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μ‑氧桥连双钴卟啉并不稳定,很难制备,你知道吗?

μ‑氧桥连双钴卟啉并不稳定,很难制备,你知道吗?

不少人都知道二价铁卟啉接触氧气发生氧化后,可以生成稳定、可分离重结晶的μ‑氧桥连双铁卟啉,这也是血红素模拟研究中十分经典的终产物。并且,三价铁卟啉合成中还会自动生成μ‑氧桥连三价铁卟啉,甚至还可以从三价铁卟啉专门制备μ‑氧桥连三价铁卟啉,于是有些研究者会想当然类推,认为钴卟啉也能复刻这一反应,轻松得到稳定的μ‑氧桥连双钴卟啉,并且还声称他们合成了μ‑氧桥连三价钴卟啉 。但实际上简单钴卟啉体系中,μ‑氧桥连双钴卟啉很难合成,也难以稳定存在。

从电子结构上看,三价铁为d⁵组态,能够和桥氧离子形成良好的轨道匹配,构建牢固的Fe‑O‑Fe双核骨架,热力学稳定性很高。而三价钴属于低自旋d⁶组态,它与桥氧的轨道耦合作用很弱,本身就不利于Co‑O‑Co结构形成。同时三价钴卟啉具有很强的六配位倾向,体系里只要有水、氯离子、吡啶、溶剂分子等常见配体,就会优先结合钴中心,直接破坏脆弱的氧桥结构,解离成单核三价钴卟啉。

实验中很多误判,大多混淆了两类双核物种:体系里能够短暂检测到的是,中间保留完整O‑O键,它是钴卟啉载氧失活的瞬态中间体,稳定性虽优于μ‑氧桥双钴卟啉,但遇到微量水就会快速水解分解。目前多数宣称得到μ‑氧桥连双钴卟啉的工作,都是以原位观察到的二价钴卟啉紫外可见光谱的变化和红外钴氧键形成为证据,但这些证据并不是μ‑氧桥双钴卟啉所特有的,但至今并没有μ‑氧桥双钴卟啉单晶衍射等直接结构证据。

只有依靠共价键把两个卟啉固定的特殊面对面双卟啉,借助骨架约束金属间距,才有可能在严苛条件下观察到μ‑氧桥双钴物种。对于实验室最常用的普通四芳基钴卟啉,很难获得稳定的μ‑氧桥连双钴卟啉,这也是钴卟啉与铁卟啉非常容易被忽略的关键区别。

如果二价钴卟啉真能像铁卟啉一样形成μ‑氧桥双钴卟啉,那么早期的可逆吸氧和富集氧的模型就不可能使用二价钴卟啉来进行研究了。

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