基于金属-有机框架的甲烷选择性仿酶催化氧化的微环境调控（英文）

作者：隋剑飞; 高明亮; 钱兵; 刘成园; 潘洋; 孟征^*; 袁大强; 江海龙^*

来源：Science Bulletin, 2023, 68(17): 1886-1893.

甲烷选择性转化为甲醇,被认为是催化化学中的“圣杯”反应,其可生产高价值有机产品.然而,由于甲烷中的C-H键反应能垒很高及产物易发生过氧化反应,因此在温和条件下实现该反应仍是一个艰巨的挑战.在自然界中,甲烷营养菌等生物可以通过甲烷单加氧酶(MMOs)在温和条件下利用氧气将甲烷氧化为甲醇.近年来,虽有仿MMOs的甲烷选择性氧化制备甲醇的报道,但如何通过仿酶催化更好地实现这一反应仍然极具挑战性.本文通过将Fe-卟啉包覆到具有不同长烷基链的饱和单羧基脂肪酸修饰的金属有机骨架UiO-66中,构建了一系列仿生甲烷氧化催化剂.该催化剂在50℃下可以高效地实现催化甲烷转化为甲醇,并且可以通过Fe-卟啉周围疏水修饰的微环境来有效调节和促进对甲醇的选择性.锚定在UiO-66中Zr-oxo簇上的长链脂肪酸,不仅可以调节Fe位点的电子态,提高对甲烷的吸附,还可以调控Fe位点周围H2O2的浓度,减少过氧化反应,起到了类似于MMOs中的微环境调节作用,因此可以提高甲醇的选择性.

• 单位
  结构化学国家重点实验室; 中国科学技术大学