非血红素三价铁-单酰胺配合物催化简单烷烃亚甲基选择氧化

doi:10.6023/cjoc202504021

有机化学

研究论文

非血红素三价铁-单酰胺配合物催化简单烷烃亚甲基选择氧化

陈亚诞, 黄嵩港, 陈洁^*, 王斌^*

(济南大学化学化工学院济南 250022)

收稿日期:2025-04-18 修回日期:2025-05-16
基金资助:
国家自然科学基金(No. 22372071)和泰山学者计划(No. tsqn202408209)资助项目

Nonheme Iron(III)-Monoamidate Complexes as Catalysts for Methylene-Selective Oxidation of Simple Alkanes

Chen Yadan, Huang Songgang, Chen Jie^*, Wang Bin^*

(School of Chemistry and Chemical Engineering, University of Jinan, Jinan 250022)

Received:2025-04-18 Revised:2025-05-16
Contact: ^*E-mail: chm_chenj@ujn.edu.cn; chm_wangb@ujn.edu.cn
Supported by:
National Natural Science Foundation of China (No. 22372071) and Taishan Scholar Program of Shandong Province (No. tsqn202408209)

文章分享

1. cjoc202504021辅助材料.pdf(1354KB)

摘要/Abstract

本文报道了一种利用非血红素三价铁-单酰胺配合物催化以双氧水(H₂O₂)为氧化剂的简单烷烃亚甲基选择氧化反应。反应机理研究表明,五价铁-氧物种作为活性中间体,通过氢原子攫取(HAA)这一决速步骤实现C-H键活化。

关键词: 仿生催化, 非血红素铁配合物, C-H氧化

We report herein the methylene-selective oxidation of simple alkanes catalyzed by a nonheme iron(III)-monoamidate complex using H₂O₂ as the terminal oxidant. Mechanistic studies suggest that iron(V)-oxo species is the active intermediate, undergoing hydrogen atom abstraction (HAA) as the rate-determining step to initiate C-H bond activation.

Key words: biomimetic catalysis, nonheme iron complex, C-H oxidation

引用此文

陈亚诞, 黄嵩港, 陈洁, 王斌. 非血红素三价铁-单酰胺配合物催化简单烷烃亚甲基选择氧化[J]. 有机化学, doi: 10.6023/cjoc202504021.

Chen Yadan, Huang Songgang, Chen Jie, Wang Bin. Nonheme Iron(III)-Monoamidate Complexes as Catalysts for Methylene-Selective Oxidation of Simple Alkanes[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, doi: 10.6023/cjoc202504021.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

