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第8族过渡金属催化剂及其制备方法和其在复分解反应中的应用

阅读:825发布:2021-02-17

专利汇可以提供第8族过渡金属催化剂及其制备方法和其在复分解反应中的应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及金属催化剂化合物。本发明的催化剂化合物如式(I‑II和VII)所示,其中,M为第8族金属,X为阴离子配体;L为中性双 电子 给体配体;K2(A‑E)为二齿或多齿配体。本发明还涉及一种易于应用的催化剂合成以及在不同烯 烃 复分解过程中的应用,例如, 反应注射成型 (RIM)、旋转模塑、 真空 注入、 真空成型 , 脂肪酸 和脂肪酸酯或其混合物、烯烃、二 羧酸 或二羧酸酯等的转化过程。,下面是第8族过渡金属催化剂及其制备方法和其在复分解反应中的应用专利的具体信息内容。

1.第8族过渡金属催化剂,其具有式(I)或(II)所示的通式结构:
其中,
M为第8族过渡金属;
R1-R6相同或不同,选自基、取代的烃基、含杂原子的烃基、取代的含杂原子烃基和官能团,但是当R1=R3=R4=R5=R6=H时R2不为苯基;
其中,或者在每种情况下,R1-R6基团中两个直接相邻的基团,包括通过环状桥联基团连接的环原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构;
X1优选为阴离子配体;
L1优选为中性电子给体;
A1和A2相同或不同,选自由、硫、硒、NR””、PR””、POR””、AsR””、AsOR””、SbOR””和SbR””组成的组;
T1和T2相同或不同,选自由
组成的组,其中E优选为供体原子,选自由氮、磷、氧、硫和硒组成的组;其中对于基团当E为氧、硫或硒时,对于双键E省略R,对于单键E保留R;其中对于基团
当E为氧、硫或硒时,E-C之间以单键连接,C原子包括另外的R基团或C-R’为双键或C-R为双键;
1 2
C和C 是通过单键或双键彼此连接的碳原子,其中,在单键的情况下,每个碳原子具有
另外的取代基RC1和RC2;
R、R’、R”、R”’和R””相同或不同,选自H、烃基、取代的烃基、含杂原子的烃基、取代的含杂原子烃基以及官能团;
其中,或者在每种情况下,R、R’、R”、R”’和R””中两个直接相邻的基团,包括它们所连接的原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构;
RC1和RC2相同或不同,并且如R’、R”、R”’和R””所定义。
2.根据权利要求1所述的催化剂,其中M为Ru或Os。
3.根据权利要求1所述的催化剂,其中L1选自膦、磺化膦、磷酸盐、次膦酸盐、亚磷酸酯、亚磷酸盐、胂、锑、醚、胺、酰胺、亚砜、羧基、亚硝酰基、吡啶、取代的吡啶、吡嗪、硫代羰基、硫醚、三唑碳烯、N-杂环卡宾、取代的NHC和环烷基基卡宾。
4.根据权利要求1所述的催化剂,其中L1配体为具有式P(Q1)3的膦配体,Q1相同或不同,为烷基,优选C1-C10烷基、更优选C1-C5烷基,环烷基,优选C3-C20环烷基、更优选C3-C8环烷基,优选环戊基、环己基和新戊基、芳基,优选C6-C24芳基,更优选苯基或甲苯酰基、C1-C10烷基-二环壬基磷、C3-C20环烷基二环壬基磷、式P(Q2)3所示的磺化膦配体,其中Q2为一个或多个磺
1
化的Q -配体;C6-C24芳基或C1-C10烷基-次磷酸盐配体、C6-C24芳基或C1-C10烷基亚膦酸酯配体、C6-C24芳基或C1-C10烷基亚磷酸盐配体、C6-C24芳基C1-C10烷基胂配体、C6-C24芳基或C1-C10烷基胺配体、吡啶配体、C6-C24芳基或C1-C10烷基亚砜配体、C6-C24芳基或C1-C10烷基醚配体或C6-C24芳基或C1-C10烷基酰胺配体,这些配体可以全部被多个取代基取代,例如被苯基取代,其中这些取代基又任选地被一个或多个卤素、C1-C5烷基或C1-C5烷氧基取代。
5.根据权利要求1所述的催化剂,其中配体L1为吡啶配体,其在本申请中是通用术语并
且包括在WO-A-03/011455和US 6759537 B2中描述的所有未取代的和取代的含氮配体;实例为:吡啶、甲基吡啶(α-、β-和γ-甲基吡啶)、二甲基吡啶(2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-和
3,5-二甲基吡啶)、三甲基吡啶(2,4,6-三甲基吡啶)、三氟甲基吡啶、苯基吡啶、4-(二甲基氨基)吡啶、氯吡啶(2-、3-和4-氯吡啶)、溴吡啶(2-、3-和4-溴吡啶),硝基吡啶(2-、3-和4-硝基吡啶)、二吡啶、吡啶甲基胺、γ-吡喃、邻二氮杂菲、嘧啶、二嘧啶、吡嗪、吲哚、香豆素、咔唑、吡唑、吡咯、咪唑、恶唑、噻唑、二噻唑、异恶唑、异噻唑、喹啉、二喹啉、异喹啉、二异喹啉、吖啶、色烯、吩嗪、吩恶嗪、吩噻嗪、三嗪、噻蒽、嘌呤苯并咪唑、双咪唑、双恶唑吡咯、咪唑和苯基咪唑。
6.根据权利要求1所述的催化剂,其中,配体L1为具有式(IIIa)或(IIIb)所示通式结构
的N-杂环卡宾(NHC),
其中,
R7-R14、R11’、R12’相同或不同,为氢、直链或支链的C1-C30烷基、C3-C20环烷基、C2-C20烯基、C2-C20炔基、C6-C24芳基、C1-C20羧酸盐、C1-C20烷氧基、C2-C20烯氧基、C2-C20炔氧基、C6-C20芳氧基、C2-C20烷氧羰基、C1-C20烷硫基、C6-C20芳硫基、C1-C20烷基磺酰基、C1-C20烷基磺酸盐、C6-C20芳基磺酸盐或C1-C20烷基亚磺酰基,并且基团R7-R14、R11’、R12’中的一个或多个可以各自独立地被一个或多个取代基取代,优选直链或支链的C1-C10烷基、C3-C8环烷基、C1-C10烷氧基或C6-C24芳基,其中这些上述取代基又可以被一个或多个基团取代,优选选自包含卤素、特别是氯或溴、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基和苯基的组。
7.根据权利要求1所述的催化剂,其中,L1配体为具有式(VI)所示的通式结构的“环烷基胺基卡宾”(CAACs):
其中,环A为4、5、6或7元环,Z为包含1-4个连接的顶点原子的连接基团,所述顶点原子选自包含C、O、N、B、Al、P、S和Si的组,其中可用的化合价任选地被氢、氧或R取代基占据,其中,R独立地选自包含C1-C12烃基、取代的C1-C12烃基和卤化物的组,并且每个R15独立地为具有1-40个碳原子的烃基或取代的烃基,优选甲基、乙基、丙基、丁基(包括异丁基和正丁基)、戊基、环戊基、己基、环己基、辛基、环辛基、壬基、癸基、环癸基、十二烷基、环十二烷基、2,4,
6-三甲基苯基、金刚烷基、苯基、苄基、甲苯酰基、氯苯基、苯酚或取代的苯酚。
8.根据权利要求1所述的催化剂,其中X1选自氢、卤素、硝酸盐、拟卤素、直链或支链的C1-C30烷基、C6-C24芳基、C1-C20烷基硫醇、C6-C24芳基硫醇、C1-C20烷氧基、C6-C24芳氧基、C2-C24烷氧羰基、C6-C20芳氧基羰基、C2-C20酰基、C2-C20酰氧基、C3-C20烷基二酸盐、C6-C24芳基二酮酸盐、C1-C20羧酸盐、C1-C20烷基磺酸盐、C5-C20芳基磺酸盐、C1-C20烷基硫酰基、C5-C20芳基硫酰基、C1-C20烷基亚磺酰基和C5-C20芳基亚磺酰基,除了氢和卤素以外,其任何一个任选地进一步被一个或多个选自卤素、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基和C5-C10芳基的基团取代。
9.根据权利要求1所述的催化剂,其中X1和A1可以连接形成二价阴离子基团,并且可以
形成至多30个非氢原子的单环或者至多30个非氢原子的多环环系。
10.根据权利要求1所述的催化剂,其中L1和X1可以连接形成多齿单阴离子基团,并且可
以形成至多30个非氢原子的单环或者至多30个非氢原子的多环环系。
11.根据权利要求1所述的催化剂,其中在优选的实施方案中,X1表示卤素、特别是氟、
氯、溴或碘、硝酸盐、苯甲酸盐、C1-C5羧酸盐、C1-C5烷基、苯氧基、C1-C5烷氧基、C1-C5烷基硫醇、C6-C24芳香硫酚、C6-C24芳基或C1-C5烷基磺酸盐。
12.根据权利要求1所述的催化剂,其中在特别优选的实施方案中,X1为氯、硝酸盐、
CF3COO、CH3COO、CFH2COO、(CH3)3CO、(CF3)2(CH3)CO、(CF3)(CH3)2CO、PhO(苯氧基)、C6F5O(五氟苯氧基)、MeO(甲氧基)、EtO(乙氧基)、甲苯磺酸盐(p-CH3-C6H4-SO3)、甲磺酸盐(2,4,6-三甲基苯基)或CF3SO3(三氟甲磺酸盐)。
13.根据权利要求1所述的催化剂,其中R1-R6相同或不同,表示氢、卤素、羟基、基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸盐、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲- - -
酸酯、二硫代氨基甲酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、甲烷基、磺酸盐(-SO3)、-OSO3 、-PO3 或OPO3-、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯烃基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸盐、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷基氨基、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些基团可以各自任选地被一个或多个上述所定义的R1-R6基团取代,除了当R1=R3=R4=R5=R6=H时R2不表示苯基;
或者在每种情况下,R1-R6中两个直接相邻的基团,包括它们通过环状桥连基团连接的
环碳原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
14.根据权利要求1所述的催化剂,其中R、R’、R”、R”’和R””相同或不同,表示氢、卤素、羟基、醛基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸酯、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3-)、-OSO3-、-PO3-或-OPO3-、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯烃基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸盐、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷基氨基、烷基铵、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些基团可以各自任选地被一个或多个上述所定义的R、R’、R”、R”’和R””基团取代,其中,或者在每种情况下,基团R、R’、R”、R”’和R””中的两个直接相邻的基团,包括它们所连接的原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构;
C1 C2
R 和R 相同或不同,并且如R’、R”、R”’和R””所定义。
15.第8族过渡金属催化剂,具有式(VII)所示的通式结构:
其中,
M为第8族过渡金属;
X1优选为阴离子配体;
L1和L2相同或不同,表示两个配体,优选中性电子给体配体;
L1和X1可以连接形成多齿单阴离子基团并且可以形成至多30个非氢原子的单环或至多
30个非氢原子的多环环系;
R1-R6相同或不同,选自烃基、取代的烃基、含杂原子的烃基、取代的含杂原子的烃基官能团,但是当R1=R3=R4=R5=R6=H时R2不为苯基;
其中,或者在每种情况下,R1-R6中两个直接相邻的基团,包括它们通过环状桥连基团连接的环碳原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构;
A1、T1、C1-C2、R’、R”、R”’和R””,RC1和RC2如权利要求2-14中所定义;
A1和X1可以连接形成二阴离子配体,并且可以形成至多30个非氢原子的单环或至多30
个非氢原子的多环环系;
其中环G是4、5、6、7、8、9或10元环,Z是包含1-7个连接的顶点原子的连接基团,所述顶点原子选自C、O、N、P、S和Si,其可用的化合价任选地被氢、卤素、羟基、醛基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸酯、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3-)、-OSO3-、-PO3-或-OPO3-、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸酯、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷胺基、烷基铵、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些顶点原子可各自任选地全部被一个或多个上述R、R’、R”、R”’和R””所定义的基团取代;或者在每种情况下,Z中的两个直接相邻的顶点原子形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
16.根据权利要求15所述的催化剂,其中M是Ru或Os。
1
17.根据权利要求15所述的催化剂,其中L如权利要求3-7中所定义。
18.根据权利要求15所示的催化剂,其中X1如权利要求8-12中所定义。
19.根据权利要求15所示的催化剂,其中R1、R2、R3、R4、R5和R6或它们的组合如权利要求
13中所定义。
20.一种负载型催化剂,其包括权利要求1-14或15-19中任一项所述的催化剂和载体。
21.根据权利要求20所述的负载型催化剂,其中所述载体选自由多孔无机固体,例如无
定形或准晶体材料,结晶分子筛和包括一种或多种无机氧化物和有机聚合物的改性层状材料以及碳、碳纳米管石墨烯、金属有机骨架和交联的、网状聚合物树脂,例如官能化的交联聚苯乙烯,即氯甲基官能化的交联聚苯乙烯组成的组;催化剂可以通过浸渍、离子交换、沉积-沉淀、π-π相互作用和气相沉积沉积到载体上;或者,催化剂通过一个或多个共价化学键与载体化学键合。
22.一种制备根据权利要求1-19中任意一项所述的金属催化剂(I-II)或(VII)的方法,
其包括使式(X1X2ML3)或(X1X2ML4)的前体化合物与炔属化合物和至少一种二齿或多齿配体接触
其中对于所述前体化合物,
M为第8族过渡金属;
X1和X2相同或不同,表示两个配体,优选阴离子配体,L表示中性电子给体配体。
23.根据权利要求22所述的方法,其中炔属化合物具有通式(VIII):
其中,
D为离去基团;
R16至R17定义如下:
R16选自氢、卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、杂烷基、含杂原子的烯基、杂烯基、杂芳基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、烷氧羰基、羰基、烷基氨基、烷基硫基、氨基磺酰基、单烷基氨基磺酰基、二烷基氨基磺酰基、烷基磺酰基、腈基、硝基、烷基亚磺酰基、三卤代烷基、全氟烷基、羧酸、酮基、醛基、硝酸酯、氰基、异氰酸酯基、羟基、酯基、醚基、胺基、亚胺基、酰胺基、卤素取代的酰胺基、三氟酰胺、硫化物、二硫化物、磺酸盐、氨基甲酸盐、硅烷、硅氧烷、膦、磷酸酯或酸酯,其中当R16为芳基、多芳基或杂芳基时,R16可以被R1、R2、R3、R4、R5和R6的任何组合取代,并且可以与R1、R2、R3、R4、R5和R6中的任一个连接形成一个或多个环状芳族或非芳族基团;
