路易斯酸协助锰配合物氧化反应的研究

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在生物酶氧化和化学氧化过程中,除了具有氧化还原活性的金属离子,一些非氧化还原活性的金属离子(Redox-inactive metal ions)也会对氧化反应产生较大影响,但其作用的机理尚待研究。本文以含有交叉桥联大环配体(cross-bridged cyclam)的金属锰模型配合物为研究平台,系统研究了非氧化还原活性的金属离子作为路易斯酸协助锰配合物的氧化反应。实验结果表明:路易斯酸的加入能大幅提高电子转移反应速率,如三苯基膦的计量氧化和硫醚的催化氧化反应速率,且路易斯酸的酸性越强,反应速率的提高幅度越大。此外,路易斯酸的协助作用可以改善氢原子摘取反应的热力学驱动力:以Mn(IV) OH单独作为活性物种时,可被氧化的C-H键解离能(BDEC-H)上限为80kcal/mol;而Al3+协助下Mn(IV)的活性物种可实现对乙基苯的催化氧化,其C-H键解离能为85kcal/mol。路易斯酸Al3+的加入也可以促进Mn(II)配合物催化环氧化烯烃。紫外吸收光谱中锰配合物特征吸收峰的位移和电子自旋共振谱中Mn(IV)离子信号的改变也证实了路易斯酸和锰配合物之间存在相互作用。循环伏安数据表明路易斯酸能有效提高Mn(IV)的氧化势,因此增强了Mn(IV)配合物的氧化能力。
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