Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

Korean Chemical Society (대한화학회)
권호 표지

Catalytic Hydrogenation of Unsaturated Organic Compounds by Rutheniumhydridonitrosyl Complexes

Rutheniumhydridonitrosyl 착물을 이용한 불포화 유기화합물의 수소화 반응

  • Published : 19960600
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Catalytic hydrogenation of ketones and aldehydes by RuH(NO)$L_3$ ($L_3$: $PPh_3$, PhP($CH_2CH_2PPh_2$)$_2$(etp)) was investigated to examine the reaction mechanism and the competence of hydridonitrosyl complexes as catalysts for organic synthesis. RuH(NO)$L_3$ showed catalytic activity for the hydrogenation and the activities of catalysts were dependent on the steric and electronic factors. The less the steric demands of the substrates become, the more activity the catalysts show. For the electronic effect, the more the partial positive charge on the carbonyl carbon atom in ketones becomes and the more the double bond character of carbonyl group in aldehydes becomes, the more active the catalysts are. These results reflect the difference of reaction mechanisms of two substrates, ketones and aldehydes. Catalytic activities of RuH(NO)(etp) and RuH(NO)($PPh_3$)$_3$ in the presence of extra $PPh_3$ toward hydrogenation showed the existence of a reaction pathway accompanied with the change of the bonding modes of NO ligand. The roles of excess $PPh_3$ change with increase of the mole ratio of $PPh_3$ to catalysts; prevention of ligand dissociation from comlexes → bases → ligands. The activity of RuH(NO)(etp) was lower than that of RuH(NO)($PPh_3$)$_3$ toward the hydrogenation of the same substrates mainly due to the structural difference. These catalysts showed the selectivity toward olefin hydrogenation over carbonyl groups in the competitive reaction.

Hydridonitrosyl complex의 촉매 활용 가능성과 반응 mechanism을 조사하기 위하여 $RuH(NO)(PPh_3)_3$와 RuH(NO)(etp)에 의한 ketone과 aldehyde의 수소화 반응을 연구하였다. 이 촉매들은 ketone과 aldehyde의 수소화 반응에 대하여 촉매 활성을 보이고 있으며, 활성은 기질의 입체장애 및 전자적 요인에 의존하고 있다. 즉, 입체 장애가 적을수록 촉매의 활성이 증가하며, 전자적 요인의 효과는 ketone의 경우 carbonyl carbon의 부분양전하의 양이 증가할수록, aldehyde의 경우는 carbonyl group의 double bond character가 강할수록 반응성이 증대되는 방향으로 나타나고 있다. 이러한 결과는 ketone과 aldehyde의 반응 mechanism이 다름을 반영하고 있다. 한편, RuH(NO)(etp)와 과잉의 $PPh_3$ 존재하에서 $RuH(NO)(PPh_3)_3$가 촉매 활성을 보이고 있음은 NO ligand의 결합방식의 변화를 통한 반응경로가 존재함을 확인하고 있다. 과잉의 $PPh_3$는 촉매와의 몰비가 변함에 따라 작용의 변화(ligand의 해리 방지 ${\rightarrow}$ 염기 ${\rightarrow}$ ligand)가 나타나며 촉매 활성에 영향을 미치고 있다. 이러한 결과를 이해하기 위하여 각 촉매에 대한 반응 mechanism을 제시하였다. 한편, 동일한 기질에 있어서 RuH(NO)(etp)의 활성은 항상 $RuH(NO)(PPh_3)_3$에 비하여 낮았으며 이는 주로 착물의 구조차이에 기인한 것으로 해석되며, 경쟁반응에 있어서는 olefin의 수소화 반응이 carbonyl group의 수소화 반응보다 선택적으로 진행되고 있다.