R17选自具有通式CnHn(当n为偶数时)或CnHn+1(当n为奇数时)的轮烯;众所周知的轮烯的代表性化合物是,但不限于,环丁二烯、苯和环辛四烯;轮烯可以为芳族或反芳族的;来自轮烯片段的每个H原子可以被卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、杂烷基、含杂原子的烯基、杂烯基、杂芳基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、烷氧羰基、羰基、烷基氨基、烷硫基、氨基磺酰基、单烷基氨基磺酰基、二烷基氨基磺酰基、烷基磺酰基、腈基、硝基、烷基亚磺酰基、三卤代烷基、全氟烷基、羧酸、酮基、醛基、硝酸酯基、氰基、异氰酸酯基、羟基、酯基、醚基、胺基、亚胺基、酰胺基、卤素取代的酰胺基、三氟酰胺、硫化物、二硫化物、磺酸盐、氨基甲酸酯、硅烷、硅氧烷、膦、磷酸酯或硼酸酯取代,其中当R17为芳基、多芳基或杂芳基时,R17可以被R1、R2、R3、R4、R5和R6的任何组合取代,并且可以与R1、R2、R3、R4、R5和R6中的任一个连接形成一个或多个环状芳族或非芳族基团。
24.根据权利要求22所述的方法,其中所述方法包括:
第一步:
将X1X2ML3或X1X2ML4与炔属化合物以1-20的摩尔比接触并加入到酸/溶剂的混合物中;
将所述混合物在40℃和200℃之间加热少于10小时;除去溶剂并加入非极性溶剂;过滤并使用相同的非极性溶剂洗涤所得沉淀;干燥后得到改性亚茚基络合物;
第二步:
在适宜的温度下,通常在室温和80℃之间,用非螯合改性的亚茚基络合物以所需的摩
尔比处理在适当的溶剂中的二齿或多齿配体的溶液,加入所需量的持续足够长的时间以实现配体交换,得到所需的改性茚基亚甲基催化剂化合物;将反应温度降至室温,过滤除去副产物和过量的银,并将滤液减压浓缩;分离的固体残余物提供具有结构I或II或VII的所需产物。
25.一种制备根据权利要求1-19中任意一项所述的金属催化剂(I-II)或(VII)的方法,
包括:
第一步:
将X1X2ML3或X1X2ML4与炔属化合物以1-20的摩尔比接触并加入到酸/溶剂的混合物中;
将所述混合物在40℃-200℃之间加热少于10小时;除去溶剂并加入非极性溶剂,过滤并使用同样的非极性溶剂洗涤所得沉淀;干燥后得到改性亚茚基络合物;改性亚茚基络合物是第1代化合物或通过将第1代化合物和优选的NHC或CAAC配体在合适的溶剂中混合足以实现配体交换的时间制备的第2代化合物,或通过将第2代化合物和优选的吡啶配体作为溶剂,混合足以实现膦配体交换的时间制备的第3代化合物;
第二步:
在适宜的温度下,通常在室温和80℃之间,用非螯合改性的亚茚基络合物以所需的摩
尔比处理在适当的溶剂中的二齿或多齿配体的溶液,加入所需量的银持续足够长的时间以实现配体交换,得到所需的改性茚基亚甲基催化剂化合物;将反应温度降至室温,过滤除去副产物和过量的银,并将滤液减压浓缩;分离的固体残余物提供具有结构I或II或VII的所需产物。
26.根据权利要求22-25中任意一项所述的方法,其中X1X2ML3或X1X2ML4与所述炔属化合
物的摩尔比为1-15,更优选1-10,最优选1-5。
27.根据权利要求24或25所述的方法,其中第一步中酸/溶剂中的酸优选为布朗斯特酸
路易斯酸;在更优选HX基团的布朗斯特酸的情况下,所述HX基团为HF、HCl、HBr或HI,更优选HCl或HBr;在路易斯酸的情况下,更优选基于Si、Al或Ti的路易斯酸,最优选为在Si和Ti情况下具有结构MaX3-yRay和在Al的情况下具有结构MaX2-yRay;溶剂中酸的浓度低于5mol/L,优选低于1mol/L,更优选低于0.5mol/L,最优选低于0.3mol/L。
28.根据权利要求24和25所述的方法,其中,在第一步中,将所述混合物加热在50℃-
150℃、最优选60℃-100℃加热少于8小时,更优选少于5小时,最优选少于3小时。
29.根据权利要求1-19中任意一项所述的金属催化剂在烯烃和炔烃复分解反应中的应
用,特别是闭环复分解(RCM)、交叉复分解(CM)、开环复分解(ROM)、开环复分解聚合(ROMP)、环二烯复分解(ADMET)、自复分解、烯烃和炔烃的反应、炔烃的聚合和羰基化物在无环境、在质子溶剂、极性非质子或非极性溶剂的存在下的烯化。
30.一种生产α-烯烃的方法,其包括使不饱和脂肪酸与烯烃和根据权利要求1-14和15-
19中任意一项所述的催化剂接触,优选其中所产生的α-烯烃比烯烃至少多一个碳原子。
31.一种制备α-烯烃的方法,包括使不饱和脂肪酸酯和/或不饱和脂肪酸烷基酯与烯烃
以及根据权利要求1-14和15-19中任意一项所述的催化剂接触,优选地,其中所产生的α-烯烃比烯烃至少多一个碳原子。
32.一种活化方法,其包括:
使根据权利要求1-14和15-19中任意一项所述的催化剂在一定条件下与活化剂接触,
在所述条件下,所述活化剂能够至少部分地裂解所述金属和所述催化剂的至少一种二齿/多齿配体之间的键。
33.根据权利要求32所述的方法,其中所述活化剂选自布朗斯特酸,优选的布朗斯特酸
的性质可以是液体、固体、无机或者有机的,更优选为液体,最优选选自HCl、HBr、H2SO4、CH3COOH和磺酸树脂。
34.根据权利要求32所述的方法,其中所述活化剂是路易斯酸,其选自由Ma(I)卤化物和
式MaX2-yRay(0≤y≤2)所示的化合物组成的组;
其中,
Ra与前述所定义的R1-R6相同,
X为卤素原子,并且在不止一个卤素原子存在时其相同或不同,
Ma为原子质量为27-124并且选自由元素周期表IB、IIB、IIIA、IVB、IVA和VA族元素组成的组的原子,在这样的条件下使得发生金属和催化剂的二齿或多齿配位体之间的键至少部分裂解;
式MaX3-yRay(0≤y≤3)所示的化合物中,Ra、X和Ma如上文所定义,
a a a a
式MX4-yRy(0≤y≤4)所示的化合物中,R、X和M如上文所定义,
式MaX5-yRay(0≤y≤5)所示的化合物中,Ra、X和Ma如上文所定义,
式MaX6-yRay(0≤y≤6)所示的化合物中,Ra、X和Ma如上文所定义。
35.一种活化方法,其包括:使根据权利要求1-14和15-19中任意一项所述的催化剂与
酸接触,其中所述酸是通过使式RYH的分子与至少含有一个卤素原子的路易斯酸或光酸产生剂在一定条件下接触原位产生的酸,在所述条件下,酸能够至少部分裂解所述金属和所述至少一种二齿/多齿配体之间的键;其中Y选自由氧、硫和硒组成的组,R如上文所定义。
36.根据权利要求32-35所述的方法,其中所述条件包括:
酸与催化剂之间的摩尔比大于0.2且小于80;
接触时间为2秒-150小时;
接触温度从大约-100℃至大约+100℃。
37.一种制备聚合物或热固性网络的方法,通过将含有环烯烃或环烯烃混合物和式(I
或II或VII)的催化剂的混合物A与含有环烯烃或环烯烃混合物和根据权利要求32-34所定
义的活化剂的混合物B结合,优选用于铸造工艺、反应注射成型(RIM)工艺、树脂传递模塑(RTM)工艺、真空注入和真空成型工艺以及反应性旋转成型(RRM)工艺。

说明书全文

第8族过渡金属催化剂及其制备方法和其在复分解反应中的

应用

技术领域

背景技术

[0002] 烯复分解是一种催化过程,其包括作为关键步骤的第一烯烃和第一过渡金属亚烷基络合物之间的反应,此步骤生成不稳定的金属环丁烷环中间体,然后所述中间体根据下面的反应式(I)转化成第二烯烃和第二过渡金属亚烷基络合物。此类反应是可逆反应,并且正逆反应之间彼此竞争,因此最终结果主要取决于它们各自的反应速率,并且当形成挥发物或不溶性产物时,平衡发生移动。
[0003]
[0004] 复分解反应被广泛应用于化学反应领域中,例如,闭环复分解(RCM)、交叉复分解(CM)、开环复分解(ROM)、开环复分解聚合(ROMP)、无环二烯复分解(ADMET)、自复分解、烯烃与炔烃的转化(烯炔复分解)、炔烃聚合等。
[0005]
[0006]
[0007] 烯烃复分解的典型应用包括但不限于:二环戊二烯(DCPD)的反应注射成型(RIM)、纤维缠绕和拉挤成型,其为开环复分解聚合的实例。DCPD聚合的工业应用需要潜伏型催化剂(latent catalysts),所述潜伏型催化剂使得在聚合开始之前有更长时间处理单体-催化剂混合物。开环复分解聚合的其它实例包括降片烯及其衍生物的开环复分解聚合、不同环烯烃的共聚。乙烯醇分解是交叉复分解的实例,其为使用乙烯作为试剂使内烯烃降解的化学过程;乙烯与2-丁烯的交叉复分解;不饱和聚合物的解聚等。
[0008] 尽管均偶联(反应式3a)是高度感兴趣的,但是两种不同的末端烯烃之间的交叉偶联(方程式3b)也是如此。二烯烃参与的偶联反应产生直链和环状二聚体、低聚物以及最终的直链或环状聚合物(反应式6)。通常,后一反应在高度浓缩的溶液或本体中是有利的,而环化在低浓度下是有利的。当发生二烯分子内偶联以生成环烯烃时,此过程称为闭环复分解(反应式2)。环烯烃可以开环并低聚或聚合(开环复分解聚合如反应式5所示)。当亚烷基催化剂与环烯烃(例如降冰片烯或环丁烯)发生反应的速度大于增长的聚合链上的碳双键的速度时,可以带来“活性开环复分解聚合”,即在聚合反应过程中或之后几乎没有终止。使用亚烷基催化剂和第二烯烃按照交叉复分解反应的机理可以打开张环。反应动力为环张力的释放。由于产物含有末端乙烯基,可能发生交叉复分解物质的进一步反应。因此,必须对反应条件(时间、浓度……)进行优化以得到目标产物(反应式4)。烯炔复分解是炔烃和烯烃之间的金属碳烯催化的键重组反应以产生1,3-二烯。分子间的反应称为交叉烯炔复分解(反应式7),而分子内的反应则称为闭环烯炔复分解反应(RCEYM)。
[0009] 均含有至少一个不饱和位点的两种反应物烯烃的交叉复分解产生不同于反应物的新的烯烃,此反应具有重要的商业应用价值。一种或多种催化金属,通常一种或多种过渡金属,通常催化交叉复分解反应。
[0010] 上述反应在商业上的一个重要应用是乙烯与内烯烃交叉复分解生成α-烯烃,其通常被称作乙烯醇分解。更具体地,乙烯与内烯烃的交叉复分解生成线性α-烯烃具有特别的商业重要性。线性α-烯烃在某些(共)聚合物聚α-烯烃中用作单体或者共聚单体和/或在环化物、胺、羰基合成醇、合成润滑剂、合成脂肪酸和烷基芳香烃的生产中用作中间体。基于飞利浦三烯烃方法的烯烃转化技术TM是将乙烯和2-丁烯转化为丙烯的乙烯醇分解反应的实例。这些方法使用基于钨和氧化铼的非均相催化剂,所述催化剂还未被证实对含有官能团的内烯烃例如顺式油酸甲酯(脂肪酸甲酯)是有效的。
[0011] 1-癸烯是通常在乙烯和油酸甲酯的交叉复分解中产生的副产物。烷基油酸酯是脂肪酸酯,其是通过醇与植物油的酯交换产生的生物柴油的主要组分。含有至少一个不饱和位点的植物油包括芥花油、大豆油棕榈油花生油、芥菜油、葵花油、桐树油、塔尔油、紫苏油、葡萄籽油菜籽油亚麻籽油、红花油、南瓜籽油、玉米油和其它提取于植物种子的油。烷基芥酸酯是脂肪酸酯,其也可以是生物柴油的主要组分。有用的生物柴油组合物通常具有高浓度的油酸酯和芥酸酯。这些脂肪酸酯优选具有一个不饱和位点,使得与乙烯的交叉复分解生成作为副产物的1-癸烯。
[0012] 用于食物(肉、蔬菜……的烧结)制作的植物油被回收并纯化后,应用例如乙烯醇分解转化为生物柴油适用的有用产品。
[0013] 生物柴油是由植物油或动物脂肪这类可再生资源制得的燃料。为了生产生物柴油,将植物油或动物脂肪中的主要化合物三酰基甘油酯在、酸或酶催化剂的存在下与醇反应转化为脂肪酸烷基酯(即生物柴油)和甘油。生物柴油燃料可单独或者与石油基柴油的混合物用于柴油发动机中,或者可以进一步改性以生产其它化工产品。
[0014] 已知几种烯烃复分解的金属-卡宾络合物,但是,这些络合物结构之间的区别可以在卡宾部分中找到。专利WO-A-96/04289和WO-A-97/06185是具有如下通式结构的复分解催化剂的实例,
[0015]
[0016] 其中:M为锇(Os)或钌(Ru),R和R1为具有很大的结构变异性的来自卡宾片段的有机部分,X和X1为阴离子配体,L和L1为中性电子给体。根据烯烃复分解催化剂领域的文献,当把“阴离子配体”从金属中心移出时,所述阴离子配体是带有负电荷的配体并因此具有一个完整的电子外层。
[0017] Grubbs第1代催化剂是此类化合物的公知实例,
[0018]
[0019] 另一个此类化合物的公知实例是在专利WO-A-0071554中描述的Grubbs第2代催化剂和在专利WO-A03/011455中描述的六配位的Grubbs第3代催化剂。
[0020]
[0021] 还有一些在文献中描述的烯烃复分解领域常用的其它催化剂,在此作为本申请的背景技术。
[0022] 此外,已知卡宾片段的两个碳原子都桥接的其它催化剂,一些典型代表如下:
[0023]
[0024] 桥联卡宾片段最早由Hill等人合成(K.J.Harlow,A.F.Hill,J.D.E.T.Wilton-Ety,J.Chem.Soc.DaltonTrans.1999,285-291),然而,该结构被错误地解释。Fürstner等人纠正了这种误解(J.Org.Chem.1999,64,8275-8280),并描述了该结构的完整表征。随后卡宾片段上桥联的碳原子发生重组,并且在该特定条件下形成“3-苯基-亚茚基卡宾”
(Chem.Eur.J.2001,7,No 22,4811-4820)。Nolan在专利WO-A-00/15339中描述了具有一个NHC-配体和一个膦配体的上述催化剂的类似物。此类化合物不仅是烯烃复分解的催化剂,也用作通过交叉复分解生产其它钌-卡宾化合物的起始反应物(WO-A-2004/112951)。
[0025] 此外,在专利US-A-2003/0100776的第8页第[0087]段描述的催化剂其中,卡宾部分的碳原子是桥联的,新形成的环状基团可以是脂肪族的或芳香族的,并且可以含有取代基或杂原子。另外,该专利声称新产生的环状结构由4-12个、优选5-8个原子构成。然而,该专利并没有描述或给出明确的环状结构或实例。
[0026] 对于一些反应来说,期望催化剂的引发是可控的。非常少的工作集中于降低钌基催化剂的引发速率上。在这些情况中,使用诸如光活化(例如光照)、化学活化(例如酸添加)、温度活化(例如样品加热)或机械活化(例如超声)等引发手段都有助于控制引发。有效的开环复分解聚合(ROMP)反应需要在聚合发生之前的单体和催化剂的充分混合。对于这些应用,期望仅通过活化就能引发高速率聚合的催化剂。然而,Grubbs第2代催化剂和Hoveyda第2代催化剂都是在室温或低于室温的条件下有效的复分解催化剂,因此其单独一种不适于催化剂潜伏期有利的应用中(Org.Lett.1999,1,953-956;J.Am.Chem.Soc.2000,122,8168-8179;Tetrahedron Lett.2000,41,9973-9976)。
[0027] 实验研究表明,对于大多数钌系催化剂来说,供体配体的解离提供催化循环的进入。可设想一些减缓配体解离的设计策略。一个重要的考虑是用于减慢引发的方法不应该破坏催化剂的活性。如类型I(方案1)所示,向反应中加入过量的膦可以减缓引发(J.Am.Chem.Soc.1997,119,3887-3897)。不幸的是,膦的添加通常导致链增长速率也降低。
[0028]
[0029] 方案1:控制催化剂引发的策略。
[0030] 减缓催化剂引发的另一策略是用费歇尔卡宾(类型II,方案1)代替Schrock-型钌卡宾。这种方法已经应用于生产几种潜伏型复分解催化剂,所述催化剂的费歇尔卡宾部分被氧、硫和氮取代(Organometallics 2002,21,2153-2164.;J.Organomet.Chem.2000,606,65-74)。在一些情况下,使用这些体系的活性的降低如此之大以至于它们被认为是没有复分解活性的。事实上,加入乙基乙烯醚以形成费歇尔卡宾络合物是猝灭ROMP反应的标准方法。
