金属修飾ゼオライトとのアルケン相互作用の理解：π-複合体における結合の熱力学とメカニズム

金属カチオンで修飾されたゼオライトは、軽いアルケンを価値のある化学物質に変換するための有望な触媒である。変換の重要なステップは、金属カチオンを含むπ-複合体を形成するためのアルケンとゼオライトの相互作用である。アルケンとカチオンとの結合メカニズムはまだ不明である。この問題に対処するために、ZSM-5ゼオライトのH+（ブレンステッド酸サイト）、Na+、Ca2+、Zn2+、Co2+、Cu2+、Cu+、およびAg+カチオンサイトにおけるプロペンの吸着について、吸着エンタルピー、νC═C周波数、および自然結合軌道（NBO）分析と自然エネルギー分解分析（NEDA）に基づいて量子化学計算が行われた。σおよびπ結合の従来の概念は、ゼオライト内の金属カチオンとのアルケン相互作用には部分的にしか適用できないことが明らかになった。アルケン分子と金属サイト間の軌道相互作用はより複雑である。金属カチオンの性質と電子配置に応じて、いくつかの異なる結合メカニズムが特定された。この発見は、プロペンのπ-複合体の安定性とνC═C周波数のシフトまたはアルケン分子からの電荷移動について観察される複雑な相関を説明する。これらの結果は、アルケンと無機固体のブレンステッド酸およびルイス酸との相互作用についてのさらなる理解の基礎を提供する。