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Science:像酶一样活化氧气,MOF稳定高自旋铁氧物种
发布时间: 2023年11月6日
来源: 中国材料研究学会

在自然界中,非血红素铁酶使用氧气生成高自旋四价铁氧物种,用于各种氧化反应。几十年来,尽管合成化学家进行了很多尝试,但是在人造系统中模拟这一过程——像酶一样活化氧气生成高自旋四价铁氧物种——仍是一个尚未实现的目标。加州大学伯克利分校化学系的Jeffrey R. Long教授领导的团队报道了一种新型的金属-有机框架(MOF)材料,其中含有的二价铁位点局部结构与α-酮戊二酸依赖性双加氧酶(ɑ-ketoglutarate-dependent dioxygenases)的活性中心类似。该材料在低温(低至100 K)下可以与氧气直接反应,生成高自旋四价铁氧物种。作者通过多种谱学方法对该铁氧物种进行了表征,包括原位漫反射红外光谱(in situ diffuse reflectance Fourier transform, DRIFTS)、原位和可变场穆斯堡尔谱(Mossbauer spectroscopy)、Fe Kβ X射线发射光谱(X-ray emission spectroscopy, XES)和核共振振动光谱(Nuclear resonance vibrational spectroscopy, NRVS)。实验结果表明,在氧气环境中,该MOF材料能够催化环己烷的氧化和乙烷到乙醇的化学计量转化。相关研究成果于2023年11月3日在线发表于《科学》(Science)杂志。