专利名称：不对称双-(氮杂环卡宾)镍(ii)二卤化物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种制备不对称双-(氮杂环卡宾)镍(ii)二卤化物及其方法，具 体涉及一种通过二茚基镍(n)与咪唑盐间的常压复分解一消除反应制备双-(氮 杂环卡宾)镍(n)二卤化物的方法。
背景技术：
自1991年Arduengo分离到首例室温稳定的氮杂环卡宾(NHC)以来，这类卡 宾由于具有毒性小、易合成、空间位阻和电子效应易调控以及强的o-给电子能 力等特点，已被作为传统有机膦的替代物而广泛用于后过渡金属催化剂的设计 合成中(参见①Arduengo， III A. J.; Harlow, R. L.; Kline, M. J. Am. Chem. Soc. 1991， 113， 361;②Bourissou， D.; Guerret， O.; Gabbai， F.P.; Bertrand， G. Chem. Rev. 2000， 100， 39;③Herrmann， W. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2002， 41， 1290)
镍系催化剂由于具有价格较低廉、易合成、耐受性较好且催化活性较高等 特点，在工业化应用中较钯系催化剂具有比较明显的优势，在近十年中得到了 日益增多的关注。
至今为止，文献报道的一类镍系催化剂一_双-(氮杂环卡宾)镍(n)二卤化物
可应用于一系列的有机反应中，包括
(1) 碳—碳偶联反应，如Suzuki、Kumada、Ullmann等偶联反应(参见Huyiih， H. V.; Wong， L. R.; Ng， P. S. Organometallics 2008， 27， 2231);
(2) 烯烃的二聚反应(参见McGuinness， D. S.; Mueller, W.; Wasserscheid, P.; Cavell， K. J.; Skelton， B. W.; White, A. H.; Englert, U. Organometallics 2002， 21， 175)，等等。
至今为止，文献上报道的双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物主要通过以下两 种方法制备
(l)在常压下通过Ni(PR3)2X2 (PR3:有机膦配体，如三苯基膦；X:卤素，
4如氯)与预先或原位合成的氮杂环卡宾间的配体交换反应制备(参见① Herrmann, W.A.; Gerstberger, G.; Spiegler， M. Organometallics 1997， 16， 2209;②Matsubara， K.; Ueno， K.; Shibata， Y. Organometallics 2006， 25， 3422);
(2)在真空条件下通过醋酸镍[Ni(OAc)2l和咪唑盐间的复分解一 消除反应 制备(参见①Herrmann, W.A.; Gerstberger， G.; Spiegler, M. Organometallics 1997， 16， 2209;②Huynh, H.V.; Holtgrewe， C.; Pape， T,; Koh， L丄.；Hahn， Ekkehardt. Organometallics 2006， 25, 245;③Huynh， H. V.; Wong, L. R.; Ng, P. S. Organometallics 2008， 27， 2231)。
但是，这两种方法都存在明显的缺陷。例如，第一种合成方法对制备空间 位阻较小的双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物较有效，但在用于合成空间位阻较 大(如氮原子上取代基为2，6-二异丙基苯基)的镍(II)二卤化物时就遇到了困 难，因为在反应过程中还会产生一定量的单膦单卡宾镍(II)二卤化物，它与目 标产物很难完全分离(参见Matsubara， K.; Ueno， K.; Shibata， Y. Organometallics 2006， 25， 3422);第二种制备方法则需要真空和高温的反应 条件，一般需在160-170。C下抽真空反应12 48小时(参见McGuinness， D.S.; Mueller, W.; Wasserschied, P.; Cavell， K.J.; Skelton, B,W.; White, A. H.; Englert, U. Organometallics 2002, 21， 175)。特别值得指出的是通过这些文献报道的方法都不能合成
