在地球上最重要的反应之一中找出一个难以捉摸的缺失环节
捕捉难以捉摸的中间体。学图片来源：ICIQ
来自 Lloret-Fillol 小组的 ICIQ 科学家首次分离并充分表征了水氧化反应中难以捉摸的中间体。
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水氧化反应 (WOR) 是地球上最重要的反应之一，因为它是几乎所有大气氧气的来源。了解其复杂性是提高反应效率的关键。不幸的是，该反应的机制复杂，中间体高度不稳定，因此使其分离和表征极具挑战性。为了克服这个问题，科学家们正在使用分子催化剂作为模型来了解水氧化的基本方面——特别是氧-氧键形成反应。
ICIQ Lloret-Fillol 小组的科学家们第一次对 WOR 进行了深入研究，他们分离并充分表征了氧-氧键形成事件后产生的一种难以捉摸的中间体——反应的速率决定步骤。这项工作是由 ICIQ 与格罗宁根大学（荷兰）和 Synchrotron SOLEIL（法国）合作领导的一项国际工作，已发表在《自然化学》上，“我们的工作对我们研究氧-氧键的能力有直接影响。形成步骤和随后的反应中间体。
通过改变催化系统中的条件，研究人员已经结晶了在反应的速率决定步骤（氧-氧键形成事件）之后产生的 Ru(IV) 侧向过氧化物。“该论文将有助于更好地理解氧-氧键形成的机制，因为它显示了形成氧-氧键的单点机制的直接证据，这是光系统 II 的假设机制之一，”Carla Casadevall 声称，Lloret 小组的前博士生，现在是剑桥大学 Erwin Reisner 小组的 Marie Sklodowska-Curie 博士后研究员，也是该论文的第一作者。
尽管为阐明其机制做出了广泛的努力，但 WOR 仍未完全了解，这引发了一场持续的辩论，其中有几个关于氧-氧键形成机制的提议。研究人员使用标记研究来监测在 WOR 的速率确定步骤之前和之后形成的中间体。通过这种方式，他们能够提供直接证据证明金属-氧代化合物的水亲核攻击形成氧-氧键。
“这篇论文再次证明，定义明确的分子配合物提供了进入 WOR 基本方面的途径，否则非常具有挑战性，这将有助于进一步有效的催化剂设计，”Casadevall 总结道。