Параллельный тандемный катализ - Concurrent tandem catalysis

Схема 1

Параллельный тандемный катализ (CTC) - это метод в химия где несколько катализаторы (обычно два) производят продукт, который иначе недоступен для одного катализатора.^[1] Обычно это практикуется как гомогенный катализ Схема 1 иллюстрирует этот процесс. Молекула А входит в эту каталитическую систему, чтобы произвести сомономер, B, который вместе с A входит в следующий каталитический процесс для получения конечного продукта P. Этот подход с одним резервуаром может уменьшить потери продукта при выделении или очистке промежуточные звенья. Реакции с относительно нестабильными товары могут быть получены в качестве промежуточных продуктов, поскольку они являются лишь временными видами и немедленно используются в следующих друг за другом реакция.

Вступление

Основное преимущество использования СТС - это одна молекула; однако требуемые условия реакции и совместимость катализатора являются основными препятствиями. Система должна быть тщательно изучена, чтобы найти оптимальные условия как для катализа, так и для реагент для производства желаемого продукта. Иногда приходится идти на компромисс между несколькими конкурирующими эффектами.

Стремление к повышению урожайности и избирательность представляет интерес для многих в академия и промышленность. В этой однореакторной системе промежуточная очистка не требуется, поэтому риск нежелательных продуктов и побочных реакций более вероятен. Соответствие совместимых катализаторов устранит вероятность истощения катализатора или насыщения системы, что может привести к разложению катализатора или возникновению нежелательных побочных реакций.^[1] Если побочные продукты должны быть созданы, он может вмешиваться в каталитическую систему. Таким образом, необходимы глубокие знания механических характеристик как каталитических процессов, так и активности катализаторов. Кинетические измерения - важный инструмент в развитии процессов CTC.

Объем

Полимеризация

Один из самых простых и досконально изученных полимеры возникает из полимеризация из этилен. Линейный полиэтилен низкой плотности ЛПЭНП имеет промышленное значение и в настоящее время производится в крупном масштабе; миллионов тонн в год.^[1] Разветвление полиэтилен включает олигомеризация этилена в альфа-олефины, проводимая одним катализатором, с последующей полимеризацией этилена с использованием α-олефинов в качестве сомономера, проводимой вторым катализатором. На практике эта система страдает.^[2]

Электрофильный бораны активировать хелатный никель катализатор олигомеризации этилена в α-бутилен. В том же горшке титан Катализатор полимеризует этилен и α-олефин с образованием ЛПЭНП. Было обнаружено, что степень разветвления линейно увеличивается с увеличением концентрации никелевого катализатора.^[3][4]

Метатезис

Метатезис был мощным инструментом в сочетании олефины в течение нескольких десятилетий. Способность перегруппировать двойные связи углерод-углерод принесла большую пользу во всех аспектах органическая химия. Cossy et al. сообщить о простом синтезе с образованием замещенных пяти- и шестичленных лактоны от перекрестного метатезиса аллильный или гомоаллический алкоголь и акриловая кислота используя рутений на основе катализатора метатезиса. Лактоны являются хорошей отправной точкой для многих натуральные продукты и являются преобладающими структурами в биология поэтому они широко используются в фармацевтические препараты.^[5]

Карбонилирование

Один из наиболее изученных и коммерчески важных переходный металл катализируемые реакции - алкен гидроформилирование. Этот тип катализа позволяет функционализировать простые алкены в альдегиды и дает очень полезный инструмент для создания других функциональных групп. Это преобразование может быть выполнено с помощью кобальт или же родий катализатор в водород /монооксид углерода атмосферы и состоит из четырех этапов: вставка металла, миграционная вставка, гетеролитическое расщепление, и лиганд обмен. Breit et al. сгенерировал расширенную алкановую функциональность путем гидроформилирования, олефинирования, а затем гидрирование.^[6]

Ортогональный тандемный катализ

Ортогональный тандемный катализ представляет собой «реакцию в одном реакторе, в которой последовательные каталитические процессы протекают в двух или более функционально различных и предпочтительно не мешающих каталитических циклах».^[7] Этот метод был применен в тандемном катализе дегидрирования алканов-олефинов-метатезиса. ^[8][9]

Смотрите также

• Цепная челночная полимеризация

Рекомендации

1. Джулия-Кристина Васильке, Стивен Дж. Обри, Р. Том Бейкер, Гильермо К. Базан (2005). «Параллельный тандемный катализ». Химические обзоры. 105 (3): 1001–1020. Дои:10.1021 / cr020018n. PMID  15755083.
2. Beach, B. L .; Кисин, Ю. В. Ж. Полим. Науки .: Полим. Chem. Эд. 22 (1984) 3027
3. Barnhart, R.W .; Bazan, G.C.J. Am. Chem. Soc. 120 (1998) 1082
4. Komon, Z. J. A .; Bu, X .; Базан, Г. К. (2000). «Синтез сополимеров бутен-этилен и гексен-бутен-этилен из этилена посредством тандемного действия четко определенных гомогенных катализаторов». Варенье. Chem. Soc. 122 (8): 1830. Дои:10.1021 / ja994222c.
5. Cossy, J .; Bargiggia, F .; BouzBouz, S. Org. Lett. 5 (2003) 459
6. Б. Брейт, С.К. Зан Многогранник 19 (2000) 513
7. Трейси Л. Лор, Тобин Дж. Маркс (2015). «Ортогональный тандемный катализ». Химия природы. 7 (6): 477–482. Bibcode:2015НатЧ ... 7..477Л. Дои:10.1038 / nchem.2262. PMID  25991525.
8. Хайбах, М. К., Кунду, С., Брукхарт, М., Гольдман, А. С. Метатезис алканов с помощью тандемного катализа дегидрирования алканов-олефинов и метатезиса и родственной химии. Соотв. Chem. Res. 45, 947–958 (2012). Дои:10.1021 / ar3000713
9. Чен, К. Ю., О'Рир, Д. Дж., Люнг, П. Молекулярное перераспределение и молекулярное усреднение: диспропорционирование парафинов посредством бифункционального катализа. Вершина. Катал. 55, 1344–1361 (2012). Дои:10.1007 / s11244-012-9910-3