Catalisadores de metais de transição

O uso do vanádio como catalisador é a segunda maior aplicação do vanádio após o seu uso como um aditivo para melhorar a produção de aço. Um catalisador de vanádio é capaz de ativar de modo eficaz peróxidos e oxidar seletivamente substratos como brometos, sulfetos e alcenos. Esses catalisadores podem transferir de modo eficaz átomos de oxigênio para um substrato usado para a obtenção de moléculas oxidadas importantes em reações de larga escala com um alto grau de seletividade. Os catalisadores de vanádio também são eficazes na catálise da polimerização de olefinas. Óxidos de vanádio podem ser aplicados nos padrões de emissões de veículos e na dessulfuração do petróleo bruto. Ademais, o uso de oxidantes ecológicos, por ex., hidroperóxido de hidrogênio e de alquila, aumenta significativamente o potencial de aplicações dos catalisadores de vanádio em nível industrial.

O ferro e os compostos de ferro são amplamente utilizados como reagentes ou catalisadores. Por exemplo, o cloreto férrico e o brometo de ferro vem sendo usados há muito tempo como catalisadores de ferro ácidos de Lewis na reação clássica de substituição eletrofílica aromática. Complexos de ferro com ligantes orgânicos são especialmente interessantes e podem atuar como catalisadores de ferro ecologicamente corretos para uma série de transformações. Para ilustrar, é possível destacar o importante papel que a catálise do ferro desempenha no estudo oportuno do processo de desidrogenação do borano de amônia.

Por serem econômicos e ecológicos, os catalisadores de cobalto atraíram muito interesse para o uso em reações de acoplamento cruzado. Os catalisadores de cobalto são reagentes altamente ativos, amplamente usados na síntese eficaz e seletiva de medicamentos, produtos naturais e novos materiais. Esses catalisadores apresentam uma maior reatividade para várias reações de formação de ligações carbono-carbono. Os sais de cobalto usados como catalisadores apresentam boa tolerância a grupos funcionais, alta quimiosseletividade e exigem condições brandas de reação em comparação ao paládio e ao níquel, os catalisadores mais comumente usados no acoplamento cruzado catalisado por metais.

Os catalisadores de níquel desempenham um papel central em muitas transformações sintéticas que vão desde reações de acoplamento cruzado para formação de ligações carbono-carbono até a redução de ligações de carbono ricas em elétrons com níquel de Raney. Esses catalisadores de níquel abrangem diversos estados de oxidação: níquel (0), níquel (II), níquel (III) e níquel (IV). Os catalisadores de Ni disponíveis para pronta-entrega são as ligas de alumínio-níquel (Al-Ni), hidratos de amônio-níquel, (ciclooctadieno)Ni, haletos de Ni (cloretos, brometos, fluoretos e iodetos), ciclopentadienilas de Ni, níquel metálico, acetilacetonato (acac) de níquel e catalisadores de Níquel de Raney, que são produtos da W.R. Grace and Company.

Os catalisadores de cobre são úteis para condições mais brandas de reação e apresentam excelentes rendimentos, no entanto, essas reações químicas são lentas e requerem altas temperaturas. Dentre as reações mediadas por metais de transição para formar ligações carbono-carbono e ligações carbono-heteroátomos, os catalisadores de cobre são usados em reações de Ullmann, reações de Diels-Alder, expansões de anéis, acoplamento de Castro-Stevens, reações de Kharasch–Sosnovsky e uma variante notável da cicloadição 1,3-dipolar de Huisgen que utiliza um catalisador de Cu(I) desenvolvido de maneira independente por Meldal e Sharpless. Fornecemos catalisadores e pré-catalizadores de cobre eficientes, como também componentes de Redes Metalorgânicas (MOF) contendo cobre, para atender a todas as necessidades de catálise com cobre.

Os catalisadores de zinco possuem ampla aplicabilidade na química sintética e na síntese orgânica. Um catalisador de cloreto de zinco, que atua como um ácido de Lewis de força moderada, pode catalisar a síntese do indol de Fischer para a conversão de aril-hidrazonas em indois e também a reação de acilação de Friedel-Crafts para gerar produtos monoacilados à partir de arenos e cloretos de acila. Além do ZnCl₂, um catalisador de óxido de zinco pode ser útil em diversas conversões catalíticas. Oferecemos outros catalisadores de zinco, como vários haletos de zinco, que catalisam reações estereoespecíficas ou com regiosseletividade. Além de suas propriedades catalíticas, nossos compostos de zinco também encontram aplicações na ciência de materiais, em pontos quânticos quimioluminescentes e em nanomateriais. Nossos compostos de zinco também podem ser usados como materiais de partida para o preparo de reagentes de zinco orgânico usados no acoplamento de Negishi.

A reação de carboaluminação assimétrica catalisada por zircônio (ZACA), desenvolvida pelo ganhador do prêmio Nobel Ei-ichi Negishi, talvez seja um dos exemplos mais conhecidos do uso de catalisadores de zircônio. A reação ZACA possibilita a funcionalização quiral de alcenos com agentes de organoalumínio, catalisada por um catalisador de bis(indenil)zircônio quiral. Outro catalisador de zircônio importante é o dióxido de zircônio ou zircônia. A lista de aplicações do catalisador de zircônia em catálise heterogênea está aumentando rapidamente. Algumas dessas aplicações incluem: decomposição de óxido nítrico, redução de ácidos carboxílicos em aldeídos, desidratação seletiva de álcoois secundários em alcenos terminais e hidrogenação de monóxido de carbono em isobutano.

