Catalizadores de metales de transición

El uso del vanadio como catalizador es la segunda aplicación más importante del vanadio, después de su uso como aditivo para mejorar la producción de acero. Un catalizador de vanadio puede activar eficazmente los peróxidos y oxidar selectivamente sustratos como bromuros, sulfuros y alquenos. Estos catalizadores transfieren eficazmente átomos de oxígeno a un sustrato que se utiliza para obtener moléculas oxidadas valiosas en una reacción a gran escala con un alto grado de selectividad. Además, los catalizadores de vanadio son eficaces para la polimerización de olefinas. Los óxidos de vanadio pueden aplicarse en los patrones de emisión de los vehículos y en la desulfuración de los crudos. Además, el uso de oxidantes ecológicos, como el hidrógeno y el hidroperóxido de alquilo, aumenta significativamente el potencial de aplicación de los catalizadores de vanadio a nivel industrial.

El hierro y los compuestos de hierro se utilizan ampliamente como reactivos o catalizadores. Por ejemplo, el cloruro férrico y el bromuro se han utilizado durante mucho tiempo como catalizadores de hierro ácido de Lewis en las reacciones clásicas de sustitución aromática electrófila. Los complejos de hierro con ligandos orgánicos son de especial interés y pueden servir como catalizadores de Fe respetuosos con el medio ambiente para una gran variedad de transformaciones. Un ejemplo ilustrativo de esto es el papel tan útil que desempeña la catálisis del hierro en el estudio oportuno del proceso de deshidrogenación del amoníaco-borano.

Al ser económicos y ecológicos, los catalizadores de cobalto han despertado un gran interés para las reacciones de acoplamiento cruzado. Los catalizadores de cobalto son reactivos muy activos que se utilizan ampliamente en la síntesis eficiente y selectiva de productos farmacéuticos, productos naturales y nuevos materiales. Estos catalizadores muestran una mayor reactividad para diversas reacciones de formación de enlaces carbono-carbono. Las sales de cobalto como catalizadores muestran una buena tolerancia a los grupos funcionales, una alta quimioselectividad y requieren condiciones de reacción suaves en comparación con el paladio y el níquel, los catalizadores más utilizados para el acoplamiento cruzado catalizado por metales.

Los catalizadores de níquel desempeñan un papel fundamental en muchas transformaciones sintéticas, desde reacciones de acoplamiento cruzado carbono-carbono hasta la reducción de enlaces de carbono ricos en electrones con níquel de Raney. Estos catalizadores de níquel abarcan una amplia gama de estados de oxidación: níquel (0), níquel (II), níquel (III) y níquel (IV). Los catalizadores de Ni disponibles para su compra inmediata son aleaciones de aluminio y níquel (Al Ni), hidratos de amonio y níquel, Ni COD, haluros de Ni (cloruros, bromuros, fluoruros y yoduros), ciclopentadienilos de Ni, níquel metálico, acac de níquel y níquel Raney, productos de W.R. Grace and Company.

Los catalizadores de cobre son útiles para condiciones de reacción más suaves y muestran excelentes rendimientos, sin embargo, las reacciones químicas son lentas y requieren altas temperaturas. Entre las reacciones mediadas por metales de transición para formar enlaces carbono-carbono y enlaces carbono-heteroátomo, los catalizadores de cobre se utilizan en reacciones de Ullmann, reacciones de Diels-Alder, expansiones de anillos, acoplamiento de Castro-Stevens, la reacción de Kharasch-Sosnovsky y una variante notable de la adición cicloadición 1,3-dipolar de Huisgen que utiliza un catalizador de Cu(I) desarrollado independientemente por Meldal y Sharpless. Ofrecemos catalizadores y precatalizadores de cobre eficientes, así como componentes de estructuras metalorgánicas (MOF) que contienen cobre para todas sus necesidades de catálisis con cobre.

