Übergangsmetallkatalysatoren

Die Verwendung von Vanadium als Katalysator ist der zweitwichtigste Einsatzbereich für Vanadium neben seiner Verwendung als Zusatzstoff zur Verbesserung der Stahlproduktion. Ein Vanadiumkatalysator kann Peroxide wirksam aktivieren und Substrate wie Bromide, Sulfide und Alkene selektiv oxidieren. Diese Katalysatoren übertragen Sauerstoffatome effektiv auf ein Substrat, das eingesetzt wird, um wertvolle oxidierte Moleküle in einer groß angelegten Reaktion mit einem hohen Grad an Selektivität zu erhalten. Außerdem sind Vanadiumkatalysatoren effiziente Katalysatoren für die Olefinpolymerisation. Vanadiumoxide können bei den Emissionsnormen für Fahrzeuge und bei der Entschwefelung von Rohölen eingesetzt werden. Darüber hinaus erhöht die Verwendung ökologischer Oxidationsmittel, wie z. B. Wasserstoff und Alkylhydroperoxid, die Einsatzmöglichkeiten von Vanadiumkatalysatoren in der Industrie erheblich.

Eisen und Eisenverbindungen werden häufig als Reagenzien oder Katalysatoren verwendet. Beispielsweise werden Eisenchlorid und -bromid seit langem als Lewis-Säure-Eisenkatalysatoren in klassischen elektrophilen aromatischen Substitutionsreaktionen verwendet. Eisenkomplexe mit organischen Liganden sind von besonderem Interesse und können als umweltfreundliche Fe-Katalysatoren für eine Vielzahl Umwandlungen dienen. Ein Beispiel hierfür ist die sehr nützliche Rolle, die die Eisenkatalyse bei der zeitnahen Untersuchung des Ammoniak-Boran-Dehydrierungsprozesses spielt.

Da Kobaltkatalysatoren sowohl kostengünstig als auch ökologisch sind, haben sie großes Interesse an Kreuzkupplungsreaktionen geweckt. Kobaltkatalysatoren sind hochaktive Reagenzien, die in großem Umfang für die effiziente und selektive Synthese von Arzneimitteln, Naturstoffen und neuen Materialien eingesetzt werden. Diese Katalysatoren weisen eine höhere Reaktivität bezüglich verschiedener Reaktionen zur Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen auf. Kobaltsalze als Katalysatoren weisen eine gute Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen und eine hohe Chemo-Selektivität auf und erfordern milde Reaktionsbedingungen im Vergleich zu Palladium und Nickel, den am häufigsten verwendeten Katalysatoren für metallkatalysierte Kreuzkupplungen.

Nickelkatalysatoren spielen eine zentrale Rolle bei vielen synthetischen Umwandlungen, von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kreuzkupplungsreaktionen bis hin zur Reduktion elektronenreicher Kohlenstoffbindungen mit Raney-Nickel. Diese Nickelkatalysatoren umfassen eine Reihe von Oxidationsstufen: Nickel (0), Nickel (II), Nickel (III) und Nickel (IV). Unmittelbar verfügbare Ni-Katalysatoren sind Aluminium-Nickel-Legierungen (Al Ni), Ammonium-Nickel-Hydrate, Ni(COD), Ni-Halogenide (Chloride, Bromide, Fluoride und Iodide), Ni-Cyclopentadienyle, Nickelmetall, Nickel-Acac und Raney-Nickel – Produkte von W.R. Grace and Company.

Kupferkatalysatoren eignen sich für mildere Reaktionsbedingungen und weisen eine ausgezeichnete Ausbeute auf. Allerdings sind die chemischen Reaktionen langsam und erfordern hohe Temperaturen. Unter den durch Übergangsmetalle vermittelten Reaktionen zur Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen und Kohlenstoff-Heteroatom-Bindungen werden Kupferkatalysatoren in Ullmann-Reaktionen, Diels-Alder-Reaktionen, Ringerweiterungen, der Castro-Stephens-Kupplung, der Kharasch-Sosnovsky-Reaktion und einer bemerkenswerten Variante der Huisgen 1,3-dipolaren Cycloaddition unter Verwendung eines Cu(I)-Katalysators eingesetzt, die unabhängig voneinander von Meldal und Sharpless entwickelt wurde. Wir bieten effiziente Kupferkatalysatoren und Vorkatalysatoren sowie kupferhaltige Komponenten metallorganischer Gerüste (MOF) für Ihren gesamten Bedarf im Bereich der Kupferkatalyse.

