L'utilizzo di sistemi biomimetici, volti a promuovere la funzionalizzazione di legami C-H mimando il comportamento di ossigenasi naturali, costituisce un campo di ricerca di notevole interesse. Negli ultimi decenni, sono stati sviluppati numerosi complessi non-eme a base di ferro o manganese contenenti leganti azotati tetra o pentadentati, che hanno mostrato una buona efficienza catalitica nei riguardi della funzionalizzazione ossidativa dei legami C-H. Le specie attive generate per interazione di questi complessi con agenti ossidanti, quali H2O2, perossiacidi, iodosobenzene, ecc. risultano dei Fe(IV)- e Fe(V)-osso complessi. La conoscenza del rapporto struttura/reattività di queste specie attive e del loro meccanismo di azione è di fondamentale importanza per poter ottimizzare il loro utilizzo ed estenderlo ad un'ampia gamma di substrati. In questo contesto si inserisce il progetto di ricerca, che ha come obiettivo lo studio della reattività di catalizzatori a base di ferro non-eme con diverse classi di composti organici finora scarsamente investigati, quali alcoli, aldeide, ammidi ed eteri. Gli studi cinetici verranno eseguiti con Fe(IV)-osso complessi a diversa struttura, quali [(N4Py)Fe(IV)=O]2+, [(BnTPEN)Fe(IV)=O]2+ e [(TMC)Fe(IV)=O]2+, consentendo così di valutare la relazione tra la struttura della specie attiva e la sua reattività nel processo di trasferimento di idrogeno da un'ampia serie di substrati organici.
Poter comprendere nel dettaglio il meccanismo di azione dei complessi di ferro non-eme attivi nella funzionalizzazione dei legami C-H e riuscire a mettere in relazione il meccanismo operante con la struttura dei complessi stessi, è di fondamentale importanza per la progettazione e lo sviluppo di nuovi catalizzatori ed anche per l'ottimizzazione di quelli già conosciuti.
Studi condotti da vari gruppi di ricerca si sono concentrati sulle ossidazioni di idrocarburi alifatici ed alchilaromatici da parte di ferro(IV)-osso complessi; tuttavia, non si hanno a disposizione dati riguardanti la reattività degli stessi complessi con molte classi di composti organici quali alcoli, aldeidi, eteri ed ammidi. Questo progetto consentirà di fornire informazioni utili a identificare gli effetti strutturali nel substrato e nel catalizzatore in grado di favorire il processo HAT e aumentare l'efficienza catalitica nei processi di funzionalizzazione ossidativa di legami C-H. I dati risulteranno anche utili per interpretare i dati di selettività degli stessi processi. Sarà quindi possibile ricavare delle utili indicazioni per la progettazione di un catalizzatore che migliori le prestazioni di quelli già descritti in letteratura in termini di efficienza catalitica e selettività delle ossidazioni di legami C-H.