Iridium Catalysts for Organic Reactions
- 2021
- Buch
- Herausgegeben von
- Prof. Dr. Luis A. Oro
- Prof. Dr. Carmen Claver
- Buchreihe
- Topics in Organometallic Chemistry
- Verlag
- Springer International Publishing
Über dieses Buch
Dieser neue Band "Iridium Catalysts for Organic Reactions" in der Reihe "Topics in Organometallic Chemistry" beabsichtigt, einige repräsentative bekannte Reaktionen zu aktualisieren und andere weniger bekannte oder neue Reaktionen vorzustellen, die insbesondere Nachhaltigkeitsaspekte abdecken. Iridium-Komplexe sind in vielen katalytisch homogenen Transformationen effizient und bieten eine hohe Effizienz sowohl in Bezug auf Ergebnisse, Aktivität als auch Selektivität. Das Interesse des Buches liegt in der Präsentation der Fortschritte, neuen Perspektiven und der Anwendung in einer Vielzahl repräsentativer Iridium-katalysierter Reaktionen. Alle Kapitel des Bandes werden von relevanten internationalen Experten auf diesem Gebiet beigesteuert. Das Buch richtet sich an Forscher, Doktoranden und synthetische Chemiker auf allen Ebenen in Wissenschaft und Industrie.
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Über dieses Buch
This new volume “Iridium Catalysts for Organic Reactions” in the series “Topics in Organometallic Chemistry” intends to update several representative well-known reactions and to introduce other less known or new reactions in particular covering sustainability aspects. Iridium complexes are efficient in many catalytic homogeneous transformations providing high efficiency in both results, activity and selectivity. The interest of the book lies in the presentation of the advances, new perspectives and application in a variety of representative iridium-catalysed reaction. All chapters in the volume are contributed by relevant international experts in the field. The book is aimed at researchers, graduate students and synthetic chemists at all levels in academia and industry.
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Inhaltsverzeichnis
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Frontmatter
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Iridium-Catalyzed Dehydrogenative Reactions
Takuya Shimbayashi, Ken-ichi FujitaDas Kapitel untersucht die Reife der Iridium-Katalyse in der organischen Synthese, wobei der Schwerpunkt auf dehydrogenativen Reaktionen liegt. Es beginnt mit einer Einführung in die durch Iridium ausgelösten grundlegenden Reaktionen wie oxidative Addition und Hydrierung. Anschließend untersucht der Text die Entwicklung von Iridium-Katalysatoren für dehydrogenative Transformationen, einschließlich der Dehydrierung von Alkanen und Cycloalkanen. Insbesondere wird der Einsatz von Zangenliganden diskutiert, um die Stabilität und Aktivität des Katalysators zu verbessern. Darüber hinaus behandelt das Kapitel die Iridium-katalysierte Borylierung von Kohlenwasserstoffen, die aufgrund der einfachen Handhabung und funktionellen Gruppenkompatibilität von Organoboronaten zu einem bedeutenden Forschungsgebiet geworden ist. Das Kapitel schließt mit der Hervorhebung des Potenzials der Iridium-Katalyse bei verschiedenen dehydrogenativen Transformationen, was sie zu einer wertvollen Ressource für Forscher auf dem Gebiet der Katalyse und der organischen Synthese macht.KI-Generiert
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AbstractThis chapter summarizes the recent advances in homogeneous iridium complex-catalyzed dehydrogenative reactions, covering the dehydrogenation of alkanes, heterocyclic compounds, alcohols, and formic acid. Both simple reactions affording unsaturated products and relatively sophisticated organic transformations triggered by substrate dehydrogenation are discussed, and many of the listed catalytic systems are revealed to have become important tools for organic synthesis. -
Recent Advances in Iridium-Catalysed Transfer Hydrogenation Reactions
