Новости химической науки > Железосодержащий катализатор работает и в воде

Исследователи из Китая заявляют, что железосодержащий катализатор, отличается не только большей экологической безопасностью, чем многие из его аналогов – комплексов драгоценных металлов, но и способен ускорять те реакции, которые не протекают в присутствии металлов платиновой группы.

Комбинация карбеноидного комплекса железа с жестким хиральным лигандом позволяет получить катализатор, отличающийся отличной производительностью и селективностью. (Рисунок из Nature Chem., 2010, DOI: 10.1038/nchem.651)

Кви-Лин Жу (Qi-Lin Zhou) с коллегами из Университета Нанкай в Тяньцзине разработали координационное соединение железа, которое катализирует конверсию диазогруппы производных сложных эфиров в оптически активную простоэфирную группировку, связанную с асимметрическим атомом углерода. Одной из актуальных задач синтетической химии является замена катализаторов – производных драгоценных металлов, как, например, палладия и платины, на координационные соединения железа. Такая замена катализаторов выгодна сразу по двум причинам – производные железа не только дешевле производных платины или палладия, но и менее опасны в экологическом отношении.

Жу поясняет, что наиболее привлекательной целью исследований является разработка таких железосодержащих катализаторов, которые отличались бы высокой региоселективностью, способствуя образованию лишь одного из энантиомеров, потенциально способных образоваться в реакции. Большинство разработанных к нестоящему времени железосодержащих катализаторов отличается низкой региоселективностью, могут ускорять реакцию лишь небольшого круга органических соединений, и, как правило, проигрывают в производительности катализаторам на основе других металлов. Исследователи из группы Жу показали, что их новый катализатор не только обеспечивает протекание реакции с высоким уровнем селективности, а также устойчив в полярных протонодонорных средах, включая спирты и даже воду. Скрининг активности аналогичных по структуре катализаторов, в которых в качестве металлоцентра вместо железа выступали железо или родий, приводило к существенному понижению каталитической активности и селективностиреакции.

Пол Чирик (Paul Chirik) из Корнеллского Университета (Итака, США) отмечает, что самой важной особенностью нового железосодержащего катализатора является то, что он не просто может заменить производные платины или родия, но также способен на такие вещи, на какие не способны комплексы других металлов. Он добавляет, что наиболее интересна реакция диазосоединений в воде, приводящая к образованию хиральных спиртов, а то обстоятельство, что эта реакция катализируется производными железа, делает ее еще более удивительной и привлекательной для органического синтеза.

Жу отмечает, что главной причиной исключительных свойств катализатора является уникальная спиро-структура лигандов. Хиральный лиганд – «спироящик» («spirobox») представляет собой спироциклическую структуру из двух индановых циклов с оксазолиновыми заместителями. Конформационная жесткость лиганда способствует его прочному связыванию с железом и образованию «хирального кармана», управляющего селективностью каталитической реакции.

Тем не менее, как отмечает Чирик, несмотря на отличные синтетические результаты, достигнутые с помощью нового катализатора, механизм его действия не выяснен до конца, он полагает, что более детальное исследование катализатора позволит оптимизировать его производительность и применить его для новых каталититических процессов.

Жу отмечает, что в его группе уже проводятся исследования других возможных применений нового катализатора, заявляя, что уже получены предварительные результаты, позволяющие надеяться на использование нового железосодержащего катализатора для ускорения реакций внедрения в связи N-H, S-H и Si-H.

Источник: Nature Chem., 2010, DOI: 10.1038/nchem.651

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #органический синтез, #элементоорганическая химия