Catalyseurs à base de métaux de transition

L'utilisation du vanadium comme catalyseur est la deuxième application la plus courante du vanadium, après son utilisation comme additif pour améliorer la production d'acier. Un catalyseur à base de vanadium active efficacement les peroxydes et oxyde sélectivement les substrats comme les bromures, les sulfures et les alcènes. Ces catalyseurs transfèrent efficacement des atomes d'oxygène sur un substrat qui est utilisé pour obtenir des molécules oxydées d'intérêt lors d'une réaction à grande échelle, et ce, avec un haut degré de sélectivité. En outre, les catalyseurs à base de vanadium sont efficaces pour la catalyse de la polymérisation d'oléfines. Les oxydes de vanadium peuvent être mis en œuvre dans le cadre des normes d'émission des véhicules et pour la désulfuration des pétroles bruts. De plus, l'utilisation d'oxydants écologiques, comme l'hydrogène et l'alkylhydroperoxyde, élargit considérablement l'éventail des applications possibles des catalyseurs à base de vanadium au niveau industriel.

Le fer et ses composés sont largement utilisés comme réactifs ou de catalyseurs. Par exemple, le chlorure ferrique et le bromure ferrique sont utilisés depuis longtemps comme catalyseurs de type acide de Lewis dans la réaction classique de substitution électrophile aromatique. Les complexes du fer à ligands organiques sont particulièrement intéressants et peuvent servir de catalyseurs à base de fer respectueux de l'environnement pour un grand nombre de transformations. Pour illustrer ce point, on peut citer le rôle très utile de la catalyse au fer dans la déshydrogénation de l'ammoniac-borane.

À la fois économiques et écologiques, les catalyseurs à base de cobalt suscitent un vif intérêt pour les réactions de couplage croisé. Les catalyseurs au cobalt sont de puissants réactifs qui trouvent de nombreuses applications dans la synthèse efficace et sélective de composés pharmaceutiques, de produits naturels et de nouveaux matériaux. Ces catalyseurs présentent une plus grande réactivité pour diverses réactions de formation de liaisons carbone-carbone. Les sels de cobalt utilisés comme catalyseurs présentent une bonne tolérance aux groupements fonctionnels, une grande chimiosélectivité et requièrent des conditions réactionnelles douces par rapport aux catalyseurs au palladium ou au nickel, qui sont les plus couramment utilisés dans les couplages croisés catalysés par des métaux.

Les catalyseurs au nickel jouent un rôle central dans de nombreuses transformations synthétiques, depuis les réactions de couplage croisé avec formation de liaisons carbone-carbone jusqu'à la réduction des liaisons carbone riches en électrons avec du nickel de Raney. Ces catalyseurs au nickel peuvent présenter différents états d'oxydation : nickel(0), nickel(II), nickel(III) et nickel(IV). Les catalyseurs au nickel immédiatement disponibles à l'achat sont les alliages d'aluminium et de nickel (Al Ni), les hydrates d'ammonium et de nickel, le nickel-cyclooctadiène, les halogénures (chlorures, bromures, fluorures et iodures) de nickel, les nickel-cyclopentadiényles, le nickel métal, les acétylacétonates de nickel et les produits à base de nickel de Raney de W.R. Grace and Company.

Les catalyseurs au cuivre sont utiles pour les conditions réactionnelles douces et produisent d'excellents rendements. Cependant, leurs réactions chimiques sont lentes et nécessitent des températures élevées. Parmi les réactions catalysées par des métaux de transition formant des liaisons carbone-carbone et carbone-hétéroatome, les catalyseurs au cuivre sont utilisés dans les réactions d'Ullmann, les réactions de Diels-Alder, les réactions d'extension de cycle, le couplage de Castro-Stevens, la réaction de Kharasch-Sosnovsky et une variante importante de la cycloaddition 1,3-dipolaire de Huisgen utilisant un catalyseur au Cu(I) mis au point indépendamment par Meldal et Sharpless. Nous proposons des catalyseurs et des pré-catalyseurs au cuivre efficaces, ainsi que des structures organométalliques (MOF pour "Metal Organic Framework") à base de cuivre pour tous vos besoins en matière de catalyse au cuivre.