M. Pilar Lamata, Vincenzo Passarelli, Daniel CarmonaDas Kapitel "Aktuelle Fortschritte bei Iridium-katalysierten Transfer-Hydrogenationsreaktionen" geht den jüngsten Entwicklungen im Bereich der Transfer-Hydrierungsreaktionen mit Iridium-Katalysatoren nach, wobei der Schwerpunkt auf dem Zeitraum von 2015 bis 2020 liegt. Es beginnt mit der Einführung des Konzepts der Transferhydrierung und ihrer Bedeutung, die auf die Pionierarbeit Meerweins und Verleys im Jahr 1925 zurückgeht. Das Kapitel untersucht dann die Entwicklung der Transferhydrierungsreaktion, einschließlich der Aufnahme von Übergangsmetallverbindungen in den 1960er Jahren und der bahnbrechenden Arbeit von Noyori und Kollegen in den 1990er Jahren. Der Text behandelt verschiedene Arten von Liganden, die in Iridium-Komplexen verwendet werden, wie Pentamethylcyclopentadienyl, Carbene, Pinzette und andere Liganden, und ihre Anwendungen bei der Transferhydrierung. Er diskutiert auch die Ausweitung des Anwendungsbereichs von Substraten und die Entwicklung reichlicherer und nachhaltigerer Übergangsmetallkatalysatoren. Das Kapitel ist strukturiert, um die erzielten Ergebnisse nach dem Ligandentyp zu klassifizieren, und umfasst Unterabschnitte zur Transferhydrierung von CO2, Wasser, biologischen Systemen und anderen relevanten Themen. Das Kapitel schließt mit der Betonung der bemerkenswerten Eigenschaften und Leistungen auf dem Gebiet der Iridium-katalysierten Transferhydrogenierungsreaktionen, die es zu einer wertvollen Ressource für Spezialisten in der Katalyse und chemischen Forschung machen.KI-Generiert
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AbstractThis review focuses on the contributions of the last 5 years to the application of iridium complexes as homogeneous catalysts in transfer hydrogenation (TH) reactions. The reduction of carbonyls, imines, alkenes and alkynes is considered. The TH of unsaturated alkene-carbonyl substrates and heterocycles is particularly studied. Recent results on the reduction of CO2 are also included. Special attention is paid to THs performed in aqueous medium as well as to the development of TH in biological media. The employ of biomass-derived products as reagents or solvents in TH transformations is also reviewed. Finally, the proposed mechanisms for TH reactions are revised. -
Iridium-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation
Jèssica Margalef, Oscar Pàmies, Montserrat DiéguezAbstractIn this chapter, we describe the development in homogeneous Ir-catalyzed asymmetric hydrogenation with particular emphasis on the achievements made during the last 10 years. We also present their application to the synthesis of complex molecules. The first section deals with the hydrogenation of unfunctionalized olefins or with poorly coordinative groups. The second section includes the advances made in the hydrogenation of functionalized olefins. The last two sections cover the hydrogenation of imines and ketones, respectively. -
Iridium-Catalyzed Undirected Homogeneous C–H Borylation Reaction
Elena FernándezDas Kapitel befasst sich mit den jüngsten Fortschritten bei Iridium-katalysierten ungerichteten homogenen C-H-Borylierungsreaktionen, wobei der Schwerpunkt auf Substraten wie Heteroarene, Arene und Alkane liegt. Es untersucht die Mechanismen hinter diesen Reaktionen, einschließlich des akzeptierten katalytischen Zyklus, der auf Hartwigs experimentellen Studien beruht. In diesem Kapitel werden auch die verschiedenen verwendeten Katalysatoren und Liganden wie [Ir (μ-Cl) (COD)] 2, [Ir (μ-OMe) (COD)] 2 und [Ir (η6-mes) (Bpin) 3] und ihre Modifikationen diskutiert. Darüber hinaus unterstreicht er die Relevanz dieser Reaktionen, um eine hohe Selektivität zu erreichen, ohne dass Gruppen geleitet werden müssen. Das Kapitel enthält eine detaillierte Analyse der Borylierung von Heteroarenen, Arenen und Alkanen, einschließlich des Einflusses verschiedener Liganden und Substrate auf die Regioselektivität. Es umfasst auch die Entwicklung neuer katalytischer Systeme und den Einsatz theoretischer Berechnungen, um die Reaktionsmechanismen zu verstehen. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die zukünftigen Herausforderungen und möglichen Richtungen im Bereich der Iridium-katalysierten C-H-Borylierung.KI-Generiert
