由于O-H键的切断能较高，通过氢原子转移（HAT）反应直接对水分子中的O-H键切断有较高的挑战和难度。有鉴于此，清华大学章名田等报道了通过电化学氧化Py⁺-O^-产生了一种高活性摘氢试剂Py⁺-O·（吡啶-N-O自由基），该Py⁺-O·中间体通过两电子过程进行水氧化反应，在无金属的条件中将水分子氧化为H₂O₂。

本文要点：

（1）

发现Py⁺-O^-能够作为一种无金属水氧化催化剂，和传统的过渡金属催化剂相比，Py⁺-O^-通过多步2e^-/2H⁺过程活化水分子，生成OH·，从而将H₂O氧化为H₂O₂，随后生成的H₂O₂能够进行释放O₂。

（2）

该过程中通过从H₂O分子中抓氢的过程在热力学上在热力学上并没有特别的优势，导致催化剂的性能受到局限。由于Py⁺-O·能够从水分子中进行摘氢反应，作者认为该种自由基催化剂有望用于烷烃分子的摘氢反应，生成碳自由基的反应中。

参考文献

Han Li, Fei Xie, and Ming-Tian Zhang*, Metal-Free Electrocatalyst for Water Oxidation Initiated by Hydrogen Atom Transfer, ACS Catal. 2021, 11, XXX, 68–73

DOI: 10.1021/acscatal.0c04606

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c04606