近日，我院牛俊龙博士与魏东辉博士在关于二价/三价钴催化的碳-氢活化生成碳-氧键的反应机理研究方面取得了重要进展，相关研究内容发表在最新一期的《Chemical Science》杂志上(Chem. Sci. 2015, 6, 7059-7071)。论文题目为“Mechanistic insights into Cobalt(II/III)-catalyzed C–H oxidation: a combined theoretical and experimental study”。该杂志为中科院分区化学一区杂志，2015年影响因子9.211。

        该研究工作的量化计算部分基于我院宋毛平团队2015年发表的二价钴催化碳-氧成键的论文(Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, 272)，在此基础上提出并用计算数据证明：钴催化过程中真实催化价态应为三价。验证实验中，直接使用三价钴为原料也能催化完成相同的反应，文献以及控制实验都支持计算所给出的机理。此外，在实验方面，三价钴催化碳-氧成键也属首次报道，因此该论文为理论计算指导和设计实验提供了一个成功范例。在该研究论文中，理论计算几乎考虑了所有可能的钴催化碳-氢活化反应机理，其中包括二价钴分子内、分子间单电子转移（SET）机理和环金属化（CMD）机理，三价钴的环金属化（CMD）和分子间单电子转移（SET）机理等，并最终通过比较证明三价钴的分子间单电子转移（SET）机理是该类反应的主要作用机制。结论得到了动力学同位素效应（KIE）、电子自旋共振（EPR）等实验的验证。

         该研究工作将有助于化学工作者理解钴催化碳-氢活化反应的详细作用机制，从而为设计更高效的钴催化剂提供理论依据。