Wilkinson's Catalyst _ Hydrogenation _ Mechanism _ Adichemistry

June 17, 2018 | Author: omansu | Category: Hydrogenation, Alkene, Chemical Reactions, Catalysis, Unit Processes
Report this link


Description

2/1/2016WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY CSIR­NET  IIT­JEE  Chemistry Chemistry Organic Chemistry Physical Chemistry Inorganic Chemistry General Chemistry Question Bank AdiChemistry Forum A careful balance between Science and Silence brings Peace and Happiness in the world. Learn Rajyoga Meditation to restore peace in your life. AdiChemistry Home ORGANOMETALLIC CHEMISTRY       WILKINSON'S CATALYST RhCl(PPh 3)3 ­ Chlorotris(triphenylphosphine)rhodium(I), is known as Wilkinson’s catalyst. It is used as a homogeneous hydrogenation catalyst. It is a square planar 16­electron complex. The oxidation state of Rhodium in it is +1.  Preparation: * It can be prepared by reacting RhCl3.3H2O with excess PPh 3 in EtOH. Uses: It is used in the selective hydrogenation of alkenes and alkynes without affecting the functional groups like: C=O, CN, NO2, Aryl, CO2R etc.     http://www.adichemistry.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.html 1/10 adichemistry.e. The oxidation state of Rh  is  increased  to  +3. Immediately and finally. this path is referred to as dihydride path . Since the activation of dihydrogen occurs before addition of olefin. Initially. Now one of the hydrogen undergoes migratory insertion at the double bond.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst..       http://www.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY MECHANISM OF HYDROGENATION ­ CATALYTIC CYCLE  Indeed.  The  oxidation  state  of  Rh  is decreased to +1 and the catalyst is regenerated. the solvent molecule fills the vacant site.  other  paths  and  intermediates  are  also  possible  under  the  given reaction conditions (see below). Wilkinson's catalyst is a pre­catalyst that is converted to an active form by losing one triphenylphosphine ligand before entering the catalytic cycle.html 2/10 .  Thus  formed  dihydrido  complex  binds  to  the  olefin  in  the next step with the concomitant loss of solvent or PPh 3 ligand.  the  catalyst  activates  the  molecular  dihydrogen  by  oxidative  addition mechanism to give a 18 valence electron dihydrido complex. the alkane is released rapidly by an irreversible reductive elimination  step  that  completes  the  catalytic  cycle. Usually. Rate Determining Step (RDS). However. This is a slow step i. com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.html 3/10 .    Though  ethylene  cannot  be  hydrogenated  in  presence  of  Wilkinson's  catalyst under  normal  conditions.adichemistry.  hydrogen  transfer  can  be  achieved  with  preformed http://www.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY Above mechanism is supported by following observations. *  The  rate  of  reaction  decreases  when  excess  of  PPh 3  is  added;  indicating  the initial dissociation of one of the PPh 3 ligand before dihydrogen activation. *  It  is  observed  that  strong  π­acids  like  ethylene  act  as  poisons  by  binding strongly with the electron rich Rh metal center and inhibit hydrogenation.   The  rates  of  hydrogenations  decrease  with  increase  in  the  alkyl  group substitution  on  double  bond  mirroring  their  relative  binding  affinities  to  the  metal center.html 4/10 .com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.   This  indicates  the  formation  of  dihydrido  complex  that  transfers  both  of  its hydrido ligands to the olefin and that the final reductive elimination step is very fast and irreversible. Therefore. oxidative addition of dihydrogen prior to the binding of olefin is crucial. when an equimolar mixture of H2 and D2 are used. It is also partly due to steric factors.adichemistry. * There is minimal scrambling of H/D in the product.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY dihydrido complex. *  Less  substituted  and  sterically  less  hindered  double  bonds  are  selectively http://www. SELECTIVE HYDROGENATION BY WILKINSON'S CATALYST Wilkinson's catalyst can be used to achieve selective hydrogenations. for a successful hydrogenation. 2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY hydrogenated.  