Ученые активировали "химического мертвеца"

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.

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.