专利名称：第二代Grubbs催化剂的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种具有良好的烯烃复分解催化活性的金属 卡宾化合物(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh(HJMes为1， 3-二 - (2， 4， 6-三甲基苯基)咪唑 烷；PCy3为三环己基膦)，即第二代Grubbs催化剂(马玉国，大学化学，2006， 21， 1)的合成方法。
背景技术：
烯烃复分解反应是有机化学中最重要也是最有用的反应类型之一，这种反应使得 通常呈化学惰性的双键能够彼此偶联，极大地拓展了人们在构造化合物骨架时的想象空 间。同时，由于该反应具有反应条件温和、产率高的特点，而且绝大多数的有机基团在这一 反应中无需保护，因此近年来受到了学术界和工业界的广泛重视。 金属卡宾化合物是一类含金属_碳双键(M = C)的金属亚烷基化合物，因它们能 有效地催化各种类型的烯烃复分解反应而受到关注。在这些金属卡宾复分解催化剂中， Grubbs催化剂尤其受到人们的关注。1995年面世的第一代Grubbs催化剂RuCl2 ( = CHPh) (Cy^不仅对反应底物有很好的官能团容纳性，而且对反应体系中的水气和空气也有明显 的稳定性，适合实验室的正常操作，但它缺乏令人满意的反应活性。而1999年研制出的第 二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，不仅具备第一代催化剂的所有优点，同 时其反应活性也得到改善，几乎达到完美的程度，有着很高的商业应用价值。
尽管第二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh在有机合成化学领域 有着如此重要的用途，但目前其合成方法仅限于一种方法，即通过对第一代Grubbs催化 剂的配体取代反应合成第二代Grubbs催化剂(Scholl， M. ;Ding， S. ;Lee， C. W;Grubbs， R. H. Org. Lett. 1999， 1，953)。
<formula>formula see original document page 3</formula>
发明内容
本发明的目的旨在提供一种以廉价且容易制备的零价钌化合物Ru(p-cymene) (COD)为原料，通过简单安全的操作步骤高收率地合成第二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的方法。
本发明的具体合成路线如下<formula>formula see original document page 4</formula> 其具体合成步骤如下 1)将化合物HJMes(H) (CI) (1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)-2-氯咪唑烷)或化 合物HJMes(H) (BF4) (1， 3-二 - (2， 4， 6-三甲基苯基)-2-四氟硼酸基咪唑烷)与函卿3 在溶剂中反应，再经过滤、浓縮、结晶、洗涤、干燥后得化合物H2Imes ; 2)将化合物H2IMes与Ru(p-cymene) (COD) 、 PhCHCl2、 PCy3在一种烃类溶剂中反 应，再经浓縮、结晶、过滤、洗涤、干燥后得化合物(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，即第二代 Grubbs催化剂。 在步骤l)中，所述化合物HJMes(H) (CI) (1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)-2-氯 咪唑烷)最好为0.40g，1. 16mmol，所述化合物H2lMes(H) (BF4) (1， 3-二 -(2， 4， 6-三甲基 苯基)-2-四氟硼酸基咪唑烷)最好为0. 46g， 1. 16mmol，所述KNSi (CH3)3最好为0. 53mL， 1. 16mmol ;所述溶剂最好为四氢呋喃或正己烷等；所述反应的时间最好为0. 5 2h。
在步骤2)中，所述化合物H2Imes最好为181mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)最好为200mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)中，p-cymene为对甲基异丙苯， COD为1，5-环辛二烯;所述PhCHC^最好为0. lOmL，O. 79mmol，所述PCy3最好为165mg， 0. 59mmol ;所述烃类溶剂最好选自戊烷、正己烷、庚烷、苯或甲苯等；所述反应的温度最好 为20 8(TC，反应的时间最好为12 48h。 与现有的第二代Grubbs催化剂的合成方法相比，本发明具有以下突出优点
本发明以容易合成的零价钌化合物Ru (p-cymene) (COD)为原料，高效地合成了第 二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (CI)2Ru = CHPh，本发明各步骤中所用试剂均廉价易得， 操作过程简单安全且易于控制，总收率良好，是一种可以应用于工业化大生产的合成第二 代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的方法。
图1为(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的，冊NMR谱图。在图1中，横坐标为化 学位移(ppm);核磁共振频率为162. 0MHz，检测用的氖代试剂为C6D6，化学位移为29. 19卯m。
图2为(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的^ NMR谱图。在图1中，横坐标为化学 位移(ppm);核磁共振频率为400. lMHz，检测用的氖代试剂为C6D6。
具体实施例方式以下实施例对本发明做进一步说明。除另有说明外，以下所有实验步骤均在室温
及无水无氧条件下进行。
实施例1
4
步骤1合成化合物H2IMes 2 在反应瓶中加入HJmes(H) (CI) (0. 40g， 1. 16,1)、 THF(10mL)，溶解后加入 KNSi (CH3) 3 (0. 53mL， 1. 16mmol)，室温搅拌0. 5h，过滤除去残渣后将滤液抽干，真空干燥后得 化合物H2IMes，产率83% 。 步骤2合成第二代Grubbs催化剂(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
