В современном обществе газообразные алканы (насыщенные углеводороды), такие как пропан, изобутан и метан, регулярно сжигаются для получения энергии. Эти относительно дешевые молекулы могут также использоваться для производства сложных молекул для лекарств или химических продуктов в сельском хозяйстве.
Современные крупномасштабные процессы, которые активируют эти молекулы для последующих химических реакций, протекают при высоких температурах и давлениях. Это жесткие условия реакции, и они могут быть трудными и дорогостоящими в обслуживании. Кроме того, они приводят к существенному образованию отходов.
Исследовательская группа во главе с Тимоти Ноэлем из Технического университета Эйндховена в сотрудничестве с исследователями из Шанхайского университета (Китай), Университета Павии (Италия) и Vapourtec Ltd. (Великобритания) разработали новый процесс активации алканов с использованием света, комнатной температуры и пониженного давления.
Это значительный прорыв в превращении алканов в полезные строительные блоки для лекарств и материалов для других отраслей промышленности. Наш подход допускает немедленное использование алканов для более сложных молекул без большого количества нежелательных побочных продуктов, в то же время уменьшая загрязнение и упрощая процесс активации.
Тимоти Ноэль, Технический университет Эйндховена
Чтобы реализовать этот новый процесс, исследователям пришлось столкнуться с двумя основными проблемами. Во-первых, они нуждались в методе, который мог бы легко разорвать связи углеводородной группы СН с энергией диссоциации связей (BDE). Связи СН в метане наиболее трудно разорвать. Во-вторых, обработка газообразных алканов требует специальных технологий, которые могут привести их в тесный контакт с катализатором в тщательно контролируемой реакционной среде. Исследователи решили обе эти проблемы путем возбуждения алканов ультрафиолетовым излучением (около 365 нанометров), используя подходящий катализатор при комнатной температуре.
Используемым катализатором является декавольфрамат. Когда он освещен, то обладает достаточной энергией для разрыва связей СН. Ученые обнаружили, что это работает для метана, этана, пропана и изобутана.
Новый подход при создании лекарств быстрее традиционных методов, уверяют ученые.
Этот новый метод прокладывает путь для более дешевого производства некоторых важных лекарств, учитывая, что стоимость активации газов для их производства будет ниже.
Читать также
Парад планет — 2020: где смотреть, когда произойдет и что об этом говорит наука
Посмотрите на Crew Dragon с неожиданного ракурса: этот снимок сделал астронавт