含不同氮杂环卡宾的双-(氮杂环卡宾)镍(n)二卤化物。
发明人所在课题组发现可通过茚基镍[(l-H-Iiid)2Ni]与咪唑盐间的配体交 换反应生成茚基镍(II)的氮杂环卡宾配合物。在此基础上，又发现茚基镍(II) 的氮杂环卡宾配合物可继续与咪唑盐反应生成镍(II)的双氮杂环卡宾配合物。
但是，至今未见关于通过(l-H-Ind)2Ni与不同咪唑盐的分步反应来合成不 对称的、含不同氮杂环卡宾的镍(II)的双氮杂环卡宾化合物的报道。
发明内容
本发明目的是提供一种不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物及其制备方 法，以克服现有技术的缺点，在縮短反应时间，降低反应温度的同时，使产物 的分离提纯更方便。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种不对称双-(氮杂环卡宾) 镍(II) 二卤化物，所述不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II) 二卤化物为 Ni(NHC)(NHC)2X2 ，其中，X选自氯、溴或碘中的一种； (NHC)-[I^NCR2CR2NRi]C， (NHC)2=[R3NCR4CR4NR3]C,其中R1为C1 C3 的饱和垸基，W选自苄基、2, 6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，W和 W分别选自氢原子或甲基。
一种制备不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的方法，在常压下，通过 控制反应温度可以使二茚基镍(II)和咪唑盐间的复分解一消除反应分步进行、 从而得到含不同氮杂环卡宾的镍(II)二卤化物，具体的技术方案如下
一种制备不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的方法，包括以下具体步
骤
(1) 在无水无氧条件下，将二茚基镍(II)与咪唑盐A溶于溶剂中，于30 45 'C下反应6~48h;
(2) 真空除去溶剂，饱和烷烃洗涤，萃取剩余物，除去沉淀，浓缩清液静置 结晶后得到氮杂环卡宾茚基镍一卤化物的晶体；
(3) 将氮杂环卡宾茚基镍一卤化物与咪唑盐B溶解在溶剂中，于60 120 °C中反应6~48h;
(4) 真空除去溶剂，萃取剩余物，除去沉淀，向清液中加入正己垸，浓缩静 置后得到不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的晶体；
优选的技术方案中， 一种制备不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卣化物的方 法，包括以下具体步骤
(1) 在无水无氧条件下，按照摩尔比1 : 1取二茚基镍(II)与咪唑盐A，在四 氢呋喃中40 45'C下反应12 48h;
(2) 真空除去溶剂，己垸洗涤，剩余物用甲苯萃取，离心除去沉淀，向清液 中加入正己烷，浓缩静置结晶后得到氮杂环卡宾茚基镍一卤化物的晶体；
(3) 按照摩尔比1 : 1取氮杂环卡宾茚基镍一卤化物与咪唑盐B，在甲苯溶 液中回流反应12 48h;
(4) 真空除去溶剂，剩余物用甲苯萃取，离心除去沉淀，向清液中加入少量 正己烷，浓縮静置后得到不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的晶体；
6上述技术方案中，所述二茚基镍(II)的通式为(l-R-Ind)2Ni，其中
Ind=C9H6， R为氢原子或C1 C6的烃基；优选技术方案中，R选自氢原子或 甲基中的一种；
所述饱和垸烃选自C5 C8的烷烃溶剂，例如正戊垸、正己烷、正庚烷 和正辛烷；优选的技术方案中，饱和垸烃选自正己垸；
所述咪唑盐A的通式为[(RiNCR2CR2NI^)CHX，其中R1为C1 C3 的饱和烷基，W为氢原子或甲基，X表示卤素，选自氯、溴或碘中的一种；
所述咪唑盐B的通式为[(R3NCR4CR4NR3)CH1X;其中，113选自节基、 2， 6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，R"为氢原子或甲基，X表示卤素， 选自氯、溴或碘中的一种；
