Chemoselektive Acetalisierung durch einen bivalenten Cerphosphat-Katalysator

Anonim

Wissenschaftler des Tokyo Institute of Technology haben einen bifunktionellen Cerphosphat-Katalysator für die chemoselektive Acetalisierung von aus Biomasse gewonnenem 5-Hydroxymethylfurfural mit Alkoholen entwickelt. Diese Forschung zeigt das Potenzial, da das heterogene Katalysatorsystem wiederverwendbar ist, auf verschiedene Substrate (16 Beispiele) anwendbar ist und eine hohe Chemoselektivität bietet.

Säure-Base-bifunktionelle Katalysatoren zeigen eine breite Anwendbarkeit für die atomeffiziente Transformation funktioneller Gruppen, Tandemreaktionen und asymmetrische Synthesen. In der heterogenen Katalyse wurden die Säure-Base-Eigenschaften von Materialien auf Metalloxidbasis intensiv untersucht. Nichtsdestotrotz ist es schwierig, einheitliche Säure-Base-Stellen mit kontrollierten elektrischen und strukturellen Eigenschaften zu konstruieren, was wiederum die Feinabstimmung und Reaktivität von Katalysatoren einschränkt. Obwohl Oxidoberflächen leicht mit organischen Säuren oder Basen modifiziert werden können, sind organische funktionelle Gruppen anfällig für Oxidation oder thermischen Abbau, was die Verwendbarkeit solcher Katalysatoren einschränkt. Daher ist es zwingend erforderlich, neuartige anorganische Hochleistungssauerstoff-Säure-Base-Katalysatoren zu entwickeln, insbesondere für die Herstellung von Produkten mit hoher Wertschöpfung aus erneuerbarer Biomasse als nachhaltiger Rohstoff.

In diesem Zusammenhang berichtete ein Forscherteam um Michikazu Hara (Tokyo Institute of Technology) über die hoch chemoselektive Acetalisierung von Biomasse-abgeleitetem 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) mit Alkoholen unter Verwendung eines monoklinen CePO 4. Es wird erwartet, dass CePO 4, das Seltenerd (RE) -orthophosphaten entspricht, bifunktionelle Säure-Base-Katalysatoren ist, bei denen die synergistische Förderung von Elektrophilie und Nucleophilie in reaktiven Partnern erreicht werden konnte.

Mechanistische Studien deuten darauf hin, dass CePO 4 wahrscheinlich über die Wechselwirkung von einheitlichen Lewis-Säure- und schwachen Basenstellen mit HMF- bzw. Alkoholmolekülen als bifunktioneller Katalysator fungiert, was zu einer hohen katalytischen Leistung führt. Aktivierung von HMF und Methanol durch CePO 4 erleichtert den nucleophilen Angriff von OH in Methanol auf das Kohlenstoffatom von C = O, was das Hemiacetal-Derivat liefert. Als nächstes führt die Reaktion zwischen dem Derivat und Methanol unter Zuhilfenahme von CePO 4 zum Acetal. Die Wirksamkeit der bifunktionellen Eigenschaften von CePO 4 wurde durch die breite Anwendbarkeit auf verschiedene Acetale einschließlich industriell wichtiger Solketale belegt.

Diese Studie diskutiert eine vielversprechende Strategie, die hocheffiziente heterogene Katalysatoren über die nicht-dissoziative Aktivierung von Elektrophilen und Nucleophilen unter extrem milden Bedingungen einsetzt.

menu
menu