专利名称：带有具有取代骨架的n-杂环卡宾配体的钌烯烃易位催化剂的制作方法
技术领域：
本发明一般性地涉及烯烃易位，更特别地，本发明涉及作为具有三取代或四取代 咪唑啉环的N-杂环卡宾(NHC)配体的前体的三取代或四取代咪唑啉|翁盐、包含偕二取代 咪唑啉,铺NHC配体的有机金属钌络合物、包含三取代或四取代咪唑啉.铺NHC配体的有机金 属钌络合物，以及使用它们的烯烃易位法。本发明的催化剂和方法在催化、有机合成和工业 化学领域具有用途。
背景技术：
烯烃易位为现代有机合成中形成碳-碳键的不可或缺的工具。近期的综述参 见 例 如，(a)Grubbs, R. H. Handbook of metathesis ；Wiley-VCH :ffeinheim, Germany, 2003 ； (b)Hoveyda, A. H. ；Zhugralin, A. R. Nature2007,450,243-251 ； (c)Schrodi, Y.； Pederson, R.L. Aldrichimica Acta 2007,40,45-52 ； (d)Grubbs, R.H. Tetrahedron 2004, 60,7117-7140 ； (e)Furstner,A. Angew. Chem.，Int. Ed. 2000，39，3013—3043 ； (f) Nicolaou, K. C ；Bulger, P. G. ；Sarlah, D. Angew. Chem. , ht. Ed. 2005，44，4490-4527。由于定义明确 的钌基易位催化剂的发展，已努力改进催化剂效率。最显著地，用大体积富电子的N-杂环 卡宾(NHC)配体代替RuCl2(PCy3)2( = CHC6H5)的膦配体产生反应性和稳定性提高的易位 催化剂。参见例如，(a) Scholl, Μ. ；Ding, S. ；Lee, C. W. ；Grubbs, R. H. Org. Lett. 1999,1, 953-956 ； (b) Schwab, P. ；Grubbs, R. H. ；Ziller, J. W. J. Am. Chem. Soc. 1996,118,100-110 ； (c) Schwab, P. ；France, Μ. B. ；Ziller, J. W. ；Grubbs, R. H. Angew. Chem. , Int. Ed. 1995, 34, 2039-2041。NHC络合物的高反应性常常归因于NHC配体相比于膦配体的优异给电子能 力。参见例如，(a) Sussner, Μ. S. ；Plenio，H. Chem. Comm. 2005，5417-5419，(b)Hadei，N.； Kantchev, Ε. Α. B. ；0' Brien, C. J. ；Organ，Μ· G. Org. Lett，2005，7，1991—1994。而且，NHC配体的使用允许通过修饰NHC配体得到适用于各种应用的易位催化剂 例如水溶性易位催化剂、固体负载催化剂和适用于受阻底物的高度活性催化剂。参见例 如，(a)Deshmukh，P. H. ；Blechert, S. DaltonTrans. 2007，2479-2491 及其中的参考文献； (b) Stewart, I. C ；Douglas, C. J. ；Grubbs, R. H. Org. Lett. 2008,10,441-444 ； (c) Stewart, I. C ；Ung, Τ. ；Pletnev, Α. Α. ；Berlin, J. Μ. ；Grubbs, R. H. ；Schrodi, Y. Org. Lett. 2007,9, 1589-1592。
尽管可得到许多易位催化剂用于解决化学中的一些问题，但获得能可靠应用于工 业过程中的更稳健的催化剂仍然是一个挑战。尽管钌NHC络合物比相应的双膦络合物显 著更稳定，但是其使用寿命有限。近期的催化剂稳定性研究提出在催化剂构架内的C-H活 化是活性钌络合物分解的原因。例如，带有N-莱基或N-苯基取代的NHC配体的钌络合物 的热降解的X射线结构表明NHC配体的N-芳基取代基已被金属中心改变(如下的化合物 C1-5)。参见例如，(a)Hong，S. H. ；ffenzel,A. G. ；Salguero，Τ· Τ· ；Day, Μ. W. ；Grubbs，R. H.， J. Am. Chem, Soc. 2007，129，7961-7968。(b)Hong，S. H. ；Chlenov, Α, ；Day, M. W. ；Grubbs, R. H.，Angew，Chem.，Int. Ed. 2007，46，5148-5151。(c) Trnka，Τ. M. ；Morgan, J. P. ；Sanford, M.S. ；ffilhelm, Τ. Ε. ；Scholl, Μ. ； Choi, Τ. L. ；Ding, S. ；Day, Μ. W. ；Grubbs, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2003,125,2546-2558。(d)Vehlow, K. ；Gessler, S. ；Blechert, S.Angew. Chem., Int.Ed. 2007，46，8082-8085。为解决上述问题，本发明公开了基于钌NHC络合物的有效且稳定的易位催化剂的
进一步发展。
发明内容
权利要求
1. 一种式(I)的咪唑啉f翁盐
2.根据权利要求1所述的咪唑啉.f翁盐，其中R1和R4为甲基；R2和R3为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-元稠合碳环；R5和R6独立地选自异丙基、叔丁基、新戊基、苯基，或具有式(II)的结构的基团
3.根据权利要求2所述的咪唑啉.f翁盐，其中 R2和R3为甲基;R5和R6独立地选自苯基、茱基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻二氟苯基、邻二氯苯 基或邻异丙基苯基；且X_为氯离子、溴离子、碘离子、四氟硼酸根(BF4)或三氟醋酸根(CF3COO)。
4.根据权利要求1所述的咪唑啉.f翁盐，其中 R1为甲基；R4为 H;R2和R3为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-元稠合碳环； R5和R6独立地选自异丙基、叔丁基、新戊基、苯基，或具有式(II)的结构的基团
5.根据权利要求4所述的咪唑啉I翁盐，其中R2和R3为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-元稠合碳环； R5和R6独立地选自苯基、莱基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻二氟苯基、邻二氯苯 基或邻异丙基苯基；且乂_为氯离子、四氟硼酸根(BF4)或三氟醋酸根(CF3COO)。
