《路易斯酸調控錳配合物催化氧化性能的研究》是依託華中科技大學，由陳朱琦擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：路易斯酸調控錳配合物催化氧化性能的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳朱琦
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
在生物酶催化領域及化學催化氧化反應中，非氧化還原活性的金屬離子對過渡金屬活性物種的催化氧化性能往往產生較大影響，例如鈣離子對光合作用中生物酶催化氧化水生產氧氣是必不可缺的，但其作用的機理尚不清楚。本項目擬從均相催化入手，以錳配合物的催化氧化反應為平台，考察非氧化還原活性的金屬離子作為路易斯酸，在氫原子摘取、氧原子轉移和電子轉移這三類氧化反應中對錳配合物催化氧化性能的影響，進而總結路易斯酸調控催化氧化的規律。圍繞非氧化還原活性金屬離子和過渡金屬離子間如何相互作用，產生何種結構的雙金屬活性物種這一關鍵科學問題，採用直接培養單晶和波譜學、電化學輔助觀測相結合的研究思路，推測活性物種的分子結構和催化氧化反應機理。本項目的展開將為非氧化還原活性的金屬離子調控催化氧化在有關領域的套用，特別是生物領域提供基本信息，並為新型催化劑的設計提供理論依據。
結題摘要
氧化還原活性的金屬離子在生物酶氧化和化學氧化過程起核心作用，同時一些非氧化還原活性的金屬離子(Redox-inactive metal ions)也會對氧化反應產生調控作用，但其作用機理的研究尚處於起步階段。本項目以非卟啉多胺配體的金屬錳配合物為平台，系統研究了非氧化還原活性的金屬離子作為路易斯酸（Lewis acid）對該類配合物催化氧化反應性能的影響。實驗表明，路易斯酸的加入能大幅提高錳配合物催化烯烴環氧化的反應速率，且路易斯酸的酸性越強，反應速率的提高幅度越大。進一步的機理研究表明：非氧化還原的金屬離子可以破壞氧化過程中形成的雙氧橋四元環結構中心：Mn(III)(μ-O)2Mn(IV)，形成Mn(IV)=O/Sc化合物作為新的活性物種，大幅提高了催化氧化效率。同時環氧化反應由自由基反應路徑轉變為Mn(VI)=O協同的氧轉移反應路徑。本項目的展開將為非氧化還原活性的金屬離子調控催化氧化在有關領域的套用，特別是生物領域提供基本信息，並為新型催化劑的設計提供理論依據。
