Les alcools sont largement utilisés dans les sciences de la vie et l'industrie chimique. L'hydrogénation sélective d'époxydes utilisant des molécules d'hydrogène comme réducteur est considérée comme l'une des stratégies les plus simples et les plus économiques en termes d'atomes pour la synthèse d'alcool. Cependant, contrôler l'ouverture du cycle régiosélectif des époxydes reste un défi.
Des progrès significatifs ont été réalisés dans l'hydrogénation sélective des époxydes par catalyse homogène. Cependant, des défis subsistent dans la séparation et la récupération difficiles du catalyseur, ainsi que dans les inconvénients liés à la nécessité de ligands coûteux et sophistiqués, qui limitent considérablement leur potentiel pratique. Par conséquent, le développement de catalyseurs hétérogènes efficaces et hautement régiosélectifs pour l’hydrogénation des époxydes est particulièrement important.
Un catalyseur nanocluster de palladium (Pd) pour l'hydrogénation sélective des époxydes a été développé par Yang Yong de l'Institut de Qingdao de bioénergie et de technologie des bioprocédés de l'Académie chinoise des sciences.
Les résultats ont été publiés dans CCS Chemistry .
La modulation des effets électroniques et de la structure spatiale des ligands phosphine a conduit à la conception et à la synthèse d'une nouvelle cage organique poreuse (FPPOC). Cette cage a été utilisée à la fois comme ligand et pour soutenir la préparation d'un catalyseur de nanocluster de Pd nommé Pd@FPPOC.
Les résultats indiquent que l'interaction entre la phosphine organique et les nanoclusters de Pd (Pd NC) a abouti à la dispersion uniforme de Pd NC ultrafines sur FPPOC. Cette interaction stabilise efficacement les NC Pd, empêche leur oxydation et leur agrégation et augmente considérablement la densité électronique de surface des NC Pd, améliorant ainsi les performances catalytiques.
En optimisant systématiquement les conditions, la conversion efficace des époxydes aromatiques en alcools linéaires et des époxydes aliphatiques en alcools ramifiés a été obtenue à l'aide de Pd@FPPOC. Le succès peut être attribué au robuste effet de coordination du phosphore au sein de la cage moléculaire, associé à la structure géométrique avantageuse de la cage organique poreuse.
Divers époxydes terminaux et internes peuvent être efficacement hydrogénés en alcools linéaires ou ramifiés correspondants avec une excellente tolérance aux groupes fonctionnels. Le catalyseur présente une activité catalytique remarquablement élevée (TON> 16 000) et une stabilité (conserve l'activité et la sélectivité après 10 cycles d'utilisation), et il facilite la synthèse évolutive de phényléthanol à l'échelle de 100 mmol.
Le mécanisme d'hydrogénation des époxydes aromatiques et aliphatiques par Pd@FPPOC a été élucidé par des expériences de contrôle et des calculs de théorie fonctionnelle de la densité.
Plus d'informations : Xin Zhou et al, Les nanoclusters de palladium ultrafins supportés par une cage organique poreuse intégrée à la phosphine permettent une hydrogénation hautement efficace et régiosélective des époxydes, Chimie CCS (2024). DOI :10.31635/ccschem.024.202303468
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
