Top Organomet Chem (2021) 69: 341–396
https://doi.org/10.1007/3418_2020_72
# The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 12 January 2021
Homogenous Iridium Catalysts for Biomass
Conversion
Sarah Kirchhecker, Brian Spiegelberg, and Johannes G. de Vries
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
2 Recent Trends in Iridium-Catalyzed Valorization of Bio-derived Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . 343
2.1 Iridium-Catalyzed Reactions Using Ethylene Glycol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
2.2 Iridium-Catalyzed Hydrogen Transfer Initiated Dehydration of 1,3-Propanediol
to Aldehydes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
2.3 Iridium-Catalyzed Direct Amination of Isohexides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
2.4 Iridium-Catalyzed Conversion of Glycerol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
2.5 Iridium-Catalyzed Cyclizations of Bio-Derived Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
2.6 Poly(Silyl Ethers) Via Iridium-Catalyzed Dehydrocoupling Polymerization . . . . . . . 360
3 Iridium-Catalyzed Transformations of Bio-Based Furan Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
3.1 Iridium-Catalyzed Synthesis of 1-Hydroxyhexane-2,5-Dione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
3.2 Conversion of Furfural Compounds to Ketones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
3.3 Iridium-Catalyzed (Transfer)Hydrogenation of Furfurals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
3.4 Selective Hydrogenation of 5-Hydroxymethyl Furfural
to 2,5-Bis(Hydroxymethyl)Furan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
4 Iridium-Catalyzed Conversions of Levulinic Acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
4.1 Hydrogenation to GVL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
4.2 Reductive Amination to Pyrrolidinones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
5 Iridium-Catalyzed Dehydrogenation of Biomass Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
5.1 Hydrogen Generation from Biomass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
5.2 Biomass Molecules as Hydrogen Donors for Transfer Hydrogenation . . . . . . . . . . . . . . 377
5.3 Iridium-Catalyzed Dehydrogenation of Sugars to Sugar Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
6 Iridium-Catalyzed Conversion of Lignin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
7 Iridium-Catalyzed Transformations of Fatty Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7.1 Vegetable Oil as a Feedstock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7.2 Iridium-Catalyzed Transformations of Fatty Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
S. Kirchhecker, B. Spiegelberg, and J. G. de Vries (*)
Leibniz Institut für Katalyse e.V., Rostock, Germany
e-mail: johannes.devries@catalysis.de
https://doi.org/10.1007/3418_2020_72
# The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Switzerland AG 2020
Published online: 12 January 2021
Homogenous Iridium Catalysts for Biomass
Conversion
Sarah Kirchhecker, Brian Spiegelberg, and Johannes G. de Vries
Contents
1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
2 Recent Trends in Iridium-Catalyzed Valorization of Bio-derived Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . 343
2.1 Iridium-Catalyzed Reactions Using Ethylene Glycol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
2.2 Iridium-Catalyzed Hydrogen Transfer Initiated Dehydration of 1,3-Propanediol
to Aldehydes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347
2.3 Iridium-Catalyzed Direct Amination of Isohexides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
2.4 Iridium-Catalyzed Conversion of Glycerol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
2.5 Iridium-Catalyzed Cyclizations of Bio-Derived Alcohols . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
2.6 Poly(Silyl Ethers) Via Iridium-Catalyzed Dehydrocoupling Polymerization . . . . . . . 360
3 Iridium-Catalyzed Transformations of Bio-Based Furan Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
3.1 Iridium-Catalyzed Synthesis of 1-Hydroxyhexane-2,5-Dione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
3.2 Conversion of Furfural Compounds to Ketones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
3.3 Iridium-Catalyzed (Transfer)Hydrogenation of Furfurals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
3.4 Selective Hydrogenation of 5-Hydroxymethyl Furfural
to 2,5-Bis(Hydroxymethyl)Furan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
4 Iridium-Catalyzed Conversions of Levulinic Acid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
4.1 Hydrogenation to GVL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369
4.2 Reductive Amination to Pyrrolidinones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 373
5 Iridium-Catalyzed Dehydrogenation of Biomass Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
5.1 Hydrogen Generation from Biomass . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
5.2 Biomass Molecules as Hydrogen Donors for Transfer Hydrogenation . . . . . . . . . . . . . . 377
5.3 Iridium-Catalyzed Dehydrogenation of Sugars to Sugar Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
6 Iridium-Catalyzed Conversion of Lignin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
7 Iridium-Catalyzed Transformations of Fatty Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7.1 Vegetable Oil as a Feedstock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
7.2 Iridium-Catalyzed Transformations of Fatty Acids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
8 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389
S. Kirchhecker, B. Spiegelberg, and J. G. de Vries (*)
Leibniz Institut für Katalyse e.V., Rostock, Germany
e-mail: johannes.devries@catalysis.de