С1-химия - это химия одноуглеродных молекул. Хотя многие соединения и ионы содержат только один углерод, стабильное и обильное сырье C-1 является предметом исследований. Четыре соединения имеют большое промышленное значение: метан , окись углерода , двуокись углерода и метанол . Технологии, которые взаимно преобразуют эти виды, часто имеют последствия. [1]
Промышленные процессы [ править ]
Окись углерода и метанол являются важным химическим сырьем. СО используется в бесчисленных реакциях карбонилирования . Вместе с водородом он является сырьем для процесса Фишера – Тропша , который дает жидкое топливо. Метанол является предшественником уксусной кислоты , диметилового эфира , формальдегида и многих метильных соединений (сложных эфиров, аминов, галогенидов). Более крупномасштабное применение - метанол для олефинов , из которых получают этилен и пропилен . [2]
В отличие от ситуации с монооксидом углерода и метанолом, метан и диоксид углерода имеют ограниченное использование в качестве сырья для химических веществ и топлива. Это несоответствие контрастирует с относительным содержанием метана и углекислого газа. Метан часто частично превращается в окись углерода для использования в процессах Фишера-Тропша. Для повышения качества метана представляет интерес его окислительное сочетание :
- 2 канала
4+ O
2→ С
2ЧАС
4+ 2 часа
2O
Важным для преобразования диоксида углерода является его электрохимическое восстановление до непредельных углеводородов. Эта технология остается перспективной.
Биохимия [ править ]
Метан, оксид углерода, диоксид углерода и метанол также являются субстратами и продуктами ферментативных процессов. В метаногенезе монооксид углерода, диоксид углерода и метанол превращаются в метан при условии использования подходящих восстановителей. [3] Метаногенез метаногенными археями обратим. [4]
При фотосинтезе углекислый газ и вода превращаются в сахара (и O 2 ), энергия для этой (термической) восходящей реакции обеспечивается солнечным светом.
Ссылки [ править ]
- ^ Карл Местерс (2016). «Подборка последних достижений в химии C1». Ежегодный обзор химической и биомолекулярной инженерии . 7 : 223–38. DOI : 10,1146 / annurev-chembioeng-080615-034616 . PMID 27276549 .
- ^ Tian, P .; Wei, Y .; Е, М .; Лю, З. (2015). «Метанол в олефины (MTO): от основ до коммерциализации» . ACS Catal . 5 : 1922–1938. DOI : 10.1021 / acscatal.5b00007 .CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )
- ^ Thauer, РК (1998). «Биохимия метаногенеза: дань уважения Марджори Стивенсон» . Микробиология . 144 : 2377–2406. DOI : 10.1099 / 00221287-144-9-2377 . PMID 9782487 .
- ^ Шеллер, Сильван; Генрих, Майке; Бохер, Рейнхард; Thauer, Rudolf K .; Яун, Бернхард (03.06.2010). «Ключевой никелевый фермент метаногенеза катализирует анаэробное окисление метана». Природа . 465 (7298): 606–608. Bibcode : 2010Natur.465..606S . DOI : 10,1038 / природа09015 . ISSN 1476-4687 . PMID 20520712 .
