ゼオライト上でメタンを酸化する活性種はどんな化学種？
Stanford, ソロモン先生の新作がNatureに。 The active site of low-temperature methane hydroxylation in iron-containing zeolites Nature 2016, 536, 317. http://www.nature.com/nature/journal/v536/n7616/pdf/nature19059.pdf 解説記事 http://www.nature.com/nature/journal/v536/n7616/pdf/536280a.pdf メタンは炭素と水素からなる、最も単純な有機化合物である。 近年、北米大陸のシェールガス開発が、世界の資源の流れ、お金の流れを変えているが、シェールガスの主成分がメタンである。 そのまま燃料として使えば良いのだが、ガスなので貯蔵や運搬のコストがかかることから、簡便に液化する方法として、メタノールへの変換が注目されている。 しかし、メタンは全く官能基を持たないがゆえC–H結合は極性をもたないため、極性反応が難しい。かといってC–H結合を均一開裂させようにも、メタンのC–H結合は高い結合乖離エネルギー(104 kcal mol-1)を持つため極めて安定である。 では、熱をかけて活性化エネルギーを稼いでやろうとすればどうだろう。メタンを酸化して生成するメタノールは、メタンより高い反応性を有することから、メタノールの酸化がメタンの酸化に優先して進行してしまう。この酸化反応の行き着く先は二酸化炭素であり、当然二酸化炭素になってしまえばエネルギーとしては使えないのである。s このジレンマを超えた効率的な酸化反応系を構築することは、触媒化学のチャレンジであるとされている(C&E News, 1993, 71 (22), 23−27.)。 この難しい反応をこなすアプローチの一つとして、ゼオライト上に担持された遷移金属を触媒とする手法は精力的に研究されている。 しかしこれまで、ゼオライト触媒中の活性点が、どのような構造を取っているかについては長年大きな議論があり、はっきりしないことが多かった。触媒表面のリアルタイム解析（operando/オペランド [operationのラテン語] 解析）は、触媒化学領域