Los catalizadores de zinc tienen una amplia aplicación en la química sintética y la síntesis orgánica. Un catalizador de cloruro de zinc, que actúa como un ácido de Lewis de fuerza moderada, puede catalizar la síntesis de Fischer Indole para convertir hidrazonas arílicas en indoles, y la acilación de Friedel-Crafts para producir productos monoacilados a partir de arenos y cloruros de acilo. Además del ZnCl₂, un catalizador de óxido de zinc puede ser útil en una variedad de conversiones catalíticas. También ofrecemos catalizadores de zinc adicionales, como diversos haluros de zinc, que catalizan reacciones estereoespecíficas y regioselectivas. Además de sus propiedades catalíticas, nuestros compuestos de zinc también tienen aplicaciones en la ciencia de los materiales como puntos cuánticos quimioluminiscentes y nanomateriales. Nuestros compuestos de zinc también pueden utilizarse como materiales de partida en la preparación de reactivos organozinc utilizados en el acoplamiento de Negishi.

La reacción de carboaluminación asimétrica catalizada por circonio (ZACA), desarrollada por el premio Nobel Ei-ichi Negishi, es quizás uno de los ejemplos más conocidos del uso del catalizador de circonio. La reacción ZACA proporciona un medio para la funcionalización quiral de alquenos con agentes organoaluminio, catalizada por un catalizador quiral de bis(indenil)circonio. Otro catalizador de circonio notable es el dióxido de circonio o circonia. La lista de aplicaciones del catalizador de circonia en la catálisis heterogénea está creciendo rápidamente. Algunas de las aplicaciones incluyen: descomposición del óxido nítrico, reducción del ácido carboxílico a aldehídos, deshidratación selectiva de alcoholes secundarios a alquenos terminales e hidrogenación del monóxido de carbono a isobutano.

Catalizadores de rutenio

La transformación oxidativa selectiva de diversos grupos funcionales con oxidantes respetuosos con el medio ambiente y fácilmente accesibles se puede lograr fácilmente con un catalizador de rutenio adecuado. Los catalizadores de rutenio pueden ser una herramienta muy potente en la química sintética para la catálisis selectiva de transformaciones oxidativas, como la epoxidación asimétrica de alquenos, la generación de especies de dioxígeno, la dihidroxilación de olefinas y la deshidrogenación oxidativa de alcoholes.

Los catalizadores de rutenio también se emplean ampliamente en reacciones de metátesis, siendo los catalizadores de Grubbs los más conocidos en el campo de la metátesis de olefinas. La gran popularidad de los catalizadores de Grubbs se explica por su alta tolerancia a diversos grupos funcionales y su gran estabilidad en el aire y en una gran variedad de disolventes.

El catalizador de rodio es un promotor adecuado, utilizado para activar enlaces carbono-hidrógeno (C-H), y se ha convertido en una herramienta desafiante y atractiva para la catálisis. La catálisis con rodio suscita un interés cada vez mayor en el acoplamiento cruzado deshidrogenativo catalítico, lo que permite una elegante construcción de enlaces C-C. Aunque el paladio ha sido el metal elegido en la mayoría de los casos, los catalizadores de Rh también pueden ser promotores adecuados para esta activación. Además, el rodio permite realizar acoplamientos importantes, como arilo-arilo, arilo-alqueno y alqueno-alqueno, como vías viables para obtener valiosas estructuras orgánicas.

La capacidad de ajustar con precisión las condiciones de reacción (temperatura, disolventes, ligandos, bases y otros aditivos) de los catalizadores de paladio hace que la catálisis con paladio sea una herramienta extremadamente versátil en la síntesis química orgánica. Además, los catalizadores de paladio tienen una tolerancia muy alta a diversos grupos funcionales y a menudo son capaces de proporcionar una excelente especificidad estereoquímica y regiospecífica, lo que ayuda a evitar la necesidad de grupos protectores. Forma un grupo de catalizadores muy versátil, conocido por su uso en reacciones de formación de enlaces de carbono (principalmente C-C, C-O, C-N y C-F), como el acoplamiento de Heck, el acoplamiento de Suzuki, el acoplamiento de Stille, el acoplamiento de Hiyama, el acoplamiento de Sonogashira, el acoplamiento de Negishi y la aminación de Buchwald-Hartwig, entre otros.

