Reaktioner som involverar förmodade fenylkatjoner. (A) Mascarellis reaktion (12). (B) Siegels intramolekylära Friedel-Crafts reaktion av arylfluorider (15). (C) Vår dubbla C -F/C -H -funktionaliseringsstrategi. R =etyl eller triisopropyl; R1 =aryl, alkyl, halogenid, eller silyleter; WCA, svagt koordinerande anjon; TMS, trimetylsilyl; mes, mesityl; Mig, metyl; katt., katalytisk. Kredit:(c) Vetenskap (2017). DOI:10.1126/science.aam7975
(Phys.org) - Ett team av kemister vid University of California har utvecklat ett billigare sätt att funktionalisera oaktiverade alkaner (kolväten som etan, metan och propan) genom att använda mycket rikligare katalysatorer. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , laget beskriver reaktionsdesignen de skapade som övervinner tidigare utmaningar relaterade till högenergireaktivitetsprofiler.
För närvarande, oaktiverade alkaner anses vara svåra att funktionalisera - de flesta använder ett tillvägagångssätt som innebär att kolväte-CH-bindningar öppnas med en process som involverar ädla och dyra metaller. I denna nya ansträngning, teamet har hittat ett sätt att använda kisel och bor som katalysatorer istället. Detta är viktigt på grund av industrins behov av att omvandla alkaner som naturgas och petroleum till mer värdefulla produkter.
Alkaner reagerar relativt lätt vid höga temperaturer, som man ser i förbränningsmotorer, men sådana reaktioner anses vara extremt svåra att kontrollera. Funktionaliserande alkaner gör det möjligt att få ut mer av dem än bara deras energipotential, det gör det möjligt att extrahera komponenter som kan användas som prekursorer för att skapa sällsynta kemikalier som, i vissa fall, är betydligt mer värdefulla. Eftersom de är relativt inerta, och bindningarna mellan kol och väte är starka, de är svåra att fungera. För att bryta de starka banden, laget gjorde ännu starkare.
Gruppen började med bensenringar, förbereda dem med kisel- och fluorersättningsmedel. De förberedde sedan en cykel med ytterligare aktiverat kisel, som de parade med karboran-detta tvingade fluoret att skapa en arylmellanprodukt som kunde bryta C-H-alkanbindningarna (som särskilt inkluderade metan). Den resulterande ringen släppte sedan kisel, vilket gjorde att reaktionen fortsatte. Teamet noterar att reaktionen kan utföras under temperaturintervall från 30 ° till 100 ° C. Det är ännu inte klart om processen kan skalas till att vara kostnadseffektiv, men i så fall, det kan leda till att priserna sjunker för vissa produkter, särskilt de som baseras på allt rikligare naturgas.
Gruppen är planerad att hålla en presentation om sitt arbete vid nästa ACS-möte.
© 2017 Phys.org
