El catalizador de Adams

Adams' El catalizador, también conocido como dióxido de platino, generalmente se representa como hidrato de óxido de platino(IV), PtO₂•H₂O. . Es un catalizador para la hidrogenación y la hidrogenolisis en síntesis orgánica. Este polvo de color marrón oscuro está disponible comercialmente. El óxido en sí no es un catalizador activo, pero se vuelve activo después de la exposición al hidrógeno, tras lo cual se convierte en negro de platino, que es responsable de las reacciones.

Preparación

Adams' El catalizador se prepara a partir de ácido cloroplatínico H₂PtCl₆ o cloroplatinato de amonio, (NH₄)₂PtCl₆, por fusión con nitrato de sodio. La primera preparación publicada fue reportada por V. Voorhees y Roger Adams. El procedimiento consiste en preparar primero un nitrato de platino que luego se calienta para expulsar los óxidos de nitrógeno.

H₂PtCl₆ + 6 NaNO₃ → Pt(NO₃)₄ + 6 NaCl _aq) + 2 HNO₃

Pt(NO₃)₄ → PtO₂ + 4 NO₂ + O₂

La torta marrón resultante se lava con agua para liberarla de nitratos. El catalizador puede usarse tal cual o secarse y almacenarse en un desecador para su uso posterior. El platino se puede recuperar del catalizador gastado mediante conversión a cloroplatinato de amonio utilizando agua regia seguida de amoníaco.

Usos

Adams' El catalizador se utiliza para muchas aplicaciones. Ha demostrado ser valioso para reacciones de hidrogenación, hidrogenólisis, deshidrogenación y oxidación. Durante la reacción se forma platino metálico (negro de platino), que se considera el catalizador activo. La hidrogenación ocurre con estereoquímica sin cuando se usa en un alquino dando como resultado un cis-alqueno. Algunas de las transformaciones más importantes incluyen la hidrogenación de cetonas a alcoholes o éteres (este último producto se forma en presencia de alcoholes y ácidos) y la reducción de compuestos nitro a aminas. Sin embargo, las reducciones de alquenos se pueden realizar con la técnica de Adams. catalizador en presencia de grupos nitro sin reducir el grupo nitro. Al reducir compuestos nitro a aminas, se prefieren los catalizadores de platino a los catalizadores de paladio para minimizar la hidrogenólisis. El catalizador también se utiliza para la hidrogenólisis de ésteres de fenilfosfato, una reacción que no ocurre con los catalizadores de paladio. El pH del disolvente afecta significativamente el curso de la reacción y las reacciones del catalizador a menudo se mejoran realizando la reducción en ácido acético puro o soluciones de ácido acético en otros disolventes.

Desarrollo

Antes del desarrollo de Adams' Como catalizador, las reducciones orgánicas se llevaron a cabo utilizando platino coloidal o negro de platino. Los catalizadores coloidales eran más activos pero planteaban dificultades para aislar los productos de reacción. Esto llevó a un uso más generalizado del negro platino. En Adams' propias palabras:

"...Cada uno de los problemas que asigné a mis estudiantes implicaba reducción catalítica. Para este propósito utilizamos como un platino catalizador negro hecho por el mejor método generalmente aceptado conocido en ese momento. Los estudiantes tuvieron muchos problemas con el catalizador que obtuvieron en que con frecuencia resultó ser inactivo aunque preparado por el mismo procedimiento detallado que ocasionalmente dio lugar a un producto activo. Por lo tanto, inicié una investigación para encontrar condiciones para preparar este catalizador con actividad uniforme".

Seguridad

Se necesitan pocas precauciones con el óxido pero, después de la exposición al H₂, el negro de platino resultante puede ser pirofórico. Por lo tanto, no se debe permitir que se seque y se debe minimizar toda exposición al oxígeno.