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AbstractThe present chapter describes the intense efforts devoted to develop new concepts from 2014 up today in the iridium-catalyzed undirected homogeneous C–H borylation of heteroarenes, arenes, and alkanes. Selectivity issues are principally highlighted in this chapter since no directed groups are included in these approaches, but improved ligands are responsible of the new trends instead. In parallel, mechanistic insights on the C–B bond formation analyzed through density functional theory orientate the suggestion of alternative catalytic cycles, to understand the high level of selectivity on Csp2-H and Csp3-H borylation. This area of work keeps very active because of the inherent interest on the C–B bond formation allowing access to multifunctionalized products, in a straightforward manner. -
Iridium-Catalyzed Silylation
Manuel Iglesias, Luis A. OroDieses Kapitel befasst sich mit den bedeutenden Fortschritten bei Iridium-katalysierten Silylierungsprozessen, einem Eckpfeiler bei der Synthese von Organosilanen. Es beginnt mit einer Einführung in die Bedeutung von Organosilanen in der Materialwissenschaft und der organischen Synthese und betont ihre vielseitige Reaktivität. Das Kapitel konzentriert sich dann auf die Hydrosilylierung ungesättigter Bindungen, einschließlich Ketone, Alkene, Alkine und Cyclopropane, und zeigt die Selektivität und Effizienz von Iridium-Katalysatoren auf. Insbesondere wird die Umkehrung der absoluten Konfiguration diskutiert, die bei der Hydrosilylierung von Ketonen beobachtet wird, die durch Iridium im Vergleich zu Rhodium katalysiert werden. Das Kapitel untersucht auch dehydrogenative Silylierungsreaktionen, die die Funktionalisierung von C-H-Bindungen in Alkanen, Arenen und Heteroarenen ermöglichen und zeigt das Potenzial dieser Methoden für die Synthese komplexer Moleküle auf. Das gesamte Kapitel bietet Einblicke in die Reaktionsmechanismen und hebt die einzigartigen Eigenschaften von Iridium-Katalysatoren hervor, was es zu einer wertvollen Ressource für Forscher und Fachleute auf dem Gebiet der organischen Synthese und Katalyse macht.KI-Generiert
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AbstractIn this chapter, homogeneous iridium-catalyzed silylation reactions are reviewed, focusing primarily on their synthetic utility. Additionally, relevant catalytic cycles are commented, paying especial attention to those that are more representative of each type of process. The chapter is divided into two main types of reactions, namely, hydrosilylation and C–H bond silylation. The former deals with the hydrosilylation of polar unsaturated bonds (ketones and imines) and non-polar unsaturated bonds (alkenes and alkynes). The latter covers the directed and non-directed C–H bond silylation of alkenes, alkynes, arenes, and alkanes – mainly comprising dehydrogenative silylation reactions, which may occur in the presence or absence of a hydrogen acceptor. -
Iridium Catalysts for Hydrogen Isotope Exchange
Marc ReidDas Kapitel befasst sich mit dem Einsatz von Iridium-Katalysatoren für den Wasserstoff-Isotopenaustausch (HIE), einem entscheidenden Prozess bei der Synthese isotopisch markierter Verbindungen. Es behandelt die Grundlagen der Isotopenkennzeichnung, die Bedeutung des HIE in der pharmazeutischen Forschung und die Entwicklung verschiedener synthetischer Methoden für das HIE. Das Kapitel enthält auch eine detaillierte mechanistische Analyse des Iridium-katalysierten HIE, wobei die Rolle verschiedener Liganden und Katalysatorstrukturen bei der Bestimmung der Selektivität und Effizienz der Reaktion hervorgehoben wird. Darüber hinaus werden die Anwendungen von HIE in der Massenspektrometrie und die mit der Markierung komplexer organischer Moleküle verbundenen Herausforderungen diskutiert. Das Kapitel schließt mit einer Zusammenfassung der jüngsten Fortschritte auf diesem Gebiet und des Potenzials für zukünftige Entwicklungen im Iridium-katalysierten HIE.KI-Generiert
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AbstractA history and summary of iridium-catalyzed hydrogen isotope exchange (HIE) is described. Owing to the wide range of applications served by installation of heavy and radioactive hydrogen isotopes, a wealth of synthetic labeling strategies have been forthcoming. Principle among all HIE methods are those developed using homogeneous iridium catalysts. This chapter covers major developments in (primarily homogeneous) iridium-centered catalysts for HIE. Connections to the broader fields of hydrogenation and C–H functionalization are also considered. -
