來(lái)源：埃因霍芬理工大學(xué)（Eindhoven University of Technology）

“重大突破”簡(jiǎn)化了工業(yè)中氣態(tài)，低重量烴的加工。

在工業(yè)中，氣態(tài)碳氫化合物（例如乙烷和甲烷）通常會(huì )變成分子，這些分子可作為醫藥和農藥的組成部分。通常，這些過(guò)程在高溫和高壓下進(jìn)行，還會(huì )產(chǎn)生大量污染物。埃因霍芬理工大學(xué)（TU / e）的研究人員開(kāi)發(fā)了一種新的方法，通過(guò)在合適的催化劑存在下用光照亮分子，在室溫和低壓下立即將氣態(tài)、低重量碳氫化合物轉化為更復雜的分子。值得注意的是，這種新工藝速度更快，并且幾乎沒(méi)有材料浪費。這項工作已經(jīng)發(fā)表在7月2日的《科學(xué)》雜志上。

在現代社會(huì )中，經(jīng)常燃燒丙烷，異丁烷和甲烷等氣態(tài)烷烴以獲取能量。這些相對便宜和豐富的分子也可用于生產(chǎn)用于農業(yè)的藥物或化學(xué)產(chǎn)品的復雜分子。

當前激活這些分子用于后續化學(xué)反應的大規模過(guò)程是在高溫和高壓下進(jìn)行的，高溫和高壓是苛刻的反應條件，可能難以維持且昂貴，同時(shí)還導致大量廢物的產(chǎn)生。此外，就甲烷的具體情況而言，活化所需的高溫使任何產(chǎn)生的產(chǎn)物都無(wú)法用于藥物，因為有機分子會(huì )簡(jiǎn)單地分解。

由TU/e的TimothyNoël領(lǐng)導的研究小組與上�？萍即髮W(xué)（中國），帕維亞大學(xué)（意大利）和Vapourtec Ltd.（英國）的研究人員合作，設計了一種在室溫和低壓下用光激活烷烴的新工藝。

重大突破

Noël說(shuō)：“這是將烷烴轉化為用于其他行業(yè)的藥物和材料的有用結構單元的重大突破。” “我們的方法允許將烷烴直接用于更復雜的分子，而不會(huì )產(chǎn)生許多不需要的副產(chǎn)物，同時(shí)減少污染并簡(jiǎn)化活化過(guò)程。”

為了實(shí)現這一新過(guò)程，研究人員不得不應對兩個(gè)主要問(wèn)題。首先，他們需要一種可以輕松破壞或破壞C-H鍵且鍵解離能（BDE）在96.5至105 kcal mol^-1之間的方法。甲烷中的C-H鍵最難斷裂。其次，氣態(tài)烷烴的處理需要量身定制的技術(shù)，這些技術(shù)可以使烷烴在仔細監控的反應環(huán)境中與催化劑緊密接觸。研究人員通過(guò)在室溫下在合適的催化劑存在下用紫外光（約365 nm）激發(fā)烷烴來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題。

“所使用的催化劑是分解鎢酸鹽。當被照亮時(shí)，催化劑變得高能，然后具有足夠的能量來(lái)分裂C-H鍵。我們發(fā)現這適用于甲烷，乙烷，丙烷和異丁烷。”他補充說(shuō)：“我們的新方法比傳統方法要快，我們很高興看到它的發(fā)展。這項研究采用了微型反應器，因為它們有助于更好地控制反應條件，更好地限制氣態(tài)原料以及更容易地照亮催化劑。將來(lái)，我們將考慮可以提高生產(chǎn)能力的反應堆。”鑒于活化生產(chǎn)氣體所需的成本較低，因此這種新方法為廉價(jià)生產(chǎn)某些藥物鋪平了道路。

論文全文：G. Laudadio et al., “C(sp3)-H functionalizations of light hydrocarbons using decatungstate photocatalysis in flow”, Science, (2020). 

原文網(wǎng)址：https://www.tue.nl/en/news/news-overview/02-07-2020-new-light-based-method-for-faster-and-green-production-of-building-blocks-for-medicines/

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