向的模拟与理论积累。 (来源:arXiv)