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超分子催化剂将甲烷转化为高附加值化合物时间：2025-11-21 西班牙圣地亚哥德孔波斯特拉大学科学家开发出一种新型超分子催化剂，可将甲烷等天然气成分转化为具有高附加值的化合物，如药物合成中的关键中间体等。相关成果发表于最新一期《科学进展》杂志。 科学界与工业界一直在探索如何将甲烷等碳氢化合物直接转化为高价值化学品。然而，甲烷本身极为稳定、反应活性低，限制了其在化工领域作为可持续原料的应用。 此次团队利用甲烷直接合成出具有生物活性的化合物——二甲基雌酚，这是一种常用于激素疗法的非甾体雌激素。研究表明，新方法能以简单、丰富且廉价的原料，构建出结构复杂、价值高的分子。
研究策略聚焦于烯丙基化反应，即在气体分子上连接一个称为“烯丙基”的小化学基团，作为后续合成从药物到日用化学品多种终端产品的“多功能锚点”。然而，传统催化系统容易生成无用的氯化副产物。为解决这一问题，团队设计了一种定制化的超分子催化剂。其核心在于采用四氯高铁酸盐阴离子作为催化活性中心，并通过三甲基吡啶对苯甲磺酸盐阳离子进行稳定，从而有效调控反应中自由基的活性。 催化剂中铁原子周围形成的复杂氢键网络，既能维持光催化活化烷烃所需的高反应性，又能抑制副反应，尤其是竞争性氯化反应的发生，为实现烯丙基化反应创造了理想条件。 最新方法采用廉价、丰富且低毒的铁元素替代传统贵金属，反应在温和的温度与压力条件下进行，并由LED光源驱动，大幅降低了能耗与环境负担。 |
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