are  unaffected.  The selectivity can be enhanced by using acidic alcoholic co­solvents.  Aryl. *  Terminal  alkynes  are  hydrogenated  more  rapidly  than  terminal  alkenes.adichemistry.   *  Functional  groups  like  C=O. * Isolated double bonds are rapidly hydrogenated over conjugated dienes. *  Exocyclic  double  bonds  are  selectively  hydrogenated  over  endocyclic  double bonds.  CO2R  etc. * Cis alkenes are reduced rapidly than trans alkenes.html 5/10 ..  The http://www.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.  C=N.  NO2. com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst. Note:  But  sterically  unhindered  aldehyde  groups  are  susceptible  to decarbonylation.html 6/10 . STEREOCHEMISTRY OF WILKINSON'S HYDROGENATION http://www. It may be due to easy coordination of olefin to the catalyst that is assisted by polar functional group.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY compatibility  of  Wilkinson's  catalyst  with  polar  multiple  bonds  indicates  the  metal hydride bond is primarily covalent in character. also rendering the catalyst ineffective.adichemistry. *  Unsaturated  substrates  containing  polar  functionality  are  hydrogenated  more rapidly.  a racemic mixture is formed. It  is  stereospecific  in  the  sense  that  one  stereo  isomer  gives  only  one  stereo isomer as exclusive product. It is due to stereospecific nature of the mechanism.g.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY STEREOCHEMISTRY OF WILKINSON'S HYDROGENATION Hydrogenations  catalyzed  by  Wilkinson's  catalyst  involve  stereospecific  syn hydrometallation  of  the  multiple  bond  followed  by  stereospecific  reductive elimination. Whereas.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.html 7/10 . This is also partly due to other mechanisms operating under reaction conditions.  Hence  the  hydrogenation  of  olefins  or  alkynes  result  in  syn  addition products. Hence Wilkinson's hydrogenation is both stereospecific as well as stereoselective. However  it  is  also  stereoselective  since  only  one  diastereomer  is  formed selectively as major product. E. http://www. with fumaric acid.  Hydrogenation  of  Maleic  acid  or  Fumaric  acid  with  D2  in  presence  of Wilkinson's catalyst is diastereoselective.adichemistry. Hydrogenation of Maleic acid with D2 give meso compound exclusively. It is observed that hydrogenation of alkynes give cis alkenes as major products. 2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY The diastereoselectivity of Wilkinson's hydrogenation is evident in the formation of endo product as major one with the following bicyclic system.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.html 8/10 . DECARBONYLATION WITH WILKINSON'S CATALYST http://www.adichemistry. The catalyst binds to the double bond from the least hindered exo face of the bicyclic system that is followed by syn addition of two hydrogen atoms.   since  the  catalyst  cannot  be  regenerated.html   9/10 .  The complex.  chlorocarbonylbis(triphenylphosphine)  rhodium. the Wilkinson's catalyst can be used to bring about decarbonylation of aldehydes through oxidative addition route. which removes CO  ligand  from  chlorocarbonylbis(triphenylphosphine)  rhodium  to  regenerate  the active form of catalyst.adichemistry.2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY DECARBONYLATION WITH WILKINSON'S CATALYST  Since Rh(II) is a low valent and coordinately unsaturated metal and can bind to CO strongly.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.  Hence  stoichiometric  amounts  of  the  complex  is  required  to  carry out this conversion.   Mechanism: The  process  is  non­catalytic.  formed  during  the reaction  is  quite  stable  and  it  is  not  possible  to  dissociate  CO  ligand  at  mild temperatures.         http://www. However.  it  is  possible  to  make  decarbonylation  reaction  catalytic  with Wilkinson's catalyst by employing DiPhenylPhosphoryl Azide (DPPA). 2/1/2016 WILKINSON'S CATALYST | HYDROGENATION | MECHANISM | ADICHEMISTRY   Author: Aditya vardhan Vutturi Google+ profile http://www.com/inorganic/organometallic/catalysis/wilkinson/wilkinsons­catalyst.adichemistry.html 10/10 .


Comments

Copyright © 2024 UPDOCS Inc.