En la catálisis heterogénea, los catalizadores de paladio, como el catalizador de Lindlar (o paladio de Lindlar), son muy eficaces para facilitar la hidrogenación selectiva. Esto incluye la conversión de triples enlaces en dobles enlaces cis, la monohidrogenación de poliolefinas y la hidrogenación de azidas en aminas.

Le invitamos a revisar nuestra amplia oferta de catalizadores de paladio homogéneos y heterogéneos altamente versátiles. Para una mayor comodidad en la purificación y la limpieza posterior a la reacción, también hemos incluido una selección de catalizadores de Pd soportados, así como una línea completa de catalizadores de Pd Encat^® reciclables e inmovilizados que son adecuados para diversas reacciones de formación de enlaces e hidrogenación/reducción.

Nuestra cartera también ofrece una amplia variedad de catalizadores de plata de alta calidad para la catálisis de metales de transición en síntesis orgánica. Los catalizadores de plata se utilizan habitualmente debido al alto poder de oxidación y al alto potencial de oxidación de los complejos de plata. Además, también actúan como activadores de plata y mejoran la electronegatividad de otros catalizadores, como el oro. La síntesis orgánica e inorgánica se beneficia del potencial de oxidación estequiométrico de los compuestos de plata. Las transformaciones orgánicas homogéneas catalizadas por plata ponen de relieve la química redox única de la plata, capaz de catalizar reacciones con alta estereo y regioselectividad. Los catalizadores de plata median eficazmente tanto en la formación de enlaces intermoleculares como intramoleculares. Los procesos heterogéneos que implican la catálisis de la plata incluyen la reducción de NO_x y la oxidación catalítica del monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO₂). Las sales de plata (I) también se utilizan en varias reacciones de adición nucleófila y transformaciones orgánicas catalizadas por plata.

Proporcionamos catalizadores de platino eficientes, por ejemplo, dióxido de platino, también llamado catalizador de Adams, para la hidrogenación de diversos grupos funcionales y reacciones de deshidrogenación en síntesis orgánica. Durante la reacción se forma negro de platino, el catalizador Pt activo. La utilización de la catálisis de platino en alquinos da como resultado una adición sinantrópica, formando un alqueno cis. Dos de las transformaciones más importantes que utilizan catalizadores de platino son la hidrogenación de compuestos nitro a aminas y de cetonas a alcoholes. Cabe destacar que las reducciones de alquenos también se pueden realizar con el catalizador de Adams en presencia de grupos nitro sin reducir el grupo nitro. Los catalizadores de platino son preferibles a los de paladio para minimizar la hidrogenólisis al reducir compuestos nitro a aminas. Este catalizador de Pt también se utiliza para la hidrogenólisis de ésteres de fenilfosfato, una reacción que no se produce con catalizadores de paladio.

Antes de la década de 1980, se consideraba que el oro tenía poca actividad catalítica. Los avances, encabezados por F. Dean Toste (Universidad de California, Berkeley) y otros, han impulsado al oro a la vanguardia de la catálisis de metales de transición. En particular, los complejos de oro (I) ligados con fosfina han surgido recientemente como potentes catalizadores de formación de enlaces C-C capaces de realizar una variedad de reacciones en condiciones suaves. La lista de métodos útiles para la construcción de enlaces C-C incluye ciclopropanaciones, isomerizaciones de eninas, reordenamientos de Rautenstrauch, reacciones de enos y expansiones de anillos. Por lo general, el sistema catalítico se basa en un complejo de cloruro de oro (I) y fosfina en combinación con un cocatalizador de sal de plata para generar las especies activas in situ.