來源：埃因霍芬理工大學(xué)（Eindhoven University of Technology）

“重大突破”簡化了工業(yè)中氣態(tài)，低重量烴的加工。

在工業(yè)中，氣態(tài)碳?xì)浠�合物（例如乙烷和甲烷）通常會變成分子，這些分子可作為醫(yī)藥和農(nóng)藥的組成部分。通常，這些過程在高溫和高壓下進(jìn)行，還會產(chǎn)生大量污染物。埃因霍芬理工大學(xué)（TU / e）的研究人員開發(fā)了一種新的方法，通過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?xì)浠�合物轉(zhuǎn)化為更復(fù)雜的分子。值得注意的是，這種新工藝速度更快，并且?guī)缀鯖]有材料浪費(fèi)。這項(xiàng)工作已經(jīng)發(fā)表在7月2日的《科學(xué)》雜志上。

在現(xiàn)代社會中，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(nóng)業(yè)的藥物或化學(xué)產(chǎn)品的復(fù)雜分子。

當(dāng)前激活這些分子用于后續(xù)化學(xué)反應(yīng)的大規(guī)模過程是在高溫和高壓下進(jìn)行的，高溫和高壓是苛刻的反應(yīng)條件，可能難以維持且昂貴，同時(shí)還導(dǎo)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)物都無法用于藥物，因?yàn)橛袡C(jī)分子會簡單地分解。

由TU/e的TimothyNoël領(lǐng)導(dǎo)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(shè)計(jì)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：“這是將烷烴轉(zhuǎn)化為用于其他行業(yè)的藥物和材料的有用結(jié)構(gòu)單元的重大突破。” “我們的方法允許將烷烴直接用于更復(fù)雜的分子，而不會產(chǎn)生許多不需要的副產(chǎn)物，同時(shí)減少污染并簡化活化過程。”

為了實(shí)現(xiàn)這一新過程，研究人員不得不應(yīng)對兩個(gè)主要問題。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(xì)監(jiān)控的反應(yīng)環(huán)境中與催化劑緊密接觸。研究人員通過在室溫下在合適的催化劑存在下用紫外光（約365 nm）激發(fā)烷烴來解決這兩個(gè)問題。

“所使用的催化劑是分解鎢酸鹽。當(dāng)被照亮?xí)r，催化劑變得高能，然后具有足夠的能量來分裂C-H鍵。我們發(fā)現(xiàn)這適用于甲烷，乙烷，丙烷和異丁烷。”他補(bǔ)充說：“我們的新方法比傳統(tǒng)方法要快，我們很高興看到它的發(fā)展。這項(xiàng)研究采用了微型反應(yīng)器，因?yàn)樗鼈冇兄�于更好地控制反�?yīng)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，我們將考慮可以提高生產(chǎn)能力的反應(yīng)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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