化学：不均一系Rh-WO_x対部位触媒における二官能性ヒドロホルミル化反応

金属触媒反応は、二官能性活性部位で進行し、こうした部位に共局在した反応種によって触媒サイクルの別個の素過程が促進されると仮定されることが多い。二官能性活性部位は、均一系二核有機金属触媒で確認されている。例えば、金属–酸化物担持界面においてなど、担持された金属触媒に二官能性活性部位があることを示す経験的証拠が存在する。しかし、担持された金属触媒の二官能性反応機構の解明は、潜在的な活性部位構造の分布、それらの動的再構成、必要な非平均場反応速度論による記述のために困難である。今回我々は、担持され、原子レベルで分散したロジウム–タングステン酸化物（Rh-WO_x）対部位触媒を合成することによって、こうした限界を克服した。この対部位は構造が比較的単純で、平均場モデル化によって十分に記述できるので、実験による反応速度論と第一原理に基づく微視的反応速度論シミュレーションを相互に関連付けることが可能になる。このRh-WO_x対部位は、Rh支援によるWO_xの還元、WO_xからRhへのエチレンの移動、Rh-WO_x界面でのH₂解離が関与する二官能性機構を通して、エチレンヒドロホルミル化を触媒する。この対部位は、気相エチレンヒドロホルミル化反応において、0.1 g_propanal cm⁻³ h⁻¹の生成物形成速度で95％を超える選択性を示した。今回の結果は、均一系触媒を用いて工業的に行われている反応に対して活性と選択性の高い二官能性反応機構が、酸化物担持対部位によって可能になり得ることを実証している。

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