O catalisador de nanocluster de paládio suporta hidrogenação altamente eficiente e regiosseletiva de epóxidos
Hidrogenação de epóxidos catalisada por Pd@FPPOC. Crédito:Zhou Xin Os álcoois são amplamente aplicados nas ciências da vida e na indústria química. A hidrogenação seletiva de epóxidos usando moléculas de hidrogênio como redutor é considerada uma das estratégias mais fáceis e econômicas em átomos para a síntese de álcool. No entanto, controlar a abertura regiosseletiva do anel dos epóxidos continua a ser um desafio.
Progresso significativo foi feito na hidrogenação seletiva de epóxidos usando catálise homogênea. No entanto, permanecem desafios na difícil separação e recuperação do catalisador, bem como nas desvantagens de exigir ligandos caros e sofisticados, que limitam severamente o seu potencial prático. Portanto, o desenvolvimento de catalisadores heterogêneos eficientes e altamente regiosseletivos para a hidrogenação de epóxidos é particularmente importante.
Um catalisador de nanocluster de paládio (Pd) para a hidrogenação seletiva de epóxidos foi desenvolvido por Yang Yong do Instituto Qingdao de Bioenergia e Tecnologia de Bioprocessos da Academia Chinesa de Ciências.
Os resultados foram publicados em CCS Chemistry .
A modulação dos efeitos eletrônicos e da estrutura espacial dos ligantes de fosfina levou ao projeto e síntese de uma nova gaiola orgânica porosa (FPPOC). Esta gaiola foi usada como ligante e para apoiar a preparação de um catalisador de nanocluster de Pd denominado Pd@FPPOC.
Os resultados indicam que a interação entre fosfina orgânica e nanopartículas de Pd (Pd NCs) resultou na dispersão uniforme de NCs de Pd ultrafinos no FPPOC. Esta interação estabiliza efetivamente os NCs de Pd, evita sua oxidação e agregação e aumenta significativamente a densidade eletrônica superficial dos NCs de Pd, melhorando assim o desempenho catalítico.
Ao otimizar sistematicamente as condições, a conversão eficiente de epóxidos aromáticos em álcoois lineares e epóxidos alifáticos em álcoois ramificados foi alcançada usando Pd@FPPOC. O sucesso pode ser atribuído ao robusto efeito de coordenação do fósforo dentro da gaiola molecular, juntamente com a estrutura geométrica vantajosa da gaiola orgânica porosa.
Vários epóxidos terminais e internos podem ser hidrogenados eficientemente nos correspondentes álcoois lineares ou ramificados com excelente tolerância a grupos funcionais. O catalisador exibe atividade catalítica notavelmente alta (TON> 16.000) e estabilidade (retém atividade e seletividade após 10 ciclos de uso) e facilita a síntese escalável de feniletanol na escala de 100 mmol.
O mecanismo de hidrogenação de epóxidos aromáticos e alifáticos por Pd@FPPOC foi elucidado por experimentos de controle e cálculos da teoria do funcional de densidade.