Die Zinkkatalyse findet breite Anwendung in der synthetischen Chemie und der organischen Synthese. Ein Zinkchloridkatalysator, der als schwache Lewis-Säure wirkt, kann die Fischer-Indol-Synthese zur Umwandlung von Arylhydrazonen in Indole und die Friedel-Crafts-Acylierung zur Herstellung monoacylierter Produkte aus Arenen und Acylchloriden katalysieren. Neben ZnCl₂ kann auch ein Zinkoxidkatalysator für eine Vielzahl katalytischer Umwandlungen nützlich sein. Wir bieten darüber hinaus weitere Zinkkatalysatoren an, darunter verschiedene Zinkhalogenide, mit denen stereospezifische und regioselektive Reaktionen katalysiert werden. Zusätzlich zu den katalytischen Eigenschaften finden unsere Zinkverbindungen als chemilumineszierende Quantenpunkte und Nanomaterialien Anwendung in der Werkstoffwissenschaft. Unsere Zinkverbindungen können auch als Ausgangsstoffe für die Herstellung von zinkorganischen Reagenzien für die Negishi-Kupplung verwendet werden.

Die von Nobelpreisträger Ei-ichi Negishi entwickelte zirkoniumkatalysierte asymmetrische Carboaluminierung (ZACA) ist vielleicht eines der bekanntesten Beispiele für den Einsatz eines Zirkoniumkatalysators. Die ZACA-Reaktion ermöglicht die chirale Funktionalisierung von Alkenen mit aluminiumorganischen Agenzien, katalysiert durch einen chiralen Bis(indenyl)zirkonium-Katalysator. Ein weiterer bemerkenswerter Zirkoniumkatalysator ist Zirkoniumdioxid, auch Zirkonia genannt. Die Liste der Anwendungen von Zirkoniakatalysatoren in der heterogenen Katalyse wächst schnell. Einige der Anwendungen sind: Zersetzung von Stickstoffoxid, Reduktion von Carbonsäure zu Aldehyden, selektive Dehydratisierung sekundärer Alkohole zu endständigen Alkenen und Hydrierung von Kohlenmonoxid zu Isobutan.

Rutheniumkatalysatoren

Selektive oxidative Umwandlung verschiedener funktioneller Gruppen mit umweltfreundlichen und leicht zugänglichen Oxidationsmitteln lassen sich mit einem geeigneten Rutheniumkatalysator leicht erreichen. Rutheniumkatalysatoren können in der synthetischen Chemie ein sehr leistungsfähiges Werkzeug für die selektive Katalyse oxidativer Umwandlungen sein, wie z. B. die asymmetrische Epoxidierung von Alkenen, die Erzeugung von Dioxygenspezies, die Dihydroxylierung von Olefinen und die oxidative Dehydrierung von Alkoholen.

Rutheniumkatalysatoren werden ebenfalls häufig für Metathesereaktionen eingesetzt, wobei Grubbs-Katalysatoren die bekanntesten Katalysatoren im Bereich der Olefinmetathese sind. Die große Beliebtheit der Grubbs-Katalysatoren erklärt sich durch ihre hohe Toleranz gegenüber verschiedenen funktionellen Gruppen und ihre hohe Stabilität an der Luft und der Möglichkeit, eine Vielzahl von Lösungsmitteln zu verwenden.

Der Rhodiumkatalysator ist ein geeigneter Promotor, der zur Aktivierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen (C-H) verwendet wird, und hat sich als anspruchsvolles und attraktives Werkzeug für die Katalyse erwiesen. Die Rhodiumkatalyse stößt auf zunehmendes Interesse in der katalytischen dehydrierenden Kreuzkupplung, die einen eleganten Aufbau von C-C-Bindungen ermöglicht. Obwohl Palladium in den meisten Fällen das Metall der Wahl ist, können auch Rh-Katalysatoren geeignete Promoter für diese Aktivierung sein. Darüber hinaus ermöglicht Rhodium den Zugang zu wichtigen Kupplungen, wie Aryl-Aryl, Aryl-Alken und Alken-Alken, als praktikable Wege zu wertvollen organischen Gerüsten.

Die Möglichkeit der Feinabstimmung der Reaktionsbedingungen (Temperatur, Lösungsmittel, Liganden, Basen und andere Zusätze) von Palladiumkatalysatoren macht die Palladiumkatalyse zu einem äußerst vielseitigen Werkzeug in der organisch-chemischen Synthese. Darüber hinaus verfügen Palladiumkatalysatoren über eine sehr hohe Toleranz gegenüber verschiedenen funktionellen Gruppen und sind oft in der Lage, eine ausgezeichnete Stereo- und Regiospezifität zu bieten, was dazu beiträgt, die Notwendigkeit von Schutzgruppen zu vermeiden. Diese äußerst vielseitige Katalysatorengruppe ist für Reaktionen bekannt, bei denen Kohlenstoffbindungen gebildet werden (hauptsächlich C-C, C-O, C-N und C-F), wie z. B. neben anderen die Heck-Kupplung, Suzuki-Kupplung, Stille-Kupplung, Hiyama-Kupplung, Sonogashira-Kupplung, Negishi-Kupplung und Buchwald-Hartwig-Aminierung.

