传统上认为,强布朗斯台德酸溶剂中的 Sb(V) 通过超酸质子分解与轻质
烷烃反应,产生碳正离子中间体 H 2, 和碳齐聚。与这一一般假设相反,我们的密度泛函理论 (DFT) 计算揭示了
硫酸中
甲烷和 Sb(V) 之间 C-H 活化的可接近障碍,这可能会超过超酸质子分解。这促使我们通过实验检查
硫酸与
发烟硫酸中的这种反应,由于假定的超酸反应性而从未报道过。
甲烷在 180 °C 下反应 3 小时导致非常高的
硫酸氢甲酯产率,而没有明显的过氧化。我们的 DFT 计算表明,产生
硫酸氢甲酯的 C-H 活化和 Sb-Me 键官能化机制胜过
甲烷质子分解和许多其他可能的反应机制,例如电子转移、质子耦合电子转移和
氢化物提取。我们的 DFT 计算还解释了实验性氢-
氘交换研究以及不存在
甲烷碳官能化/低聚产物。总体而言,这项工作表明,在非常强的布朗斯台德酸溶剂中,Sb(V) 可以诱导类似于过渡
金属的内层反应机制,并超过超强酸的反应性。