得克萨斯大学，Science子刊！
文摘
2024-11-05 07:30
青海
非对称耦合双核铜（CBC）中心是一种在催化循环中应用于III型铜蛋白的关键结构，广泛应用于酪氨酸酶、儿茶酚氧化酶等生物酶催化反应以及铜交换沸石等领域。与传统的对称双核铜催化材料相比，非对称CBC结构能够有效增强桥接氧物种的反应性，尤其在C─H和O─H键的单氧化反应中展现出更高的催化活性和选择性。然而，这类非对称结构的分子体系仍面临设计和制备上的巨大挑战，特别是在如何保持结构不对称性的同时进一步提高反应效率的问题上仍缺乏有效解决方案。近日，来自得克萨斯大学化学系的Hao Yan研究团队在非对称双核铜催化剂的研究中取得了新进展。该团队通过利用金刚石压砧（DAC）生成的静水压力，设计并成功制备了一种亚稳态的非对称双核铜-μ-氧复合物。这种结构在C─H单氧化反应中展现了前所未有的催化性能。利用密度泛函理论（DFT）模拟，研究人员证明了这种不对称结构能够显著降低氢原子抽取（HAA）步骤的活化能障，从而提高了反应的速率和选择性。通过这种创新性方法，研究团队成功获取了甲烷羟基化等反应的关键数据，进一步验证了非对称CBC结构在催化反应中的优势，为未来的催化剂设计提供了新的理论依据和研究方向。
