Были проведены обширные исследования по окислению метана с получением метанола для производства полезных соединений, таких как формальдегид, диметиловый эфир и др. Но метан является наиболее трудно окисляемым углеводородом, и на сегодняшний день в меру наших возможностей известно, что не разработан метод эффективного и селективного преобразования метана в метанол в щадящих условиях.
Вдохновленные структурой и механизмом реакции встречающихся в природе металлоферментов, окисляющих метан, исследователи разработали моно нуклеарный комплекс с гидрофобной средой вблизи активного центра железа.
Используя этот комплекс железа в качестве катализатора и дешевого безопасного окислителя, они осуществили прямую конверсию метана в метанол с высокой эффективностью и селективностью. В этой реакции окисление метана протекает в мягких условиях при температуре 50°С и давлении ~10 атм в водном растворе.
Каталитическое число оборотов превышает 500 за 3 часа, и метанол может быть получен с высокой селективностью 83%. Достижение такой высокой эффективности и селективности обусловлено наличием гидрофобной среды вблизи железного центра, т. е. активного центра катализатора.
Гидрофобна я полость улавливает метан (гидрофобное вещество) и высвобождает образовавшийся метанол (гидрофильное вещество) в водный раствор, предотвращая чрезмерное окисление метанола, подавляя его приближение к активному железному центру. Ожидается, что такой механизм «поймай и выпусти» станет эффективной моделью, которую можно применять для преобразования метана в метанол, а также для эффективного химического превращения различных гидрофобных органических соединений.
Исследование опубликовано в журнале Nature.
