张泽会&戴文Science子刊：酶模拟单Fe-N3原子催化剂助力氧化合成腈

难降解C-C键的裂解和功能化极具挑战性，但对于原料化学品的增值转化是一个非常有力的工具。基于此，中南民族大学张泽会教授和中科院大连化学物理研究所戴文研究员（共同通讯作者）等人制备了一种含铁（III）氮化物（FeN₃）基序的酶模拟Fe单原子催化剂（FeN₃-SAC），发现其对仲醇和酮中C-C键的裂解和氰化具有稳定性。

以氧气（O₂）为氧化剂，氨（NH₃）为氮源，通过FeN₃-SAC催化仲醇和酮中C-C键的裂解和氰化生成丁腈是一种通用、高效和实用的方法。此外，通过各种官能团，可以获得较高的腈类化合物收率。所制备的FeN₃-SAC具有高类酶活性，并且能够在室温下生成氧到超氧自由基，而通常报道的含FeN₄基序的FeN₄-SAC是不活跃的。

密度泛函理论（DFT）计算表明，FeN₃-SAC的氧活化活化能和腈形成速率决定步骤的活化能低于FeN₄-SAC。

此外，DFT计算也解释了催化剂对腈的高选择性。由于缺乏贵金属、有毒溶剂和试剂，并且使用O₂和NH₃作为氧化剂和氮源，H₂O是唯一的副产品，因此该催化剂比以往任何报告的系统更适合通过1, 2-二醇、仲醇和酮的氧化裂解来合成腈。

An enzyme-mimic single Fe-N₃ atom catalyst for the oxidative synthesis of nitriles via C-C bond cleavage strategy. Sci. Adv., 2022, DOI: 10.1126/sciadv.add1267.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1267.