6.一种具有式(III)的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂
7.根据权利要求6所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 R1和R4为甲基；R2和R3为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-元稠合碳环；以及 R5和R6独立地选自异丙基、叔丁基、新戊基、苯基，或具有式(II)的结构的基团
8.根据权利要求7所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 R2和R3为甲基；且R5和R6独立地选自苯基、莱基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻二氟苯基、邻二氯苯 基或邻异丙基苯基。
9.根据权利要求6所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 R1为甲基；R4为 H;R2和R2为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-元稠合碳环；以及 R5和R6独立地选自异丙基、叔丁基、新戊基、苯基，或具有式(II)的结构的基团
10.根据权利要求9所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 R2和R3为甲基，或者R2和R3与带有它们的碳一起形成稠合6-元碳环；且R5和R6独立地选自苯基、莱基、邻甲苯基、间甲苯基、对甲苯基、邻二氟苯基、邻二氯苯 基或邻异丙基苯基。
11.根据权利要求6、7、8、9或10所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 X1和X2为卤离子，或选自苯甲酸根、C「C5羧酸根、C「C5烷基、苯氧基、C1-C5烷氧基、C「C5烷硫基、芳基或C1-C5烷基磺酸根的取代或未取代的基团； Rltl为氢、C1-C5烷基或芳基；Rn为选自C1-C2tl烷基、C2-C^1烯基或芳基的取代或未取代的基团； m为1 ；且L选自膦、磺化膦、亚磷酸酯、膦酯、亚膦酸酯、胂、腾、醚、胺、酰胺、亚胺、亚砜、羧基、亚 硝酰基、吡啶或硫醚，或者L连接至R11形成螯合卡宾配体。
12.根据权利要求11所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中X1 和 X2 各自为卤离子、CF3C02、CH3C02、CFH2C02、(CH3)3CCK (CF3)2(CH3)CO, (CF3) (CH3)2C0、 PhO.MeO.EtO,甲苯磺酸根、甲磺酸根或三氟甲基磺酸根； Rltl为氢、C1-C5烷基或芳基；Rn为选自C1-C2tl烷基、C2-C^1烯基和芳基的取代或未取代的基团； m为1 ；且L为具有式ra' R〃 R' 〃的膦，其中R'、R〃和R' 〃各自独立地为芳基A1-Cltl烷基 或C3-C6环烷基，或者L连接至R11形成螯合卡宾配体。
13.根据权利要求12所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中 X1和X2各自为氯离子；R10为氢；R11为苯基、乙烯基或-C = C(CH3)2 ； m为1 ；且L选自P(环己基)3、P(环戊基)3、P(异丙基)3、或P(苯基)3，或者L连接至R11形成螯 合卡宾配体。
14.根据权利要求6所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中所述式(III) 的催化剂具有式(V)的结构
15.根据权利要求13所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中所述式(III) 的催化剂选自
16.根据权利要求11所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中所述式(III) 的催化剂选自
17.根据权利要求13所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中L选自P(环 己基)3、P(环戊基)3、P(异丙基)3或？(苯基)3。
18.根据权利要求11所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂，其中L选自P(环 己基)3、P(环戊基)3、P(异丙基)3或？(苯基)3。
19.一种制备四取代环状烯烃的闭环易位方法，其包括在易位条件下，使具有至少两个末端烯键且在每个末端烯键的β碳位被取代的烯烃 化合物与权利要求6、7、8、9或10中所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂接触，以 形成环状四取代烯烃。
20.根据权利要求12所述的方法，其中所述催化剂以约25ppm至约10m01%的量存在。
21.—种烯烃易位反应，其包括如下步骤在易位条件下，使烯烃与权利要求6、7、8、9或10中所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃 易位催化剂接触。
22. 一种交叉易位反应，其包括如下步骤在易位条件下，使烯烃和在烯丙基碳上进一步取代的三取代烯烃或二取代烯烃与权利 要求6、7、8、9或10中所述的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂接触。
全文摘要
本发明一般性地涉及烯烃易位，更特别地，本发明涉及作为具有三取代或四取代咪唑啉环的N-杂环卡宾(NHC)配体的前体的三取代或四取代咪唑啉盐、包含偕二取代咪唑啉NHC配体的有机金属钌络合物、包含三取代或四取代咪唑啉NHC配体的有机金属钌络合物，以及涉及使用它们的烯烃易位方法。本发明的催化剂和方法在催化、有机合成和工业化学领域具有用途。
文档编号C07D233/00GK102083798SQ200980119030
公开日2011年6月1日 申请日期2009年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者凯文·库恩, 罗伯特·H·格拉布斯, 让-巴普蒂斯特·布尔格, 郑喆根 申请人:加州理工学院, 马特里亚公司