Les catalyseurs au zinc trouvent de nombreuses applications en chimie synthétique et en synthèse organique. Un catalyseur à base de chlorure de zinc qui se comporte comme un acide de Lewis de force modérée peut catalyser la synthèse indolique de Fischer pour convertir des arylhydrazones en indoles, ainsi que l'acylation de Friedel-Crafts pour former des produits monoacylés à partir d'arènes et de chlorures d'acyle. En plus du ZnCl₂, un catalyseur à base d'oxyde de zinc peut s'avérer utile dans diverses conversions catalytiques. Nous proposons d'autres catalyseurs au zinc, notamment plusieurs halogénures de zinc, qui catalysent des réactions stéréospécifiques et régiosélectives. Outre leurs propriétés catalytiques, nos composés à base de zinc trouvent également des applications en science des matériaux comme les nanomatériaux et les points quantiques chimiluminescents. Nos composés à base de zinc peuvent également servir de matériaux de départ pour la préparation de réactifs organozinciques utilisés dans le couplage de Negishi.

La réaction de carboalumination asymétrique catalysée au zirconium (ZACA pour "Zirconium-Catalyzed Asymmetric Carboalumination"), mise au point par le prix Nobel de chimie Ei-ichi Negishi, est probablement l'un des exemples les plus connus d'utilisation d'un catalyseur au zirconium. La réaction ZACA permet la fonctionnalisation chirale d'alcènes avec des organoaluminiums, catalysée par un composé bis(indényl)zirconium chiral. Un autre catalyseur au zirconium qui mérite d'être signalé est le dioxyde de zirconium ou zircone. La liste des applications de la zircone en catalyse hétérogène s'allonge rapidement. Ces applications sont notamment la décomposition de l'oxyde nitrique, la réduction de l'acide carboxylique en aldéhydes, la déshydratation sélective d'alcools secondaires en alcènes terminaux et l'hydrogénation du monoxyde de carbone en isobutane.

Catalyseurs à base de ruthénium

La transformation oxydative sélective de divers groupements fonctionnels avec des oxydants respectueux de l'environnement et facilement accessibles est facilement réalisable avec un catalyseur au ruthénium approprié. Les catalyseurs au ruthénium peuvent constituer un outil très puissant en chimie de synthèse pour la catalyse sélective de transformations oxydatives comme l'époxydation asymétrique d'alcènes, la formation d'espèces du dioxygène, la dihydroxylation des oléfines et la déshydrogénation oxydative des alcools.

De plus, les catalyseurs à base de ruthénium sont largement utilisés dans les réactions de métathèse, les catalyseurs de Grubbs étant les plus connus dans le domaine de la métathèse des oléfines. La grande popularité des catalyseurs de Grubbs s'explique par leur haute tolérance à divers groupements fonctionnels et leur grande stabilité dans l'air et dans une multitude de solvants.

Le catalyseur au rhodium s'avère être un bon promoteur de l'activation des liaisons carbone-hydrogène (C–H), et constitue désormais un outil à la fois complexe et intéressant en matière de catalyse. La catalyse au rhodium suscite un intérêt croissant pour les réactions de couplage croisé par déshydrogénation catalytique et constitue un moyen élégant de créer des liaisons C–C. Bien que le palladium soit le métal de prédilection dans la majorité des exemples, les catalyseurs au rhodium peuvent également être de bons promoteurs de cette activation. De plus, le rhodium permet d'accéder à des couplages importants, notamment aryle-aryle, aryle-alcène et alcène-alcène, qui constituent des voies efficaces pour l'obtention de structures organiques d'intérêt.

La possibilité d'ajuster précisément les conditions réactionnelles des catalyseurs au palladium (température, solvants, ligands, bases et autres additifs) fait de ce type de catalyse un outil extrêmement polyvalent en chimie de synthèse organique. De plus, les catalyseurs au palladium possèdent une très grande tolérance à divers groupements fonctionnels et sont souvent capables de conférer une excellente stéréospécificité et une excellente régiospécificité, évitant d'avoir à introduire des groupements protecteurs. Ils forment une famille de catalyseurs hautement polyvalents, connue pour les réactions de formation de liaisons carbone (principalement C-C, C-O, C-N et C-F), telles que le couplage de Heck, le couplage de Suzuki, le couplage de Stille, le couplage de Hiyama, le couplage de Sonogashira, le couplage de Negishi et l'amination de Buchwald-Hartwig, pour ne citer que quelques exemples.