[0031] Van der Schaaf和他的同事们采用了另一种方法(类型IV,方案1)来研究活化温度,减缓引发烯烃复分解催化剂(PR3)(CI)2Ru(CH(CH2)2-C,N-2-C5H4N)(方案2,式1),其中通过改变吡啶环的取代模式来调节引发温度(J.Organomet.Chem.2000,606,65-74)。遗憾地是,报道显示络合物的活性低于预期;不超过12000当量(equiv)DCPD。随后,Ung报道获得了类似的催化剂体系,其是通过将反式-(SIMes)(CI)2Ru(CH(CH2)2-C,N-2-C5H4N)(方案2,式2)部分异构化为顺式类似物而得到的(Organometallics 2004,23,5399-5401)。然而,这些催化剂都不能长时间储存在DCPD单体中,因为DCPD的ROMP在催化剂引入25分钟后即完成。
[0032]
[0033] 方案2:控制引发的类型IV系统的实例
[0034] 在用于DCPD聚合的合理设计的热稳定烯烃复分解催化剂的另一种方法中,努力致力于开发由Grubbs(专利号为5,977,393的美国专利;方案3,4,其中L=PR3)和Verpoort(专利WO 03/062253;方案3,4,其中L=SIMes;5,其中L=PR3,SIMes)详细描述的O,N-双齿席夫碱连接的钌-卡宾催化剂。结果显示,这种络合物在室温下对于低应变的环烯烃聚合几乎没有活性,允许在DCPD中储存数月,并且可以被热活化以产生用于DCPD本体聚合的增加的活性,但是从工业度来看,并没有描述通过简单直接的改性就能很容易调节其性能的催化剂(EP1468004;J.Mol.Cat.A:Chem.2006,260,221-226)。
[0035]
[0036] 方案3:控制引发的类型III系统的实例
[0037] 最近合成出了一系列带有双齿K2-(O,O)配体的潜伏型烯烃复分解催化剂(方案3,式3)。络合物3已被证实对于DCPD的无溶剂聚合是没有活性的。进一步说明,当对含有光酸发生剂的催化剂/单体混合物进行照射时,络合物3(方案3,L=PCy3,SIMes)容易活化,并且发现其适用于DCPD的ROMP反应中(专利WO 99/22865)。然而DCPD和含有微量CH2CI2的络合物3的溶液的照射导致在1小时内完全凝胶化,但是并未获得固化和交联的单体。
[0038] 这表明低的催化活性和对低含量的活性物质的操作。总之,潜伏型催化剂对于低应变环烯烃的开环复分解聚合具有显著的重要性,因为它们允许单体和催化剂的混合而没有伴随的预催化剂的凝胶化或微胶囊化。
[0039] 所有上述提到的具有亚茚基卡宾部分的催化剂基于没有任何取代基或官能团的非螯合的苯基-亚茚基结构。专利PCT/US2010/059703(WO 2011/100022 A2)中描述了具有螯合的苯基-亚茚基结构的催化剂,其中描述了一种基于亚茚基的催化剂,所述催化剂的一个膦配体被中性供电子配体所取代,并且所述中性供电子配体连接在所述亚茚基卡宾结构上。所得催化剂为3-苯基亚茚基Hoveyda类催化剂。
[0040] 专利PCT/US2011/029690(WO 2011/119778 A2)要求保护一种六配位的催化剂,然而在此文献中没有分离催化剂;公开了烯烃复分解催化剂的原位生成的合成方法,并且根据 记载,这些配合物的合成相对复杂。合成过程通常涉及多于一个步骤,而且需要分离催化剂以除去作为催化剂抑制剂的副产物,例如游离的磷化氢。所得原位生成的催化剂都为苯基亚茚基Hoveyda类催化剂。
[0041] 在亚茚基(indenylidene)部分带有官能团或取代基的不同于苯基亚茚基的其它非螯合亚茚基催化剂至今还未有报道。
[0042]
[0043] 在专利WO 2011/009721 A1中,在第18-20页描述了从L=SIMes开始“经由路线B”的双席夫碱催化剂,其中通过1H和31PNMR研究反应混合物,结果显示定量转化为所需的双席夫碱催化剂。然而,这些化合物都不含任何P-配体。此外,对通过“路线A”制备的催化剂进行1H和31PNMR研究,结果显示定量转化为所需的双席夫碱催化剂,尽管没有给出任何数据。
[0044] 此外,该专利声称经DSC证实,所述双席夫碱催化剂(第22页催化剂4)即使在200℃仍具有非常好的潜伏特性(催化剂4与DCPD之比为1/15000)。然而,众所周知,当DCPD被加热至150℃以上时会发生逆-狄尔斯-阿德尔反应生成环戊二烯,并且DCPD的沸点为170℃。
[0045] 另外,在该专利的第4页“发明内容”部分指出,通过简单、有效、绿色和高产率的合成步骤获得了催化剂。然而,催化剂合成的催化过程为72小时(不包括纯化步骤),其不能被称之为“高效”或具有工业吸引力。除了合成的催化剂之外,没有提及收率。
[0046] 专利WO 2011/009721 A1中的钌卡宾部分(亚茚基)如专利WO 00/15339中所定义。最优选所述卡宾部分是苯基亚茚基配体。然而,其没有要求保护取代的苯基亚茚基配体。
[0047] 尽管在烯烃复分解催化剂的制备和开发方面已经取得了进展,但是仍需要寻求新的改进的合成方法和新型催化剂。特别感兴趣的是提供能够容易地以工业规模制备的新的催化剂的制备方法。
[0048] 尽管存在许多不同的可用催化剂,但是从工业角度来看,非常需要通过简单直接的改性就能容易调节其性能的催化剂。特别感兴趣的是将完全潜伏性催化剂改性为高活性催化剂,潜伏性催化剂容易应用于ROMP,例如通过RIM的DCPD聚合,高活性催化剂容易应用于交叉复分解反应,例如乙烯醇分解。
[0049] 此外,通过亚烷基(例如亚茚基)与配体(例如二齿或多齿配体)的组合变化来调节催化剂的电子密度,可以获得易调节的催化剂。然而,非螯合取代/官能化的亚茚基与二位或多位配体的组合仍然不存在,并且引发可调性方面提供了额外的优点,其导致催化剂可以从真正的潜伏性变为高活性。
[0050] 另外,本发明的催化剂提供了在单体中稳定的潜伏型催化剂并且在经过工业上可接受的活化方法之后具有较高活性,其性能仍具有较高需求。
[0051] 此外,本发明复分解催化剂化合物提供温和的和商业上经济的和“原子经济”途径得到目标烯烃,所述烯烃又可以用于制备线性α-烯烃、不饱和聚合物、环烯烃等。
[0052] 用于评价复分解催化剂的另一个重要参数是需要容易地将催化剂从最终的复分解产物中分离出来。对于在制药工业中复分解反应的应用,药物中的钌含量不能超过5ppm(http://www.emea.europa.eu/pdfs/human/swp/444600en.pdfEMEA法规)。迄今为止,为了满足上述标准,从复分解产物中脱除钌的不同方案已被报道。所采用的方案包括通过氧化反应(H2O2,PPh3O,DMSO或Pb(OAc)4)、提取、清除剂、负载的膦配体或活性炭结合色谱分析脱除钌。这些方案仅能将最终产物中钌的浓度降低至100-1200ppm,这远远不能达到药物应用的标准。对催化剂的固定(有机或无机载体)可以适度成功的应用于高效除钌并取得不错效果。作为另一种策略,还报道了通过更强极性基团配体的改性或改变其空间位阻来使其从复分解产物中分离。Grela成功地改进了具有离子标记配体的Hoveyda-Grubbs型催化剂,所述催化剂对胶表现出良好的亲和性(Green Chem.,2012,14,3264.)。然而,离子标记配体的合成繁琐。通过直接合成方法获得的本发明的催化剂对二氧化硅尤其是具有多配体的催化剂显示出极高的亲和力,这使得它们对于药物和精细化学应用非常有用且非常有吸引力。
[0053] RuCl2(PCy3)2(3-苯基亚茚基)的合成已经证明可用于提供一种容易的合成钌亚烷基的路线,其避免了昂贵的重氮制剂(Platinum Metals Rev.2005,49,33)。
[0054] 为了通过乙烯和生物柴油(例如动物或植物油)的交叉复分解获得一种经济可行的线性α-烯烃(例如1-癸烯)的生产方法,必须开发具有更高活性或更稳定的催化剂。此外,仍需要开发具有相当和更好的性能特征但直接由价格便宜和容易获得的原料合成的催化剂。
[0055] 由于本领域持续需要提高催化剂的效率,即在给定条件(例如温度、压力、溶剂和反应物/催化剂比例)下,在一段时间后提高由所述催化剂组分催化的反应的产率或或在给定的反应产率下,提供温和的条件(更低的温度、更接近于大气压的压力、更容易从反应混合物中分离和纯化产物)或需要更少量的催化剂(即更高的反应物/催化剂比),因此带来更经济和更环境友好的操作条件对于反应注射成型(RIM)过程中的应用来说,这种需求仍然更加迫切,例如但不限于,内-或外-二环戊二烯或其制剂的本体聚合。
[0056] 本领域还有一个具体需要,其也是本发明的另一个目的,即改进反应注射成型(RIM)方法、树脂传递模塑(RTM)方法和反应旋转模塑(RRM)方法,上述方法包括但不限于内-或外-二环戊二烯与其制剂的本体聚合,或与其它单体或其制剂的共聚。更具体地,需要改进的是在多配位的过渡金属络合物、特别是钌络合物的存在下进行的上述方法。所有上述需要构成了本发明要实现的各种目的;然而本发明的其它优点将在以下描述中容易地体现。

发明内容

[0057] 本发明涉及解决一个或多个上述技术问题。本发明基于意想不到的发现,即通过具有式(I-II)和(VII)所示通式结构的催化剂,通过结合二齿或多齿配体对现有技术中第8族催化剂的亚烷基部分进行修饰,得到不饱和化合物如烯烃和炔烃的改进的复分解。
[0058] 本发明提供了可容易且有效地被化学活化剂(布朗斯特酸( acids)和路易斯酸)或光学活化剂活化(光酸产生剂,PAG)的催化剂,其在活化后显示出优异的活性。本发明的催化剂还可以通过将至少含有一个卤原子的路易斯酸与任何含-OH或-SH基团的分子(液体或固体,有机或无机)结合通过布朗斯特酸( acid)的原位生产来活化。
[0059] 在本发明的一个优选实施方式中,单独的不饱和羧酸和/或不饱和羧酸酯和/或不饱和羧酸的混合物或不饱和羧酸酯的混合物均可被转化。本发明的催化剂优选以小于或等于1000ppm、更优选1-1000ppm、最优选5-200ppm的浓度使用。本发明方法可以在0-100℃、优选在20-90℃的温度下进行,最优选在40-80℃的温度下进行。
[0060] 所述方法可以在常规溶剂中进行,所述溶剂能溶解反应物和催化剂,例如烃或醇类溶剂。在本发明的一个优选实施方式中,所述方法可以在无溶剂下实施。
[0061] 通过这种创造性的方法,获得了不饱和α,ω-二元酸、不饱和α,ω-二元酸酯和相应的不饱和烃。可以通过采用例如蒸馏、分级结晶或萃取完成混合物的分离。通过创造性的方法制备的不饱和α,ω-二元酸和不饱和α,ω-二元酸酯这些产物可以用于例如化妆品制备。如果需要,可对由此获得的产物进行氢化处理。
[0062] 本发明还基于意想不到的发现,即保持高至优异产率的同时,式(I-II)和式(VII)所示的有机金属化合物的合成时间可以减少至4小时或更短。
[0063]
[0064]
[0065] 本发明的有机金属催化剂化合物可以通过使第8族金属前体化合物与至少一种二齿配体接触来制备,所述二价配体可以具有至少一个额外的鳌合部分。
[0066] 其中,
[0067] M为第8族金属,优选钌或锇;
[0068] R1--R6相同或不同,选自氢、烃基、取代的烃基、含杂原子的烃基、取代的含杂原子的烃基和官能团,但是当R1=R3=R4=R5=R6=H时R2不代表苯基;
[0069] 其中,或者在每种情况下,R1-R6基团中两个直接相邻的基团,包括通过环状桥联基团连接的环碳原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构;
[0070] X1优选为阴离子配体;
[0071] L1优选为中性电子給体;
[0072] L1和X1可以连接形成多齿单阴离子基团,并且可以形成含有至多30个非氢原子的单环或至多30个非氢原子的多元环系;
[0073] A1-A2相同或不同,选自由氧、硫、硒、NR””、PR””、POR””、AsR””、AsOR””、SbOR””和SbR””组成的组;
[0074] T1和T2相同或不同,选自由
[0075]
[0076] 组成的组,其中E优选为供体原子,其选自由氮、磷、氧、硫和硒组成的组;其中对于基团 当E为氧、硫或硒时,对于双键E省略R,对于单键E保留R;其中对于基团当E为氧、硫或硒时,E-C之间以单键连接,C原子包括另外的R基团或者C-R’为双
键或C-R为双键。
[0077] R、R’、R”、R”’和R””相同或不同,选自氢、烃基、取代的烃基、含杂原子的烃基、取代的含杂原子的烃基以及官能团;
[0078] 其中,或者在每种情况下,R、R’、R”、R”’和R””中两个直接相邻的基团,包括它们所连接的碳原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
[0079] C1-C2是通过单键或双键彼此连接的碳原子,其中,在单键的情况下,每个碳原子具有另外的取代基RC1和RC2;RC1和RC2相同或不同,并且如R’、R”、R”’和R””所定义。
[0080] 另一方面,本发明提供了一种进行催化复分解反应的方法,所述方法包括使至少一种烯烃或烯烃化合物与本发明的复分解催化剂接触。所述烯烃包括单烯烃、多烯烃以及两种或两种以上烯烃的组合或混合物,所述“一取代”包括单个取代基以及两个或两个以上取代基等。
[0081] 在另一方面,本发明基于意想不到的发现,即用于不饱和化合物例如烯烃和炔烃的复分解的优异的催化剂(I-II,VII),甚至可以通过使金属络合物((I-II,VII)和活性化合物(以下也称“活化剂”)接触以额外增强所述催化剂的活性,其中所述活性化合物选自布朗斯特酸(布朗斯特酸是质子给体,这是化学家普遍接受的事实)。布朗斯特酸的性质可以是液体、固体、无机或有机的。众所周知的布朗斯特酸的典型化合物包括但不限于,HCl、HBr、H2SO4、CH3COOH、磺酸树脂等。
[0082] 在另一方面,本发明基于意想不到的发现,即通过使金属络合物(I-II,VII)和活性化合物(以下也称“活化剂”)接触可获得用于不饱和化合物例如烯烃和炔烃复分解的优异的催化剂,所述活性化合物选自由
[0083] Ma(I)卤化物和通式MaX2-yRay(0≤y≤2)所示的化合物组成的组;
[0084] 其中,
[0085] Ra等同于如上定义的R1-R6,
[0086] X为卤素原子,当存在多个卤素原子时,X相同或不同;
[0087] Ma为原子质量为27至124并且选自由元素周期表第IB、IIB、IIIA、IVB、IVA和VA族组成的组的原子,在这样的条件下使得发生金属和催化剂的二齿或多齿配体之间的键至少部分裂解;
[0088] 式MaX3-yRay(0≤y≤3)所示的化合物,其中Ra、X和Ma如上文所定义;
[0089] 式MaX4-yRay(0≤y≤4)所示的化合物,其中Ra、X和Ma如上文所定义;
[0090] 式MaX5-yRay(0≤y≤5)所示的化合物,其中Ra、X和Ma如上文所定义;
[0091] 式MaX6-yRay(0≤y≤6)所示的化合物,其中Ra、X和Ma如上文所定义。
[0092] 在另一个具体实施方案中,本发明基于意想不到的发现,即有用的催化物质可以通过使用如上文所定义的活化剂在至少一种具有RYH结构的反应物的存在下反应制得,所述活化剂包括至少一个卤素原子,其中,Y选自由氧、硫和硒组成的组,以及R如上文所定义。根据该具体实施方案,可以通过所述活化剂与所述具有RYH结构的反应物反应原位生成强酸(例如卤化氢),如果生成的强酸的量足够的话,所述强酸反过来还可以:
[0093] 在第一步中,使所述二齿(或多齿)配体质子化,并且使所述二齿(或多齿)配体中的T1(在结构(I)的情况下)或T1或T2或二者同时(在结构(II)的情况下)与络合的金属解配位;
[0094] 在第二步中,使所述二齿(或多齿)配体中的杂原子与络合的金属进一步解配位。
[0095] 在该具体实施方案中,金属与所述金属络合物的二齿(或多齿)配体之间的键发生至少部分裂解如在无RYH结构的反应物的情况,但是T1或T2或二齿(或多齿)配体中的两个原子与活化剂之间的配位发生的较不频繁,这是因为它与由原位产生强酸(例如卤化氢)导致的质子化/解配位机制不利地竞争。然而,这种替代机制在烯烃和炔烃的复分解反应的催化方面非常有效,因为与在催化剂(I-II,VII)的存在下直接引入相同的强酸相比,其使强酸更随机的分布于反应混合物中。
[0096] 本发明的新催化物质可以即时制备、分离、纯化并且适于在后续的有机合成反应中单独使用,或者它们可以在相关化学反应(例如不饱和有机化合物的复分解反应)中通过在引入起始复合催化剂之前、同时或之后,向反应混合物中加入适量的活化剂来原位制备。本发明还提供了催化体系,除了所述新催化物质或反应产物之外,还包括适用于负载所述催化物质或反应产物的载体。