所述氮杂环卡宾茚基镍一卤化物为(l-R-Ind)Ni(NHC)X，其中(NHC)= (R^CR^R^R"C ,所述不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II) 二卤化物为 Ni(NHC)(NHC)2X2，其中，X表示卤素，选自氯、溴或碘中的一种； (NHC)-[RiNCR2CR2NR'IC， (NHC)2=[R3NCR4CR4NR3]C,其中R1、 R3表示 氮杂环卡宾中氮原子上的取代基，W为C1 C3的饱和垸基，W选自苄基、2， 6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，W和R"代表氮杂环卡宾中4,5位上 的取代基，分别选自氢原子或甲基。
上述技术方案中，所述溶剂的选择依据为
(1) 可以溶解二茚基镍(II)与咪唑盐；
(2) 不含有活性氢；
本发明中可选自但不限于苯、甲苯、己垸、四氢呋喃或乙酸乙酯中的一
种；
萃取剂选自苯、甲苯、己垸、四氢呋喃或乙酸乙酯中的一种。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点 1.本发明的方法可在常压下制备不对称的双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化 物，该不对称性来自于不同的氮杂环卡宾，即通过反应温度的调控能够选择性 地合成含两个不同氮杂环卡宾配体的双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物；因此本 发明具有可控性；2.本发明反应温度比现有技术中的低，反应时间均较现有技术中的短， 而且易操作，产物易提纯。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述
实施例一(Ni(I^NCHCHNR"C][R3NCHCHNR3X2;氮杂环卡宾1，3位 上的取代基Ri和R"分别为异丙基和2， 6-二异丙基苯基}的合成(以X-CI为例)
将[(Ri]VCHCHNR"CHlCl C0.38克，2.0毫摩尔)的二氯甲烷溶液加入到 (l-H-Ind)2Ni (0.58克，2.0毫摩尔)的四氢呋喃溶液中，45'C搅拌反应过夜， 抽去溶剂，己烷洗涤，抽干，用甲苯萃取，离心清液转移，浓缩，-IO'C下冷 冻，析出(l-H-Ind)Ni[(I^NCHCHNF^)CCl的黑红色晶体(73%)。
将[(R3NCHCHNR3)CHIC1 ( 0.85克，2.0亳摩尔)加入到 (l-H-Ind)Ni(RiNCHCHNR"CCl (0.72克，2.0毫摩尔)的甲苯溶液中，回流 反应过夜，冷却后抽去溶剂，用甲苯萃取，离心清液转移，加入少量己垸，浓 縮，0'C下冷冻，析出大量Ni[(R CHCHNR"CI[R3NCHCHNR3]X2红色晶体 (50%)。
实施例二 (Ni[(RtNCHCHNI^)C[R3NCHCHNR3lX2;氮杂环卡宾1，3位 上的取代基Ri和RS分别为异丙基和均三甲苯基)的合成(以X-Br为例)
将[(RiNCHCHNR"CH]Br (0.56克，2.0毫摩尔)的二氯甲烷溶液加入到 (l-H-Ind)2Ni (0.58克，2.0毫摩尔)的四氢呋喃溶液中，45'C搅拌反应过夜， 抽去溶剂，己垸洗涤，抽干，用甲苯萃取，离心清液转移，浓縮，-IO'C下冷 冻，析出(l-H-Ind)Ni(I^NCHCHNR')C]Br的黑红色晶体(74%)。
将[(R3NCHCHNR3)CHBr ( 0.77克，2.0毫摩尔)加入到 (l-H-Ind)Ni[(R'NCHCHNRi)CBr C0.72克，2.0毫摩尔)的甲苯溶液中，回流 反应过夜，冷却后抽去溶剂，用甲苯萃取，离心清液转移，加入少量己垸，浓 縮，0'C下冷冻，析出大量Ni[(RiNCHCHNR"C][R3NCHCHNR3]X2的红色晶体
实施例三([(R'NCR2CR2NR')CNi[(R3NCR4CR4NR3)CX2; R1、 R2、 R4 为甲基，议2为均三甲苯基}的合成(以X二C1为例)
8将[(!^NCR2CR2nR"CH1C1 ( 2.0毫摩尔)的二氯甲烷溶液加入到 (l-CH3-Ind)2Ni (2.0毫摩尔)的四氢呋喃溶液中，30'C搅拌反应48h，抽去溶 剂，己烷洗涤，抽干，用甲苯萃取，离心清液转移，浓縮，-IO'C下冷冻，析 出(l-CH3-Ind)Ni[(R CR2CR2NRi)CCl的晶体(73% )。