Iridium-Catalyzed Homogeneous Hydrogenation and Hydrosilylation of Carbon Dioxide
Francisco J. Fernández-Alvarez, Luis A. OroDas Kapitel untersucht die Bedeutung von Kohlendioxid als chemischer Rohstoff und die Herausforderungen, die mit seiner thermodynamischen Stabilität verbunden sind. Er konzentriert sich auf die Fortschritte, die bei der Iridium-katalysierten CO2-Reduktion durch Wasserstoff und Hydrosilane erzielt wurden, und hebt die Effizienz und Selektivität von Iridium-Komplexen bei der Produktion von Ameisensäure, Methanol und anderen wertvollen Chemikalien hervor. Das Kapitel befasst sich auch mit den Mechanismen der CO2-Aktivierung und dem Potenzial von Iridium-Katalysatoren in nachhaltigen chemischen Prozessen und macht es zu einer wertvollen Ressource für Forscher und Fachleute im Bereich der Katalyse und der grünen Chemie.KI-Generiert
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AbstractThe knowledge of the potential of transition metal-based complexes as catalysts for the reduction of CO2 has grown significantly over the last few decades. This chapter focuses on the progress made during recent years in the field of homogeneous iridium-catalyzed reduction of CO2 by using hydrogen and/or silicon hydrides as reducing agents, comparing them with homogeneous catalysts based on other transition metals.The reported studies on iridium-catalyzed CO2 reduction processes show that an important point to keep in mind when designing a catalyst is the nature of the reducing agent (hydrogen, hydrosilanes, and/or hydrosiloxanes). Thus, iridium(III) half-sandwich complexes with 4,4′-dihydroxy-bipyridine (DHBP) or 4,7-dihydroxy-1,10-phenanthroline (DHPT) ligands, and iridium(III)-PNP pincer complexes have proven to be excellent catalysts for the hydrogenation of CO2 to formic acid. However, Ir(III)-NSiNMe (NSiN = fac-bis-(4-methylpyridine-2-yloxy)methylsilyl) and Ir(III)-NSiMe (NSiMe = 4-methylpyridine-2-yloxydimethylsilyl) species are not stable under hydrogen atmosphere but are effective catalysts for the reduction of CO2 with hydrosiloxanes to silylformate under solvent-free conditions and moderate CO2 pressures and temperatures. Moreover, while using iridium(III)-DHBP half-sandwich complexes, high CO2 and H2 pressures are required to achieve the catalytic CO2 hydrogenation to methanol; Ir-NSiMe species catalyze the reduction of CO2 to methoxysilane with hydrosiloxanes under low CO2 pressure. -
Electroreduction of Carbon Dioxide by Homogeneous Iridium Catalysts
Ryoichi KanegaDas Kapitel befasst sich mit der Elektroreduktion von Kohlendioxid (CO2) mittels homogener Iridium-Katalysatoren und zeigt ihr Potenzial auf, die Herausforderungen der Speicherung und des Transports erneuerbarer Energien anzugehen. Es konzentriert sich auf die Produktion von Formate, Kohlenmonoxid und Oxalat und diskutiert die Entwicklung effizienter Katalysatoren, die diese Transformationen mit geringem Überpotenzial und hoher Stromdichte ermöglichen. Der Text untersucht die Mechanismen, die an diesen elektrochemischen Reaktionen beteiligt sind, einschließlich der Rolle von Metallhydrid-Zwischenprodukten und des Einflusses des Liganden-Designs auf die katalytische Leistung. Darüber hinaus vergleicht er die Effizienz von Iridium-Katalysatoren mit anderen metallbasierten Systemen und gibt Einblicke in zukünftige Forschungsrichtungen, wie etwa die Synthese von Methanol.KI-Generiert
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AbstractThe electroreduction of carbon dioxide (CO2) to chemical fuels provides not only a means to utilize CO2 but also a solution to challenges relating to the storage and transport of renewable energy. For this purpose, a range of catalysts for the electroreduction of CO2 have been studied, and recent progress in the context of tuning catalytic properties and understanding their mechanism of action has been remarkable. For example, molecular approaches allow fine-tuning of the catalyst behavior by the design of suitable ligands to suppress the overpotential for CO2 conversion. This chapter focuses on homogeneous iridium catalysts for the electroreduction of CO2, whereby the examples provided give mechanistic insight into the design of catalysts to efficiently and selectively produce electroreduced compounds from CO2 using electricity. -