Catalisadores de rutênio

A transformação oxidativa seletiva de diversos grupos funcionais com oxidantes ecologicamente corretos e de fácil acesso pode ser facilmente realizada com um catalisador de rutênio apropriado. Os catalisadores de rutênio podem ser uma ferramenta muito poderosa na química sintética para a catálise seletiva de transformações oxidativas como epoxidação assimétrica de alcenos, geração de espécies de dioxigênio, di-hidroxilação de olefinas e desidrogenação oxidativa de álcoois.

Os catalisadores de rutênio também são amplamente utilizados em reações de metátese, com os catalisadores de Grubbs sendo os mais conhecidos na área de metátese de olefinas. A popularidade disseminada dos catalisadores de Grubbs se deve à sua alta tolerância a vários grupos funcionais e sua alta estabilidade no ar e em diversos solventes.

O catalisador de ródio é um promotor adequado da ativação de ligações carbono-hidrogênio (C-H) e surgiu como uma ferramenta desafiadora e atraente para a catálise. A catálise por ródio vem atraindo cada vez mais interesse no que diz respeito ao acoplamento cruzado desidrogenativo, permitindo a construção elegante de ligações C-C. Apesar de o paládio ter sido o metal escolhido para a maioria dos exemplos, os catalisadores de ródio também podem ser promotores adequados dessa ativação. Além disso, o ródio permite acessar acoplamentos importantes, como arilo-arilo, arilo-alceno e alceno-alceno, como rotas viáveis para estruturas orgânicas de grande valor.

A capacidade dos catalisadores de paládio de realizar ajustes finos nas condições das reações (temperatura, solventes, ligantes, bases e outros aditivos) torna esses catalisadores uma ferramenta extremamente versátil na síntese química orgânica. Além disso, os catalisadores de paládio possuem uma tolerância muito alta a vários grupos funcionais e geralmente são capazes de oferecer estereospecificidade e regioespecificidade excelentes, o que ajuda a evitar a necessidade de grupos protetores. Eles formam um grupo altamente versátil de catalisadores, conhecido pelo uso em reações de formação de ligação de carbono (principalmente C-C, C-O, C-N e C-F), tais como acoplamento de Heck, acoplamento de Suzuki, acoplamento de Stille, acoplamento de Hiyama, acoplamento de Sonogashira, acoplamento de Negishi e aminação de Buchwald-Hartwig, entre outros.

Na catálise heterogênea, os catalisadores de paládio como o catalisador de Lindlar (ou paládio de Lindlar), são altamente eficientes em facilitar a hidrogenação seletiva. Isso inclui a conversão de ligações triplas em ligações duplas do tipo cis, mono-hidrogenação de poliolefinas e hidrogenação de azidas em aminas.

Convidamos você a explorar o nosso portfólio extenso de catalisadores de paládio homogêneos e heterogêneos altamente versáteis. Para uma maior conveniência na purificação e limpeza pós-reação, também incluímos uma seleção de catalisadores de Pd com suporte, além de uma linha de catalisadores de Pd Encat^® recicláveis e imobilizados, que são adequados para diversas reações de formação de ligações e de hidrogenação/redução.

Nosso portfólio também oferece uma grande variedade de catalisadores de prata de alta qualidade para catálise por metais de transição na síntese orgânica. Os catalisadores de prata são comumente usados devido ao alto poder de oxidação e ao alto potencial de oxidação dos complexos de prata. Além disso, eles servem como ativadores de prata e aumentam a eletronegatividade de outros catalisadores como o ouro. Tanto a síntese orgânica quanto a inorgânica se beneficiam do potencial de oxidação estequiométrica dos compostos de prata. Transformações orgânicas homogêneas catalisadas por prata evidenciam a química redox única da prata, capaz de catalisar reações com alta estereosseletividade e regiosseletividade. Os catalisadores de prata são mediadores eficientes da formação de ligações intermoleculares e intramoleculares. Processos heterogêneos que envolvem catalisadores de prata incluem a redução de NO_x e a oxidação catalítica de monóxido de carbono (CO) em dióxido de carbono (CO₂). Sais de prata(I) podem ser usados em várias reações de adição nucleofílica catalisadas por prata e em transformações orgânicas.

Oferecemos catalisadores de platina eficientes como o dióxido de platina, também chamado de catalisador de Adams, que é usado para a hidrogenação de vários grupos funcionais e desidrogenação na síntese orgânica. A platina preta, o catalisador de Pt ativo, é formada durante a reação. A utilização da catálise por platina em alcinos resulta em adição sin, formando um cis-alceno. Duas das transformações mais importantes que usam catalisadores de platina incluem a hidrogenação de compostos nitrogenados em aminas e de cetonas em álcoois. Em particular, reduções de alcenos podem ser realizadas com o catalisador de Adams na presença de grupos nitrogenados, sem reduzir esses grupos. O uso de catalisadores de platina é preferível em relação a catalisadores de paládio para minimizar a hidrogenólise, quando se realiza a redução de compostos nitrogenados em aminas. Esse catalisador de Pt também é usado para a hidrogenólise de ésteres de fosfato fenílicos, uma reação que não ocorre com os catalisadores de paládio.

Antes da década de 1980, considerava-se que o ouro possuía pouca atividade catalítica. Inovações lideradas por F. Dean Toste (Universidade da Califórnia, Berkeley) e outros pesquisadores colocaram o ouro na vanguarda da catálise por metais de transição. Os complexos de ouro(I) ligados à fosfina, em especial, emergiram recentemente como poderosos catalisadores da formação de ligações C-C capazes de realizar diversas reações em condições brandas. A lista de reações de construção de ligações C-C úteis inclui as ciclopropanações, isomerização de eninas, rearranjos de Rautenstrauch, reações eno e expansões de anéis. Normalmente, o sistema catalisador depende de um complexo de cloreto de fosfina-ouro(I) combinado com um cocatalisador de sal de prata para gerar as espécies ativas in situ.