【科普】均相催化氢化反应的优缺点

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2020.2.20

作者欧世盛

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多相催化氢化反应中所用的催化剂尽管很实用，但仍有如下缺点：可能引起双键移位；一些官能团容易发生氢解，使产物复杂化等。而均相催化氢化反应能够克服上述缺点，于是发展了新型催化剂——均相催化氢化催化剂。所谓均相催化氢化反应就是以有机金属配合物为氢化还原催化剂的反应。均相氢化催化剂是具有空d轨道的第Ⅷ族过渡元素Rh、Ru、Co及pt等的配合物，如（ph3p）3RhCl简称TTC，就是常见的配合物催化剂。常见的配体有Cl、CN、h等离子和三苯膦、胺、CO、NO等带有孤电子对的极性分子。这些配体能促进配合物在有机溶剂中的溶解度，使反应体系成为均相而提高催化效率，使反应可以在较低温度、较低压力下进行，并因不发生氢解而有很高的选择性。均相催化氢化用于选择性地还原一些不饱和键，主要是还原碳碳重键。

通常情况下，均相催化氢化反应涉及四个基本过程：氢的活化、底物的活化、氢的转移和产物的生成。如1，4-雄甾二烯-3，7-二酮（Androsta-1，4-diene-3，17-dione）的合成。

均相催化氢化反应的优点

均相催化氢化反应具有活性高、选择性好、速度快、反应条件温和，因对毒剂不敏感而不易中毒、副反应少等优点，在药物合成中主要用于碳碳重键的选择性还原，一般不伴随氢解反应和双键异构化。除醛基外，该反应对其他可还原官能团均无影响。该催化剂使醛基和酰卤发生脱羰基反应。

均相催化氢化反应的缺点

均相催化氢化反应的缺点：价格高，且因催化剂与溶剂、反应物呈均相，使分离和回收比较困难等。改进方法：将有机金属配合物沉积在多孔载体上，或者连接到高分子聚合物上成为固体均相催化剂，制备成载体型金属配合物催化剂，这样既保留了均相催化剂的催化性能，又具有比多相催化剂容易分离的优点。因此，该类研究引起了广泛关注。

近年来，将含有手性配体的过渡金属配合催化剂，用于均相不对称氢化反应，通过不对称诱导，合成具有光学活性的产物，从而使均相催化氢化具有更大的理论意义和使用价值。

催化剂钌、铑、铱等金属的三苯膦配合物，在强碱条件下，可成功地将脂肪酮和芳酮还原为相应的醇。

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