In der heterogenen Katalyse sind Palladiumkatalysatoren wie der Lindlar-Katalysator (oder Lindlar-Palladium) sehr effizient bei der Erleichterung der selektiven Hydrierung. Dazu gehören die Umwandlung von Dreifachbindungen in cis-Doppelbindungen, die Monohydrierung von Polyolefinen und die Hydrierung von Aziden zu Aminen.

Wir möchten Sie einladen, unser umfangreiches Angebot äußerst vielseitiger homogener und heterogener Palladiumkatalysatoren kennenzulernen. Um eine noch einfachere Aufreinigung und Reinigung nach der Reaktion zu erreichen haben wir eine Auswahl an Pd-Trägerkatalysatoren sowie eine ganze Reihe von wiederverwertbaren und immobilisierten Pd Encat^® Katalysatoren aufgenommen, die für verschiedene Bindungsbildungs- und Hydrierungs-/Reduktionsreaktionen geeignet sind.

Unser Portfolio bietet darüber hinaus eine große Auswahl hochwertiger Silberkatalysatoren für die Übergangsmetallkatalyse in der organischen Synthese. Aufgrund der hohen Oxidationskraft und des hohen Oxidationspotenzials von Silberkomplexen werden häufig Silberkatalysatoren verwendet. Darüber hinaus dienen sie auch als Silberaktivatoren und erhöhen die Elektronegativität anderer Katalysatoren, wie z. B. Gold. Die organische und anorganische Synthese profitiert von dem stöchiometrischen Oxidationspotenzial der Silberverbindungen. Homogene, mit Silber katalysierte organische Umwandlungen unterstreichen die einzigartige Redoxchemie von Silber, mit der Reaktionen mit hoher Stereo- und Regioselektivität katalysiert werden können. Silberkatalysatoren vermitteln effizient sowohl intermolekulare als auch intramolekulare Bindungsbildungen. Zu den heterogenen Prozessen, bei denen Silberkatalysatoren zum Einsatz kommen, gehören die NO_x-Reduktion und die katalytische Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO₂). Silber(I)-Salze werden auch in verschiedenen mit Silber katalysierten nukleophilen Additionsreaktionen und organischen Umwandlungen eingesetzt.

Wir bieten effiziente Platinkatalysatoren an, wie z. B. Platindioxid, auch Adams-Katalysator genannt, die für die Hydrierung verschiedener funktioneller Gruppen und Dehydrierungsreaktionen in der organischen Synthese verwendet werden. Bei der Reaktion bildet sich Platinschwarz, der aktive Pt-Katalysator. Die Anwendung der Platinkatalyse auf Alkine führt zu einer syn-Addition unter Bildung eines cis-Alkens. Zwei der wichtigsten Umwandlungen mit Platinkatalysatoren sind die Hydrierung von Nitroverbindungen zu Aminen und von Ketonen zu Alkoholen. Insbesondere kann die Reduktion von Alkenen ebenfalls mit dem Pt-Adams-Katalysator in Gegenwart von Nitrogruppen ohne Reduktion der Nitrogruppe durchgeführt werden. Platinkatalysatoren werden gegenüber Palladiumkatalysatoren bevorzugt, um die Hydrogenolyse bei der Reduktion von Nitroverbindungen zu Aminen zu minimieren. Dieser Pt-Katalysator wird auch für die Hydrogenolyse von Phenylphosphatestern verwendet, eine Reaktion, die bei Palladiumkatalysatoren nicht stattfindet.

Vor den 1980er Jahren wurde Gold eine geringe katalytische Aktivität zugeschrieben. Weiterentwicklungen, die von F. Dean Toste (University of California, Berkeley) und anderen vorangetrieben wurden, haben Gold zu einem wichtigen Element in der Übergangsmetallkatalyse gemacht. Insbesondere Phosphin-ligierte Gold(I)-Komplexe haben sich aktuell als leistungsstarke Katalysatoren für die Bildung von C-C-Bindungen erwiesen, mit denen eine Vielzahl von Reaktionen unter milden Bedingungen durchgeführt werden kann. Die Liste der nützlichen Methoden zum Aufbau von C-C-Bindungen umfasst Cyclopropanierungen, Enyn-Isomerisierungen, Rautenstrauch-Umlagerungen, En-Reaktionen und Ringerweiterungen. Das Katalysatorsystem basiert in der Regel auf einem Phosphin-Gold(I)-Chlorid-Komplex in Kombination mit einem Silbersalz als Co-Katalysator, um die aktive Spezies in situ zu erzeugen.