在地球上最重要的反應之一中找出一個難以捉摸的缺失環(huán)節(jié)
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捕捉難以捉摸的中間體。學圖片來源：ICIQ
來自 Lloret-Fillol 小組的 ICIQ 科學家首次分離并充分表征了水氧化反應中難以捉摸的中間體。
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水氧化反應 (WOR) 是地球上最重要的反應之一，因為它是幾乎所有大氣氧氣的來源。了解其復雜性是提高反應效率的關鍵。不幸的是，該反應的機制復雜，中間體高度不穩(wěn)定，因此使其分離和表征極具挑戰(zhàn)性。為了克服這個問題，科學家們正在使用分子催化劑作為模型來了解水氧化的基本方面——特別是氧-氧鍵形成反應。
ICIQ Lloret-Fillol 小組的科學家們第一次對 WOR 進行了深入研究，他們分離并充分表征了氧-氧鍵形成事件后產生的一種難以捉摸的中間體——反應的速率決定步驟。這項工作是由 ICIQ 與格羅寧根大學（荷蘭）和 Synchrotron SOLEIL（法國）合作領導的一項國際工作，已發(fā)表在《自然化學》上，“我們的工作對我們研究氧-氧鍵的能力有直接影響。形成步驟和隨后的反應中間體。
通過改變催化系統中的條件，研究人員已經結晶了在反應的速率決定步驟（氧-氧鍵形成事件）之后產生的 Ru(IV) 側向過氧化物?！霸撜撐膶⒂兄诟玫乩斫庋?氧鍵形成的機制，因為它顯示了形成氧-氧鍵的單點機制的直接證據，這是光系統 II 的假設機制之一，”Carla Casadevall 聲稱，Lloret 小組的前博士生，現在是劍橋大學 Erwin Reisner 小組的 Marie Sklodowska-Curie 博士后研究員，也是該論文的第一作者。
盡管為闡明其機制做出了廣泛的努力，但 WOR 仍未完全了解，這引發(fā)了一場持續(xù)的辯論，其中有幾個關于氧-氧鍵形成機制的提議。研究人員使用標記研究來監(jiān)測在 WOR 的速率確定步驟之前和之后形成的中間體。通過這種方式，他們能夠提供直接證據證明金屬-氧代化合物的水親核攻擊形成氧-氧鍵。
“這篇論文再次證明，定義明確的分子配合物提供了進入 WOR 基本方面的途徑，否則非常具有挑戰(zhàn)性，這將有助于進一步有效的催化劑設計，”Casadevall 總結道。