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Catalizadores de metales de transición

Muestra de metales de transición (hierro, plata, iridio, rodio, paladio, y níquel) en catalizadores metálicos de transición.

Los metales de transición son excelentes catalizadores, ya que tienen orbitales d incompletamente llenos que les permiten donar y aceptar fácilmente electrones de otras moléculas. Todavía se utilizan hoy algunas de las primeras reacciones catalizadas por metales de transición. A pesar de su larga historia catalítica, el descubrimiento de nuevos metales de transición catalizadores y el conseguir que los procesos catalíticos sean más eficientes sigue siendo un área de investigación activa.

Además, gracias el desarrollo de ligandos de soporte, han evolucionado como una herramienta útil para diversas transformaciones sintéticas y no sintéticas. Algunos ejemplos de transformaciones en las que se utilizan metales de transición como catalizadores son las reacciones de Stille, Buchwald-Hartwig, Negishi, Heck, Miyaura-Suzuki y de Sonogashira.

Con independencia de qué catálisis precise, orgánica u organometálica, tenemos precisamente el metal de transición catalizador que necesita.


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Catalizadores de titanio

Ofrecemos una variedad de complejos de titanio con diferentes ligandos orgánicos para utilizar como catalizadores durante la síntesis orgánica. Por ejemplo, el CpTiCl3 se ha empleado como catalizador titanio eficaz para reacciones de anillación de heterociclos a temperatura ambiente. Otros ejemplos son el uso de dicloruro de titanoceno para convertir olefinas con deficiencia en electrones en hidroxi 7-norbornenos diastereoisoméramente puros y dicloruro de bis(metilciclopentadienil)titanio para la transformación de acrilatos de metilo en derivados de norborneno muy sustituidos.

El uso de vanadio como un catalizador 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. Estos catalizadores transfieren eficazmente átomos de oxígeno a un sustrato que se utiliza 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 se utilizan mucho como reactivos o catalizadores. Por ejemplo, el cloruro y el bromuro de hierro se han utilizado durante mucho tiempo como catalizadores ácidos de Lewis en las clásicas reacciones 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. Para ilustrar este punto contamos con el papel muy útil que desempeña la catálisis de hierro en el estudio oportuno del proceso de deshidrogenación amoníaco-borano.

Al ser económicos y ecológicos, los catalizadores de cobalto han atraído un intenso interés para las reacciones de 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. Estos catalizadores muestran una mayor reactividad para varias reacciones de formación de enlaces carbono-carbono. Las sales de cobalto como catalizadores muestran una buena tolerancia de grupo funcional y gran quimioselectividad, y requieren condiciones de reacción suaves en comparación con el paladio y el níquel, los catalizadores más comúnmente utilizados para el acoplamiento cruzado catalizado por metal.

Los catalizadores de níquel desempeñan un papel central en muchas transformaciones sintéticas, que van desde reacciones de acoplamiento cruzado carbono-carbono hasta la reducción de enlaces de carbono ricos en electrones con níquel Raney. Estos catalizadores de níquel abarcan una variedad de estados de oxidación: níquel (0), níquel (II), níquel (III) y níquel (IV). Los 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 (cloruros, bromuros, fluoruros y yoduros) de Ni, los ciclopentadienilos de Ni, níquel metal, acetilacetonatos (acac) 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. Proporcionamos eficientes catalizadores y pre-catalizadores de cobre, así como componentes de marco organometálico (MOF) que contienen cobre para todos sus requisitos de catálisis con cobre.

Los catalizadores de zinc encuentran una gran 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, nuestros compuestos de zinc encuentran también 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 con circonio (ZACA), desarrollada por el Premio Nobel EI-ichi Negishi, es quizás uno de los ejemplos mejor conocidos de uso 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.

Catalizadores de rutenio

La transformación oxidativa selectiva de varios grupos funcionales con oxidantes inocuos para el medio ambiente y fácilmente accesibles pueden lograrse sin problemas con 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 gran estabilidad en el aire y una plétora de disolventes.

El catalizador de rodio es un promotor adecuado, utilizado para activar los enlaces carbono-hidrógeno (C-H), y 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 también pueden ser promotores adecuados para esta activación. Además, el rodio proporciona 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 grupos protectores. Forma un grupo muy versátil de catalizadores, conocidos 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 Lindlar (o el paladio de Lindlar), son muy eficientes facilitando la hidrogenación selectiva, que incluye la conversión de enlaces triples en enlaces cis-dobles, 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 ofrece también una amplia variedad de catalizadores de plata de gran calidad para la catálisis con metales de transición en síntesis orgánica. Los catalizadores de plata se utilizan a menudo debido al gran poder de oxidación y al gran 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 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 con eficacia en la formación de enlaces intermoleculares e intramoleculares. 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) se utilizan también en varias reacciones de adición nucleofílica y transformaciones orgánicas catalizadas con plata.

Proporcionamos catalizadores de platino eficientes, por ejemplo, dióxido de platino, también denominado catalizador de Adams, para la hidrogenación de varios grupos funcionales y las reacciones de 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 también reducciones de alquenos con el catalizador 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 a 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.





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