Oxidativ funktionalisering av hydrofoba föreningar är ett viktigt forskningsområde ur perspektivet effektivt utnyttjande av naturresurser och behandling och återanvändning av farliga ämnen. En metod som kan underlätta sådana reaktioner har dock inte varit väl etablerad.
För att lösa detta problem har forskargruppen vid University of Tsukuba utvecklat en "fånga-och-släpp"-mekanism för att oxidera metan för att erhålla metanol med hjälp av ett järnkomplex med en hydrofob miljö nära den centrala metallen som katalysator. Med hjälp av denna katalysator oxiderade teamet selektivt och effektivt hydrofoba aromatiska organiska substrat i ett vattenhaltigt medium under milda förhållanden. Studien publiceras i ACS Catalysis .
I denna reaktion känns hydrofoba aromatiska organiska substrat selektivt igen och fångas i den hydrofoba miljön av järnkomplex i vatten och hydrofila oxiderade produkter som bildas efter oxidation frigörs i vatten. Baserat på denna mekanism oxiderade de selektivt hydrofoba aromatiska substrat under milda förhållanden på 50°C i ett tvåfassystem av vattenlösning och organiska substrat med användning av järnkomplexet.
För bland annat bensenoxidation översteg omsättningstalet för den inblandade katalytiska reaktionen 30 000 på 3 timmar och 100 % fenolselektivitet uppnåddes. Dessutom realiserades den selektiva tvåelektronoxidationen av antracen och tvåelektronoxidationen av endast aromatiska föreningar från blandningar av alifatiska och aromatiska föreningar, vilket har varit en utmaning tidigare.
Detta uppnåddes med hjälp av en "igenkänning-och-släpp"-mekanism, som representerar ytterligare framsteg i den fånga-och-släpp-mekanism som rapporterats tidigare. Denna mekanism för igenkänning och frisättning förväntas vara en viktig grund för den mycket effektiva och selektiva kemiska omvandlingen av hydrofoba aromatiska organiska substrat i vatten.
Mer information: Hiroto Fujisaki et al, Selektiv oxidation av kolväten med molekylära järnkatalysatorer baserad på molekylär igenkänning genom π–π-interaktion i vattenhaltigt medium, ACS-katalys (2024). DOI:10.1021/acscatal.3c05118
Journalinformation: ACS-katalys
Tillhandahålls av University of Tsukuba