Keywords

References

  1. Homogeneous Transition-metal Catalysis Masters, C.
  2. Homogeneous Catalysis(2nd ed.) Parshall, G. W.;Ittel, S. D.
  3. Advances in Chemistry Series 230 Homogeneous Transition Metal Catalyzed Reactions Moser, W. R.;Slocum, Jr., D. W.
  4. J. Chem. Soc., Perkin Trans v.1 Fujitsu, H.;Matsumura, E.;Takeshita, K.;Mochida, I.
  5. J. Organomet. Chem. v.279 Tani, K.;Tanigawa, E.;Tatsumo, Y.;Otsuka, S.
  6. React. Kinet. Catal. Lett. v.15 Kucharska, M. M.;Tyrlik, S.
  7. J. Organomet. Chem. v.209 Sanchez-Delgado, R. A.;Andriollo, A.;De Ochoa, O. L.;Suarez, T.;Valencia, N.
  8. J. Organomet3 Chem. v.253 Toros, S.;Kollar, L.;Heil, B.;Marko, L.
  9. J. Organomeet. Chem. v.255 Toros, S.;Kollar, L.;Heil, B.;Marko, L.
  10. Transition Met. Chem. v.8 Marko, L.;Palagyi, J.
  11. J. Am. Chem. Soc. v.109 Linn, Jr., D. E.;Halpern, J.
  12. Inorg. Chem. v.33 Darensbourg, D. J.;Joo, F.;Kannisto, M.;Katho, A.;Reibenspies, J. H.;Daigle, D. J.
  13. J. Mol. Catal. v.15 Cho, B. R.;Laine, R. M.
  14. J. Chem. Soc., Dalton Trans. Bhaduri, S.;Sharma, K. R.
  15. J. Am. Chem. Soc. v.89 Collman, J. P.;Hoffman, N. W.;Morris, D. E.
  16. J. Chem. Soc. Candlin, J. P.;James, W. H.
  17. Inorg. Chem. v.16 Hendriksen, D. E.;Meyer, C. D.;Eisenberg, R.
  18. Chem. Commun. Johnson, B. F. G.;Bhaduri, S.
  19. J. Am. Chem. Soc. v.96 Haymore, B. L.;Ibeers, J. A.
  20. Trans. Met. Chem. v.3 Bhaduri, S.;Johnson, B. F. G.
  21. Science v.184 Reed, J.;Eisenberg, R.
  22. J. Am. Chem. Soc. v.98 Hendriksen, D. E.;Eisenberg, R.
  23. J. Chem. Soc., Dalton Trans Butler, J. D.;Davis, D. R.
  24. Inorg. Chem. v.15 Dubois, D. L.;Meek, D. W.
  25. Acc., Chem. Res. v.14 Meek, D. W.;Mazanec, T. J.
  26. Ph. D. Dissertation, the Ohio State University Lee, I. M.
  27. Inorg. Chem. v.30 Bianchini, C.;Perez, P. J.;Peruzzini, M.;Zanobini, F.;Vacca, A.
  28. J. Am. Chem. Soc. v.93 Wilson, S. T.;Osborn, J. A.
  29. Purification of Laboratory Chemicals Perrin, D. D.;Armarego, W. L. F.;Perrin, D. R.
  30. Inorg. Synth. v.17 Bradley, J. S.;Wilkinson, G.
  31. Bull. Korean Chem. Soc. v.13 Lee, I. M.;Meek, D. W.;Gallucci, J.
  32. Advanced Inorganci Chemistry(5th ed.) Cotton, F. A.;Wilkinson, G.
  33. Inorg. Chem. v.11 Pierpont, C. G.;Eisenberg, R.
  34. J. Am. Chem. Soc. v.113 Jia, G.;Morris, R. H.
  35. J. Am. Chem. Soc. v.109 Chinn, M. S.;Heinekey, D. M.
  36. Organometallics v.8 Chinn, M. S.;Heinekey, D. M.;Payne, N. G.;Sofield, C. D.
  37. J. Am. Chem. Soc. v.112 Chinn, M. S.;Heinekey, D. M.
  38. Inorg. Chem. v.30 Albeniz, A. C.;Heinekey, D. M.;Crabtree, R. H.
  39. J. Mol. Catal. v.43 Farnetti, E.;Pesce, M.;Kaspar, J.;Spogliarich, R.;Graziani, M.
  40. J. Chem. Soc., Dalton Trans Farnetti, E.;Kaspar, J.;Spogliarich, R.;Graziani, M.
  41. Tetrahedron Lett. v.29 Lin, I. J. B.;Zahalka, H. A.;Alper, H.