将[(R3NCR4CR4NR3)CHC1 ( 2.0毫摩尔)的甲苯溶液加入到 (l-CH3-Ind)Ni[(RiNCR2CR2NRi)ClCl(2.0毫摩尔)的苯溶液中，回流反应48h， 冷却后抽去溶剂，用甲苯萃取，离心清液转移，加入少量己烷，浓缩，O'C下 冷冻，析出大量(1^NCR2CR2NRi)CNi[(R3NCR4CR4NR3)CX2的红色晶体 (43%)。
实施例四(Ni[(RiNCHCHNRi)Cl[R3NCHCHNR3X2;氮杂环卡宾1，3位 上的取代基Rt和RS分别为甲基和苄基)的合成(以X-C1为例)
将[(!^NCHCHNRi)CHCl ( 2.0亳摩尔)的二氯甲烷溶液加入到 (l-H-Iiid)2Ni (0.58克，2.0毫摩尔)的己烷溶液中，45'C搅拌反应8h，抽去溶 剂，己垸洗涤，抽干，用甲苯萃取，离心清液转移，浓缩，-IO'C下冷冻，析 出(l-H-Ind)Ni[(RJNCHCHNRi)CCl的黑红色晶体(73% )。
将[(R3NCHCHNR3)CHC1 ( 2.0亳摩尔)力[J入至U (l-H-Ind)Ni [(RiNCHCHNR"CCl (2.0毫摩尔)的乙酸乙酯溶液中，回流反应过夜，冷却 后抽去溶剂，用甲苯萃取，离心清液转移，加入少量己烷，浓縮，O'C下冷冻， 析出大量Ni[(I^NCHCHNR"C[R3NCHCHNR3X2W红色晶体(40o/o )。
以下为对比实施例
实施例五(Ni[(R'NCHCHNR)Cl[R3NCHCHNR3X2;氮杂环卡宾1，3位 上的取代基W和I^分别为2， 6-二异丙基苯基和异丙基}的合成(以X:C1为例)
将[(RiNCHCHNR"CH]Cl ( 2.0亳摩尔)的二氯甲垸溶液加入到 (l-H-Ind)2Ni (2.0亳摩尔)的四氢呋喃溶液中，45'C搅拌反应过夜，抽去溶剂， 己垸洗涤，抽干，用甲苯萃取，离心清液转移，浓缩，-IO'C下冷冻，析出 (l-H-Ind)Ni[(R CHCHNR"C]Cl的黑红色晶体(60% )。
将[(r3]VCHCHNR3)CHIC1 ( 2.0毫摩尔)加入至U (l-H-Ind)Ni [(F^NCHCHNR"CC1 (2.0毫摩尔)的甲苯溶液中，回流反应过夜，冷却后抽
9去溶剂，用甲苯萃取，离心清液转移，加入少量己烷，浓縮，o'c下冷冻，析
出(Ni[(I^NCHCHNR"C[R3NCHCHNR3X2W红色晶体(40% )。
在无水无氧条件下，按照摩尔比l : 1取二茚基镍(II)先与大体积的2， 6-二异丙基苯基咪唑盐于30 45'C下反应48h得到氮杂环卡宾茚基镍一卤化物的 产率为60%,与实例一中先与小体积的l， 3-二异丙基咪唑盐反应相比得到氮 杂环卡宾茚基镍一卤化物的产率要低，可能是生成了双-(氮杂环卡宾)镍(II)二
卤化物。
比照实施例一和实施例五的结果说明了在合成不对称的 Ni(NHC)(NHC"X2时，二茚基镍(II)先与小体积的咪唑盐反应得到的氮杂环卡 宾茚基镍一卤化物的产率较高，易提纯；由此导致最终目标产物的得率提高。
权利要求
1. 一种不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物，其特征在于所述不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物为Ni(NHC)(NHC)2X2，其中，X选自氯、溴或碘中的一种；(NHC)＝[R1NCR2CR2NR1]C，(NHC)2＝[R3NCR4CR4NR3]C，其中R1为C1～C3的饱和烷基，R3选自苄基、2，6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，R2和R4分别选自氢原子或甲基。
2. —种制备权利要求1所述的不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的方 法，其特征在于包括以下具体步骤(1) 在无水无氧条件下，将二茚基镍(II)与咪唑盐A溶于溶剂中，于30 45 'C下反应6 48h;(2) 真空除去溶剂，饱和垸烃洗涤，萃取剩余物，除去沉淀，浓縮清液静置 结晶后得到氮杂环卡宾茚基镍一卤化物的晶体；(3) 将氮杂环卡宾茚基镍一卤化物与咪唑盐B溶解在溶剂中，于60 120 'C中反应6 48h;(4) 真空除去溶剂，萃取剩余物，除去沉淀，向清液中加入正己垸，浓缩静置后得到不对称双-(氮杂环卡宾)镍(n)二卤化物的晶体；所述二茚基镍(II)的通式为(l-R-Ind)2Ni，其中Ind=C9H6, R为氢原子或 C1 C6的烃基；所述饱和烷烃选自C5 C8的烷烃溶剂；所述咪唑盐A的通式为[(Ri]VCR2CR2NR"CHlX，其中R1为C1 C3 的饱和垸基，W为氢原子或甲基，X表示卤素，选自氯、溴或碘中的一种；所述咪唑盐B的通式为[(R3NCR4CR4NR3)CHX;其中，113选自节基、 2， 6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，W为氢原子或甲基，X表示卤素， 选自氯、溴或碘中的一种；所述氮杂环卡宾茚基镍一卤化物为(l-R-Ind)Ni(NHC)X,其中(NHC)= (!