[0097] 本发明还提供了涉及在广泛范围的有机合成反应中使用所述新催化物质或反应产物、或所述物质的任意混合物、或所述催化体系的应用方法和过程,所述有机合成反应包括不饱和化合物例如烯烃和炔烃的复分解。特别地,本发明提供了一种用于张力环烯烃开环聚合反应的改进方法,所述环烯烃包括但不限于二环戊二烯。
[0098] 在本发明中,所有上下文提及的定义、参数或说明的一般或优选的范围彼此之间,或相应范围和优选范围,均可以以任意方式组合。
[0099] 在本发明中,涉及不同类型的复分解催化剂,术语“取代”是指氢原子或原子被指定基团或原子代替,并且不超出所示原子的化合价,并且取代产生稳定的化合物。附图说明
[0100] 图1为在催化剂12合成过程中1小时后的反应进展。
[0101] 图2为在催化剂12合成过程中5小时后的反应进展。
[0102] 图3为市售催化剂N和本发明的5A、6A和7A催化剂在通过活化使二乙烯基丙二酸酯(DEDAM)发生闭环复分解(RCM)中的比较。
[0103] 图4为用量为0.1mol%的催化剂F和5A-7A用于二乙烯基丙二酸酯的闭环复分解中的比较。
[0104] 图5为活化剂用量对二乙烯基丙二酸酯的闭环复分解催化性能的影响。
[0105] 图6为使用本发明的催化剂4A、8A、9A和12的二环戊二烯(DCPD)的闭环复分解聚合(ROMP)。
[0106] 图7为使用原位活化方法的二环戊二烯(DCPD)的闭环复分解聚合(ROMP)。

具体实施方式

[0107] 术语和定义
[0108] 除非另有说明,本发明不限于特定的反应物、取代基、催化剂、反应条件等,因此可改变。还应当理解,本文中使用的术语仅用于描述特定实施例,而不旨在限制本发明。
[0109] 在本说明书权利要求中,将参考多个术语,其被定义为具有以下含义:
[0110] 本发明所用术语“烷基”是指直链、支链或环状饱和烃基,通常虽然不必需含有1至约24个碳原子,优选1至约12个碳原子,例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、辛基、癸基等,以及环戊基、环己基等环烷基。通常,尽管同样不是必需的,本发明中的烷基含有1至约12个碳原子。术语“C1-C6烷基”是指具有1-6个碳原子的烷基,术语“环烷基”是指通常具有3-8个碳原子的环状烷基。
[0111] 术语“取代的烷基”是指被一个或多个取代基取代的烷基,术语“含杂原子的烷基”和“杂烷基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的烷基。除非特别说明,术语“烷基”包括直链、支链、环状、未被取代、取代和/或含杂原子的烷基。
[0112] 本发明所用术语“亚烷基”是指含有双官能的直链、支链或环烯基基团,其中所述“烷基”如上文所定义。
[0113] 本发明所用术语“烯基”是指含有至少一个双键的2至约24个碳原子的直链、支链或环状烃基,例如乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正丁烯基、异丁烯基、辛烯基、癸烯基、十四烯基、十六烯基、二十烯基等。本发明中优选含有2至约12个碳原子的烯基。术语“环烯基”是指环状烯基基团,优选含有5-8个碳原子。术语“取代的烯基”是指被一个或多个取代基取代的烯基,术语“含杂原子的烯基”和“杂烯基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的烯基。除非特别说明,术语“烯基”包括直链、支链、环状、未取代、取代和/或含杂原子的烯基。
[0114] 本发明所用术语“亚烯基”是指双官能的直链、支链或环烯基基团,其中所述“烯基”如上文所定义。
[0115] 本发明所用术语“炔基”是指含有至少一个三键的2至约24个碳原子的直链或支链烃基,例如乙炔基、正丙炔基等。本发明优选含有2至约12个碳原子的炔基。术语“取代的炔基”是指含有一个或多个取代基的炔基,术语“含杂原子的炔基”和“杂炔基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的炔基。除非特别说明,术语“炔基”包括直链、支链、未取代、取代和/或含杂原子的炔基。
[0116] 本发明所用术语“烷氧基”是指通过单个末端醚键连接的烷基;即“烷氧基”基团可以表示为-O-烷基,其中所述烷基如上文所定义。类似地,“烯氧基”是指通过单个末端醚键连接的烯基,“炔氧基”是指通过单个末端醚键以连接的炔基。
[0117] 除非另有说明,本发明所用术语“芳基”是指包含稠合在一起的、直接连接或间接连接的(使得不同的芳环连接到相同的基团,例如亚甲基或亚乙基)单个芳环或多个芳环的芳香族取代基。优选的芳基包含5-24个碳原子,更优选包含5-14个碳原子。典型的芳基含有一个芳环或两个稠合或连接的芳环,例如苯基、基、联苯基、二苯基醚基、二苯基胺基、二苯甲等。“取代的芳基”是指含有一个或多个取代基的芳基,术语“含杂原子的芳基”和“杂芳基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的芳基,将在下文中进一步详细描述。
[0118] 本发明所述术语“芳氧基”是指通过末端醚键连接的芳基,其中“芳基”如上文所定义。“芳氧基”可以表示为-O-芳基,其中芳基如上文所定义。优选的芳氧基含有5-24个碳原子,特别优选芳氧基含有5-14个碳原子。所述芳氧基的实例包括但不限于苯氧基、邻卤代苯氧基、间卤代苯氧基、对卤代苯氧基、邻甲氧苯氧基、间甲氧苯氧基、对甲氧苯氧基、2,4-二甲氧苯氧基、3,4,5-三甲氧苯氧基等。
[0119] 术语“烷芳基”是指含有烷基取代基的芳基,术语“芳烷基”是指含有芳基取代基的烷基,其中“芳基”和“烷基”如上文所定义。优选所述烷芳基和芳烷基含有6-24个碳原子。所述烷芳基包括但不限于,例如,对甲苯基、2,4-二甲基苯基、对环己基苯基、2,7-二甲基萘基、7-环辛基萘基、3-乙基-环戊二烯-1,4-二烯基等。所述芳烷基包括但不限于苄基、2-苯乙基、3-苯丙基、4-苯丁基、5-苯戊基、4-苯基环己基、4-苄基环己基、4-苯基环己基甲基、4-苄基环己基甲基等。术语“烷芳氧基”和“芳烷氧基”是指含有-OR的取代基,其中R分别为如上文所定义的烷芳基或芳烷基。
[0120] 术语“酰基”是指具有-(CO)-烷基,-(CO)-芳基或-(CO)-芳烷基的取代基,术语“酰氧基”是指具有-O(CO)-烷基,-O(CO)-芳基或-O(CO)-芳烷基的取代基,其中所述“烷基”、“芳基”和“芳烷基”如上文所定义。
[0121] 术语“环状的”和“环”是指取代或未取代的和/或含有杂原子的脂环族或芳香族基团,并且其可以是单环、双环或多环的。术语“脂环族的”以常规意义使用,是指与芳香族环状部分相对的脂环族部分,并且可以是单环、双环或多环的。
[0122] 术语“卤代”和“卤素”以常规意义使用,是指氯、溴、氟或碘取代基。
[0123] “烃基”是指含有1至约30个碳原子的一价烃基,优选含有1至约24个碳原子的一价烃基,最优选含有1至约12个碳原子的一价烃基,包括直链的、支链的、环状的、饱和的以及不饱和的烃基,例如烷基、烯基、芳基等。术语“亚烃基”是指含有1至约30个碳原子的二价烃基,优选1至约24个碳原子的二价烃基,最优选1至约12个碳原子的二价烃基,包括直链的、支链的、环状的、饱和的以及不饱和的种类。“取代的烃基”是指被一个或多个取代基取代的烃基,术语“含杂原子的烃基”和“杂烃基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的烃基。同样地,“取代的亚烃基”是指被一个或多个取代基取代的亚烃基,术语“含杂原子的亚烃基”和“杂亚烃基”是指其中至少一个碳原子被杂原子取代的亚烃基。除非特别说明,“烃基”和“亚烃基”分别被解释为含有取代的和/或含杂原子的烃基和亚烃基。
[0124] 在“含杂原子的烃基”中的术语“含杂原子”是指烃基分子或烃基分子片段中的一个或多个碳原子被非碳原子取代,所述非碳原子例如氮、氧、硫、磷或硅,通常为氮、氧或硫。类似地,术语“杂烷基”是指含有杂原子的烷基取代基,术语“杂环”是指含有杂原子的环状取代基,术语“杂芳基”和“杂芳族”分别指含有杂原子的“芳基”和“芳族”取代基等。应当注意的是,“杂环”基团或化合物可以是或不是芳香族的,并且进一步地,“杂环”可以是如上述关于术语“芳基”所述的单环、双环或多环。杂烷基的实例包括烷氧基烷基、烷基硫烷基取代的烷基、N-烷基化的基烷基等。杂芳基的实例包括吡咯基、吡咯烷基、吡啶基、喹啉基、吲哚基、嘧啶基、咪唑基、1,2,4-三唑基、四唑基等,并且含杂原子的脂环族基团的实例包括吡咯烷基、吗啉基、哌嗪基、哌啶基等。
[0125] 如在一些上述定义中所提及的,在“取代的烃基”、“取代的烷基”、“取代的芳基”等中的“取代的”是指在烃基、烷基、芳基或其它基团中,至少一个连接于碳原子(或其它原子)上的氢原子被一个或多个非氢取代基所取代。这种取代基的实例包括但不限于:官能团例如卤素、羟基、巯基、C1-C24烷氧基、C2-C24烯氧基、C2-C24炔氧基、C5-C24芳氧基、C6-C24芳烷氧基、C6-C24烷芳氧基、酰基(包括C2-C24烷羰基(-CO-烷基)和C6-C24芳羰基(-CO-芳基))、酰氧基(-O-酰基,包括C2-C24烷羰氧基(-O-CO-烷基)和C6-C24芳羰氧基(-O-CO-芳基))、C2-C24烷氧羰基(-(CO)-O-烷基)、C6-C24芳氧羰基(-(CO)-O-芳基)、卤代羰基((-CO)X,其中X为卤素)、C2-C24烷基碳酸根(-O-(CO)-O-烷基)、C6-C24芳基碳酸根(-O-(CO)-O-芳基)、羧基(-COOH)、羧酸根基(-COO-)、氨基甲酰基(-(CO)-NH2)、单-(C1-C24烷基)取代的氨基甲酰基(-(CO)-NH(C1-C24烷基))、二-(C1-C24烷基)取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C24烷基)2)、单-(C5-C24芳基)取代的氨基甲酰基(-(CO)-NH(C5-C24芳基))、二-(C5-C24芳基)取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C5-C24芳基)2)、N((C1-C24烷基)(C5-C24芳基))-取代的氨基甲酰基、氨基硫羰基(-(CS)-NH2)、单-(C1-C24烷基)-取代的氨基硫羰基(-(CS)NH(C1-C24烷基))、二-(C1-C24烷基)-取代的氨基硫羰基(-(CS)-N(C1-C24烷基)2)、单-(C5-C24芳基)-取代的氨基硫羰基(-(CS)-NH-芳基)、二-(C5-C24芳基)-取代的氨基硫羰基((CS)-N(C5-C24芳基)2)、N-(C1-C24烷基)N-(C5-C24芳基)-取代的氨基硫羰基、脲基(NH-(CO)-NH2)、氰基(-C=N)、氰氧基(-O-C=N)、氰硫基(-S-C=N)、甲酰基(-(CO)-H)、硫代甲酰基(-(CS)-H)、氨基(-NH2)、单-(C1-C24烷基)-取代的氨基、二-(C1-C24烷基)-取代的氨基、单-(C5-C24芳基)-取代的氨基、二-(C5-C24芳基)-取代的氨基、C2-C24烷基酰胺基(-NH-(CO)-烷基)、C6-C24芳基酰胺基(-NH-(CO)-芳基)、亚氨基(-CR=NH,其中R=氢、C1-C24烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、C2-C20烷基亚氨基(-CR=N(烷基),其中R=氢、C1-C24烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、芳基亚氨基(-CR=N(芳基),其中R=氢、C1-C20烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、硝基(-NO2)、亚硝基(-NO)、磺基(-SO2-OH)、磺酸根(-SO2-O-)、C1-C24烷基硫烷基(-S-烷基;也称为"烷硫基")、C5-C24芳基硫烷基(-S-烷基;也称为"芳硫基")、C1-C24烷基亚磺酰基(-(SO)-烷基)、C5-C24芳基亚磺酰基(-(SO)-芳基)、C1-C24烷基磺酰基(-SO2-烷基)、C5-C24芳基磺酰基(-SO2-芳基)、烷基(-BH2)、二羟硼基(-B(OH)2)、硼酸根(-B(OR)2,其中R为烷基或其它烃基)、膦酰基(-P(O)(OH)2)、磷酸根(-P(O)(O-)2)、次磷酸根(-P(O)(O-))、磷光体(-PO2)和膦基(-PH2);以及烃基基团C1-C24烷基(优选C1-C12烷基,更优选为C1-C6烷基)、C2-C24烯基(优选C2-C12烯基,更优选C2-C6烯基)、C2-C24炔基(优选C2-C12炔基、更优选C2-C6炔基)、C5-C24芳基(优选C5-C24芳基)、C6-C24烷芳基(优选C6-C16烷芳基)和C6-C24芳烷基(优选C6-C16芳烷基)。
[0126] 在“官能化烃基”、“官能化烷基”、“官能化烯烃”、“官能化环烯烃”等中的“官能化”是指在烃基、烷基、烯烃、环烯烃或其它基团中,至少一个与碳(或其它)原子连接的氢原子被一个或多个官能团取代,所述官能团如上文所述。
[0127] 此外,如果特定基团允许,上述官能团可以进一步被一个或多个另外的官能团或一个或多个烃基取代,例如上述具体列举的官能团或烃基。类似地,上述烃基基团可以进一步被一个或多个官能团或另外的烃基取代,例如上述具体列举的官能团或烃基。
[0128] 本发明包括用于不同类型的烯烃和炔烃复分解反应的新族的复分解催化剂化合物,所述反应包括但不限于闭环复分解(RCM)、交叉复分解(CM)、开环复分解(ROM)、开环复分解聚合(ROMP)、无环二烯复分解(ADMET)、自复分解、烯烃与炔烃的转化(烯炔复分解)、炔烃的聚合、乙烯交叉复分解等。
[0129]
[0130] M为第8族金属,优选钌或锇,
[0131] R1-R6相同或不同,表示氢、卤素、羟基、基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸盐、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3-)、-OSO3-、-PO3-或OPO3-、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯烃基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸盐、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基,烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷基氨基、烷基铵、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些基团可以各自任选地被一个或多个上述所定义的R1-R6基团所取代,但是当R1=R3=R4=R5=R6=H时R2不表示苯基;
[0132] 或者在每种情况下,R1-R6中两个直接相邻的基团,包括它们通过环状桥连基团连接的环碳原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
[0133] C1-C6烷基包括但不限于例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、新戊基、1-乙基-丙基和正己基。
[0134] C3-C8环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。
[0135] C6-C24芳基包括具有6-24个骨架碳原子的芳香基团。优选具有6-10个骨架碳原子的单、双或三个碳环的芳基基团,例如但不限于苯基、联苯基、萘基、菲基或蒽基。
[0136] X1优选为阴离子配体。
