在对替代能源方案具有重要意义的反应中,需要
金属催化剂来克服动力学和热力学困难的过程。通常,高氧化态、高能
金属氧代中间体被提议作为涉及 OO 键断裂和形成的基本步骤的介体,但由于这些物种的短暂性质,这些步骤的机制难以研究。在这里,我们利用了一种新型的双阴离子五齿
配体系统,该系统能够对
钴 (III)-
钴 (III) 过氧二聚体的质子化进行详细的机理研究,
钴 (III)-
钴 (III) 过氧化二聚体是氧还原催化
过氧化氢的已知中间体。结果表明,双质子化迅速发生并导致低能 OO 键裂解步骤,产生 Co(III)
水络合物和高反应性 Co(IV) 氧基阳离子。后者通过
化学拦截和同位素标记实验在计算和实验上进行了探测。在不存在竞争性
化学试剂的情况下,它在与
水氧化中析氧步骤中形成 OO 键高度相关的步骤中二聚化并消除分子氧。因此,该研究表明,在用 2 当量的 Co(II) 将 O2
化学计量还原为
H2O