研究质疑在交叉偶联反应中用镍代替钯的可持续性效益

　　新的研究表明，与普遍的看法相反，在交叉偶联反应中使用地球上丰富的金属作为催化剂并不一定比使用钯更具可持续性

　　Suzuki-Miyaura偶联是应用最广泛的碳-碳成键反应之一。它通常将有机硼化合物与有机(伪)卤化物连接起来，具有广泛的应用，包括全合成和生产聚合物和药物。钯基催化剂长期以来一直是Suzuki-Miyaura和大多数其他交叉偶联反应的首选。但钯既稀有又昂贵。此外，开采这种金属会造成严重的环境破坏。

　　因此，无数的研究都在寻求用镍、钴和铁等地球上丰富的金属制成的催化剂来取代钯催化剂。如今，瑞士诺华公司(Novartis)的迈克尔?卢谢尔(Michael Luescher)和法布里斯?加卢(Fabrice Gallou)以及美国加州大学圣巴巴拉分校(University of California, Santa Barbara)的布鲁斯?利普舒茨(Bruce Lipshutz)的一项分析对这种逻辑提出了质疑。

　　三人分析了两项研究的模型数据，这些研究报告了Suzuki-Miyaura偶联反应产生5-(噻吩-3-基)嘧啶;一种使用镍催化剂，另一种使用钯催化剂他们考虑了合成方法和所有步骤，然后根据各种标准对它们进行评分，包括气候变化、富营养化和资源利用，以了解每个过程的总环境足迹。

　　金属成本、天然丰度和采矿污染通常是此类分析的主要考虑因素，但他们报告说，“当考虑到比较耦合中涉及的几个额外反应参数时，会出现更准确的情况。”

　　例如，使用有机溶剂大大降低了耦合过程的可持续性。就总环境足迹而言，在水中进行钯催化比在有机溶剂中进行镍催化好40-50%。此外，钯通常需要比镍少得多的催化剂负载。

　　虽然钯催化在这个特殊的分析中名列前茅，但研究结果并不适用于所有的交叉耦合。加拿大达尔豪斯大学(Dalhousie University)研发地球资源丰富的第一排金属催化剂的马克?斯特拉迪奥托(Mark Stradiotto)说，与钯相关的任何“条件”好处都可以适用于地球资源丰富得多的镍。此外，Stradiotto说:“镍催化的快速发展，例如辅助配体的发展，有助于减少镍的负载，从而使镍在大量常用的交叉偶联中与钯相比更具绝对竞争力，特别是在铃木-宫浦以外。”

　　然而，斯特拉迪奥托说，这项研究“在揭示这种分析的复杂性方面做得很好”。他补充说，在未来开发更可持续的催化方案时，“(化学家之间的)合作非常重要”。

　　该研究的结论是，“从环境的角度来看，鼓励转向地球上丰富的金属，特别是镍，作为交叉耦合中钯的替代品，或者其他类型的工艺，并不一定有效。”相反，它表明镍最好被视为钯的补充，而不是替代品。