Новости химической науки > Легкий перенос катализатора из воды в органику

Двое исследователей из Шотландии разработали способ обратимого «переключения» растворимости гомогенного катализатора и возможности его переноса из водной фазы в органическую и обратно в двухфазной системе, просто добавляя и удаляя диоксид углерода.

Продувка CO₂ и затем N₂ через реакционную смесь модифицирует триарилфосфиновые лиганды родиевого катализатора, переводя катализатор на время выделения продукта из органической фазы (желтая, слева) в водную фазу (желтая, центр), а затем в свежую органическую фазу (желтая, справа) для нового реакционного цикла. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200804729)

Переходящий из фазы в фазу катализатор, который разработан Симоном Дессе (Simon L. Desset) и Дэвидом Коул-Гамильтоном (David J. Cole-Hamilton) из Университета Святого Андрея позволяет проводить реакцию в органической или водной фазе. Катализатор с «переключаемой растворимостью» позволяет реализовывать более гибкий подход к выделению продуктов и/или катализаторов после проведения гомогенных каталитических реакций. Новая система может привести к разработке более простых и экологически чистых промышленных синтезов.

Секрет в переключаемой растворимости кроется в слабоосновной амидиновой группе, –N=C(CH₃)N(CH₃)₂, введенной исследователями в фенильные группы трифенилфосфина. Родиевый комплекс, полученный с модифицированным фосфином (фосфин был назван исследователями switchphos) растворяется в органических растворителях.

При пробулькивании CO₂ через водно-органическую реакционную смесь, содержащую катализатор, CO₂ реагирует с водой с образованием угольной кислоты. Кислота протонирует амидиновую группу, приводя к тому, что родиевый комплекс становится водорасторимым. Последующая продувка реакционной смеси азотом удаляет углекислый газ и смещает равновесие в сторону депротонирования катализатора и понижения его растворимости в воде.

После того, как реакция заканчивается либо в органической, либо в водной фазе исследователи могут «развести» продукт и катализатор по разным фазам, выделить из соответствующей фазы продукт, после чего вернуть катализатор в фазу, необходимую для проведения очередного цикла реакции.

Дессе и Коул-Гамильтон продемонстрировали возможности нового комплекса родия с лигандом switchphos, осуществив гидроформилирование октена в толуоле, приводящее к получению нонаналя и 2-метилметилоктаналя, а также гидроформилирование аллилового спирта в воде, приводящее к образованию 2-гидроксифурана.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.200804729

метки статьи: #кинетика и катализ, #органическая химия, #органический синтез, #физическая химия, #химическая технология