Partial Oxidation of Methane Enabled by Decatungstate Photocatalysis Coupled to Free Radical Chemistry

化学 光化学 光催化 激进的 甲烷 氯化物 电子转移 甲烷厌氧氧化 氧化还原 光催化 催化作用 无机化学 有机化学
作者
Charles B. Musgrave,Kaeleigh Olsen,Nichole S. Liebov,John T. Groves,William A. Goddard,T. Brent Gunnoe
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:13 (9): 6382-6395 被引量:6
标识
DOI:10.1021/acscatal.3c00750
摘要

The decatungstate anion, [W10O32]4– or DT, is a useful photocatalyst for organic transformations involving C–H functionalization. Herein, we leverage the unique photoredox properties of DT to generate a chlorine radical from chloride ion for the photochemical partial oxidation of methane. Under optimized conditions, the DT–chloride–iodine ensemble achieves methane to methyl trifluoroacetate conversion with >350 photocatalyst turnovers at ∼60% yield based on methane in trifluoroacetic acid solvent. Methyl trifluoroacetate exhibits excellent stability under reaction conditions with minimal amounts of degradation (<6%) detected after 41 h. Based on density functional theory calculations, we propose a mechanism that involves synergistic relationships among the DT, chloride, and iodine species with the following key features: (1) photoredox electron transfer reaction of DT with Cl– to generate Cl•, (2) reaction of photoexcited DT with methane to generate methyl radicals via net hydrogen atom abstraction, (3) a Cl/I radical-based pathway in which methane is converted to MeTFA, and (4) reoxidation of reduced DT species by dioxygen. This mechanism takes advantage of the unique redox potential of DT and the ability of DT to mediate both electron transfer and hydrogen atom transfer reactions, ultimately generating an efficient pathway for aerobic methane partial oxidation.

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
田様应助骨化醇采纳,获得10
1秒前
kiki完成签到,获得积分10
1秒前
执着大象完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
2秒前
所所应助fff采纳,获得10
2秒前
3秒前
安静笑晴完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
3秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
orixero应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
wanci应助科研通管家采纳,获得100
4秒前
ding应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
赘婿应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
Copyright应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
今后应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
CipherSage应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
大师兄应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
kiki发布了新的文献求助10
4秒前
李爱国应助科研通管家采纳,获得10
4秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得30
4秒前
慕青应助Emidn1采纳,获得10
5秒前
Ava应助执着大象采纳,获得10
5秒前
6秒前
6秒前
molihuakai应助杪111采纳,获得10
7秒前
研友_8WdzPL发布了新的文献求助10
7秒前
DM完成签到,获得积分10
8秒前
李大an发布了新的文献求助10
8秒前
舒服的靖巧完成签到,获得积分10
10秒前
DM发布了新的文献求助10
10秒前
剁椒鱼头发布了新的文献求助10
11秒前
可爱的函函应助熊猫海采纳,获得10
11秒前
14秒前
15秒前
李大an完成签到,获得积分20
15秒前
Jasper应助旎旎采纳,获得10
15秒前
领导范儿应助小浩爱科研采纳,获得10
16秒前
17秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 4th Edition 1000
Organic Reactions, Volume 116 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Reading and Understanding Health Research 500
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7252097
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8874503
关于积分的说明 18732390
捐赠科研通 6932075
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3199623
关于科研通互助平台的介绍 2374362
邀请新用户注册赠送积分活动 2174189