水氧化催化是最重要的反应之一,不仅可以了解自然光合作用,还可以设计用于人工光合作用的实用装置。使用后第一排过渡
金属 (TM) 配合物为设计活性且廉价的催化剂提供了一个极好的平台,其中
配体可以对其电子和结构特征进行精确控制。然而,难以获得它们的高氧化态,以及它们的
金属-
配体键的一般不稳定特性对其发展提出了重要的挑战,这些挑战仍然需要克服。在此,我们探索了使用具有扩展 π 系统的四酰胺大环
配体 (TAML) 及其相应的
铜配合物作为
水氧化催化剂。它们通过实验和计算技术的表征证明在适应
水氧化所需的氧化当量方面具有特殊的
金属-
配体协同作用。这包括电荷离域,因为在狭窄的能量范围内容易获得不同的电子态,对应于以
金属为中心或以
配体为中心的氧化,我们认为这是稳定累积氧化电荷的重要因素。在这种情况下,具有扩展的 π 离域和强
金属
配体键的多氧化还原活性大环
配体被证明是必不可少的。
配体和
金属的综合性能最终转化为催化性能的显着改善,导致在中性