[0137] 在所述通式中,X1可以是例如氢、卤素、拟卤素、直链或支链的C1-C30烷基、C6-C24芳基、C1-C20烷氧基、C6-C24芳氧基、C3-C20烷基二酮酸盐、C6-C24芳基二酮酸盐、C1-C20羧酸盐、C1-C20烷基磺酸盐、C5-C20芳基磺酸盐、C1-C20烷基硫醇、C6-C24芳基硫醇、C1-C20烷基硫酰基或C1-C20烷亚硫酰基。
[0138] 上述X1还可以被一个或多个其它的基团取代,例如卤素(优选氟)、C1-C20烷基、C1-C20烷氧基或C5-C24芳基,其中这些取代基也可以任选地被如下基团取代,包括卤素(优选为氟)、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基和苯基。
[0139] L1和X1可以连接形成一个多齿单阴离子基团,并且可形成一个含有至多30个非氢碳原子的单环或含有至多30个非氢碳原子的多环。
[0140] 在优选的实施例中,X1表示卤素,特别是氟、氯、溴或碘,苯甲酸根,硝酸根,C1-C5羧酸根,C1-C5烷基,苯氧基,C1-C5烷氧基,C1-C5烷基硫醇,C6-C24芳基硫醇,C6-C24芳基或C1-C5烷基磺酸盐。
[0141] 在特别优选的实施例中,X1为氯、CF3COO、CH3COO、CFH2COO、(CH3)3CO、硝酸根、(CF3)2(CH3)CO、(CF3)(CH3)2CO、PhO(苯氧基)、C6F5O(五氟苯氧基)、MeO(甲氧基)、EtO(乙氧基、甲苯磺酸盐(p-CH3-C6H4-SO3)、甲磺酸盐(2,4,6-三甲基苯基)或CF3SO3(三氟甲磺酸盐)。
[0142] A1-A2相同或不同,选自由氧、硫、硒、NR””、PR””、POR””、AsR””、AsOR””、SbOR””和SbR””组成的组。
[0143] T1和T2相同或不同,选自由
[0144]
[0145] 组成的组,其中E优选为供体原子,选自由氮、磷、氧、硫和硒组成的组,其中对于基团 当E为氧、硫或硒时,对于双键E省略R,对于单键E保留R;其中对于基团当E为氧、硫或硒时,E-C之间以单键连接,
[0146] C原子包括另外的R基团或C-R’为双键或C-R为双键。
[0147] R、R’、R”、R”’和R””相同或不同,表示氢、卤素、羟基、醛基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸酯、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲- - - -酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3)、-OSO3 、-PO3或OPO3、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯烃基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸盐、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷基氨基、烷基铵、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些基团可以各自任选地被一个或多个上述所定义的R、R’、R”、R”’和R””基团取代,其中,或者在每种情况下,基团R、R’、R”、R”’和R””中的两个直接相邻的基团,包括它们所连接的原子,形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
[0148] C1-C6烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、新戊基、1-乙基-丙基和正己基。
[0149] C3-C8环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。
[0150] C6-C24芳基包括具有6-24个骨架碳原子的芳香基团。优选具有6-10个骨架碳原子的单、双或三个碳环的芳基基团,例如但不限于苯基、联苯基、萘基、菲基或蒽基。或者R任选地被如L1所定义的中性供电子配体(L2)取代。
[0151] C1-C2是通过单键或双键彼此连接的碳原子,其中,在单键的情况下,每个碳原子具有另外的取代基RC1和RC2。
[0152] RC1和RC2相同或不同,并且如R’、R”、R”’和R””所定义。
[0153] L1优选为中性电子给体。
[0154] 配体L1表示例如膦、磺化磷、磷酸盐、次磷酸盐、亚膦酸盐、亚磷酸酯,、胂、锑、醚、胺、酰胺、亚砜、羧基、亚硝酰基、吡啶、取代的吡啶、吡嗪、硫代羰基、硫醚、三唑卡宾、间硝基卡宾(MIC)、N-杂环卡宾("NHC")、取代的N-杂环卡宾、环烷基氨基卡宾(CAAC)或取代的环烷基氨基卡宾(CAAC)。
[0155] 优选地,配体L1表示具有通式P(Q1)3的膦配体,Q1相同或不同,为烷基(优选为C1-C10烷基,更优选为C1-C5烷基),环烷基(优选为C3-C20环烷基、更优选为C3-C8环烷基,优选为环戊基、环己基和新戊基),芳基(优选为C6-C24芳基,更优选为苯基或甲苯酰基),C1-C10烷基-二环壬基磷,C3-C20环烷基二环壬基磷,式P(Q2)3所示的磺化膦配体,其中Q2为一个或多1
个磺化的Q-配体;C6-C24芳基或C1-C10烷基-次磷酸基配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基亚膦酸酯配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基亚磷酸酯配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基胂配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基胺配体,吡啶配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基亚砜配体,C6-C24芳基或C1-C10烷基醚配体或C6-C24芳基或C1-C10烷基酰胺配体,这些配体可以被多个取代基取代,例如被苯基取代,其中这些取代基又任选地被一个或多个卤素、C1-C5烷基或C1-C5烷氧基取代。
[0156] 术语“膦”包括例如三苯基膦(PPh3)、三对甲苯基膦(P(p-Tol)3)、三邻甲苯基膦(P(o-Tol)3)、二甲基苯基膦(PPh(CH3)2)、三(三氟甲基)膦(P(CF3)3)、三对氟苯基膦(P(p-FC6H4)3)、三(对三氟甲基苯基)膦(P(p-CF3C6H4)3)、三苯磺酸钠基膦(P(C6H4-SO3Na)3)、三苯磺酸钠苄基膦(P(CH2C6H4-SO3Na)3)、三异丙基膦、三(1-甲基丙基)膦(P(CHCH3(CH2CH3))3)、三环戊基膦、三环己基膦、三新戊基膦和环己基二环壬基膦。
[0157] 术语“次磷酸盐”包括例如三苯基次磷酸盐、三环己基次磷酸盐、三异丙基次磷酸盐和甲基二苯基次磷酸盐。
[0158] 术语“亚磷酸酯”包括例如亚磷酸三苯酯、亚磷酸三环己酯、亚磷酸三叔丁酯、亚磷酸三异丁酯和甲基二苯基亚磷酸酯。
[0159] 术语“锑”包括例如三苯基锑、三环己基锑和三甲基锑。
[0160] 术语“磺酸盐”包括例如三氟甲磺酸盐、甲基苯磺酸盐和甲磺酸盐。
[0161] 术语“亚砜”包括例如CH3S(=O)CH3和(C6H5)2SO。
[0162] 术语“硫醚”包括例如CH3SCH3、C6H5SCH3、CH3OCH2CH2SCH3和四氢噻吩。
[0163] 本申请中的术语“吡啶”为通用术语,包括但不限于专利WO-A-03/011455和专利US 6759537 B2中描述的所有取代和未取代的含氮配体。实例为:吡啶、甲基吡啶(α-,β-,和γ-甲基吡啶)、二甲基吡啶(2,3-、2,4-、2,5-、2,6-、3,4-和3,5-二甲基吡啶)、三甲基吡啶(2,
4,6-三甲基吡啶)、三氟甲基吡啶、苯基吡啶、4-(二甲基胺基)吡啶、氯吡啶(2-、3-和4-氯吡啶)、溴吡啶(2-、3-和4-溴吡啶)、硝基吡啶(2-、3-和4-硝基吡啶)、二吡啶、吡啶甲亚胺(picolylimine)、γ-吡喃、邻二氮杂菲、嘧啶、二嘧啶、吡嗪、吲哚、香豆素、咔唑、吡唑、吡咯、咪唑、恶唑、噻唑、二噻唑、异恶唑、异噻唑、喹啉、二喹啉、异喹啉、二异喹啉、吖啶、色烯、吩嗪、吩恶嗪、吩噻嗪、三嗪、噻蒽、嘌呤苯并咪唑、双咪唑、双恶唑吡咯、咪唑和苯基咪唑。
[0164] 在其它有用的实施方案中,配体L1表示通常具有式(IIIa)或(IIIb)所示结构的N-杂环卡宾(NHC):
[0165]
[0166] 其中,R7-R14、R11’和R12’相同或不同,为氢、卤素、羟基、醛基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸盐、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、二硫代氨基甲酸酯、氨基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3-)、-OSO3-、-PO3-或OPO3-、酰基、酰氧基或烷基、环烷基、烯基、环烯烃基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸盐、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷基铵、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷基氨基、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基,其中这些基团可以各自任选地被一个或多个上述所定义的R1-R6基团取代。
[0167] 任选地,R7-R14、R11’和R12’中的一个或多个彼此独立的基团可被一个或多个取代基取代,所述取代基优选为C1-C10烷基、C3-C8环烷基、C1-C10烷氧基或C6-C24芳基,其中这些上述取代基又可以被一个或多个基团取代,所述基团优选选自卤素(特别是氯或溴)、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基和苯基。
[0168] 为了清楚起见,结构式(IIIa)和(IIIb)中描述的N-杂环卡宾结构等同于文献中描述的N-杂环卡宾结构,其中结构式(IIIa')和(IIIb')很常用,其突出强调了N-杂环卡宾的特性。这也同样适用于以下所示的相应优选的结构(IVa)-(IVf)。
[0169]
[0170] 在催化剂的优选实施方案中,通式(IIIa)和(IIIb)中R7、R8、R11、R11’、R12和R12’各自独立地表示氢、C6-C24芳基,特别优选苯基,直链或支链的C1-C10烷基,特别优选丙基或丁基,或与它们所连接的碳原子形成环烷基或芳基,其中所有上述基团任选地被取代,可以被一个或多个取代基取代,所述取代基选自由C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C24芳基和其它官能团组成的组,所述其它官能团选自由羟基、硫醇、硫醚、酮、醛、酯、醚、胺、亚胺、酰胺、硝基、羧酸、二硫化物、碳酸盐、异氰酸盐、碳化二亚胺、烷氧羰基、氨基甲酸酯和卤素组成的组。
[0171] 在一个特别优选的实施例中,式(I-II)所示的催化剂具有一个N-杂环卡宾(NHC)作为配体L1,其中基团R9、R10、R13和R14相同或不同,为直链或支链的C1-C10烷基,特别优选异丙基或新戊基,C3-C10环烷基,优选金刚烷基,C6-C24芳基,特别优选苯基,C1-C10烷基磺酸盐,特别优选甲基磺酸盐,C1-C10芳基磺酸盐,特别优选对甲苯磺酸盐。
[0172] 如果需要,上述如R9、R10、R13和R14的含义的残基也可被一个或多个另外的基团取代,所述基团选自包含直链或支链的C1-C5烷基,尤其是甲基,C1-C5烷氧基,芳基和选自由羟基、硫醇、硫醚、酮、醛、酯、醚、胺、亚胺、酰胺、硝基、羧酸、二硫化物、碳酸盐、异氰酸盐、碳化二亚胺、烷氧羰基、氨基甲酸酯和卤素组成的组的官能团。
[0173] 特别地,取代基R9、R10、R13和R14可以相同或不同,表示异丙基、新戊基、金刚烷基、2,4,6-三甲苯基或2,6-二异丙基苯基。
[0174] 特别优选所述N-杂环卡宾(NHC)具有如下(IVa)-(IVf)所示的结构,其中Mes代表2,4,6-三甲基苯基,或者在所有情况下,代表2,6-二异丙基苯基。
[0175]
[0176] 在替代的实施方案中,中性配体L可选自任意如式(Va-Vc)所示的配体:
[0177]
[0178] R8、R9、R10、R11、R11’、R12、R13和R14相同或不同,其定义与上述R3-R6相同。结构式(Vb)和(Vc)中的任何相邻的R11、R11’和R12基团均可以形成3、4、5、6或7元环烷基、亚烷基桥或芳基。
[0179] 在其它有用的实施方案中,在式(IIIa)或(IIIb)中与卡宾相连的一个N基团被其它杂原子所取代,所述杂原子优选S、O或P,更优选S杂原子。其它有用的N-杂环卡宾包括以下文献所描述的化合物:Chem.Eur.J 1996,2,772和1627;Angew.Chem.Int.Ed.1995,34,1021;Angew.Chem.Int.Ed.1996,35,1121;和Chem.Rev.2000,100,39。
[0180] 为实现本发明及其权利要求的目的,“环烷基胺基卡宾”(CAACs)如式(VI)所示:
[0181]
[0182] 其中,环A为4、5、6或7元环,Z为包含1-4个连接的顶点原子的连接基团,所述顶点原子选自包含C、O、N、B、Al、P、S和Si的组,其中可用的化合价任选地被氢、氧或R取代基占据,其中R独立地选自包含C1-C12的烃基、取代的C1-C12的烃基和卤化物的组,并且每个R15独立地为具有1-40个碳原子的烃基或取代的烃基,优选甲基、乙基、丙基、丁基(包括异丁基和正丁基)、戊基、环戊基、己基、环己基、辛基、环辛基、壬基、癸基、环癸基、十二烷基、环十二烷基、2,4,6-三甲基苯基、金刚烷基、苯基、苄基、甲苯酰基、氯苯基、苯酚或取代的苯酚。
[0183] 一些特别有用的CAACs包括:
[0184]
[0185] 其它常用的CAACs包括专利U.S.7,312,331和文献Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,7236-7239中所描述的化合物。
[0186] 对于存在于具有如式(I)所示通式结构的本发明催化剂的T1或T2中的R基团进一步被中性供电子配体取代的情形,可以用式(VII)的结构产生以下实施例。
[0187]
[0188] 其中,环G是4、5、6、7、8、9或10元环,Z为包含1-7个连接的顶点原子的连接基团,所述顶点原子选自C、O、N、P、S和Si,其可用的化合价任选地被氢、卤素、羟基、醛基、酮基、硫醇、CF3、硝基、亚硝基、氰基、硫氰基、异氰酸酯、碳化二亚胺、氨基甲酸酯、硫代氨基甲酸酯、- -二硫代氨基甲酸酯、氨基、胺基、酰胺基、亚氨基、铵基、甲硅烷基、磺酸盐(-SO3)、-OSO3 、-PO3-或OPO3-、酰基、酰氧基或表示烷基、环烷基、烯基、环烯基、取代的烯基、杂烯基、含杂原子的炔基、亚烯基、炔基、取代的炔基、芳基、取代的芳基、杂芳基、羧酸酯、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳氧基、烷芳基、芳烷基、烷芳氧基、芳烷氧基、烷氧羰基、烷氨基、烷硫基、芳硫基、烷基磺酰基、烷基亚磺酰基、二烷氨基、烷基铵、烷基甲硅烷基或烷氧基甲硅烷基占据,其中这些顶点原子可各自任选地被一个或多个上述定义的R、R”、R”’和R””基团取代。
[0189] 或者在每种情况下,Z中的两个直接相邻的顶点原子形成一个或多个环状结构,包括芳香结构。
[0190] L1和L2为相同或不同的配体,优选为中性电子给体,并且L2具有与结构式(I-II)中所定义的L1相同的含义。
