Übergangsmetallkatalysatoren

Die Verwendung von Vanadium als Katalysator ist nach seiner Verwendung als Zusatzstoff zur Verbesserung der Stahlproduktion die zweitgrößte Anwendung für Vanadium. Ein Vanadiumkatalysator kann Peroxide effektiv aktivieren und Substrate wie Bromide, Sulfide und Alkene selektiv oxidieren. Diese Katalysatoren übertragen Sauerstoffatome effektiv auf ein Substrat, das zur Gewinnung wertvoller oxidierter Moleküle in einer großtechnischen Reaktion mit hohem Selektivitätsgrad verwendet wird. Darüber hinaus sind Vanadiumkatalysatoren effiziente Katalysatoren für die Olefinpolymerisation. Vanadiumoxide können in den Standards für Fahrzeugemissionen und bei der Entschwefelung von Rohölen eingesetzt werden. Darüber hinaus erhöht die Verwendung ökologischer Oxidationsmittel, z. B. Wasserstoff und Alkylhydroperoxid, das Anwendungspotenzial von Vanadiumkatalysatoren auf industrieller Ebene erheblich.

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

Kobaltkatalysatoren sind sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch und haben daher großes Interesse für Kreuzkupplungsreaktionen geweckt. Kobaltkatalysatoren sind hochaktive Reagenzien, die in großem Umfang bei der effizienten und selektiven Synthese von Arzneimitteln, Naturstoffen und neuen Materialien eingesetzt werden. Diese Katalysatoren weisen eine höhere Reaktivität für verschiedene Reaktionen zur Bildung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen auf. Kobalt-Salze als Katalysatoren zeigen eine gute Toleranz gegenüber funktionellen Gruppen, eine hohe Chemoselektivität und erfordern im Vergleich zu Palladium und Nickel, den am häufigsten verwendeten Katalysatoren für metallkatalysierte Kreuzkupplungen, mildere Reaktionsbedingungen.

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). Die sofort verfügbaren Ni-Katalysatoren sind Aluminium-Nickel-Legierungen (Al Ni), Ammoniumnickelhydrate, 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 sind für mildere Reaktionsbedingungen nützlich und weisen ausgezeichnete Ausbeuten auf, jedoch 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, Ringexpansionen, Castro-Stevens-Kupplungen, der Kharasch-Sosnovsky-Reaktion und einer bemerkenswerten Variante der Huisgen-1,3-dipolaren Cycloaddition unter Verwendung eines Cu(I)-Katalysators verwendet, der unabhängig voneinander von Meldal und Sharpless entwickelt wurde. Wir bieten effiziente Kupferkatalysatoren und Vorkatalysatoren sowie kupferhaltige MOF-Komponenten (Metal Organic Framework) für alle Ihre Anforderungen im Bereich der Kupferkatalyse.

Zinkkatalysatoren finden breite Anwendung in der synthetischen Chemie und der organischen Synthese. Ein Zinkchloridkatalysator, der als Lewis-Säure mittlerer Stärke wirkt, kann die Fischer-Indol-Synthese katalysieren, um Arylhydrazone in Indole umzuwandeln, sowie die Friedel-Crafts-Acylierung, um aus Arenen und Acylchloriden monoacylierte Produkte herzustellen. Neben ZnCl₂ kann auch ein Zinkoxidkatalysator bei einer Vielzahl von katalytischen Umwandlungen nützlich sein. Wir bieten auch zusätzliche Zinkkatalysatoren an, wie z. B. verschiedene Zinkhalogenide, die stereospezifische und regioselektive Reaktionen katalysieren. Zusätzlich zu ihren katalytischen Eigenschaften finden unsere Zinkverbindungen auch Anwendung in der Materialwissenschaft als chemilumineszente Quantenpunkte und Nanomaterialien. Unsere Zinkverbindungen können auch als Ausgangsstoffe für die Herstellung von Organozink-Reagenzien verwendet werden, die bei der Negishi-Kupplung zum Einsatz kommen.

Die von Nobelpreisträger Ei-ichi Negishi entwickelte zirkoniumkatalysierte asymmetrische Carboaluminierungsreaktion (ZACA) ist vielleicht eines der bekanntesten Beispiele für die Verwendung von Zirkoniumkatalysatoren. Die ZACA-Reaktion bietet eine Möglichkeit zur chiralen Funktionalisierung von Alkenen mit Organoaluminium-Reagenzien, katalysiert durch einen chiralen Bis(indenyl)zirkonium-Katalysator. Ein weiterer bemerkenswerter Zirkoniumkatalysator ist Zirkoniumdioxid oder Zirkonia. Die Liste der Anwendungen von Zirkonia-Katalysatoren in der heterogenen Katalyse wächst rasant. Zu den Anwendungen gehören unter anderem: die Zersetzung von Stickstoffmonoxid, die Reduktion von Carbonsäuren zu Aldehyden, die selektive Dehydratisierung von sekundären Alkoholen zu terminalen Alkenen und die Hydrierung von Kohlenmonoxid zu Isobutan.

Ruthenium-Katalysatoren

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

Rutheniumkatalysatoren werden auch häufig in Metathese-Reaktionen eingesetzt, wobei Grubbs-Katalysatoren im Bereich der Olefin-Metathese am bekanntesten sind. Die große Beliebtheit von Grubbs-Katalysatoren lässt sich durch ihre hohe Toleranz gegenüber verschiedenen funktionellen Gruppen und ihre hohe Stabilität in Luft und einer Vielzahl von Lösungsmitteln erklären.

