我校化材学院汤浩教授在国际顶级期刊⟪Journal of the American Chemical Society⟫发表学术论文

长期以来，人们对铁催化氧化反应的机理认知主要建立在“氧反弹（oxygen rebound）”机制之上。那么，除了这种经典模式，是否还存在其他更直接的氧原子转化路径呢？近日，温州大学汤浩教授理论计算课题组与美国印第安纳大学Jeremy M. Smith教授课题组通过研究氧配体向铁-碳（Fe-C）键的插入反应，为氧原子插入催化提供了一个全新的平台。

温州大学汤浩教授理论计算课题组与美国印第安纳大学Jeremy M. Smith教授课题组合作报道的铁介导氧插入策略很好地弥补了上述缺憾。他们利用强给电子的卡宾硼酸配体平台，制备了一系列结构明确的铁(II)烷基和芳基配合物。研究发现，这些配合物在常温下即可与 N₂O 或N-氧化物（如 Me₃NO）发生高效反应。通过程序控制的反应路径，氧原子能够精准地插入到 Fe-C 键之间，将其转化为相应的铁(II)醇盐或酚盐。这一过程突破了传统“氧反弹”机理的限制，展示了氧原子迁移的新范式。

图1 铁催化体系中经由高价铁氧中间体的氧插入反应机理示意图

机理研究表明，该反应通过一个关键的高价铁(IV)氧中间体进行。实验结合密度泛函理论（DFT）计算显示，该中间体中的氧原子具有显著的亲电性，能够自发向相邻的铁-碳键发生迁移并形成 C-O 键。这种方法不仅反应条件温和，且展现了极高的化学选择性。该研究成果优异的性能使其在有机合成领域具有广泛的应用潜力，特别是在精细化工中酚类化合物的选择性生产。鉴于其新颖的反应机理和高效的催化表现，这种铁基氧插入有望广泛应用于生物模拟催化、药物中间体合成以及绿色氧化工艺等领域，从而推动廉价金属催化化学的发展。

该成果以“Oxo Ligand Insertion into Fe−C Bonds as a Platform for Oxygen Atom Insertion Catalysis”为题发表在国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上。温州大学汤浩教授与美国印第安纳大学Jeremy M. Smith教授为该论文共同通讯作者。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c18265?ref=PDF

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作者：汤 浩

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