Synthetic Organic Transformations of Transition Metal Nanoparticles as Propitious Catalysts: a thumbnail†

8.11  Fe-NC-FeCl

2

  mediated  transfer  hydrogenation  of 

nitro group

  

 

Chen  and  Li  et  al  reported  series  of  Fe-NC  catalysts  in  the 

catalytic  transfer  hydrogenation  (CTH)  of  nitroarenes  in 

presence of  formic acid as hydrogen source.

[61]

 The catalysts 

are synthesized by pyrolysis of Fe complex and wheat flour at 

500 

o

C. As compared to traditional catalysts which are costly 

and  scare,  Fe  catalysts  offers  ideal  choice  for  it  is  abundant, 

eco-friendly, but are less reactive. Hence, fine-tuned catalysts 

were prepared by pyrolysis of iron-phenanthroline complexes 

of  type  Fe-NC-X  (X=FeCl

2

,  FeCl

3

,  FeSO

4

,  Fe(NO

3

)

3

, 

Fe(acac)

3

 together  with biomass carbon source to control the 

size  of  the  nanoparticle.  The  average  size  based  on  TEM 

analysis for these catalysts are in the range of 4.58-38.10 nm 

with  the  exception  of  sulfate  salts  (~135  nm  size)  due  to 

stronger  electrostatic  interaction  between  sulfate  and  other 

anions  which  may  have  caused  pyrolysis  more  difficult  to 

achieve.  The  optimized  catalyst  Fe-NC-FeCl

2

  was  employed 

in  the  transfer  hydrogenation  reaction  in  presence  of  formic 

acid  (Scheme  87).  As  far  as  mechanism  is  concerned, 

catalytic  transfer  hydrogenation  takes  more  time  due  to 

formation of metal hydrides in situ rather than molecular  

10.1002/ajoc.202000379

Accepted 

Manuscript

Asian Journal Of Organic Chemistry

This article is protected by copyright. All rights reserved.

---

 

Scheme 87. Transfer hydrogenation of nitroarenes  

      

 

hydrogen  as  a  result  of  decomposition  of  formic  acid.  The 

abundant doped  pyridine N species acts as Lewis basic sites, 

are  responsible  for  cleaving  O-H  bond  in  formic  acid.  This 

happens  after  chemisorption  of  formic  acid,  which  is  a 

hydrogen  bond  donor.  The 

in  situ

  generated  formate, 

accelerates  the  transfer  of  hydrogen  to  metal  NPs  and  the 

formation of metal hydrides (Scheme 88). A synergistic effect 

of  doping  N  and  Fe

3

O

4

  of  the  NP  was  assumed  to  be  a  key 

factor in the catalytic hydrogen transfer reaction.  

Scheme  88.  Mechanism  of  the  catalytic  transfer  hydrogen  of 

nitrobenzene offered by Fe-NC-X