Hidrogenação de transferência - Transfer hydrogenation

A hidrogenação de transferência é a adição de hidrogênio (H 2 ; dihidrogênio em química inorgânica e organometálica ) a uma molécula de uma fonte diferente de H 2 gasoso . Ela é aplicada na indústria e em síntese orgânica , em parte por causa da inconveniência e a despesa da utilização de H gasoso 2 . Uma aplicação em grande escala da hidrogenação por transferência é a liquefação de carvão usando "solventes doadores", como a tetralina .

Catalisadores organometálicos

Na área de síntese orgânica , uma família útil de catalisadores de transferência de hidrogênio foi desenvolvida com base em complexos de rutênio e ródio , frequentemente com ligantes diamina e fosfina . Um precursor de catalisador representativo é derivado de dímero de dicloreto de rutênio (cimeno) e difeniletilenodiamina tosilada . Esses catalisadores são empregados principalmente para a redução de cetonas e iminas a álcoois e aminas , respectivamente. O doador de hidrogênio (agente de transferência) é tipicamente isopropanol , que se converte em acetona após a doação de hidrogênio. As hidrogenações de transferência podem prosseguir com altas enantiosseletividades quando o material de partida é pró - viral :

RR'C = O + Me 2 CHOH → RR'C * H-OH + Me 2 C = O

onde RR'C * H-OH é um produto quiral. Um catalisador típico é (cimeno) R, R -HNCHPhCHPhNTs, em que Ts = SO 2 C 6 H 4 Me e R, R se refere à configuração absoluta dos dois centros de carbono quirais. Este trabalho foi reconhecido com o Prêmio Nobel de Química de 2001 para Ryōji Noyori .

Outra família de agentes de transferência de hidrogênio são aqueles baseados em alcóxidos de alumínio, como o isopropóxido de alumínio na redução de MPV ; no entanto, suas atividades são relativamente baixas em comparação com os sistemas baseados em metais de transição.

A hidrogenação de transferência catalisada por complexos de metais de transição ocorre por um "mecanismo de esfera externa".

Rotas sem metal

Antes do desenvolvimento da hidrogenação catalítica, muitos métodos foram desenvolvidos para a hidrogenação de substratos insaturados. Muitos desses métodos são apenas de interesse histórico e pedagógico. Um agente de hidrogenação de transferência proeminente é a diimida ou (NH) 2 , também chamada de diazeno . Este se torna oxidado em N 2 muito estável :

Hidrogenação de transferência

A diimida é gerada a partir da hidrazina . Dois hidrocarbonetos que podem servir como doadores de hidrogênio são o ciclohexeno ou o ciclohexadieno . Nesse caso, um alcano é formado, junto com um benzeno . O ganho de energia de estabilização aromática quando o benzeno é formado é a força motriz da reação. Pd pode ser usado como um catalisador e uma temperatura de 100 ° C é empregada. Hidrogenações de transferência mais exóticas foram relatadas, incluindo esta intramolecular:

Hidrogenação de transferência

Existem muitas reações com álcool ou aminas como doadores de prótons e metais alcalinos como doadores de elétrons. De valor contínuo é a redução de arenos de bétula mediada por sódio metálico (outro nome para hidrocarbonetos aromáticos ). Menos importante atualmente é a redução de ésteres de Bouveault-Blanc . A combinação de magnésio e metanol é usada em reduções de alceno, por exemplo, a síntese de asenapina :

Redução de magnésio metanol na síntese de asenapina

Hidrogenação por transferência organocatalítica

A hidrogenação por transferência organocatalítica foi descrita pelo grupo de List em 2004 em um sistema com um éster de Hantzsch como doador de hidreto e um catalisador de amina:

Hidrogenação por transferência organocatalítica Yang 2004

Nesta reação particular, o substrato é um composto de carbonil α, β-insaturado . O doador de prótons é oxidado à forma de piridina e se assemelha à coenzima bioquimicamente relevante NADH . No ciclo catalítico dessa reação, a amina e o aldeído formam primeiro um íon imínio , depois a transferência de prótons é seguida pela hidrólise da ligação imínio que regenera o catalisador. Ao adotar um organocatalisador de imidazolidinona MacMillan quiral, foi obtida uma enantioseletividade de 81% ee :

Hidrogenação de transferência organocatalítica assimétrica Yang 2004

Hidrogenação de transferência organocatalítica assimétrica MacMillan

Em um caso de stereoconvergence , tanto o isómero E e o isómero Z em esta reacção se obter o (S) - enantiómero .

Estender o escopo desta reação para cetonas ou enonas requer o ajuste fino do catalisador (adicionar um grupo benzil e substituir o grupo t-butil por um furano ) e do éster de Hantzsch (adicionar grupos t-butil mais volumosos):

Tuttle 2006 de hidrogenação de hidrogenação de transferência organocatalítica

Com outro organocatalisador, a hidrogenação também pode ser realizada para iminas . Uma reação em cascata é catalisada por um ácido fosfórico quiral :

Transferência de hidrogenação Imine Reduction Rueping 2006

A reação prossegue por meio de um íon imínio quiral . Os catalisadores tradicionais à base de metal e a hidrogenação de substratos aromáticos ou heteroaromáticos tendem a falhar.

Referências

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Veja também