^NCR2CR2nR"C，其中R1为c1 c3的饱和烷基，R、 R2分别选自氢原子 或甲基；X选自氯、溴或碘中的一种；所述不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物为Ni(NHC)(NHC)2X2，其中， X选自氯、溴或碘中的一种；(NHC)-[R'NCR2CR2NRi]C , (NHC)2= [R3NCR4CR4NR3]C，其中R1为C1 C3的饱和垸基，R3选自苄基、2, 6-二 异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，112和W分别选自氢原子或甲基。
3.根据权利要求2所述的制备不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的方 法，其特征在于包括以下具体步骤(1) 在无水无氧条件下，按照摩尔比1 : 1取二茚基镍(II)与咪唑盐A,在四 氢呋喃中40 45'C下反应12 48h;(2) 真空除去溶剂，己垸洗涤，剩余物用甲苯萃取，离心除去沉淀，向清液 中加入正己烷，浓縮静置结晶后得到氮杂环卡宾茚基镍一卤化物的晶体；(3) 按照摩尔比1 : 1取氮杂环卡宾茚基镍一卤化物与咪唑盐B，在甲苯溶 液中回流反应12 48h;(4) 真空除去溶剂，剩余物用甲苯萃取，离心除去沉淀，向清液中加入少量 正己烷，浓縮静置后得到不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物的晶体；所述二茚基镍(II)的通式为(l-R-Ind)2Ni，其中Ind=C9H6， R选自氢原 子或甲基中的一种；所述咪唑盐A的通式为[(RiNCR2CR2NR"CHX,其中R1为C1 C3 的饱和烷基，W为氢原子或甲基，X表示卤素，选自氯、溴或碘中的一种；所述咪唑盐B的通式为[(R3NCR4CR4NR3)CHX;其中，113选自苄基、 2， 6-二异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，R"为氢原子或甲基，X表示卤素， 选自氯、溴或碘中的一种；所述氮杂环卡宾茚基镍一 卤化物为(l-R-Ind)Ni(NHC)X,其中(NHC)= (!^NCR2CR2nR"C，其中R1为C1 C3的饱和烷基，R3选自苄基、2, 6-二 异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，R、 ！^分别选自氢原子或甲基；X选自 氯、溴或碘中的一种；所述不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物为Ni(NHC)(NHC)2X2，其中， X表示卤素，选自氯、溴或碘中的一种；(NHC一[R'NCR2CR2NRi]C, (NHC)2=R3NCR4CR4NR3jC，其中R1为C1 C3的饱和烷基，R3选自节基、2， 6-二 异丙基苯基或均三甲苯基中的一种，112和W分别选自氢原子或甲基。
全文摘要
本发明公开了一种不对称双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物Ni(NHC)(NHC)<sup>2</sup>X<sub>2</sub>及其制备方法，在常压下，通过二茚基镍(II)和咪唑盐间的复分解-消除反应合成不对称的双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物；本发明所述方法反应条件温和，反应温度比现有技术中的低，反应时间均较现有技术中的短，而且易操作，产物易提纯；更重要的是本方法具有可控性，即通过反应温度的调控能够选择性地合成含两个不同氮杂环卡宾配体的新型双-(氮杂环卡宾)镍(II)二卤化物，适用范围广。
文档编号C07F15/00GK101486736SQ200910025269
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月27日 优先权日2009年2月27日
发明者刘志宏, 孙宏枚, 琪 沈, 谢玲芝 申请人:苏州大学