Mechanism of Benzene Hydroxylation on Tri-Iron Oxo-Centered Cluster-Based Metal–Organic Frameworks

化学 电泳剂 光化学 氢原子萃取 羟基化 氢键 配体(生物化学) 金属有机骨架 密度泛函理论 药物化学 催化作用 分子 计算化学 有机化学 吸附 受体 生物化学
作者
Jenny G. Vitillo,Madhuresh K. Choudhary,Matthew C. Simons,Laura Gagliardi,Aditya Bhan
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:127 (48): 23246-23257 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.3c06423
摘要

High-valent Fe(IV)-oxo species derived upon reactions of N2O with Fe(II) centers─embedded in the framework of tri-iron oxo-centered-based metal–organic frameworks (MOFs)─ selectively affect the conversion of benzene-to-phenol via electrophilic addition to arene C–H bonds akin to oxygen transfer mechanisms in the P450 enzyme. The Fe(II) species identified by Mössbauer spectroscopy can be titrated in situ by the addition of NO to completely suppress benzene oxidation, verifying the relevance of Fe(II) centers. Observed inverse kinetic isotope effects in benzene hydroxylation preclude the involvement of H atom transfer steps from benzene to the Fe(IV)-oxo species and instead suggest that the electrophilic iron-oxo group adds to an sp2 carbon of benzene, resulting in a change in the hybridization from sp2-to-sp3. These mechanistic postulates are affirmed in Kohn–Sham density functional calculations, which predict lower barriers for additive mechanisms for arene oxidation than H atom abstraction steps. The calculations show that the reaction proceeds on the pentadectet spin surface and that a non-innocent ligand participates in the transfer of the H atom. Following precedent literature which demonstrates that these Fe(IV)-oxo species react with C–H bonds in alkanes via hydrogen atom abstraction to form alcohols, it appears that iron(IV)-oxo species in MOFs exhibit duality in their reactions with inert hydrocarbon substrates akin to enzymes─if the C–H bonds are in saturated aliphatic hydrocarbons, then activation occurs via hydrogen abstraction, while if the C–H bonds are aromatic, then activation occurs by addition rearrangement.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
不安蜜蜂完成签到,获得积分10
1秒前
英勇的幻露完成签到,获得积分10
4秒前
喜悦向日葵完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
多情的初蓝完成签到 ,获得积分10
18秒前
漂亮的麦片完成签到 ,获得积分10
18秒前
霸气鞯完成签到 ,获得积分10
22秒前
木子爱香菜完成签到,获得积分10
23秒前
希希完成签到 ,获得积分10
24秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
24秒前
自觉夏彤完成签到,获得积分10
24秒前
zzzzzyq完成签到 ,获得积分10
26秒前
離原完成签到,获得积分10
31秒前
Rosemary绛绛完成签到 ,获得积分10
32秒前
宇文天思完成签到,获得积分10
32秒前
默默莫莫完成签到 ,获得积分10
33秒前
俏皮的老城完成签到 ,获得积分10
36秒前
普通市民完成签到,获得积分10
36秒前
37秒前
zhangxuhns发布了新的文献求助10
41秒前
41秒前
秋实完成签到,获得积分10
42秒前
jinxli完成签到 ,获得积分10
42秒前
¥#¥-11完成签到,获得积分10
43秒前
Criminology34应助秋实采纳,获得10
45秒前
45秒前
科研通AI6.2应助JUAN采纳,获得10
48秒前
SimpleKwee完成签到,获得积分10
48秒前
zhangxuhns完成签到,获得积分10
51秒前
51秒前
晨丶完成签到,获得积分10
52秒前
甘sir完成签到 ,获得积分0
54秒前
JUAN完成签到,获得积分10
56秒前
杨永佳666完成签到 ,获得积分10
58秒前
虚拟的画板完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
闵不悔完成签到,获得积分10
1分钟前
1分钟前
清秀涵易发布了新的文献求助10
1分钟前
机灵紫伊完成签到,获得积分10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Development Across Adulthood 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6444828
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8258624
关于积分的说明 17591662
捐赠科研通 5504521
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2901561
邀请新用户注册赠送积分活动 1878538
关于科研通互助平台的介绍 1718137