Highly Acidic Second Coordination Spheres Promote in situ Formation of Iron Phlorins Exhibiting Fast and Selective CO2 Reduction

催化作用 化学 质子化 无机化学 硫代酰胺 卟啉 内球面电子转移 苯酚 苯甲酸 协调球 双锰矿 四苯基卟啉 产量(工程) 法拉第效率 赤铁矿 组合化学 零价铁 原位 光化学 还原剂 密度泛函理论 溶解 动力学 反应速率 活动站点 过渡金属 氧化还原 醋酸 反应速率常数
作者
Kaeden Teindl,Daniel L. Jacobs,Julien A. Panetier,Eva M. Nichols
出处
期刊: 被引量:1
标识
DOI:10.26434/chemrxiv-2025-5zzvb
摘要

Protic functional groups in the secondary coordination sphere (SCS) can lower reaction barriers for reductive electrocatalytic transformations by directing proton transfers from an exogenous acid to a bound substrate. In a recent report with iron tetraphenylporphyrin (Fe‐TPP) catalysts bearing SCS amides, we found that pairing a more acidic SCS with a more acidic exogenous phenol acid provides the largest kinetic advantage for CO2 reduction to CO. Expanding on this precedent, we report a new series of Fe-TPP catalysts bearing highly acidic thioamides in the SCS (pKas of 17.5 ± 0.1 to 18.7 ± 0.1 in MeCN) and describe their catalytic activity in the presence of exogenous benzoic acid. Despite the uncommonly acidic conditions, we observe the selective 2e–/2H+ reduction of CO2 to CO with minimal competitive H2 evolution or porphyrin decomposition. Decreases in SCS pKa continue to provide significant rate enhancements, and the catalyst bearing the most acidic thioamide displays kinetics (log(kcat) = 8.65 ± 0.09) that are comparable to the leading molecular systems. Cyclic voltammetry, UV-Visible spectroelectrochemistry, kinetic analysis, and density functional theory show that the highly acidic SCS thioamide groups cause a change in catalyst speciation by promoting in situ protonation of the reduced iron porphyrin to form an iron phlorin. This iron phlorin is reduced to form a highly active and selective catalyst for CO2 reduction that operates at more positive potentials compared to traditional Fe‐TPP catalysts. This work therefore reveals a new role for the SCS in promoting beneficial changes to catalyst speciation and motivates further investigation of reduced metalloporphyrinoids.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
无忧发布了新的文献求助10
刚刚
金元宝发布了新的文献求助10
刚刚
小魏完成签到,获得积分10
刚刚
arzu发布了新的文献求助10
刚刚
渣渣XM发布了新的文献求助10
1秒前
Orange应助毅雅采纳,获得10
1秒前
1秒前
潇洒的诗桃完成签到,获得积分0
2秒前
在水一方应助友好语海采纳,获得10
2秒前
yanxi发布了新的文献求助10
2秒前
紫槿完成签到,获得积分10
2秒前
kdkddk完成签到,获得积分10
2秒前
菠菜应助懵懂的枫叶采纳,获得10
2秒前
8ehght完成签到,获得积分10
2秒前
简单的筝完成签到 ,获得积分10
3秒前
45275357完成签到 ,获得积分10
3秒前
橘子完成签到,获得积分10
3秒前
刘小文完成签到 ,获得积分10
3秒前
星辰大海应助可可采纳,获得10
3秒前
追不到的光完成签到,获得积分20
3秒前
ohahaha发布了新的文献求助10
4秒前
xiong_mandy完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
摆烂ing完成签到,获得积分10
5秒前
东方元语应助燕子采纳,获得20
5秒前
5秒前
木头完成签到 ,获得积分10
5秒前
hyperle完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
满意大门完成签到,获得积分10
5秒前
6秒前
我是老大应助xiaowei采纳,获得20
6秒前
自然的问筠关注了科研通微信公众号
6秒前
Stormi发布了新的文献求助10
6秒前
ssss完成签到,获得积分10
6秒前
菠菜应助xiao采纳,获得10
6秒前
6秒前
年轻绮波完成签到,获得积分10
6秒前
anderson发布了新的文献求助10
7秒前
喜东东关注了科研通微信公众号
7秒前
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
化工安全与环保 1000
Autoparametric Resonance in Mechanical Systems 1000
基于锂离子电池正极材料回收的绿色溶剂开发及工程化应用研究 800
Effects of Two Weeks of Red Light Therapy on Choroidal Thickness and Axial Length in Young Adults 700
Cosmos as Art Object: Studies in Plato's Timaeus and Other Dialogues 600
Management and the Arts 510
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 7657443
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9228246
关于积分的说明 19834185
捐赠科研通 7224181
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3280574
关于科研通互助平台的介绍 2440708
邀请新用户注册赠送积分活动 2280407