氧化铝负载的钌金属

【英文名称】Ruthenium Catalysts

【分子式】Ru

【分子量】101.07

【CAS号】7440-18-8

【物理性质】钌金属是商品化试剂，mp 2310 ℃，bp 3900 ℃ 。

【制备和商品】氧化铝负载的钌金属、活性炭负载的钌金属以及 RuO₂ 等都存在商品化试剂。三氯化钌 RuCl₃ 在氢氧化钠或氢氧化锂的作用下能够转变为氢氧化钌 Ru(OH)₃，在甲醛作用下则能得到钌黑催化剂。

【注意事项】未曾使用过的负载钌催化剂不具有引火性，但是分散的活性负载的钌金属能够发生粉尘爆炸，因此应小心处理。

钌金属是一个高选择性的氢化反应催化剂，能够高区域选择性和高立体选择性地实现烯烃、羰基化合物、芳香碳环和芳香杂环化合物的加氢还原反应，对诱导发生烯烃异构化或氢解反应的活性则较低。同时，在氧气 O₂ 的支持下，钌金属催化剂还能实现底物的氧化官能团转换反应。

与其它金属催化剂一样，钌金属的催化活性很大程度上取决于负载体的种类，氧化铝、活性炭都是很好的负载体，能赋予钌金属更高的反应活性。在钌金属参与的氢化反应中，通常采用水、水-乙酸、醇和 1,4-二氧六环作溶剂。其中，水在活化钌金属催化剂方面具有非常高的活性，因此作为溶剂使用得最为频繁。

钌金属相比铑金属具有更低诱导烯烃异构化活性，因此能更为高产率地实现烯烃或炔烃的还原氢化反应。

钌金属也能在温和条件下实现羰基化合物的还原氢化反应，将醛或酮转变为相应的醇类化合物。这一反应在工业上也有非常成功的应用，如将葡萄糖转变为山梨醇的反应。

RuO₄ 或 Ru/C 能够在高温以及高氢气压条件下实现羧酸的还原氢化反应，得到相应的醇。

对于含炔基的硝基芳烃化合物，在 Ru/C 或 Ru/Al₂O₃ 催化下，能够特异性地实现硝基的还原氢化反应。

钌金属参与的芳香烃还原氢化反应，能够获得相比其它金属催化反应更高的产率，其中溶剂水发挥了非常重要的作用。

在钌金属催化的苯酚或苯基醚的还原氢化反应中，同样不会发生氢解副反应。针对反应机理的探索，推测存在烯醇及其异构体中间体。

钌金属是实现芳香杂环化合物（如吡咯、吡啶和呋喃）还原氢化反应的最有效催化剂，控制反应条件能明显改变反应的化学选择性。在甲醇和液氨混合溶剂中，3-氰基吡啶只发生氰基还原氢化反应得到 3-氨甲基吡啶；若反应溶剂只有液氨，则氰基和吡啶环均能发生还原氢化反应。

除了用于还原反应外，钌金属催化剂还能在氧气的支持下实现底物的氧化官能团转移反应，如 Ru/Al₂O₃ 作为多相催化剂实现胺类化合物到腈或亚胺的有氧氧化转换。

Ru(OH)x/Al₂O₃ 作为多相催化剂也能实现萘酚化合物的水相氧化偶联反应，得到在天然产物以及配位化学中非常重要的双芳基化合物。

摘自：《现代有机合成试剂——还原反应试剂》，胡跃飞主编。