在反应瓶中加入化合物HJMes 2(181mg，0. 59,1) 、 Ru(p-cymene) (COD) (200mg，0. 59,1) 、 PCy3(165mg，0. 59,1)和甲苯(lOmL)，溶解后加入PhCHCl2(0. lOmL， 0. 79mmol)，室温下搅拌反应30h，将溶液减压浓縮至约lmL，加入lOmL甲醇，析出紫褐色 固体，用砂芯过滤，固体用3X3mL甲醇洗涤，真空干燥后得化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru =CHPh3，产率50%。图1给出(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的"P(招NMR谱图，图2给 出(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的'H NMR谱图。力NMR (CDC12， 400MHz) S 19. 70 (s， 1H)， 7. 35-7. 00(m，9H) ，3. 46(s，4H) ，2. 70-0. 80(m，51H) ;31PNMR(CDC12， 162MHz) S 29. 2 (s)。经 实际测试表明，该化合物具有非常广泛的官能团适用性，并且十分稳定，能在乙醇、水及碳 酸溶液中存在，露置在空气中几个星期都不会分解，用标准的有机技术就可以操作。同时它 具有优于第一代Grubbs催化剂的催化性能，应用第二代Grubbs催化剂可以有效地縮短反 应时间或是减少催化剂的用量。
实施例2 步骤1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和实施例1中的操作相同，将反应物H2IMes (H) (Cl)改为 H2Imes(H) (BF4)，产率84%。 步骤2合成第二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步骤和实施例1相同。
实施例3 步骤1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和实施例1中的操作相同，溶剂改为己烷，室温搅拌2h，产 率85%。 步骤2合成第二代Grubbs催化剂(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步骤和实施例1相同。
实施例4 步骤1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和实施例1中的操作相同。 步骤2合成第二代Grubbs催化剂(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3 化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步骤和实施例1相同，改在50°C
下搅拌反应12h，产率45X。
权利要求
第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于其具体合成路线如下F2010100448359C00011.tif
2. 如权利要求l所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于具体合成步骤如下1) 将化合物HJMes(H) (CI) (1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)-2-氯咪唑烷)或化合物 H2IMes(H) (BF4) (1， 3-二 - (2， 4， 6-三甲基苯基)-2-四氟硼酸基咪唑烷)与KNSi(CH》3在 溶剂中反应，再经过滤、浓縮、结晶、洗涤、干燥后得化合物H2Imes ;2) 将化合物HJMes与Ru(p-cymene) (COD) 、PhCHCl2、PCy3在一种烃类溶剂中反应，再经 浓縮、结晶、过滤、洗涤、干燥后得化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，即第二代Grubbs 催化剂。
3. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤l)中， 所述化合物HJMes(H) (CI) (1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)-2-氯咪唑烷)为0. 40g， 1. 16mmol，所述化合物HJMes(H) (BF4) (1， 3-二 - (2， 4， 6-三甲基苯基)-2-四氟硼酸基咪唑 烷)为0.46g，1. 16mmol，所述KNSi(CH3)3为0. 53mL， 1. 16,1。
4. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤l)中，所 述溶剂为四氢呋喃或正己烷。
5. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤l)中，所 述反应的时间为0. 5 2h。
6. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤2)中， 所述化合物H2lmes为181mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)为200mg，0. 59mmol，所述 Ru(p-cymene) (COD)中，p-cymene为对甲基异丙苯，COD为1，5_环辛二烯。
7. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤2)中，所 述PhCHCl2为0. 10mL，0. 79mmol，所述PCy3为165mg，0. 59mmol。
8. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤2)中，所 述烃类溶剂选自戊烷、正己烷、庚烷、苯或甲苯。
9. 如权利要求2所述的第二代Grubbs催化剂的合成方法，其特征在于在步骤2)中，所 述反应的温度为20 8(TC，反应的时间为12 48h。
全文摘要
第二代Grubbs催化剂的合成方法，涉及一种催化剂，尤其是涉及一种具有良好的烯烃复分解催化活性的金属卡宾化合物(H2IMes)(PCy3)(Cl)2Ru＝CHPh(H2IMes为1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)咪唑烷；PCy3为三环己基膦)，即第二代Grubbs催化剂。其步骤是以零价钌化合物Ru(p-cymene)(COD)(p-cymene为对甲基异丙苯；COD为1，5-环辛二烯)与PCy3、PhCHCl2以及一种氮杂环卡宾化合物在甲苯或其他烃类溶剂中反应得第二代Grubbs催化剂。所用原料廉价易得，操作过程简单安全且易于控制，总收率高，特别适用于工业化大生产。
文档编号C07F15/00GK101775043SQ20101004483
公开日2010年7月14日 申请日期2010年1月12日 优先权日2010年1月12日
发明者林毅, 温庭斌 申请人:厦门大学