多次碰撞条件下金阳离子诱导的甲烷碳-碳偶联（英文）

金属正离子与甲烷的反应活性有着广泛的研究,但已报道的离子分子反应通常在单次碰撞或低碰撞能条件下发生。本文介绍最近搭建的一个由迁移管与离子漏斗组成的离子分子反应装置,在多次碰撞与可变碰撞能条件下研究离子分子反应。离子源产生的Au~+在迁移管内与甲烷反应,经漏斗与离子阱收集后由质谱检测。该反应装置的反应气压可达100Pa,且离子与分子的碰撞能可通过迁移管与离子漏斗间的电势差调节。利用该装置,我们研究了闭壳层Au~+离子与甲烷的反应,并观测到碳―碳偶联产物Au C_2H_4~+生成。密度泛函理论计算表明经由Au―CH_2与Au―CH_3物种的两条反应通道均可发生碳―碳偶联反应(Au~++2CH_4→Au C_2H_4~++2H_2)。离子轨迹模拟表明迁移管与漏斗间的电场可提供足够的碰撞能促进碳―碳偶联反应发生。