C-H 機能化の概念は、現代の化学および関連科学にとって非常にホットなトピックです。この概念は、炭素-水素化合物の水素原子を官能基で置き換えることを意味し、価値のある「機能化された」C–X 化合物を可能にします。
この手順は、不活性な飽和有機化合物 (アルカン、「有機化学の希ガス」) を変換する方法として、実用的な観点から特に重要です。原油の広く使用されている成分であるアルカンは、酸素または窒素を含む化学物質など、より反応性の高い化学物質にスムーズに変換する必要があります。後者は、プラスチック、医療、およびその他の需要の高い材料の多数の合成のための機能的試薬として機能する可能性があります.
さまざまな種類の金属錯体が、これらの必須アルカン変換（芳香族炭化水素やその他の炭素-水素化合物と同様）を効果的に触媒することが証明されています。これらの反応は、温和な「グリーン ケミストリー」条件 (多くの場合、温度が 100 °C を超えない) で行われ、選択的である可能性があります。これは、原油成分の変換の従来の方法と比較して大きな利点です (注意 - クラッキングまたは熱分解反応は、通常、1000 °C までの加熱を必要とし、膨大な数の生成物を提供します)。
C-H活性化のいくつかの金属錯体支援反応が、炭素-水素結合を立体特異的に機能化することは注目に値します。これにより、いくつかの類似体の金属錯体が非常に活性で選択的な金属含有酵素となり、生体内で C-H 活性化反応を実行します。化学者は、金属錯体によって触媒される C-H 化合物の機能化の特徴を調査する中で、触媒の金属イオンの有機周囲 (配位子) の重要な役割を明らかにしました。配位子の性質を変化させることで、触媒反応の効率が劇的に向上し、場合によっては、同じ性質の金属イオンと比較した場合でも、触媒活性パラメーターで 1,000 倍以上の利益が得られました。つまり、(i に対する配位子の影響の調整 ) 多金属触媒化合物の存在の可能性 (ii ) 触媒活性種の安定性、および (iii ) 反応自体のメカニズムの変化。
最近、触媒的に有望な金属化合物のさらなる研究の文脈で、かさばるシリコンまたはゲルマニウムセスキオキサン配位子に基づく一連の多金属化合物が合成されました。シリコン (またはゲルマニウム) 中心に 1 つの有機基と 3 つの酸素原子を持つこれらの特定の配位子を使用することで、研究者は多数の生成物を分離することができました。現在、4 ～ 13 個の金属中心を含む錯体が記載されています。それらの特別な特徴は、金属イオンの数と性質 (遷移/アルカリ性)、および追加の有機 (窒素またはリン含有) リガンドの関与、および Si または Ge マトリックスに応じて、独自の分子構造を形成する能力です。
多金属金属錯体は、単核化合物に比べて触媒活性が高いことが多いという予想に基づき、これらのプレ触媒は過酸化物によるベンゼン、アルカン、アルコールの酸化において高い触媒活性を示すことがわかりました。場合によっては、酸 (硝酸、トリフルオロ酢酸) の添加物が助触媒として使用されました。
テストされた金属化合物の活性は、錯体 (Si12) の分子トポロジーに依存することがわかったことを強調することが重要です。 Cu4 ナ4 球状またはサンドイッチ状構造のβ-ベースの化合物は、主に異なる活性を示した)。次に、コバルト含有錯体、柱状Si
これらの発見は、最近 Journal of Organometallic Chemistry に掲載された、Si- または Ge-sesquioxane 骨格内の多核遷移金属錯体によって触媒される過酸化物による C‒H 化合物の酸化というタイトルの記事に記載されています。 .この研究は、INEOS RAS の Mikhail M. Levitsky、INEOS RAS および RUDN 大学の Alexey N. Bilyachenko、Semenov Institute of Chemical Physics RAS および Plekhanov ロシア経済大学の Georgiy B. Shul'pin によって実施されました。