[0191] 其中,M、X1、A1、T1、L1、R1-R6以及R’、R”、R”’和R””与结构式(I-II)中所定义的含义相同。
[0192] 作为本发明的催化剂的实例,以下结构可能被提及:
[0193]
[0194]
[0195] 在某些实施例中,烯烃复分解过程中使用的催化剂化合物可以结合或沉积在固体催化剂载体上。所述固体催化剂载体使所述催化剂化合物是多相的,这将简化催化剂回收。此外,催化剂载体可以提高催化剂强度和耐磨性。合适的催化剂载体包括但不限于:二氧化硅,氧化,二氧化硅-氧化铝,铝硅酸盐(包括沸石和其他晶体状的多孔铝硅酸盐);以及二氧化,氧化锆,氧化镁,碳,碳纳米管石墨烯,金属有机骨架和交联的网状聚合树脂,例如官能化的交联聚苯乙烯、即氯甲基-官能化的交联聚苯乙烯。
[0196] 所述催化剂化合物可通过本领域技术人员已知的方法沉积到载体上,包括例如浸渍法、离子交换法、沉积-沉淀法、Π-Π堆积法和气相沉积法。或者,催化剂化合物可以通过一个或多个共价化学键与所述载体发生化学键合,例如,催化剂化合物可以通过与亚茚基配体上的一个或多个取代基的一个或多个共价键被固定,或通过取代一个或多个阴离子配体的第8族金属上的一个或多个化学键直接固定,或通过一个或多个化学键使配体L1与载体固定。
[0197] 如果使用催化剂载体,则催化剂化合物可以以任意量负载于所述催化剂载体上,只要复分解过程进行到所需的复分解产物。通常,基于催化剂化合物和载体的总重量,催化剂化合物以大于第8族金属的约0.01wt%的量负载在载体上。通常,基于催化剂化合物和载体的总重量,催化剂化合物以小于第8族金属的约20wt%的量负载在载体上。
[0198] 一般情况下,可用于本发明的炔属化合物可包含如式(VIII)所示的鳌合部分
[0199]
[0200] 其中,
[0201] D为离去基团;
[0202] R16至R17定义如下:
[0203] R16选自氢、卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、杂烷基、含杂原子的烯基、杂烯基、杂芳基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、烷氧羰基、羰基、烷基氨基、烷基硫基、氨基磺酰基、单烷基氨基磺酰基、二烷基氨基磺酰基、烷基磺酰基、腈基、硝基、烷基亚磺酰基、三卤代烷基、全氟烷基、羧酸、酮基、醛基、硝酸盐、氰基、异氰酸酯、羟基、酯基、醚基、胺基、亚胺基、酰胺基、卤素取代的酰胺基、三氟酰胺基、硫化物、二硫化物、磺酸盐、氨基甲酸盐、硅烷、硅氧烷、膦、磷酸酯或硼酸酯,其中当R16为芳基、多芳基或杂芳基时,R16可以被R1、R2、R3、R4、R5和R6的任意组合取代,并且可以与R1、R2、R3、R4、R5和R6中的任一个连接形成一个或多个环状芳族或非芳族基团。
[0204] R17选自具有通式CnHn(当n为偶数时)或CnHn+1(当n为奇数时)的轮烯;众所周知的轮烯的代表性化合物包括但不限于环丁二烯、苯和环辛四烯。轮烯可以为芳族或反芳族的。来自轮烯片段上的每个H原子可以被卤素、烷基、烯基、炔基、芳基、杂烷基、含杂原子的烯基、杂烯基、杂芳基、烷氧基、烯氧基、芳氧基、烷氧羰基、羰基、烷基氨基、烷硫基、氨基磺酰基、单烷基氨基磺酰基、二烷基氨基磺酰基、烷基磺酰基、腈基、硝基、烷基亚磺酰基、三卤代烷基、全氟烷基、羧酸、酮基、醛基、硝酸酯基、氰基、异氰酸酯基、羟基、酯基、醚基、胺基、亚胺基、酰胺基、卤素取代的酰胺基、三氟酰胺、硫化物、二硫化物、磺酸盐、氨基甲酸酯、硅烷、硅氧烷、膦、磷酸酯或硼酸酯取代,其中当R17为芳基、多芳基或杂芳基时,R17可以被R1、R2、R3、4 5 6 1 2 3 4 5 6
R、R和R的任意组合取代,并且可以与R、R、R 、R 、R 和R中的任一个连接形成一个或多个环状芳族或非芳族基团。
[0205] 合适的离去基团的实例包括但不限于羟基、卤化物、酯、全卤代苯基、醋酸盐、苯甲酸盐、C2-C6酰基、C2-C6烷氧羰基、C1-C6烷基、酚基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基硫烷基、芳基或C1-C6烷基磺酰基。在甚至更优选的实施方案中,D选自羟基、卤化物、CF3CO2、CH3CO2、CFH2CO2、(CH3)3CO、(CF3)2(CH3)CO、(CF3)(CH3)2CO、苯氧基(PhO)、甲氧基(MeO)、乙氧基(EtO)、甲苯磺酸盐、甲磺酸盐或三氟甲烷磺酰盐。在具体实施方案中,D优选为羟基(OH)。
[0206] 优选的有机炔属化合物如结构式(IX)所示,
[0207]
[0208] 其中,
[0209] m*为1-5的整数;
[0210] R*选自如上文中所定义的R1、R2、R3、R4、R5和R6或其组合;
[0211] D和R16如上文所定义。
[0212] 优选的有机炔属化合物包括:
[0213]
[0214] 复分解催化剂化合物的合成
[0215] 本发明中所述的催化剂化合物可以通过本领域技术人员已知的任何方法合成。
[0216] 合成本文所述类型的第8族催化剂化合物的典型方法包括,例如,在合适的溶剂例如二恶烷中,用第8族金属的反应物络合物例如二氯双-(三苯基膦)钌(II)和氯化氢(在二恶烷中),处理所述炔属化合物的溶液。可以将反应混合物加热一段时间,使其足以得到所需的改性茚基亚甲基催化剂化合物。通常,除去挥发物并用己烷洗涤,以高产率(>80%)得到第8族改性的亚茚基第1代化合物(方案4)。
[0217] 如果需要,随后可以加入膦配体,例如三环己基膦、环己基-磷杂二环壬烷、次亚膦酸酯或次亚膦酸酯。反应条件通常包括在合适的温度(通常为环境温度)下,将第8族反应物化合物和优选的膦配体在合适的溶剂例如乙醇中混合一段时间,使其足以实现膦配体的交换,产率(>90%)。
[0218] 如果需要,可以将N-杂环卡宾(NHC),例如1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-亚咪唑烷亚基、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)-2-亚咪唑烷亚基或CAAC加入第一代化合物中(方案4)。反应条件通常包括在合适的温度下,通常为在室温和80℃之间,将第8族反应物第一代化合物(方案4)和优选的NHC、CAAC配体在合适的溶剂例如甲苯中混合一段时间,使其在足以实现膦配体的交换。加入异丙醇,然后过滤和洗涤,以高产率(>85%)获得所需的第2代化合物(方案4)。
[0219] 如果需要,可以将吡啶配体,例如吡啶、3-Br吡啶加入第2代化合物中(方案4)。反应条件通常包括在合适的温度下,通常在室温和80℃之间,将第8族反应物第2代化合物(方案4)和优选的吡啶配体在合适的溶剂中混合一段时间,使其足以实现膦配体的交换。过滤并洗涤,以高产率(>85%)获得所需的第3代化合物(方案4)。
[0220]
[0221] 方案4:不同代的非螯合改性亚茚基催化剂
[0222] 在合适的温度下,通常在室温和80℃之间,在合适的溶剂中,例如THF中,用第1代或第2代或第3代非螯合改性亚茚基络合物(见方案4),例如(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基本机-茚-1-亚基)以1:1的比例处理二齿(或多齿)配体的溶液,例如O,N-二齿配体,并加入所需量的(例如,AgO2)一段时间,使其足以实现配体的交换,得到所需的改性亚茚基催化剂化合物。然后将反应温度降低到室温,过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的Ag2O,并将滤液减压浓缩。分离的固体残留物以高产率(>85%)提供所需的产物(I型)。
[0223] 在合适的温度下,通常在室温和80℃之间,在合适的溶剂中,例如THF中,用第1代或第2代或第3代非螯合改性亚茚基络合物(见方案4),例如(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)以2:1的比例处理二齿(或多齿)配体的溶液,例如O,N-二齿配体,并加入等量的银(例如,AgO2)一段时间,使其足以实现配体的交换,得到所需的改性的亚茚基催化剂化合物。然后将反应温度降低到室温,过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的Ag2O,并将滤液减压浓缩。分离的固体残留物以高产率(>85%)提供所需的产物(II型)。
[0224] 如本领域技术人员所熟知的,二齿(或多齿)配体的交换也可以通过首先产生配体的盐(钠盐、盐、镁盐、铊盐、……))来进行。
[0225] 二齿或多齿配体的实例为但不限于专利WO2005035121、欧洲专利1468004和EP08290747中所描述的那些。
[0226] 虽然本发明描述了用于催化复分解反应的各种过渡金属络合物,但是应当注意是,这种络合物可以原位形成。因此,另外的配体可以作为单独的化合物加入到反应溶液中,或者可以在引入反应之前与金属中心络合形成金属-配体络合物。
[0227] 典型的1,1-取代的丙-2-炔-1-醇配体,二齿、多齿配体和相应的钌亚烷基络合物的合成方案如下。其它取代的丙-2-炔-1-醇,二齿、多齿配体及其各自的金属络合物可类似地推出。
[0228] 实施例1:2-[(4-溴-2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基(PCy3)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(1F)
[0229] (PPh3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基茚-1-亚基)(1D)的合成
[0230]
[0231] 步骤1:双(2-甲基苯基)甲酮(1A):
[0232] 在-90℃下,向26ml 2-溴甲苯(2当量(eq.),2.6ml,21.79mmol)的乙醚溶液中逐滴加入叔丁基锂(1.9M,在戊烷中)(3eq.,32.7mmol,17.2ml)。在室温下搅拌溶液30min,然后逐滴加入N,N-二甲基氨基甲酰氯(1eq.,1ml,10.9mmol),将反应混合物再搅拌3小时。粗反应混合物用35ml 1N HCl淬灭并用乙醚稀释。有机相用水洗涤,水相用乙醚萃取两次,然后合并乙醚部分并用无水MgSO4干燥。过滤除去MgSO4,然后使用快速柱色谱纯化(硅胶,己烷为溶剂),最后蒸发溶剂得到白色固体0.93g(40.6%)。
[0233] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ7.38(td,2H),7.29(td,4H),7.20(td,2H),2.44(s,6H)。
[0234] 13C NMR(75MHz,CDCl3):δ200.79,139.01,138.17,131.43,131.07,130.31,125.42,20.67。
[0235] 步骤2:1,1-双-甲基苯基-3-(三甲基硅烷基)丙-2-炔-1-醇(1B)
[0236] 在-90℃、氩气保护下,将正丁基锂(2.5M,在己烷中)(1.5eq.,5.7ml,14.28mmol)逐滴加入到经搅拌的三甲基硅烷基乙炔(1.5eq.,2ml,14.28mmol)的无水THF溶液中。加入后,将所得溶液在冷浴中再搅拌5分钟,随后在室温下搅拌30分钟。然后,在-90℃下向溶液中缓慢加入17ml双(2-甲基苯基)甲酮(9.52mmol,2g)的无水THF溶液,将所得混合物加热回流30分钟。粗反应混合物用15ml 1N HCl淬灭并用乙醚稀释。用水洗涤有机相,合并水相,并用乙醚萃取两次,然后将乙醚级分合并,并用无水MgSO4干燥。过滤除去MgSO4并蒸发溶剂,以定量产率获得黄色液体。得到的产物无需经过纯化即可使用。
[0237] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ7.95(dd,2H),7.27(dd,4H),7.15(dd,2H)2.75(s,1H)2.14(s,6H),0.27(d,9H)。
[0238] 13C NMR(75MHz,CDCl3):δ141.01,136.76,132.37,128.13,127.45,125.58,107.10,92.44,75.01,21.40,0.00。
[0239] 步骤3:1,1-双-2-甲基苯基-丙-2-炔-1-醇(1C):
[0240] 从前述步骤得到1,1-双-甲基苯基-3-(三甲基甲硅烷基)丙-2-炔-1-醇的溶液与K2CO3(1eq.,1.3g,9.52mmol)的无水甲醇(10ml)溶液在室温下搅拌3h。粗反应产物用20ml 1N HCl淬灭,并用乙醚稀释。用水洗涤有机相,水相用乙醚萃取两次,然后合并乙醚级分,并用无水MgSO4干燥。过滤除去MgSO4,然后使用快速柱色谱纯化(硅胶,己烷/EtOAc=30/1),最后蒸发溶剂得到微黄色固体(2.06g,步骤2和3的产率为92%)。
[0241] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ7.95(m,2H),7.23(m,4H),7.09(m,2H)2.89(s,1H)2.67(s,1H),2.02(s,6H)。
[0242] 13C NMR(75MHz,CDCl3):δ140.60,136.33,132.30,128.19,127.24,125.58,85.52,76.80,74.75,21.16。
[0243] ESI[M-OH]:219.1,计算得:219.1。
[0244] 步骤4:(PPh3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)(1D):
[0245] 将(PPh3)3RuCl2(1eq.,0.575g,0.6mmol)和1,1-双-2-甲基苯基-丙-2-炔-1-醇(化合物C,1.5eq.,0.213g,0.9mmol)加入到4ml HCl/二氧六环的溶液(0.15mol/L)中。将所述溶液加热至90℃持续3h,然后真空除去溶剂。将己烷(20ml)加入到烧瓶中,超声除去瓶壁上的固体。将所得悬浮液过滤并用己烷(5ml)洗涤两次。蒸发剩余的溶剂,得到红棕色粉末;0.52g(产率:95%)。产物通过1H NMR和31P NMR光谱表征。
[0246] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ7.56(dd,11H),7.37(t,6H),7.21-7.31(m,13H),7.09(tetra,3H),6.95(t,3H),6.47(t,1H),6.14(s,1H),2.20(s,3H),1.66(s,3H)。
[0247] 31P NMR(121.49MHz,CDCl3):δ29.33。
[0248] 步骤5:(PCy3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(1E)的合成:
[0249]
[0250] 向25ml的小瓶中加入(PPh3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(1eq.,0.4574g,0.5mmol)、三环己基膦(3eq.,0.42g,1.5mmol)和二氯甲烷(10ml)。反应结束后(1h),将所得浆液在真空下干燥,并加入20ml异丙醇。过滤得到红棕色粉末,所述粉末用5ml异丙醇洗涤两次,真空干燥后得到0.44g催化剂(产率:93%)。产物通过1H NMR和31P NMR表征。
[0251] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ8.54(d,1H),7.24-7.29(m,1H),7.10-7.17(m,4H),7.07(s,1H),7.02(d,1H),2.61(d,6H),2.22(s,3H),1.18-1.96(m,63H)。
[0252] 31P NMR(121.49MHz,CDCl3):δ31.75,31.56。
