Catalizadores de metales de transición

La catálisis con vanadio es la segunda mayor aplicación del vanadio después de su uso como aditivo para mejorar la producción de acero. Un catalizador de vanadio puede activar con eficacia los peróxidos y oxidar selectivamente sustratos como bromuros, sulfuros y alquenos. Se ha demostrado que estos catalizadores transfieren eficazmente átomos de oxígeno a un sustrato que es sintéticamente útil para la obtención de valiosas moléculas oxidadas en una reacción a gran escala con un alto grado de selectividad. Además, los catalizadores de vanadio son catalizadores eficientes para la polimerización de las olefinas. Los óxidos de vanadio pueden aplicarse en las normas de emisiones para vehículos y en la desulfuración del petróleo crudo. Además, el uso de oxidantes ecológicos, por ejemplo, hidroperóxido de hidrógeno y de alquilo, aumenta significativamente la posible aplicación de los catalizadores de vanadio en la industria.

El hierro y los compuestos de hierro están ampliamente distribuidos en la naturaleza y pueden funcionar como reactivos o como catalizadores. Por ejemplo, el cloruro y el bromuro de hierro se han utilizado durante mucho tiempo como catalizadores ácidos de Lewis en la clásica reacción de sustitución aromática electrófila. Los complejos de hierro con ligandos orgánicos son de particular interés y pueden servir como catalizadores de Fe ecológicos para una serie de transformaciones. El muy útil papel que desempeña la catálisis férrica en el estudio oportuno del proceso de deshidrogenación amoniaco-borano ilustra este punto, ya que el amoniaco-borano (NH3:BH3, AB) es importante como material de almacenamiento de hidrógeno.

Al ser económicos y ecológicos, los catalizadores de cobalto han atraído un intenso interés para el acoplamiento cruzado. Los catalizadores de cobalto son reactivos muy activos que se aplican extensamente en la síntesis eficiente y selectiva de productos farmacéuticos, productos naturales y nuevos materiales. Se ha demostrado que estos catalizadores son más reactivos para las formaciones de diversos enlaces carbono-carbono (C–C). La catálisis con cobalto utilizando sales de cobalto se caracteriza por una buena tolerancia de grupo funcional, condiciones de reacción suaves y gran quimioselectividad en comparación con el paladio y el níquel, los catalizadores más utilizados para el acoplamiento cruzado catalizado por metales. Es posible una amplia gama de nuevas reacciones de catálisis con cobalto, mediadas por una variedad de reactivos organometálicos con haluros de vinilo, alquilo o arilo.

La catálisis con níquel desempeña un papel central en muchas transformaciones sintéticas que van desde las reacciones de acoplamiento cruzado en las que se forman enlaces carbono-carbono hasta la reducción de enlaces de carbono ricos en electrones con catalizadores de níquel Raney. Estos catalizadores de níquel abarcan una variedad de estados de oxidación: níquel (0), níquel (II), níquel (III) y níquel (IV). Los tipos de catalizadores de Ni disponibles para compra inmediata son las aleaciones de níquel y aluminio (Al Ni), los hidratos de níquel de amonio, el ciclooctanodieno (COD) de Ni, los haluros de Ni (cloruros, bromuros, fluoruros y yoduros), los ciclopentadienilos de Ni, níquel metal, acacS de níquel y los catalizadores de níquel Raney que son 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 temperaturas elevadas. Entre las reacciones mediadas por metales de transición para formar enlaces carbono-carbono y enlaces carbono-heteroátomos, la catálisis con cobre se utiliza en las reacciones de Ullmann, las reacciones de Diels-Alder, las expansiones de anillo, el acoplamiento Castro-Stevens, la reacción de Kharasch-Sosnovsky y una notable variante de la cicloadición 1,3 dipolar de Huisgen en la que se utiliza un catalizador de Cu(I) desarrollado de forma independiente por Meldal y Sharpless. Esta denominada cicloadición azida-alquino catalizada con cobre(I) (CuAAC) da lugar a un triazol a partir de un alquino terminal y una azida.

