JACS：拟酶聚合物多光子选择性C(sp3)-H氧化

纳米技术

2023-01-24

自然界为使用高丰度金属作为催化剂提供机会，但是构筑结构和功能上与Cu酶类似的结构并且进行选择性C-H键氧化仍具有非常大的挑战和难度。

有鉴于此，大连理工大学段春迎（Chunying Duan）、景旭（Xu Jing）等报道发展了一种新方法组装单氧化酶结构，这种方法使用一种双核Cu₂S₂Cl₂簇复制Cu_A酶结构和催化活性。

本文要点

（1）

设计双核Cu₂S₂Cl₂簇催化位点，Cu-Cl-bpyc结构具有合适的氧化还原电极电势，能够通过光激发电子转移活化O₂，通过LMCT从原位氧化的Cu(II)中心产生活性Cl·，Cl·摘氢原子的方式活化C(sp³)-H化学键生成自由基中间体，O₂^·-物种与催化位点相互作用形成混合价态组成的物种，因此生成目标氧化产物，同时重新形成催化活性物种。

（2）

这种酶催化反应方法具有优异的催化循环性能以及官能团容忍性，广泛的底物种类，能够对生物活性/药物活性分子进行催化转化。反应机理研究说明，切断C-H键是反应决速步骤，Cu之间的相互作用是稳定活性氧物种的关键。通过明确的结构表征和催化性能的调控，为发展具有精确位点和高催化活性的高性能人工酶提供帮助。

参考文献

Huilin Huang, Xu Jing*, Jiangtao Deng, Changgong Meng, and Chunying Duan*, Enzyme-Inspired Coordination Polymers for Selective Oxidization of C(sp3)–H Bonds via Multiphoton Excitation, J. Am. Chem. Soc. 2023

DOI: 10.1021/jacs.2c09348

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c09348