有机合成中还原是一类非常重要的反应,有多种方法可以实现,例如金属还原和保险粉还原等。在这些方法中,钯碳是最常用的。在实验室中,我们经常听到关于干钯碳和湿钯碳的讨论,以及使用干钯碳时发生着火的情况。这表明干钯碳和湿钯碳之间存在一些差异。接下来,我们将分几个部分对钯碳的性质和属性进行讨论。
在实验过程中,使用钯碳时如果不小心操作,很容易发生着火的危险。钯碳催化剂是以活性炭微粒为载体的金属钯催化剂。由于钯颗粒较小,容易与空气中的氧气发生氧化反应并放热。当热量积累到一定程度时,钯颗粒和活性炭颗粒会一起燃烧。活性炭一般不会自燃,但粉末状的碳粉要避免摩擦产生静电。除了钯碳,其他加氢催化剂如雷尼镍也是由金属小颗粒组成,具有较大的比表面积,在空气中很容易自燃。相对而言,湿钯炭较为安全,不容易着火,但需要使用较多的量。
我们经常听说钯碳含量为10%,这个10%指的是钯碳中钯金属的含量(负载量)。由于干钯碳具有较高的活性,表面容易析氢并容易自燃,因此一般更多地使用湿钯炭。对于湿钯碳,如果定义为【钯碳(10%)(加约55%水湿润)】,则表示湿钯碳中含水55%,负载量为10%,即10%的钯碳(含水55%)。
一般情况下,湿钯碳往往可以满足还原的要求,尽量避免使用干钯碳。在加入钯碳之前,容器体系应该处于惰性气体氛围,以防止直接加入钯碳时发生着火。反应结束后,通常会加入硅藻土进行抽滤。在抽滤过程中,切记不要抽干,保证钯碳浸没在溶剂中,否则很容易发生着火。此外,与钯碳接触的物品(如草纸)不可随意丢弃,因为存在潜在的自燃风险。
钯碳催化剂有时会发生硫中毒或磷中毒导致失活。并不是所有含硫化合物都会导致中毒。例如六价硫和二价硫(如硫醚)以及杂环中的硫往往可以与钯碳兼容。巯基会增加钯碳失活的概率。