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当代炼金术：甲烷变甲醇的第一步
投稿：Dragoon
原文：https://phys.org/news/2020-03-unt-modern-day-alchemist-methane-methanol.html
引言：一个碳原子周围四个氢构成了甲烷。甲醇的结构与之相似，只是一个氢和碳中间多了个氧。北德克萨斯大学的资深教授Tom Cundari表示，廉价大量地把甲醇转化为甲烷，就如点石成金。
甲烷是天然气的主要成分，需要冷却加压进行液化后才能用管道、车船等方法运输。这个工序昂贵且危险。但是，我们可以把甲烷变为和他分子结构相似、不需要加压的室温稳定的“兄弟”—— 这个形态就是甲烷。
“甲醇拥有甲烷绝大部分的能量，可以用汽车、火车、轮船乃至管道进行经济安全的运输，”Cundari说，“甲醇本身就可以作为燃料使用，同时也有方法将其转变为汽油，供现有的汽车直接使用。而且甲醇汽油一旦工业化，价格上将比源自石油化工的汽油更便宜”。
Cundari 解释说甲醇变甲烷很简单，只需要把一个碳氢键“烧一下”就行。但是，“烧一下”必须及时停止，否则就会有进一步的反应，最终甲烷会变成二氧化碳和水，而这恰到好处的控制是最难的部分。
“‘烧一下’必须有严格的控制。”他说，“甲烷是一个碳连着四个氢。我们要得到甲醇，就需要在一个氢和碳之间插入一个氧。”
为了恰到好处地插入这个氧，Cundari使用了催化剂和亲核试剂(富电子基团)作为共催化剂，来将反应停止在甲醇这一步。
“直到现在，我也不认为有谁认识到亲核试剂对这个过程能有多重要。”Cundari说，“这是我们工作的突破点。”
参考文献：Revealing a Decisive Role for Secondary Coordination Sphere Nucleophiles on Methane Activation. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 6, 3125-3131. DOI: 10.1021/jacs.9b12644