難降解C-C鍵的裂解和功能化極具挑戰(zhàn)性，但對于原料化學(xué)品的增值轉(zhuǎn)化是一個非常有力的工具。基于此，中南民族大學(xué)張澤會教授和中科院大連化學(xué)物理研究所戴文研究員（共同通訊作者）等人制備了一種含鐵（III）氮化物（FeN₃）基序的酶模擬Fe單原子催化劑（FeN₃-SAC），發(fā)現(xiàn)其對仲醇和酮中C-C鍵的裂解和氰化具有穩(wěn)定性。

以氧氣（O₂）為氧化劑，氨（NH₃）為氮源，通過FeN₃-SAC催化仲醇和酮中C-C鍵的裂解和氰化生成丁腈是一種通用、高效和實用的方法。此外，通過各種官能團，可以獲得較高的腈類化合物收率。所制備的FeN₃-SAC具有高類酶活性，并且能夠在室溫下生成氧到超氧自由基，而通常報道的含F(xiàn)eN₄基序的FeN₄-SAC是不活躍的。

密度泛函理論（DFT）計算表明，F(xiàn)eN₃-SAC的氧活化活化能和腈形成速率決定步驟的活化能低于FeN₄-SAC。

此外，DFT計算也解釋了催化劑對腈的高選擇性。由于缺乏貴金屬、有毒溶劑和試劑，并且使用O₂和NH₃作為氧化劑和氮源，H₂O是唯一的副產(chǎn)品，因此該催化劑比以往任何報告的系統(tǒng)更適合通過1, 2-二醇、仲醇和酮的氧化裂解來合成腈。

An enzyme-mimic single Fe-N₃ atom catalyst for the oxidative synthesis of nitriles via C-C bond cleavage strategy. Sci. Adv., 2022, DOI: 10.1126/sciadv.add1267.

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.add1267.