参考文献

[1] (a) White, M. C. Science2012, 335, 807.
(b) White M. C.; Zhao, J. J. Am. Chem. Soc.2018, 140, 13988.
[2] (a) Galeotti, M.; Salamone, M.; Bietti, M.Chem. Soc. Rev. 2022, 51, 2171.
(b) Capaldo L.; Ravelli D.; Fagnoni M. Chem. Rev.2022, 122, 1875.
[3] (a) Luo, Y.-R. Comprehensive Handbook of Chemical Bond Energies, CRC Press., Boca Raton, 2007.
(b) Liu, Y.; Li, Y.; Yang, Q.; Yang, J.; Zhang, L.; Luo, S.Chin. J. Chem. 2024, 42, 1967.
[4] (a) Ishizuka T.; Kojima, T. Acc. Chem. Res.2024, 57, 2437.
(b) Sun W.; Sun, Q. Acc. Chem. Res.2019, 52, 2370.
(c) Sun, Q.; Sun, W.Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 3686 (in Chinese).
(孙强盛, 孙伟, 有机化学, 2020, 40, 3686.)
(d) Liu, L.Acc. Chem. Res. 2022, 55, 3537.
(e) Vicens L.; Olivo G.; Costas M. ACS Catal.2020, 10, 8611.
(f) Bryliakov, K. P. ACS Catal. 2023, 13, 10770.
(g) Chen J.; Jiang Z.; Fukuzumi S.; Nam W.; Wang, B. Coord. Chem. Rev.2020, 421, 213443.
(h) Liu Y.; You T.; Wang H.-X.; Tang Z.; Zhou C.-Y.; Che, C.-M. Chem. Soc. Rev.2020, 49, 5310.
(i) Zhang C.; Li Z.-L.; Gu Q.-S.; Liu X.-Y. Nat. Commun.2021, 12, 475.
(j) Wu Y.; Chen C.; Peng, J. Chin. J. Org. Chem.2025, 45, Doi: 10.6023/cjoc202412014 (in Chinese).
(武烨, 陈春霞, 彭进松, 有机化学, 2025, 45, Doi: 10.6023/cjoc202412014.)
[5] (a) Chen M. S.; White M. C. Science2010, 327, 566.
(b) Zhao, J.; Nanjo, T.; de Lucca Jr, E. C.; White, M. C. Nat. Chem.2019, 11, 213.
(c) Gormisky P. E.; White, M. C. J. Am. Chem. Soc.2013, 135, 14052.
[6] Fujisaki H.; Ishizuka T.; Kotani H.; Shiota Y.; Yoshizawa K.; Kojima T. Nature2023, 616, 476.
[7] (a) Dantignana V.; Milan M.; Cussó O.; Company A.; Bietti M.; Costas, M. ACS Cent. Sci.2017, 3, 1350.
(b) Milan, M.; Bietti, M.; Costas, M.ACS Cent. Sci. 2017, 3, 196.
(c) Cianfanelli M.; Olivo G.; Milan M.; Klein Gebbink, R. J. M.; Ribas X.; Bietti M.; Costas, M. J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 1584.
(d) Sisti S.; Galeotti M.; Scarchilli F.; Salamone M.; Costas M.; Bietti, M. J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 22086.
(e) Call A.; Capocasa G.; Palone A.; Vicens L.; Aparicio E.; Afailal N. C.; Siakavaras N.; Saló M. E. L.; Bietti M.; Costas, M. J. Am. Chem. Soc.2023, 145, 18094.
(f) Galeotti M.; Vicens L.; Salamone M.; Costas M.; Bietti, M. J. Am. Chem. Soc.2022, 144, 7391.
(g) Galeotti M.; Bietti M.; Costas, M. J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 8904.
[8] (a) Olivo, G.; Capocasa, G.; Ticconi, B.; Lanzalunga, O.; Stefano, S. D.; Costas, M.Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 12703.
(b) Olivo G.; Farinelli G.; Barbieri A.; Lanzalunga O.; Stefano S. D.; Costas, M. Angew. Chem., Int. Ed.2017, 56, 16347.
[9] (a) Ottenbacher R. V.; Samsonenko D. G.; Bryliakova A. A.; Nefedov A. A.; Bryliakov, K. P. J. Catal.2023, 425, 32.
(b) Kurganskiy V. I.; Ottenbacher R. V.; Shashkov M. V.; Talsi E. P.; Samsonenko D. G.; Bryliakov, K. P. Org. Lett.2022, 24, 8764.
(c) Ottenbacher R. V.; Samsonenko D. G.; Nefedov A. A.; Bryliakov, K. P. J. Catal.2022, 415, 12.
(d) Ottenbacher R. V.; Samsonenko D. G.; Nefedov A. A.; Talsi E. P.; Bryliakov, K. P. J. Catal.2021, 399, 224.
(e) Ottenbacher R. V.; Talsi E. P.; Bryliakov, K. P. J. Catal.2020, 390, 170.
(f) Ottenbacher R. V.; Talsi E. P.; Rybalova T. V.; Bryliakov K. P. ChemCatChem,2018, 10, 5323.
(g) Ottenbacher R. V.; Talsi E. P.; Bryliakov, K. P. ACS Catal.2015, 5, 39.
(h) Ottenbacher, R. V.; Samsonenko, D. G.; Talsi, E. P.; Bryliakov, K. P.Org. Lett. 2012, 14, 4310.
[10] (a) Sun Q.; Sun W. Org. Lett.2020, 22, 9529.
(b) Qiu B.; Xu D.; Sun Q.; Lin J.; Sun W. Org. Lett.2019, 21, 618.
(c) Wang W.; Xu D.; Sun Q.; Sun, W. Chem. - Asian J.2018, 13, 2458.
(d) Qiu B.; Xu D.; Sun Q.; Miao C.; Lee Y.-M.; Li X.-X.; Nam W.; Sun W. ACS Catal.2018, 8, 2479.
(e) Shen D.; Miao C.; Wang S.; Xia C.; Sun W. Org. Lett.2014, 16, 1108.
(f) Wang B.; Lin J.; Sun Q.; Xia C.; Sun W. ACS Catal.2021, 11, 10964.
[11] (a) Cao M.; Wang H.; Hou F.; Zhu Y.; Liu Q.; Tung C.-H.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc.2024, 146, 18396.
(b) Wang, H.; Ma, Y.; Tung, C.-H.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 15383.
(c) Guan H.; Tung C.-H.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc.2022, 144, 5976.
(d) Ye, P.; Feng, A.; Wang, L.; Cao, M.; Zhu, R.; Liu, L.Nat. Commun. 2022, 13, 1621.
(e) Sun S.; Ma Y.; Liu Z.; Liu, L. Angew. Chem., Int. Ed.2021, 60, 176.
(f) Sun S.; Yang Y.; Zhao R.; Zhang D.; Liu, L. J. Am. Chem. Soc.2020, 142, 19346.
[12] Hitomi Y.; Arakawa K.; Funabiki T.; Kodera, M. Angew. Chem., Int. Ed.2012, 51, 3448.
[13] Zhou J.; Jia M.; Song M.; Huang Z.; Steiner A.; An Q.; Ma J.; Guo Z.; Zhang Q.; Sun H.; Robertson C.; Bacsa J.; Xiao J.; Li, C. Angew. Chem., Int. Ed.2022, 61, e202205983.
[14](a) Chen, J.; Song, W.; Yao, J.; Wu, Z.; Lee, Y.-M.; Wang, Y.; Nam, W.; Wang, B.J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 5456.
(b) Chen J.; Yao J.; Li X.-X.; Wang Y.; Song W.; Cho K.-B.; Lee Y.-M.; Nam W.; Wang B. ACS Catal.2022, 12, 6756.
[15] (a) Chandra, B. H. K. M, S. Pattanayak and Gupta, S. S. Chem. Sci. 2020, 11, 11877.
(b) Das A.; Nutting J. E.; Stahl, S. S. Chem. Sci.2019, 10, 7542.
(c) Hong Y. H.; Lee Y.-M.; Fukuzumi S.; Nam W. Chem,2024, 10, 1755.
(d) Huang S.; Wang Y.; Si S.; Yan M.; Zhang W.; Ji W.; Chen J.; Nam W.; Wang B. J. Catal.2024, 440, 115792.
[16] Lyakin O. Y.; Bryliakov K. P.; Talsi, E. P. Coord. Chem. Rev.2019, 384, 126.
[17] Lee E.; Hooker J. M.; Ritter, T. J. Am. Chem. Soc.2012, 134, 17456.
[18] Yu J.; RajanBabu T. V.; Parquette, J. R. J. Am. Chem. Soc.2008, 130, 7845.
[19] (a) Affron D. P.; Bull, J. A. Eur. J. Org. Chem.2016, 2016, 139.
(b) Zhang Y.-L.; Wang Y.-Q. Tetrahedron Lett.2014, 55, 3255.

