研究人员设计在室温和低压条件下光激活烷烃的药物绿色生产新工艺
在工业上，乙烷和甲烷等气态碳氢化合物经常被转化为可作为制药和农用化学品构件的分子。通常，这些过程是在高温高压下进行的，也会产生大量污染物。埃因霍温理工大学(TU/e)的研究人员开发了一种新方法，该方法可选择合适催化剂，在室温和低压条件下，通过光照将低分子量的气态碳氢化合物迅速转化为更复杂的分子。值得注意的是，这种新工艺速度更快，而且几乎没有材料浪费。新方法为廉价药物绿色生产铺平道路，这项工作已于今天发表在《科学》杂志上。
在现代社会中，丙烷、异丁烷和甲烷等气态烷烃经常作为燃料能源。这些相对廉价和丰富的分子还可以用来生产复杂的分子，用于农业的药物或化学产品。
目前激活这些分子进行后续化学反应的大规模工艺过程需要在高温高压条件下进行，这种苛刻的反应条件很难维持，成本也很高，同时也会产生大量的废物。此外，就甲烷的特殊情况而言，激活所需高温条件使有机分子直接分解，也就无法获得药物所需的任何产物。
由TU/e的Timothy Noël领导的研究小组，与上海理工大学（中国）、帕维亚大学（意大利）和Vapourtec Ltd.（英国）的研究人员合作，设计了一种在室温和低压下用光激活烷烃的新工艺。
重大突破
该研究成果对于将烷烃转化为医药和其他行业材料的有用构件来说是一个重大突破，新方法可以立即将烷烃用于更复杂的分子，而不会产生许多不必要的副产品，同时减少污染，简化活化过程。
为了实现这种新工艺，研究人员必须解决两个主要问题。首先，他们需要一种能够轻松破坏或断裂C-H键的方法，其键解离能(BDE)在96.5至105 kcal mol-1之间。甲烷中的C-H键是最难断裂的。其次，气态烷烃处理需要特定技术，能够使烷烃在精心监控的反应环境中与光催化剂密切接触。研究人员通过在室温下用紫外光（约365nm）在合适的催化剂存在下激发烷烃来解决这两个问题。
所用的催化剂是十聚钨酸盐。当被照亮时，催化剂变得高能，然后有足够的能量分裂C-H键。研究人员发现，该催化剂可用于甲烷，乙烷，丙烷和异丁烷。新方法比传统方法更快，这项研究采用了微反应器，因为微反应器有利于更好地控制反应条件，更好地封闭气态原料并易于对催化剂照明。未来，研究人员将考虑采用让产能更高的反应器。这一新方法为一些药物的廉价生产铺平了道路，因为激活气体生产药物的成本将更低。