Homogenous Iridium Catalysts for Biomass Conversion
Sarah Kirchhecker, Brian Spiegelberg, Johannes G. de VriesDas Kapitel geht der Bedeutung nachhaltiger Alternativen zu fossilen Brennstoffen nach und betont die Notwendigkeit der Umwandlung von Biomasse. Es beginnt mit der Einführung homogener Iridium-Katalysatoren bei der Umwandlung von Biomasse, wobei ihre Vorteile bei der Umwandlung biologisch abgeleiteter Verbindungen hervorgehoben werden. Das Kapitel ist nach Substraten gegliedert und konzentriert sich auf Zucker, biologisch abgeleitete Alkohole, Glyzerin, Lignin und Fettsäuren. Er diskutiert Hydrierung, Dehydrierung und andere Transformationen und zeigt die Vielseitigkeit von Iridium-Katalysatoren bei diesen Prozessen auf. Das Kapitel behandelt auch aktuelle Trends und Innovationen, was es zu einer wertvollen Ressource für Fachleute im Bereich der Katalyse und der Biomasseumwandlung macht.KI-Generiert
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AbstractThe use of biomass as a sustainable feedstock for the production of chemicals has become more and more important in recent years. Homogeneous iridium catalysis offers great opportunities for the conversion of bio-derived platform molecules and even biomass components such as cellulose or lignin, due to the air, water, and acid stability of many iridium complexes. In this chapter, we review the application of iridium catalysts to the transformations of carbohydrate-derived compounds, fatty acids, and lignin. -
Iridium Nanoparticles for Hydrogenation Reactions
Luis M. Martínez-Prieto, Israel Cano, Piet W. N. M. van LeeuwenDas Kapitel geht der Bedeutung der Katalyse in der grünen Chemie nach und konzentriert sich auf die Vor- und Nachteile einer homogenen und heterogenen Katalyse. Es stellt Metall-Nanopartikel (MNPs) als vielversprechende Lösung vor, die die Vorteile beider Arten kombiniert. Aufgrund ihrer hohen Aktivität und Oxidationsresistenz liegt der Schwerpunkt auf Iridium-Nanopartikeln (Ir NPs). Das Kapitel behandelt den Einfluss verschiedener stabilisierender Substanzen wie Liganden, ionischen Flüssigkeiten, Polymeren und Trägern auf die Hydrierungsaktivität von Ir-NPs. Außerdem werden die jüngsten Fortschritte bei Ir-NPs für Hydrierungsreaktionen behandelt, einschließlich ihrer Verwendung bei der Hydrierung von Aromastoffen, Ketonen, Aldehyden und anderen ungesättigten Verbindungen. Das Kapitel unterstreicht die Bedeutung des Verständnisses der Rolle von Stabilisierungsmitteln bei der Verbesserung der Stabilität und Aktivität von Ir-NP und macht sie zu einer wertvollen Ressource für Forscher und Fachleute im Bereich der Katalyse.KI-Generiert
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AbstractThe use of iridium nanoparticles (Ir NPs) as catalysts for hydrogenation reactions is reviewed with an emphasis on the recent advances in this area. Different types of Ir NPs are examined: NPs immobilised on supports, ligand-stabilised NPs, confined NPs, NPs stabilised by ionic liquids and polymers and NPs generated in situ without stabilising agent. A key issue is the role of the stabiliser in the catalytic process (activity, selectivity and recyclability). General trends in the use of conditions, stabilisers, additives and co-catalysts were also observed. In spite of the advances achieved in the last decade, there is still a quest for Ir NP-based catalysts with sufficient selectivity to be industrially applied in fine chemistry. -
Correction to: Chapters
Francisco J. Fernández-Alvarez, Luis A. Oro -
Correction to: Iridium Catalysts for Organic Reactions
Luis A. Oro, Carmen Claver
- Titel
- Iridium Catalysts for Organic Reactions
- Herausgegeben von
-
Prof. Dr. Luis A. Oro
Prof. Dr. Carmen Claver
- Copyright-Jahr
- 2021
- Electronic ISBN
- 978-3-030-69083-0
- Print ISBN
- 978-3-030-69082-3
- DOI
- https://doi.org/10.1007/978-3-030-69083-0
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