Новости химической науки > Катализатор упрощает образование связи C-C

Исследователи из США разработали иридиевый катализатор, способствующий образованию связи С–С в результате взаимодействия метанола и алленов. Новая методика позволяет непосредственно конвертировать метанол в высшие спирты, не допуская образования побочных продуктов.

Ежегодно в мире производится более 35 миллионов тонн метанола. Этот простейший спирт рассматривается как перспективный источник углерода для промышленного и тонкого органического синтеза. В настоящее время метанол получают из метана, а также при конверсии синтез-газа (смеси моноксида углерода и водорода). Возможно также производство метанола из возобновляемых источников – газификацией целлюлозы.

Рисунок из Nat Chem, 2011, DOI: 10.1038/nchem.1001

Высокая реакционная способность метанола в реакциях с кислородом общеизвестна, однако перечень реакций, в которых метанол участвует с образованием связи углерод-углерод гораздо скромнее. Единственная коммерциализованная реакция метанола, позволяющая генерировать связь C-C – технологические процессы, внедренные компаниями Monsanto и Cativa – каталитическая конверсия метанола и моноксида углерода в уксусную кислоту.

Майкл Крише (Michael Krische) с коллегами из Университета Техаса синтезировал новый иридиевый комплекс, который может катализировать сочетание метанола с алленами, приводящее к образованию связи C-C. В целом реакция – гидрогидроксиметилирование – заключается в присоединении связи C-H метанола к π-связи молекулы аллена. Поскольку реакция протекает по схеме присоединения, в ходе реакции не образуется дополнительных продуктов.

Крише поясняет, что, как правило, в реакции алкинов или алкенов с метанолом происходит образование связи C-O. 'Иридиевый комплекс, разработанный в группе Крише в отличие от катализаторов, применявшихся ранее, стимулирует перенос водорода от спиртов к ненасыщенным субстратам, активируя образование пары формальдегид/аллиридий, которая взаимодействует с образованием высших спиртов.

Специалист по катализу металлоорганическими соединениями Алан Голдман (Alan Goldman) отмечает, что работа его коллег из Техаса обладает существенным синтетическим потенциалом, поскольку новые способы образования связи С-С всегда актуальны, и, при этом, исследователям удалось получить связи С–С за счет активации С–Н групп спирта, которые, в принципе, не рассматриваются как фрагменты для увеличения количества атомов углерода в цепи.

Реакция отличается хорошей региоселективностью и позволяет получать высшие спирты с четвертичными атомами углерода, которые сложно синтезировать обычными способами, в дальнейших планах исследователей разработка этой реакции в режиме стерео- или энантиоселективности. Также в стратегических планах Крише и его исследовательской группы замена недешевого иридиевого комплекса на железный и попытка осуществить сочетание метанола с терминальными олефинами – хотя метанол и является распространенным химическим сырьем, аллены нельзя назвать перспективным сырьем для промышленной химии.

Источник: Nat Chem, 2011, DOI: 10.1038/nchem.1001

метки статьи: #квантовая химия, #органическая химия, #органический синтез, #химическая технология, #элементоорганическая химия