由于C-H键的解离能非常高，产物容易过度氧化为CO和CO₂，以及C-H活化/C-C偶联反应的反应错综复杂，在温和条件下的甲烷直接氧化制备高附加值醇、乙酸等氧化物是个挑战性的课题。

有鉴于此，印度理工学院（IIT）Kuntal Manna等报道开发了一种修饰在MOF内的多功能Fe(III)二羟基催化活性物种，能够使用O₂进行CH₄选择性氧化为甲醇或者乙酸。

本文要点

（1）

研究发现，催化活性物种Fe^III(OH)₂分布在MOF的节点，因此限域在多孔骨架结构内部，缺电子性质导致能够进行选择性C-H键氧化，以38592 μmol_CH3OH g_Fe^-1 h^-1速率或者81043 μmol_CH3CO2H g_Fe^-1 h^-1速率生成乙酸。

（2）

实验测试结果和理论计算结果说明在Fe^III-Fe^I-Fe^III催化反应循环生成甲醇，通过原位生成的CH₃OH和CO₂和H₂反应生成CH₃CO₂H，或者通过CH₄和CO₂之间反应生成。

参考文献

Chauhan, M., Rana, B., Gupta, P. et al. Tailored pore-confined single-site iron(III) catalyst for selective CH₄ oxidation to CH₃OH or CH₃CO₂H using O₂. Nat Commun 15, 9798 (2024). 

DOI: 10.1038/s41467-024-54101-8

https://www.nature.com/articles/s41467-024-54101-8