Новости химической науки > Активация метана металлоорганическими реагентами

Исследователи из США впервые продемонстрировали, что комплекс с кратной связью металл-углерод может активировать молекулу метана. Результаты работы могут оказаться перспективными в плане разработки методов эффективного преобразования метана в непредельные углеводороды, более полезные как сырье для химической промышленности.

Метан является основным компонентом природного газа, считается также, что он вносит наибольший вклад в парниковый эффект. Таким образом, существует необходимость в разработке экологически безопасных и дешевых методов конверсии метана в более полезные химические вещества. Однако, активация метана представляет собой одну из самых сложных химических задач – среди «химических мертвецов» – алканов – метан отличается наиболее высокой прочностью связи С–Н и, как следствие, самой низкой реакционной способностью.

Тройная связь титан-углерод в алкилидиновом комплексе активирует C-H связь метана. (Рисунок из Chem. Sci., 2011, DOI: 10.1039/c1sc00138h)

Хотя известно уже несколько реагентов, способных активировать метан, они являются производными драгоценных металлов, они работают при высоком давлении и/или температуре, их взаимодействие с метаном характеризуется незначительными практическими выходами. Однако результаты последних квантово-химических исследований позволяют предположить, что для активации алканов можно использовать металлоорганические соединения с кратной связью металл-углерод.

Дэниэл Миндола (Daniel Mindiola) из Университета Индианы впервые продемонстрировал эту возможность на экспериментальном уровне. Они использовал малоустойчивый аклкилидиновый комплекс титана (содержащий тройную связь титан-углерод), с помощью которого активировал C-H связь метана в мягких условиях (25-30°C).

Миндиола отмечает, что, к счастью, продукт активации метана алкилидиновым комплексом титана представляет собой устойчивое соединение, строение которого было установлено – это метилиденовый комплекс титана, способный к дальнейшим химическим превращениям. Химик из Индианы считает, что разработанная в его группе система может оказаться полезной для разработки промышленных процессов генерации связи C-C, в которых углеродсодержащим сырьем будет метан.

Дункан Васс (Duncan Wass), специалист по гомогенному металлокомплексному катализу из Университета Бристоль отмечает, что самое большое достижение новой системы заключается в высоких выходах, которыми характеризуется взаимодействие метана с алкилидиновым комплексом титана, что, безусловно, открывает широкие возможности для разработки промышленного процесса дегидрирования метана до этилена с промежуточным образованием метилиденового комплекса. Миндиола соглашается с ним, полагая, что такой метод синтеза этилена «из метана» окажется менее энергозатратным, и, следовательно, более дешевым, чем существующее в настоящее время промышленное получение этилена с помощью дегидрирования этана.

Источник: Chem. Sci., 2011, DOI: 10.1039/c1sc00138h

метки статьи: #кинетика и катализ, #элементоорганическая химия