[0253] 1H和31P的特征值:H-C8::8.54ppm(d,1H)和P:31.75和31.56ppm。
[0254] 步骤6:2-[(4-溴-2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基(PCy3)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(1F)的合成
[0255]
[0256] 在氩气下,将(PCy3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(0.53mmol)和2-[(4-溴-2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.53mmol)(根据文献合成)、氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶(Schlenk flask)中。将无水THF(20mL)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4小时,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。将滤液收集在舒伦克瓶中,通过减压蒸发除去溶剂。
[0257] 用1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果显示定量转化为络合物1F。
[0258] 1H和31P的特征值:H-C8:6.75ppm(d,1H)和P:39.65ppm。
[0259] 将分离的固体残余物从戊烷中重结晶得到催化剂。重结晶后的收率:75%。
[0260] 实施例2:(S-IMes)(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(2B)的合成
[0261] 步骤1:(S-IMes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(2A)的合成
[0262]
[0263] S-IMes=饱和1,3-双(异亚丙基丙酮)-咪唑烷-2-亚基(1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-2-咪唑烷亚基)
[0264] 向10ml小瓶中加入(PCy3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(1eq.,0.3804g,0.4mmol)和S-IMes(1.1eq.,0.134g,0.44mmol)。在惰性气氛下加入无水甲苯(3ml)。将混合物在50℃剧烈搅拌30分钟,真空干燥,然后加入10ml异丙醇。过滤并洗涤后(用5ml的异丙醇洗2次),得到橙色粉末;0.33g(产率:84%)。产物通过1H NMR、13C NMR和31P NMR表征。
[0265] 1H NMR(300MHz,CDCl3,TMS):δ8.47(d,1H),7.44(dd,1H),7.20-7.28(m,2H),7.04-7.11(m,3H),6.99(d,1H),6.93(s,1H),6.88(d,1H),6.81(s,1H),6.05(s,1H),3.70-4.07(m,4H),2.74(s,3H),2.68(s,3H),2.38(s,3H),2.33(s,3H),2.14(s,3H),2.02(s,3H),1.87(s,3H),0.86-1.83(m,36H)。
[0266] 13C NMR(75MHz,CDCl3):δ294.06,293.96,217.16,216.19,143.91,140.11,139.79,139.52,139.39,138.77,138.29,136.94,136.85,136.27,135.69,134.04,130.70,
130.01,129.88,129.57,128.94,128.58,128.14,127.25,127.13,126.27,125.30,125.05,
52.68,52.64,52.29,52.26,33.09,32.87,29.47,29.24,27.70,27.57,26.20,21.18,
20.91,20.32,20.15,19.36,18.97,18.92,18.44。
[0267] 31P NMR(121.49MHz,CDCl3):δ26.75。
[0268] 步骤2:(S-IMes)(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(2B)的合成
[0269]
[0270] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.51mmol)以及氧化银(I)
(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20mL)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃),搅拌4小时,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0271] 用1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果显示定量转化为络合物2B。
[0272] 1H特征值:H-C8:8.39ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)
[0273] 分离的固体残余物得到产量为85%的催化剂。
[0274] 实施例3:(S-IMes)(2-[(2-氯苯基亚胺基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(3A)
[0275]
[0276] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[(2-氯苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.51mmol)以及氧化银(I)
(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20mL)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃),搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0277] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物3A。
[0278] 1H特征值:H-C8:8.33ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)
[0279] 分离的固体残余物得到产率为87%的催化剂。
[0280] 实施例4:(S-IMes)(2-[(4-溴-2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(4A)的合成
[0281]
[0282] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基(0.51mmol)和2-[(4-溴-2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.53mmol)和氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20mL)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集到舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0283] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物4A。
[0284] 1H特征值:8.45ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)
[0285] 分离的固体残余物得到产率为89%的催化剂。
[0286] 实施例5:(S-IMes)(2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(5A)的合成
[0287]
[0288] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基(0.51mmol)和2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.53mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0289] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物5A。
[0290] 1H特征值:H-C8:8.87ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)。
[0291] 分离的固体残余物得到产率为91%的催化剂。
[0292] 实施例6:(S-IMes)(2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(6A)的合成
[0293]
[0294] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-苯酚(0.53mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0295] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物6A。
[0296] 1H特征值:H-C8:9.10ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)
[0297] 分离的固体残余物得到产率为91%的催化剂。
[0298] 实施例7:(S-IMes)(2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-甲氧基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(7A)的合成
[0299]
[0300] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[(2,6-二甲基苯基亚氨基)甲基]-4-甲氧基苯酚(0.53mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0301] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物7A。
[0302] 1H特征值:H-C8:9.15ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰)。
[0303] 分离的固体残余物得到产率为87%的催化剂。
[0304] 实施例8:(S-IMes)(2-[(五氟苯基亚胺基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(8A)的合成
[0305]
[0306] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[五氟苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.53mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0307] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物8A。
[0308] 1H特征值:H-C8:8.25ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物峰峰)
[0309] 分离的固体残余物得到产率为82%的催化剂。
[0310] 实施例9:(S-IMes)(2-[(3S,5S,7S)-金刚烷-1-基亚氨基甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(9A)的合成
[0311]
[0312] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基(0.51mmol)和2-[(3s,5s,7s)-金刚烷-1-基亚氨基甲基]-4-硝基苯酚(0.51mmol)以及氧化银(I)
(0.31mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0313] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物9A。
[0314] 1H特征值:H-C8:8.39ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物)
[0315] 分离的固体残余物得到产率为84%的催化剂。
[0316] 实施例10:(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(10D)的合成
[0317] (PPh3)2Cl2Ru(3-异丙基-茚-1-亚基)(10B)的合成
[0318]
[0319] 步骤1:1-异丙基-1-苯基-丙-2-炔-1-醇(10A):
[0320] 将乙炔基溴化镁(1.2eq,12.7mmol,25.4ml)(0.5M在THF中)加入到(异丙基)(苯基)甲酮(1eq.,10.6mmol,1.57g)的无水THF(7ml)中。将得到的溶液加热回流过夜。通过加入1N HCl(15ml)淬灭粗混合物并用乙醚稀释。分离有机层;水层用乙醚萃取两次。合并有机层,用无水MgSO4干燥,过滤,并真空浓缩。产物经过柱层析(乙烷:EtOAc为20:1)后得到1.75g黄色液体产物,产率为95%。
[0321] 1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.61(dt,2H),7.22-7.36(m,3H),2.66(s,1H),2.50(s,1H),2.09(sept,1H),1.06(d,3H),0.81(d,3H)。
[0322] 13C NMR(75MHz,CDCl3):δ143.42,127.95,127.74,126.14,85.03,77.07,74.99,40.16,17.90,17.38。
[0323] 步骤2:(PPh3)2Cl2Ru(3-异丙基-茚-1-亚基)(10B):
[0324] 将(PPh3)3RuCl2(1eq.,0.575g,0.6mmol)和1-(异丙基)-1-苯基丙-2-炔-1-醇(化合物18A,1.5eq.,0.144g,0.9mmol)加入到4ml HCl/二氧六环溶液中(0.15mol/l)。将所述溶液加热至90℃持续3h,然后真空除去溶剂。向烧瓶中加入己烷(20ml),并超声除去瓶壁上的固体。过滤得到的悬浮液,并用己烷(5ml)洗涤两次。蒸发剩余的溶剂得到红棕色粉末;0.48g(产率:93%)。产物通过31P NMR光谱表征。
[0325] 31P NMR(121.49MHz,CDCl3):δ29.55。
[0326] 步骤3:(PCy3)2Cl2Ru(3-异丙基-茚-1-亚基)(10C)的合成
[0327]
[0328] 向25ml小瓶中加入(PPh3)2Cl2Ru(3-异丙基-茚-1-亚基)(1eq.,0.4260g,0.5mmol),三环己基膦(3eq.,0.42g,1.5mmol)和二氯甲烷(10ml)。反应结束后(1h),将所得浆液在真空下干燥,加入20ml异丙醇。过滤得到红棕色粉末,将其用5ml异丙醇洗涤两次并真空干燥后得到0.40g催化剂(产率90%)。产物通过1H NMR和31P NMR表征。