La catálisis de la formación de enlaces carbono-carbono y carbono-heteroátomo es fundamental para la química sintética y la síntesis de compuestos farmacológicos, materiales y biológicos. Los disolventes y ligandos orgánicos como aditivos para las reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas con cobre pueden mejorar el rendimiento de las reacciones y utilizar condiciones más suaves. Proporcionamos catalizadores y precatalizadores de cobre eficientes, así como componentes de marco organometálico (MOF) que contienen cobre.

La catálisis con zinc encuentra una amplia aplicabilidad 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 los indoles de Fischer para convertir hidrazonas de arilo en indoles, y la acilación de Friedel-Crafts para producir productos monoacilados a partir de arenos y cloruros de acilo. Además de ZnCl2, un catalizador de óxido de zinc puede ser útil en una variedad de conversiones catalíticas. Ofrecemos otros catalizadores de zinc, como varios haluros de zinc, que catalizan reacciones estereospecificas y regioselectivas. Además de las propiedades catalíticas de nuestros compuestos de zinc, encuentran aplicaciones en la ciencia de los materiales en los puntos cuánticos quimioluminiscentes y los 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 con circonio (ZACA), desarrollada por el Premio Nobel EI-ichi Negishi, es quizás uno de los ejemplos más conocidos de aplicaciones comunes de un catalizador de circonio. La reacción de ZACA proporciona un medio para la funcionalización quiral de los alquenos con agentes organoaluminio, catalizada por un catalizador quiral de bis(indenil)circonio. Otro catalizador notable de circonio es el dióxido de circonio o circonita. La lista de aplicaciones del catalizador circonita en la catálisis heterogénea está creciendo rápidamente. Algunas de las aplicaciones son: 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.

Las transformaciones oxidativas selectivas de varios grupos funcionales con oxidantes inocuos para el medio ambiente y fácilmente accesibles pueden lograrse sin problemas con el uso de un catalizador de rutenio adecuado. La catálisis con rutenio puede ser una herramienta muy potente en química sintética para la catálisis selectiva de transformaciones oxidativas, como: epoxidación asimétrica de alquenos, generación de especies de dioxígeno, dihidroxilación de olefinas y deshidrogenación oxidativa de alcoholes.

Los catalizadores de rutenio se emplean también mucho en las reacciones de metátesis, siendo los catalizadores de Grubbs los más conocidos en el campo de la metátesis de olefinas. La amplia popularidad de los catalizadores de Grubb puede explicarse por su elevada tolerancia de varios grupos funcionales, y su elevada estabilidad en el aire y en una plétora de disolventes.

Se ha demostrado que los catalizadores de rodio son promotores adecuados para la activación de enlaces carbono-hidrógeno (C-H), que ha surgido como una herramienta desafiante y atractiva para la catálisis. La catálisis con rodio encuentra un interés creciente en el acoplamiento cruzado catalítico deshidrogenativo, lo que permite una construcción elegante del enlace C–C. Aunque el paladio ha sido el metal preferido en la mayoría de los ejemplos, los catalizadores de Rh pueden ser promotores adecuados para esta activación. Mediante el uso de catalizadores de rodio, se obtiene acceso a acoplamientos importantes, como aril-arilo, aril-alqueno y alqueno-alqueno, como rutas viables a valiosos marcos orgánicos.

La capacidad de ajustar con precisión las condiciones de reacción (temperatura, disolventes, ligandos, bases y otros aditivos) de los catalizadores de paladio hace de la catálisis con paladio una herramienta extremadamente versátil en la síntesis química orgánica. Además, los catalizadores de paladio tienen una tolerancia muy elevada de varios grupos funcionales y a menudo son capaces de proporcionar una excelente estereoespecificidad y regioespecificidad, lo que ayuda a evitar la necesidad de introducir grupos protectores. Este grupo muy versátil de catalizadores es conocido por las reacciones de formación de enlaces de carbono (principalmente C–C, C–O, C–N y C–F), como: acoplamiento de Heck, acoplamiento de Suzuki, acoplamiento de Stille, acoplamiento de Hiyama, acoplamiento de Sonogashira, acoplamiento de Negishi, y aminación de Buchwald-Hartwig, entre otros.

