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西班牙圣地亞哥德孔波斯特拉大學科學家開發出一種新型超分子催化劑，可將甲烷等天然氣成分轉化為具有高附加值的化合物，如藥物合成中的關鍵中間體等。相關成果發表于最新一期《科學進展》雜志。

科學界與工業界一直在探索如何將甲烷等碳氫化合物直接轉化為高價值化學品。然而，甲烷本身極為穩定、反應活性低，限制了其在化工領域作為可持續原料的應用。

此次團隊利用甲烷直接合成出具有生物活性的化合物——二甲基雌酚，這是一種常用于激素療法的非甾體雌激素。研究表明，新方法能以簡單、豐富且廉價的原料，構建出結構復雜、價值高的分子。

研究策略聚焦于烯丙基化反應，即在氣體分子上連接一個稱為“烯丙基”的小化學基團，作為后續合成從藥物到日用化學品多種終端產品的“多功能錨點”。然而，傳統催化系統容易生成無用的氯化副產物。為解決這一問題，團隊設計了一種定制化的超分子催化劑。其核心在于采用四氯高鐵酸鹽陰離子作為催化活性中心，并通過三甲基吡啶對苯甲磺酸鹽陽離子進行穩定，從而有效調控反應中自由基的活性。

催化劑中鐵原子周圍形成的復雜氫鍵網絡，既能維持光催化活化烷烴所需的高反應性，又能抑制副反應，尤其是競爭性氯化反應的發生，為實現烯丙基化反應創造了理想條件。

最新方法采用廉價、豐富且低毒的鐵元素替代傳統貴金屬，反應在溫和的溫度與壓力條件下進行，并由LED光源驅動，大幅降低了能耗與環境負擔。