Der Rhodiumkatalysator ist ein geeigneter Promotor, der zur Aktivierung von Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen (C-H-Bindungen) verwendet wird und sich zu einem anspruchsvollen und attraktiven Werkzeug für die Katalyse entwickelt hat. Die Rhodiumkatalyse findet zunehmend Interesse in der katalytischen dehydrierenden Kreuzkupplung, die eine elegante C-C-Bindungsbildung ermöglicht. Obwohl Palladium in den meisten Fällen das Metall der Wahl ist, können auch Rh-Katalysatoren als Promotoren für diese Aktivierung geeignet sein. Darüber hinaus ermöglicht Rhodium wichtige Kupplungen wie Aryl-Aryl, Aryl-Alken und Alken-Alken als praktikable Wege zu wertvollen organischen Gerüsten.

Die Möglichkeit, die Reaktionsbedingungen (Temperatur, Lösungsmittel, Liganden, Basen und andere Additive) von Palladiumkatalysatoren genau einzustellen, macht die Palladiumkatalyse zu einem äußerst vielseitigen Werkzeug in der organischen chemischen Synthese. Darüber hinaus weisen Palladiumkatalysatoren eine sehr hohe Toleranz gegenüber verschiedenen funktionellen Gruppen auf und bieten oft eine ausgezeichnete Stereo- und Regiospezifität, wodurch Schutzgruppen überflüssig werden. Sie bilden eine äußerst vielseitige Gruppe von Katalysatoren, die für ihre Verwendung in Kohlenstoffbindungsreaktionen (hauptsächlich C-C, C-O, C-N und C-F) bekannt sind, wie z. B. 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 Lindlars Palladium) hocheffizient bei der Förderung der selektiven Hydrierung. Dazu gehören die Umwandlung von Dreifachbindungen in cis-Doppelbindungen, die Monohydrierung von Polyolefinen und die Hydrierung von Aziden zu Aminen.

Wir laden Sie ein, sich unser umfangreiches Angebot an hochflexiblen homogenen und heterogenen Palladiumkatalysatoren anzusehen. Für noch mehr Komfort bei der Reinigung und Nachbearbeitung nach der Reaktion haben wir auch eine Auswahl an Pd-Katalysatoren auf Trägern sowie eine vollständige Reihe von recycelbaren und immobilisierten Pd^-Encat^®-Katalysatoren aufgenommen, die für verschiedene Bindungsbildungs- und Hydrierungs-/Reduktionsreaktionen geeignet sind.

Unser Portfolio umfasst auch eine große Auswahl an hochwertigen Silberkatalysatoren für die Übergangsmetallkatalyse in der organischen Synthese. Silberkatalysatoren werden aufgrund der hohen Oxidationskraft und des hohen Oxidationspotenzials von Silberkomplexen häufig verwendet. Darüber hinaus dienen sie auch als Silberaktivatoren und erhöhen die Elektronegativität anderer Katalysatoren, wie beispielsweise Gold. Die organische und anorganische Synthese profitiert vom stöchiometrischen Oxidationspotenzial von Silberverbindungen. Homogene silberkatalysierte organische Umwandlungen unterstreichen die einzigartige Redoxchemie von Silber, das in der Lage ist, Reaktionen mit hoher Stereo- und Regioselektivität zu katalysieren. Silberkatalysatoren vermitteln effizient sowohl intermolekulare als auch intramolekulare Bindungsbildungen. Heterogene Prozesse mit Silberkatalyse umfassen die NO_x-Reduktion und die katalytische Oxidation von Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO₂). Silber(I)-Salze werden auch in mehreren silberkatalysierten nukleophilen Additionsreaktionen und organischen Umwandlungen verwendet.

Wir bieten effiziente Platin-Katalysatoren, z. B. Platindioxid, auch Adams-Katalysator genannt, für die Hydrierung verschiedener funktioneller Gruppen und Dehydrierungsreaktionen in der organischen Synthese. Während der Reaktion entsteht Platinschwarz, der aktive Pt-Katalysator. Die Verwendung von Platinkatalyse bei Alkinen führt zu einer syn-Addition, wodurch ein cis-Alken entsteht. Zwei der wichtigsten Umwandlungen unter Verwendung von Platinkatalysatoren sind die Hydrierung von Nitroverbindungen zu Aminen und von Ketonen zu Alkoholen. Bemerkenswert ist, dass die Reduktion von Alkenen auch mit Adams-Katalysator in Gegenwart von Nitrogruppen durchgeführt werden kann, ohne dass die Nitrogruppe reduziert wird. 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 mit Palladiumkatalysatoren nicht stattfindet.

Vor den 1980er Jahren galt Gold als wenig katalytisch aktiv. Fortschritte, angeführt von F. Dean Toste (University of California, Berkeley) und anderen, haben Gold an die Spitze der Übergangsmetallkatalyse gebracht. Insbesondere Phosphin-ligierte Gold(I)-Komplexe haben sich in letzter Zeit als leistungsstarke Katalysatoren für die Bildung von C–C-Bindungen herausgestellt, die eine Vielzahl von Reaktionen unter milden Bedingungen durchführen können. Zu den nützlichen Methoden zur Bildung von C–C-Bindungen gehören Cyclopropanierungen, Enyn-Isomerisierungen, Rautenstrauch-Umlagerungen, Ene-Reaktionen und Ringexpansionen. Typischerweise basiert das Katalysatorsystem auf einem Phosphin-Gold(I)-Chlorid-Komplex in Kombination mit einem Silbersalz-Cokatalysator, um die aktiven Spezies in situ zu erzeugen.