Американско-корейская группа химиков разработала способ эффективного введения связи бор-углерод в метане. Хотя ранее считалось, что газ практически не реагирует с классическими борилирующими реагентами, авторам удалось подобрать катализатор и условия таким образом, что реакция пошла при температуре всего 150°C. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает Институт Фундаментальных Исследований (Корея).

Для создания методики борилирования метана авторы использовали как компьютерное моделирование, так и экспериментальные методы. На первом этапе исследования, ученые с помощью квантово-химических расчетов выяснили, какие катализаторы и вещества, обычно используемые для введения связей бор-углерод, обладают наибольшей эффективностью по отношению к метану. Химикам удалось сузить круг возможных субстанций до нескольких иридиевых комплексов и бор-органических соединений, после чего исследователи приступили к экспериментам.

Один из комплексов, использованных в работе. Amanda K. Cook et al. / Science, 2016

Схема реакции. Amanda K. Cook et al. / Science, 2016

Авторам удалось найти необходимую пару веществ, которая обеспечила выходы борпроизводных метана вплоть до 52 процентов. В первых же опытах целевые вещества образовывались в следовых количествах. Реакция потребовала повышенных давлений — около 35 атмосфер — и нагрева до 150°C. Интересно отметить, что реакция проводилась в растворе циклогексана, который, как и метан, является насыщенным углеводородом — несмотря на это взаимодействие предпочтительно шло с малореакционноспособным метаном.

Каталитический цикл реакции. Amanda K. Cook et al. / Science, 2016

В дальнейшем авторы предполагают дополнительно оптимизировать методики синтеза. В частности, химики планируют заменить иридиевые катализаторы на гораздо более дешевые кобальтовые.

«Нежелание» метана вступать в химические реакции связано с высокой энергией связи углерод-водород. Как правило, из всего спектра соединений углерода и водорода он оказывается самым инертным, когда речь идет о мягких условиях реакций. Создание методики химики сравнивают с находкой «Святого Грааля» химии углеводородов.

Автор: Владимир Королёв