高氧化性能新型金属‑氟催化剂研发成功

UNIST Jo Jaehung教授团队阐明催化剂合成与有机底物氧化反应原理

可分解有毒有机物质……刊登于美国化学会志JACS

一种具有出色氧化能力的新型催化剂被开发出来。由于其从化合物中夺取电子的氧化能力优异，有望成为不仅在合成化学，而且在金属催化剂开发等多个领域的重要基石。

UNIST（校长 Lee Yonghoon）20日表示，化学系 Cho Jaeheung 教授团队成功合成了新型锰‑氟催化剂。

研究团队利用了离子或分子环绕原子周围形成环状配位的巨环吡啶诺烷配位体系。研究还确认，利用所开发的催化剂，可以诱导有毒物质“甲苯衍生物”容易失去电子的“氧化”反应。

Cho Jaeheung 教授解释称：“能够活化具有强碳‑氢键的有机物，是因为锰‑氟物种具有较高还原电位这一特征。”

通过碳‑氢键活化来开发有机物催化剂，是可应用于医药品和工业工艺的主要研究领域之一。尤其是在仿生研究中，研究人员正努力通过模拟各种金属酶的活性，制备具有经济性的金属催化剂。

近年来，在金属酶中，铁、锰等过渡金属与氟等卤素原子结合形成的金属‑卤化物物质，作为可氧化多种有机物的中间体而备受关注。

研究团队新合成了锰‑氟催化剂。在迄今报道的金属‑卤化物物种中，其反应性最高。反应性提高后，就能分解强键合的原子并将其转化为其他化合物，因此在各种工业工艺中具有极其广泛的应用潜力.

研究团队还分析了该催化剂如何引发氧化反应的机理。通过所开发催化剂调控各类化合物的电子环境，并确认由此产生的反应速度变化。新开发的催化剂能够以高效率氧化甲苯衍生物，而这一反应在既有金属‑卤化物物种中尚未被观测到。

甲苯衍生物是一类有机物，在高浓度暴露时会对健康产生负面影响，属于有毒物质。研究确认，利用所开发的催化剂，甲苯衍生物在氧化过程中会转变为毒性更弱的化合物。

第一作者 Jung Donghyun、Lee Yujeong 研究员表示：“本研究是首次报道过渡金属‑氟物种物理化学特性的工作，并基于电子转移反应，重新提出了碳‑氢键裂解机理。”

Cho Jaeheung 教授表示：“本研究证明了过渡金属‑氟物种具有很高的氧化能力，学术意义重大，今后不仅在合成化学领域，在环境及工业领域的重要金属催化剂开发方面也将发挥作用。”

本次研究由 Cho Jaeheung 教授研究团队的 Jung Donghyun、Lee Yujeong 研究员以共同第一作者身份参与。研究成果已于2月4日在线发表在化学领域权威国际学术期刊《美国化学会志》（JACS, Journal of the American Chemical Society）上。

本研究在科学技术信息通信部韩国研究财团主办的阶段跃升型碳中和技术开发项目、学术后继世代支援项目、DACU源头技术开发项目及国家新药开发项目的资助下完成。