En la catálisis heterogénea, los catalizadores de paladio, como el catalizador Lindar (o paladio de Lindar), facilitan con gran eficiencia las hidrogenaciones selectivas, entre ellas, la conversión de enlaces triples a enlaces dobles cis, la monohidrogenación de poliolefinas y la hidrogenación de azidas a aminas.

Le invitamos a revisar nuestra amplia oferta de catalizadores de paladio homogéneos y heterogéneos de gran versatilidad. Para una comodidad aún mayor 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 Encat^® de Pd reciclables e inmovilizados que son adecuados para diversas reacciones de formación de enlaces y de hidrogenación/reducción.

Nuestra cartera cuenta con una amplia variedad de catalizadores de plata de gran calidad para la catálisis con metales de transición en síntesis orgánica. La catálisis con plata se utiliza normalmente debido al elevado poder de oxidación de los complejos de plata y los elevados potenciales de oxidación, que además sirven como activadores argénticos que mejoran la electronegatividad de otros catalizadores, como el oro. La síntesis orgánica e inorgánica se beneficia del potencial de oxidación estequiométrica de los compuestos de plata. Las transformaciones orgánicas homogéneas catalizadas con plata destacan la química rédox única de la plata, capaz de catalizar reacciones con una elevada estereoselectividad y regioselectividad. Los catalizadores de plata intervienen en formaciones de enlaces tanto intermoleculares como intramoleculares eficientes. Los procesos heterogéneos que implican catálisis con plata son la reducción de NOx y la oxidación catalítica del monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO2). Las sales de plata(I) pueden utilizarse en varias reacciones de adición nucleofílica y transformaciones orgánicas catalizadas con plata. El elevado potencial de oxidación asociado a los iones Ag hace que la catálisis, los complejos y los ligandos de plata sean significativos en la síntesis química.

Proporcionamos catalizadores de platino eficientes, por ejemplo, dióxido de platino, también denominado catalizador de Adams, utilizados para la hidrogenación de varios grupos funcionales y la deshidrogenación en síntesis orgánica. Durante la reacción se forma negro platino, el catalizador de Pt activo. La utilización de catálisis con platino en los alquinos produce una adición sin, formando un cis-alqueno. Dos de las transformaciones más importantes en las que se utilizan catalizadores de platino son la hidrogenación de compuestos nitrogenados a aminas y de cetonas a alcoholes. En particular, pueden realizarse reducciones de alquenos con el catalizador de Pt de Adams en presencia de grupos nitro sin reducir el grupo de nitro. Se prefieren los catalizadores de platino sobre los catalizadores de paladio para minimizar la hidrogenólisis cuando se reduzcan los 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 los catalizadores de paladio.

Antes de la década de 1980, se consideraba que el oro tenía poca actividad catalítica. Los avances, liderados por F. Dean Toste (Universidad de California, Berkeley) y otros, han impulsado el oro a la vanguardia de la catálisis con metales de transición. En particular, los complejos de oro(I) ligados con fosfina han surgido recientemente como potentes catalizadores para la formación de enlaces C–C, capaces de realizar una variedad de reacciones en condiciones suaves. La lista de métodos útiles para la formación de enlaces C–C incluye ciclopropanaciones, isomerizaciones de enino, reordenamientos de Rautenstrauch, reacciones eno y expansiones de anillo. Normalmente, el sistema catalizador se basa en un complejo de cloruro de oro(I)-fosfina en combinación con un co-catalizador de sal de plata para generar la especie activa in situ.

No importa cuál sea la aplicación en la que utilice catálisis orgánica o organometálica, tenemos precisamente el catalizador de metales de transición que necesita.