アセチレンカチオンとプロピンおよびアレンの異性体選択イオン分子反応

化学の基本的な目標の1つは、分子構造が相互作用にどのように影響し、異なる反応産物につながるかを決定することです。異性体に選択され解決された化学反応の研究は、形が機能につながる方法に直接光を当てることができます。以下では、C3H4の2つの異なる異性体とのアセチレンカチオン（C2D2+）の間のガス相反応の結果を提示します：プロピン（DC3D3）とアレン（H2C3H2）。当社の高度に制御された、閉じ込められたイオン環境は、反応産物と動態を正確に決定できるようにします。これらの結果から、C2H2 + + C3H4の根本的な反応ダイナミクスの詳細を推測できます。実験結果と高レベルの量子化学ポテンシャルエネルギー表面計算の相乗効果により、2つの異性体の異なる反応メカニズムを特定することができます。複雑な形成のない長距離電荷交換はアレンに好まれているのに対し、電荷交換はプロピン、したがって異なる製品の中間反応複合体につながります。したがって、この反応は、顕著な異性体選択的双分子反応プロセスを示します。

One of the fundamental goals of chemistry is to determine how molecular structure influences interactions and leads to different reaction products. Studies of isomer-selected and resolved chemical reactions can shed light directly on how form leads to function. In the following, we present the results of gas-phase reactions between acetylene cations (C2D2+) with two different isomers of C3H4: propyne (DC3D3) and allene (H2C3H2). Our highly controlled, trapped-ion environment allows for precise determination of reaction products and kinetics. From these results, we can infer details of the underlying reaction dynamics of C2H2+ + C3H4. Through the synergy of experimental results and high-level quantum chemical potential energy surface calculations, we are able to identify distinct reaction mechanisms for the two isomers. We find long-range charge exchange with no complex formation is favored for allene, whereas charge exchange leads to an intermediate reaction complex for propyne and thus, different products. Therefore, this reaction displays a pronounced isomer-selective bi-molecular reactive process.