Funktionalisering af uaktiverede alkaner ved hjælp af reaktioner baseret på katalysatorer fremstillet af mere rigelige materialer

(Phys.org) – Et team af kemikere ved University of California har udviklet en billigere måde at funktionalisere uaktiverede alkaner (kulbrinter såsom ethan, metan og propan) ved at bruge meget mere rigelige katalysatorer. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , holdet beskriver det reaktionsdesign, de har skabt, der overvinder tidligere udfordringer relateret til højenergireaktivitetsprofiler.

I øjeblikket, uaktiverede alkaner anses for vanskelige at funktionalisere - de fleste bruger en tilgang, der involverer åbning af carbonhydrid-CH-bindinger ved hjælp af en proces, der involverer ædle og dyre metaller. I denne nye indsats, holdet har fundet en måde at bruge silicium og bor som katalysatorer i stedet for. Dette er vigtigt på grund af industriens behov for at omdanne alkaner som naturgas og petroleum til mere værdifulde produkter.

Alkaner reagerer relativt let ved høje temperaturer, som det ses i forbrændingsmotorer, men sådanne reaktioner anses for at være yderst vanskelige at kontrollere. Funktionaliserende alkaner giver mulighed for at få mere ud af dem end blot deres energipotentiale, det giver mulighed for at udvinde komponenter, der kan bruges som prækursorer til fremstilling af sjældne kemikalier, som, i nogle tilfælde, er betydeligt mere værdifulde. Fordi de er relativt inerte, og bindingerne mellem kulstof og brint er stærke, de er svære at funktionalisere. For at bryde de stærke bånd, holdet gjorde endnu stærkere.

Gruppen startede med benzenringe, forberede dem med silicium- og fluorerstatninger. De primet derefter en cyklus ved hjælp af yderligere aktiveret silicium, som de parrede med carboran - dette tvang fluoret til at skabe et aryl-mellemprodukt, som var i stand til at bryde C-H-alkanbindingerne (som især omfattede metan). Den resulterende ring frigav derefter silicium, hvilket holdt reaktionen i gang. Holdet bemærker, at reaktionen kan udføres under temperaturområder fra 30° til 100°C. Det er endnu ikke klart, om processen kan skaleres til at være omkostningseffektiv, men hvis ja, det kan føre til et fald i priserne for nogle produkter, især dem, der er baseret på stadig mere rigelige naturgas.

Gruppen skal efter planen holde et oplæg om deres arbejde på næste ACS-møde.

© 2017 Phys.org