大自然引领了这条道路:一种仿生三丙酮络合物,作为选择性氧化较小烷烃的催化剂。

2014年已经到来,并伴随着一批新的热门文章,其中一个从一月开始值得特别关注。教授陈锦鸿中央研究院的小组台湾已成为第一批设计甲烷选择性氧化制甲醇分子催化剂的国家。这种反应以甲烷C惰性的形式面临着巨大的挑战。-H使O原子插入分子中的键在环境条件下几乎不可能。即使这个问题解决了,产品,甲醇极易被过度氧化而形成其他不需要的产物。出于这些原因,大多数的研究人员都未能攀登这座巨大的困难之山。

一次又一次,当科学家们发现很难找到解决困难和挑战性问题的答案时,他们就转向大自然寻求灵感。在这种情况下,这种溶液存在于一种称为甲烷单氧合酶(MMO)的特殊酶中,这种酶存在于甲烷不营养细菌中。这些MMO的中心有金属簇,它能轻松地催化这种困难的反应。为了模拟这些催化中心,研究人员开发了一些包含三尖瓣簇的仿生模型,其中之一,铜(7-N-ETPPZ)][关闭 成功地介导了甲烷的选择性氧化,没有任何过度氧化。这个三叉戟复合体,当被二恶英(O2)激活时,套上“单胎牛”,最强烈的氧化剂,可用于在C-H键上轻松插入O原子。

仿生三铜配合物催化甲烷选择性氧化制甲醇

催化剂在乙烷和丙烷的情况下也具有选择性,但不含较高的烷烃。原因是三氯丙烷催化剂的设计,它在基部有一个小的疏水结合囊,与烷烃形成一个短暂的络合物,并进行氧转移以氧化底物。这个口袋不够大,不能容纳产品甲醇(以及其他小酒精)。所以它一成型就释放出产品。这就消除了方程中的过度氧化,对较小的烷烃有很强的选择性。进一步研究了催化循环,分析了影响催化转化率和效率的因素。

这项工作表明朝着一个更高效的流动系统迈进,在未来,有助于提高产品的产量。目前系统的一个问题是催化剂在溶剂中的溶解性,溶剂可以溶解CH4气体,在催化剂设计中通过一些修改可以使CH4气体停止。为未来留下光明的前景。

为了了解更多关于这一自然启发的发现,现在阅读全文了解更多详细信息.

环境条件下小型烷烃可控氧化催化剂的研制
永巴布省奔努马卡,史提夫S.F.于苏满玛继Ravirala Ramu和Sunney I.陈
卡塔尔SCI。技术专家.,2014,doi:10.1039/c3cy00884c


Shreesha Bhat网络作家Shreesha Bhat是美国国家药物教育研究所的医学化学硕士(Pharm)。新利手机客户端印度。他最近加入了博士的研究小组。Pallavi Sharma是林肯大学的博士生,英国。他的项目涉及设计和合成治疗单纯疱疹病毒的螺旋酶原酶抑制剂以及开发有用的合成方法。

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