[0329] 1H和31P特征值:H-C8:8.57ppm(d,1H)和P:31.44ppm。
[0330] 步骤4:(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(10D)的合成
[0331]
[0332] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-异丙基-茚-1-亚基)(0.50g,0.55mmol)和2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚(0.14g,0.55mmol)以及氧化银(I)(0.33mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0333] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,表明定量转化为络合物10D。
[0334] 1H特征值:H-C8:8.29ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物)
[0335] 分离的固体残余物得到产率为84%的催化剂。
[0336] 实施例11:(PCy3)(2-[(1-咪唑-3-丙基亚氨基)甲基]-苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(11B)的合成
[0337] 步骤1:(1-咪唑-3-丙基亚氨基)甲基-苯酚(11A)的合成
[0338] 向100ml烧瓶中加入水杨醛(37.54mmol,4.00mL)、1-(3-氨基丙基)咪唑(37.54mmol,4.50mL)和15ml乙醇,回流4小时。得到的黄色液体冷却过夜,过滤,用冷乙醇(3x1mL)洗涤。分离出亮黄色晶体,产率为90%。
[0339] 1H NMR(300MHz,CDCl3)δ13.09(s,1H),8.25(s,1H),7.3935(s,1H),7.26(t,J=7.8Hz,1H),7.18(d,J=8.2Hz,1H),7.01(s,1H),6.93–6.79(m,3H),4.00(t,J=6.9Hz,2H),
3.48(t,J=6.5Hz,2H),2.12(p,J=6.7Hz,2H).13C NMR(75MHz,CDCl3)δ166.10,160.90,
137.11,132.57,131.42,129.79,118.99,116.98,4077.48,76.64,55.86,44.30,31.78MS+
(EI,70eV,相对强度):229(100,M)。
[0340] 步骤2:(PCy3)(2-[(1-咪唑-3-丙基亚氨基)甲基]-苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(11B)的合成
[0341]
[0342] 在氩气下将(PCy3)2Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)(0.53mmol)和(1-咪唑-3-丙基亚氨基)甲基-苯酚(0.53mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(50℃)并搅拌4h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。
[0343] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物11B。
[0344] 1H和31P特征值:H-C8:7.25ppm(d,1H)和P:36.95ppm。
[0345] 分离的固体残余物得到产率为75%的催化剂。
[0346] 实施例12:(S-IMes)(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]苯氧基)2(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)(12)的合成
[0347] 路线A:从(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)(2A)开始[0348]
[0349] 在氩气下将(Simes)(PCy3)Cl2Ru(3-2-甲基苯基-5-甲基苯基-茚-1-亚基)(0.51mmol)和2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]苯酚(1.1mmol)以及氧化银(I)(0.65mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(40℃)并搅拌5h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。通过加入2ml CH2Cl2和过量的冷戊烷沉淀催化剂得到深红色粉末,产率:85%。
[0350] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物12。
[0351] 1H特征值:H-C8:8.11ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物)
[0352] 通过H-NMR来观察反应进展,图1中显示了1小时后的反应进展。很明显,这仍然是最初的Ru前驱体、二齿O,N-配体、单O,N-钌络合物和双O,N-钌络合物的混合物。图2是5h后的反应进展,证实了反应的完成。
[0353] 路线B:从(SIMes)(2-甲基苯基亚氨基)甲基]苯氧基)(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl开始
[0354]
[0355] 在氩气下将(SIMes)(2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]苯氧基(3-2-甲基苯基-5-甲基-茚-1-亚基)Ru(II)Cl(0.51mmol)和2-[(2-甲基苯基亚氨基)甲基]苯酚(0.52mmol)以及氧化银(I)(0.32mmol)加入到舒伦克瓶中。将无水THF(20ml)转移到舒伦克瓶中,然后加热(50℃)并搅拌5h,随后冷却至室温。过滤除去PCy3AgCl(副产物)的白色沉淀和过量的AgO2。滤液收集在舒伦克瓶中,减压蒸发除去溶剂。通过加入2ml CH2Cl2和过量的冷戊烷沉淀催化剂得到深红色粉末,产率:85%。
[0356] 通过1H NMR和31P NMR研究反应混合物,结果表明定量转化为络合物12。
[0357] 1H特征值:H-C8:8.11ppm(d,1H)。(31P NMR中没有络合物)。
[0358] 本发明催化剂的性能
[0359] 实施例13:市售的催化剂(N)和本发明的5A、6A和7A催化剂用于使用活化a的DEDAM的RCM中的比较
[0360] 图3是市售催化剂N和用于使用活化的二乙烯基丙二酸二乙酯(DEDAM)的闭环复分解中的5A、6A和7A的比较(使用a催化剂N和化学活化的5A、6A和7A的用量为0.5mol%,20eq的PhSiCl3,底物用量:0.41mmol DEDAM,温度:20℃,溶剂:0.60mL CDCl3,通过1H-NMR测定转化率)。
[0361] 化学活化后,在室温下,络合物6A和7A明显优于市售络合物N。
[0362] 实施例14:催化剂用量的影响,市售催化剂(N)和活化后用于DEDAM的RCM的新开发的催化剂5A、6A和7A的比较
[0363] 图4是用量为0.1mol%的催化剂F和5A-7A的DEDAM的RCM的比较(a催化剂F和化学活化的5A-7A的用量为0.1mol%,10eq PhSiCl3,底物用量:0.41mmol DEDAM,温度20℃,溶剂0.60ml CDCl3,通过1H NMR测定转化率)。
[0364] 在更低的催化剂用量时,催化剂的寿命变得越来越重要。本文所述的所有含席夫碱的催化剂,在CDCl3中,当催化剂用量为0.1mol%时,在室温下,除了5A需要在60℃时,一经PhSiCl3的活化,产生DEDAM的定量的RCM。在所有情况下,水杨醛亚胺体系5A-7A的性能优于市售的络合物F。
[0365] 实施例15:在50℃下,在质子溶剂MeOH中,市售催化剂(N)和新开发的催化剂用于DEDAM的RCM的比较
[0366] 表1现有催化剂以及本发明催化剂的TON(转换值)的比较
[0367]
[0368]
[0369] a:TON=转换值,在50℃下,在MeOH-d4溶液中,使用0.5mol%催化剂的DEDAM的RCM。
[0370] 实施例16:市售催化剂与本发明的催化剂用于DEDAM-2的RCM的比较
[0371]
[0372] DEDAM2(二乙基二甲基烯丙基丙二酸酯)的RCM
[0373] 众所周知,DEDAM-2是难以闭环的底物,因为它在每个双键上带有甲基,这对催化剂造成严重的空间阻碍。
[0374] 表2:用于惰性底物DEDAM-2的催化剂的比较
[0375]
[0376]
[0377] a通过1H NMR得到转化率。b在甲苯中进行。c在CD2Cl2中进行,数据来自参考文献(Organometallics 2006,25,5740)。d在C6D6中进行,数据来自参考文献(Org.Lett.2007,9,1589)。*根据4A的描述制备催化剂,不同之处在于使用2-[(2,6-二异丙基苯基亚氨基)甲基]-4-硝基苯酚作为二配位体。**根据4A的描述制备催化剂,不同之处在于使用2-[(2,4,
6-三甲基苯基亚氨基)甲基]-苯酚作为二配位体。
[0378] 本发明的催化剂在用量为5mol%时转化率为100%。将催化剂的用量减少到0.5mol%时,13的TON值为136,14的TON值为110。这些结果优于Mod.H2(改性Hoveyda催化剂)的最高TON值38,并且与标准第2代Grubbs催化剂相比增加20倍。因此,13和14是对“设计一种新的更有效的催化剂的主要挑战”的极好的回答。
[0379] 实施例17:活化剂的用量对DEDAM的RCM的催化剂6A性能的影响
[0380]
[0381] DEDAM(二乙基二烯丙基来酸酯)的RCM
[0382] 条件:0.5mol%催化剂,PhSiCl3为变量,底物用量:0.41mmol DEDAM,温度:20℃,溶剂:0.60mL CDCl3。通过1H NMR测试转化率。
[0383] 图5是活化剂的用量(从最高值到最低值,PhSiCl3用量从50eq减少到0.5eq)对DEDAM的RCM的催化性能的影响。
[0384] 显然,不需要过量的活化剂来活化本发明的催化剂,并且其明显优于EP 1 577282和EP1757613中所记载的体系。此外,过量的活化剂不立即分解催化剂,表明了体系的稳定性
[0385] 实施例18:监测二环戊二烯(DCPD)的开环复分解聚合(ROMP)
[0386] 将所需量的催化剂溶于最小量的二氯甲烷(CH2Cl2)中,然后加入80g含有所需量的活化剂(此处使用的是PhSiCl3)的DCPD中。搅拌混合物,从20℃开始通过置于反应混合物内部的热电偶收集温度数据,得到其与时间的函数关系来监测聚合反应。催化剂/DCPD为1/60000。
[0387] 所使用的催化剂为4A、8A、9A和12。对催化剂4A和8A,催化剂/活化剂=1/5,对催化剂9A和12,催化剂/活化剂=1/0.5。
[0388] 图6是使用本发明的4A、8A、9A和12催化剂的DCPD的ROMP。
[0389] 将分别包含一个和两个双配位席夫碱配体的钌催化剂Verpoort(WO 03/062253)和Telene(WO 2011/009721 A1)作为对比催化剂;见表3。
[0390]
[0391] 显然,本发明的催化剂显著优于WO 2011009721和(WO 03/062253;Tetrahedron Lett.,2002,43,9101-9104;(b)J.Mol.Catal.A:Chern.,2006,260,221-226;(c)J.Organomet.Chem.,2006,691,5482-5486)中所描述的催化剂。
[0392] 引入额外的基团,催化剂的亚茚基部分上的取代基在分子中产生更多的空间应变,这在催化剂一旦被活化时促进催化剂的引发。
[0393] 表3:现有催化剂(T和VP)和本发明的催化剂(4A、8A、9A和12)用于DCPD的ROMP的比较
[0394]
[0395]
[0396] *仅作为对比
[0397] 本发明的催化剂对DCPD显示出优异的潜伏性(9A潜伏性一般),它们在室温下是无活性的。本发明的所有催化剂稳定性提高,并且优于对比例中的催化剂(T和VP),见表3。
[0398] 根据本发明,一经化学活化,I-I型催化剂,例如12和9A,表明比对比催化剂(T和VP)具有更高的引发活性,因为它仅需要少于1当量的PhSiCl3来产生高活性体系。当DCPD的ROMP由化学活化的VP络合物(对比)催化时,在相同条件下(小于1当量的PhSiCl3)观察到低催化活性。
[0399] 此外,与对比催化剂(T和VP)相比,催化剂/单体的比例增加了66%,这更突出了本发明的催化剂的优异性能。
[0400] 实施例19:监测环辛二烯(COD)的开环复分解聚合(ROMP)
[0401]
[0402] 将适量的溶解于氘代溶剂(CDCl3)中的催化剂装填NMR管后,加入COD。在20℃下,将形成的聚合物的烯烃的1H峰(5.38-4.44ppm)和消耗的单体的1H峰(5.58ppm)积分,形成与时间的函数关系,进而监测聚合反应。
[0403] 催化剂/COD为1/3000,催化剂浓度:0.452mM。
[0404] 表4:COD(300当量)的ROMP
[0405]
[0406] a条件:催化剂浓度:0.453mM,溶剂:CDCl3,温度:20℃,通过1H NMR得到转化率。b在聚合物主链中具有顺式构型的烯烃百分比;比例基于1H NMR和13C NMR光谱的数据(13C NMR谱图:δ=32.9ppm反式烯丙基碳;δ=27.6ppm顺式烯丙基碳)。c参见Nature 2007,450,243-d251.].)单体/催化剂=300。
[0407] 本发明的催化剂优于其它催化剂,所获得的TON值比催化剂VP至少高2倍,甚至比其它催化剂高6倍或更多。
[0408] 实施例20:用于二环戊二烯(DCPD)的ROMP的使用催化剂4A的TiCl4/iPrOH原位活化
[0409] 该实施例说明了本发明的催化剂原位活化的可能性。这里将40g含有TiCl4的DCPD与40g含有iPrOH和催化剂的DCPD混合,在总的DCPD混合物(80g)中中放入热电偶来跟踪聚合反应中温度的升高。从得到的曲线可以看出,由于达到200℃的高温,所有单体都被转化。DCPD/催化剂/路易斯酸-醇的比例=30000/1/10-10和30000/1/5-5。
[0410] 图7是使用原位活化的催化剂4A的DCPD的ROMP。
[0411] 这些优异的结果证实,路易斯酸和RYH分子之间的所有种类的组合均可以用于本发明说明书所描述的催化剂的原位活化。
[0412] 实施例21:从反应混合物中除去残留的钌(11B)。
[0413] 在RCM或者交叉复分解之后,为了除去最终复分解产物中残留的钌,反应混合物用不同的洗脱液通过硅胶(3g/0.006mmol催化剂11B)洗涤(见表5)。所述硅胶也可以直接引入反应混合物中。通过强力搅拌,在10min内观察到完全脱色。通过ICP-MS分析测定一些选择的复分解产物的钌含量。通过硅胶的碱性过滤,产物中钌的含量由最初的500ppm下降到1ppm。
[0414] 表5:经过柱色谱后来自反应混合物的残余钌
[0415]
[0416] 实施例22:使用催化剂4A的FAME(脂肪酸甲基酯)的交叉复分解
[0417] 将含有150ppm催化剂(4A)的甲基酯混合物(由92%的油酸甲酯和2.9%的亚油酸甲酯组成,百分比基于标准的GC方法)在50℃下加热1h。反应结束后,得到27%的二甲基二酯和24%的9-十八碳烯。
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