Палладий на углероде (Pd/C) известен прежде всего как катализатор гидрирования, однако некоторые марки применяют и в реакциях образования связей углерод-углерод. К таким превращениям относятся кросс-сочетания Сузуки-Мияуры и Хека.

Почему рассматривают гетерогенный Pd/C

В гомогенном катализе палладий обычно вводят в виде растворимого комплекса с лигандом. Pd/C находится на твердом носителе, поэтому его проще отделять фильтрованием. Это может облегчить очистку продукта и обращение с драгоценным металлом.

При этом граница между гетерогенным и гомогенным механизмом не всегда однозначна. Часть палладия может переходить в раствор и затем осаждаться на носителе. Поэтому фильтрация сама по себе не гарантирует отсутствия остаточного металла в продукте.

Реакция Сузуки-Мияуры

В реакции Сузуки органический галогенид или псевдогалогенид сочетают с борорганическим соединением в присутствии палладия и основания. На конверсию влияют:

природа уходящей группы и строение обоих партнеров;
тип основания и содержание воды;
растворитель и температура;
дисперсность палладия и свойства углеродного носителя;
перемешивание и доступ реагентов к поверхности.

Для первичного скрининга часто сравнивают карбонаты, фосфаты и гидроксиды щелочных металлов, но универсального основания нет. Условия выбирают экспериментально с учетом устойчивости субстратов.

Реакция Хека

Реакция Хека формирует связь между арильным или винильным электрофилом и алкеном. Здесь особенно важны температура, основание, растворитель и способность системы стабилизировать активные формы палладия. Не каждая коммерческая марка Pd/C даст одинаковую активность и селективность.

Преимущества и ограничения

Возможные преимущества:

удобное отделение основной массы катализатора;
возможность регенерации драгоценного металла;
отсутствие необходимости добавлять отдельный лиганд в некоторых методиках;
пригодность для отдельных проточных и масштабируемых процессов.

Ограничения:

активность зависит от марки носителя и способа нанесения палладия;
возможны вымывание палладия и загрязнение продукта;
повторное применение может менять активность;
для труднореакционных субстратов могут потребоваться лигандные комплексы.

Как проводить подбор

Начинают с анализа литературного прототипа и маломасштабного скрининга. Контролируют конверсию, селективность, профиль примесей, остаточный Pd и фильтруемость. Если продукт предназначен для фармацевтики или электронной промышленности, допустимый уровень металла задают заранее.

Для таких задач в каталоге представлен палладий на углероде 10% для кросс-сочетания. Для сравнения свойств можно рассмотреть и Pd/C 10% общего назначения.

Безопасность

При работе учитывают опасность растворителей, оснований и исходных галогенорганических соединений. Сухой и отработанный Pd/C может быть пожароопасен. Катализатор после фильтрации сохраняют во влажном состоянии в совместимой среде, если иное не указано в паспорте безопасности.

Связанные материалы

Для сравнения с растворимыми палладиевыми комплексами смотрите статьи Хлорид палладия(II) и Тетракис(трифенилфосфин)палладий.