Биядерный комплекс алюминия выступил катализатором гидрирования

Химики из Германии разработали алюминиевый катализатор для частичного гидрирования гетероциклов хинолинов. В присутствии каталитического количества биядерного алюминиевого комплекса — диалюмена — и аддукта аммиака с бораном хинолины превращались в 1,2-дигидрохинолины при комнатной температуре. Это один из первых примеров селективного гидрирования на комплексах непереходных металлов. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Реакции гидрирования обычно проводят с помощью гомогенных или гетерогенных катализаторов на основе переходных металлов. Они позволяют селективно гидрировать как двойные и тройные связи углерод-углерод, так и ароматические и гетероциклические соединения. В качестве гомогенных катализаторов химики чаще всего используют комплексы драгоценных металлов родия и иридия с разными лигандами. А катализаторов на основе более дешевых переходных металлов или непереходных элементов известно гораздо меньше.

Химики под руководством Сигэёси Иноуэ (Shigeyoshi Inoue) из Мюнхенского технического университета разработали катализатор гидрирования на основе алюминия — непереходного металла и самого распространенного металла в земной коре. Сам катализатор представлял собой диалюмен — то есть соединение с двойной связью между атомами алюминия, в котором к каждому атому металла были дополнительно присоединены силильный и карбеновый лиганды.

Чтобы провести реакцию гидрирования, ученые смешали пять мольных процентов этого комплекса с хинолином в дейтеробензоле, а в качестве источника водорода взяли аддукт аммиака и борана. В результате через 20 часов химики наблюдали образование продукта частичного гидрирования — 1,2-дигидрохинолина с выходом 94 процента и небольшой примесью тетрагидрохинолина.

Тогда химики протестировали свой катализатор на других хинолинах. Селективность гидрирования была высокой при наличии заместителей в третьем и четвертом положениях хинолинового кольца, но падала при введении электроноакцепторных групп. Кроме того, реакция не сработала с 2-метилхинолином. Как считают химики, из-за слишком большой стерической нагрузки: метильная группа мешала катализатору прореагировать с субстратом.

Так ученые впервые показали, что комплексы алюминия могут выступать катализаторами селективного гидрирования гетероциклов. Как они предполагают, диалюмен, который они вводили в реакцию, был, на самом деле, лишь предкатализатором, а сама каталитическая частица образовывалась после взаимодействия диалюмена с хинолином и источником водорода.

Ранее мы рассказывали, как химики разработали катализатор гидрирования алкенов на основе другого непереходного элемента — фосфора.