非血红素三价铁-单酰胺配合物催化简单烷烃亚甲基选择氧化

Nonheme Iron(III)-Monoamidate Complexes as Catalysts for Methylene-Selective Oxidation of Simple Alkanes

PDF

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用此文

分享此文

参考文献

相关文章 8

编辑推荐

相关统计

本文评价

[1]	武烨, 陈春霞, 彭进松. C—H键不对称羟基化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(8): 2726-2745.
[2]	左鸿华, 钟芳锐. 亚稳醌类分子的活性调控与仿生催化反应[J]. 有机化学, 2022, 42(3): 665-678.
[3]	杨帆致, 张晗, 刘旭日, 王博, Lutz Ackermann. 过渡金属催化的区域选择性芳烃C—H键氧化生成C—O键[J]. 有机化学, 2019, 39(1): 59-73.
[4]	刘迪, 张成慧, 韩楠, 杜萌萌, 张效露, 赵朋杉, 杨萍. 胺-胺氧化偶联合成亚胺的研究进展[J]. 有机化学, 2018, 38(6): 1350-1363.
[5]	任清刚, 周贤太, 纪红兵. 水溶性金属卟啉应用于催化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2010, 30(11): 1605-1614.
[6]	冯连顺; 佘远斌* ; 李修艳 ; 于艳敏; 王爱欣. μ-氧代四苯基双核金属卟啉仿生催化剂的研究进展[J]. 有机化学, 2008, 28(10): 1685-1696.
[7]	周贤太,纪红兵,裴丽霞,佘远斌,徐建昌,王乐夫. 金属卟啉催化剂应用于均相氧化反应的研究进展[J]. 有机化学, 2007, 27(9): 1039-1059.
[8]	户安军,吕春绪,李斌栋,霍婷. 对氯甲苯选择性氧化新催化体系研究[J]. 有机化学, 2006, 26(08): 1083-1086.