Organoboorchemie kan methaan chemisch reactief maken, en dat gaat veel gemakkelijker dan gedacht. In Science verschenen deze week twee recepten tegelijk voor zulke reacties, die aardgas ineens stukken veelzijdiger maken dan het nu is.

Dat reactief maken houdt dan in dat je minstens één van de vier C-H bindingen losweekt, en liefst ook niet meer dan een tegelijk. Die bindingen behoren echter tot de meest stabiele binnen de organische chemie. In het lab lukt het wel om er iets mee te doen, maar de daar toegepaste methodes lenen zich niet voor grootschalige toepassing. Vergassen tot synthesegas waar je dan weer vloeibare GTL-brandstoffen van maakt is tot nu toe de minst on-elegante optie, maar in de praktijk wordt het meeste aardgas gewoon verbrand. Wat eigenlijk zonde is van de mooie moleculen.

De nu gepubliceerde recepten komen er allebei op neer dat je één H tijdelijk vervangt door een organoboorverbinding, die je daarna relatief gemakkelijk kunt inruilen voor de groep die je er eigenlijk aan wilt zetten. Bijvoorbeeld een OH-groep, zodat je methanol krijgt. In beide gevallen zorgen organo-overgangsmetaalcomplexen voor de katalyse.

Melanie Sanford en collega’s van de University of Michigan gebruiken daarbij bis-pinacolboraan (zie afbeelding) als boorverbinding. Onder invloed van een iridium-, rhodium- of rutheniumcomplex wordt die verbinding gesplitst waarbij één helft zich aan een H van methaan hecht en de andere helft aan de resterende CH₃. Als oplosmiddel dient cyclohexaan, de temperatuur bedraagt 150 graden Celsius en de druk 2800-3500 kPa. Nadeel is dat, wanneer je niet uitkijkt, nog een tweede H wordt vervangen.

Daniel Mindiola (University of Pennsylvania) en zijn Koreaanse collega Mu-Hyun Baik hadden een high-throughputinstallatie tot hun beschikking waarmee ze 96 recepten tegelijk konden uitproberen. Ze kwamen echter óók uit op 150 graden, 3500 kPa en bis-pinacolboraan, alleen werken ze met andere liganden rond hun katalysator. Hier werden de beste resultaten geboekt met iridium als katalysator, terwijl in Michigan ruthenium het beste werkte.

De volgende uitdaging is om die schaarse en peperdure metalen te vervangen door iets goedkopers, waarbij Baik het eerste denkt aan kobalt.

bron: University of Pennsylvania, Korea Institute for Basic Science