Stoichiometric Formation of an Oxoiron(IV) Complex by a Soluble Methane Monooxygenase Type Activation of O2 at an Iron(II)-Cyclam Center

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作者
Dustin Kass,Teresa Corona,Katrin Warm,Beatrice Cula,Uwe Kuhlmann,Eckhard Bill,Stefan Mebs,Marcel Swart,Holger Dau,Michael Haumann,Peter Hildebrandt,Kallol Ray
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (13): 5924-5928 被引量:35
标识
DOI:10.1021/jacs.9b13756
摘要

In soluble methane monooxygenase enzymes (sMMO), dioxygen (O2) is activated at a diiron(II) center to form an oxodiiron(IV) intermediate Q that performs the challenging oxidation of methane to methanol. An analogous mechanism of O2 activation at mono- or dinuclear iron centers is rare in the synthetic chemistry. Herein, we report a mononuclear non-heme iron(II)-cyclam complex, 1-trans, that activates O2 to form the corresponding iron(IV)-oxo complex, 2-trans, via a mechanism reminiscent of the O2 activation process in sMMO. The conversion of 1-trans to 2-trans proceeds via the intermediate formation of an iron(III)-superoxide species 3, which could be trapped and spectroscopically characterized at −50 °C. Surprisingly, 3 is a stronger oxygen atom transfer (OAT) agent than 2-trans; 3 performs OAT to 1-trans or PPh3 to yield 2-trans quantitatively. Furthermore, 2-trans oxidizes the aromatic C–H bonds of 2,6-di-tert-butylphenol, which, together with the strong OAT ability of 3, represents new domains of oxoiron(IV) and superoxoiron(III) reactivities.

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