En catalyse hétérogène, les catalyseurs au palladium comme le catalyseur de Lindlar (ou palladium de Lindlar) sont très efficaces pour faciliter les hydrogénations sélectives. Cela inclut la conversion des triples liaisons en doubles liaisons cis, la monohydrogénation des polyoléfines et l'hydrogénation des azotures en amines.

Nous vous invitons à découvrir notre large choix de catalyseurs au palladium homogènes et hétérogènes extrêmement polyvalents. Pour faciliter encore la purification et le nettoyage après la réaction, nous proposons également une sélection de catalyseurs au palladium supportés, ainsi qu'une gamme de catalyseurs au palladium recyclables et immobilisés EnCat^® qui sont adaptés à diverses réactions de formation de liaisons et d'hydrogénation/réduction.

Notre offre inclut également un large choix de catalyseurs à l'argent de haute qualité pour la catalyse par les métaux de transition en synthèse organique. Les catalyseurs à l'argent sont couramment utilisés en raison de leur pouvoir d'oxydation élevé et de leur fort potentiel d'oxydation des complexes de l'argent. En outre, ils peuvent également servir d'activateurs de l'argent et augmenter l'électronégativité d'autres catalyseurs comme ceux à base d'or. Les synthèses organique et inorganique tirent parti du potentiel d'oxydation stœchiométrique des composés à base d'argent. Les transformations organiques à catalyse homogène par l'argent révèlent la chimie redox unique de l'argent, qui est capable de catalyser des réactions avec une grande stéréospécificité et une grande régiospécificité. Les catalyseurs à l'argent facilitent la formation de liaisons, aussi bien intermoléculaires qu'intramoléculaires. Les procédés hétérogènes impliquant une catalyse à l'argent comprennent la réduction des NO_x et l'oxydation catalytique du monoxyde de carbone (CO) en dioxyde de carbone (CO₂). Les sels d'argent(I) sont également utilisés dans la catalyse de plusieurs réactions d'addition nucléophile et de plusieurs transformations organiques.

Nous proposons des catalyseurs au platine efficaces, comme le dioxyde de platine (également appelé catalyseur d'Adams) qui est utilisé pour l'hydrogénation de divers groupements fonctionnels et la déshydrogénation en synthèse organique. Du noir de platine, catalyseur à base de platine actif, se forme pendant la réaction. La catalyse au platine appliquée aux alcynes se traduit par une addition syn, formant un cis-alcène. Deux des transformations les plus importantes qui mettent en œuvre des catalyseurs au platine sont l'hydrogénation des composés nitro en amines et des cétones en alcools. Il est à noter que des réactions de réduction d'alcènes peuvent également être réalisées avec le catalyseur d'Adams en présence de groupements nitro, sans réduire ces derniers. Les catalyseurs à base de platine sont préférés à ceux à base de palladium pour minimiser l'hydrogénolyse lors de la réduction des composés nitro en amines. La catalyse au platine est également utilisée pour l'hydrogénolyse des esters phénylphosphate, réaction qui ne se produit pas avec un catalyseur au palladium.

Avant les années 1980, on considérait que l'or présentait une faible activité catalytique. Des recherches dirigées par F. Dean Toste (Université de Californie à Berkeley) et d'autres scientifiques ont placé l'or au premier plan de la catalyse par les métaux de transition. En particulier, les complexes de l'or(I) à ligands phosphine ont récemment vu le jour en tant que puissants catalyseurs pour la formation de liaisons C–C capables de réaliser une multitude de réactions dans des conditions douces. La liste des méthodes utiles pour la création de liaisons C–C inclut les cyclopropanations, les isomérisations d'enynes, les réarrangements de Rautenstrauch, les ènes-réactions et les extensions de cycles. En général, le système catalytique repose sur un complexe phosphine-chlorure d'or(I) associé à un co-catalyseur à base de sel d'argent pour former l'espèce active in situ.