甲酸在许多化学工艺和工业过程中非常重要，比如能够作为储氢分子，作为流水线过程将生物质转化为氢气的关键中间体。因此发展一步高效率的将可再生的生物质转化为HCO₂H的方法实现替代人们对储量日益降低的化石燃料的依赖受到人们的关注。

有鉴于此，西安交通大学李洋（Yang Li）等报道发展了一种可见光驱动Fe催化转化生物质的方法，能够选择性的将生物质及其衍生物转化为甲酸，在温和反应条件的甲酸产率高达91 %。

本文要点：

（1）

反应情况。以生物质作为底物，Fe(NO₃)₃·9H₂O作为催化剂，O₂气氛H₂O溶剂20-25 ℃蓝色LED光催化。通过循环催化实验、葡萄糖克级放大催化实验、纤维素/麦秆的催化反应活性说明这种方法的应用前景。

（2）

反应机理。反应机理研究结果显示，该反应包括Fe(III)-催化的LMCT、β-切断、HAT、Fe(II)-催化SET多个步骤，催化反应中甲酸产物的选择性通过催化剂担载量、光能量、O₂浓度之间协同配合实现。这种反应方法学为切断复杂生物质的C-C化学键提供一种新方法。

（3）

反应动力学。追踪葡萄糖和山梨醇（sorbitol）在40 mingu光催化反应的情况，发现LMCT反应更容易在葡萄糖的偕二醇位点反应，观测发现阿拉伯糖和HCO₂H（而不是甲醛和戊醛糖）。同时发现葡萄糖的氧化反应速率比甲醛氧化为甲酸的反应速率更快；在分解山梨醇的反应中，发现反应的路径与葡萄糖类似，但是第一步反应过程中生成甲醛（观测发现甲醛和戊醛糖），生成的甲醛在随后的反应缓慢氧化为甲酸。这种反应是通过Fe(II)与O₂之间进行LMCT生成O₂^·-，随后生成H₂O₂并分解为OH·进行。

参考文献

Wen-Min Zhang, Kai-Wen Feng, Rong-Gui Hu, Yan-Jun Guo, and Yang Li, Visible-light-induced iron redox-catalyzed selective transformation of biomass into formic acid, Chem 2022

DOI: 10.1016/j.chempr.2022.10.011

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2451929422005538