新的有机金属催化剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及新型的用于烯烃置换反应的基于钌的和基于锇的催化剂，尤其涉及具有立体选择性的催化剂。Z-选择性通过使用具有完全不同的空间要求的两种单阴离子配体获得。在烯烃置换反应中，这些催化剂甚至在空气或酸的存在下也选择性地提供二取代烯烃产物的Z-异构体。
【专利说明】新的有机金属催化剂
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于烯烃置换（metathesis)反应的新型催化剂，具体地涉及能够主 要提供烯烃产物的Z-异构体的催化剂。
【背景技术】
[0002] 催化烯烃置换是通常制备碳-碳键且尤其制备碳-碳双键（C = C)的最灵活的方 式之一（1，2,3)。该反应形式上使两个不同的碳-碳双键（C = C)裂解成四个片段，这四个 片段通过两个新的C = C双键重新组合以形成烯烃产物，其中交换了原始片段配偶体。最 近10年已经发现在该反应用于制造精细化学品、聚合物和药物的方面有几乎爆炸式的增 长。该反应为催化反应且据报道置换催化剂的市场价值为$1. 5bn (占全世界催化剂市场的 12. 5% )且每年以9-10%扩增。该转化的产物通常为顺式（Z)二取代异构体与反式（E)二 取代异构体的混合物，其中热力学更稳定的E-异构体通常是主要组分。然而，在某些情况 中目标产物是纯的E-异构体或纯的Z-异构体。
[0003] 例如，在一对给定E-异构体与Z-异构体之间生物、化学和物理性质实际上可能极 为不同，这使得对于选择性制备单一异构体的需求变得突出。所制备的异构体混合物需经 历高成本的分离过程。有时，分离可能非常具有挑战性（4)。
[0004] 催化剂是控制所形成的异构体的比率的主要关键物质，并且期望稳健且工业 上相容的立体选择性催化剂的利用度使得可以扩大烯烃置换在有机合成和聚合化学 中的适用性（3)。这样的催化剂将对通过闭环置换（RCM)合成大环、有规立构聚合物 (strereoregular polymers) (ROMP)和立体异构的纯烯经具有特定的影响。在很多情形下 实际上需要Z-烯烃官能团，因为其存在于目标分子中或者因为其对于随后的立体特异性 转变是必要的。多种具有生物活性（例如，抗癌、抗菌和抗真菌）的天然产物含有Z-烯烃 大环框架，参见表1。在大多数情形下，提取这些分子的成本非常高，且全合成是唯一的供选 方案（4、5)。形成这样的大环非常具有挑战性，在少数的供选路径之中RCM最为突出（1、5、 6)。
[0005] 表1.合成路径可以经由顺式选择性烯烃置换而大幅简化的天然产物的代表性实 例。
[0006]
【权利要求】
1. 一种化合物，具有通式㈧或（B):
其中， L是含N的杂环卡宾配体； Μ是钌或锇； X 选自 _CN、-N3、-NCO、-CNO、-NCS 和-NCSe ; Y 是 S、Se 或 Te ; W是芳基、杂芳基、烷基、环烷基或杂环基，其中芳基、烷基、杂芳基、环烷基或杂环基任 选地被1-5个独立的CF3、N02、卤素、CN、-C (0)-R、-C (0) OR、烷基、任选取代的芳基或任选取 代的杂芳基取代； R是任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的炔基、任选取代的杂环基、任选取代 的环烷基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基； 每个U独立地是卤素、N、S或0 ; 每个Z独立地不存在，或为烷基、芳基或杂芳基；且 每个&和R2独立地是氢、任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的炔基、任选取 代的杂环基、任选取代的环烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基，或&和R2与它们所 连接的碳原子共同形成任选取代的环烷基、任选取代的杂环基、任选取代的芳基或任选取 代的杂芳基。
2. 根据权利要求1所述的化合物，其对应于式（G)、⑶、（I)或（J):
其中， ΑΓι和Ar2各自独立地是任选取代的芳基；且 和R2如权利要求1所限定。
3. 根据权利要求2所述的化合物，其中W是任选地被1-5个独立的CF3、N02、卤素、 CN、-C (0) -R、-C (0) OR、烷基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基取代的苯基。
4. 根据权利要求3所述的化合物，其中W是被1-3个独立的烷基取代的苯基。
5. 根据权利要求3所述的化合物，其中W是被1-3个独立的芳基取代的苯基。
6. 根据权利要求3所述的化合物，其中W是（2, 4, 6-三苯基）苯基。
7. 根据权利要求2所述的化合物，其中Y是S。
8. 根据权利要求2所述的化合物，其中Y是S且W是被1-3个独立的芳基取代的苯基。
9. 根据权利要求2所述的化合物，其中Y是S且W是（2, 4, 6-三苯基）苯基。
10. 根据权利要求2所述的化合物，其中ΑΓι和Ar2各自独立地是取代的苯基。
11. 根据权利要求9所述的化合物，其中Ari是|￡基。
12. 根据权利要求9所述的化合物，其中ΑΓι和Ar2是莱基。
13. 根据权利要求2所述的化合物，其中ΑΓι和Ar2是茱基；Y是S ;且W是（2, 4, 6-三 苯基）苯基°
14. 根据权利要求2所述的化合物，其中X是-NC0或-NCS。
15. 根据权利要求14所述的化合物，其中Μ是Ru且X是-NC0或-NCS。
16. 根据权利要求2所述的化合物，其中Z是异丙基。
17. 根据权利要求1所述的化合物，其选自以下物质：
18. 根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物在含氧环境或酸性介质中比 (2, 4, 6-三苯基苯硫酚）-(C1) - (1，3-二某:基-4, 5-二氢咪唑-2-亚基）-(2-异丙氧基苯 亚甲基）_钌更加稳定。
19. 根据权利要求18所述的化合物，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、非脱气的烯 烃底物、或非脱气的溶剂或溶剂混合物。
20. 根据权利要求18所述的化合物，其中所述酸性介质是：a)质子溶剂；b)非质子酸 性溶剂；c)净的Bremsted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Brensted酸； d)净的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e)含有一种或多 种溶剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性溶剂；或f)溶 剂或溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶剂。
21. 根据权利要求20所述的化合物，其中所述Bronsted酸是苯基磷酸。
22. -种用于催化烯烃置换反应的催化剂组合物，其包括权利要求1所述的化合物。
23. -种用于催化烯烃置换反应的催化剂组合物，其包括权利要求17所述的化合物。
24. 根据权利要求22所述的催化剂组合物，其中所述化合物是游离形式或结合到支载 体。
25. 根据权利要求22所述的催化剂组合物，其中所述烯烃置换反应包括选自闭环置 换、开环置换、置换自偶联、交叉置换、开环置换聚合或开环/交叉置换的反应。
26. 根据权利要求22所述的催化剂组合物，其中所述烯烃置换反应还包括含氧环境或 酸性介质。
27. 根据权利要求26所述的催化剂组合物，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、或非 脱气的烯烃底物、或非脱气的溶剂或溶剂混合物。
28. 根据权利要求26所述的催化剂组合物，其中所述酸性介质是：a)质子溶剂； b)非质子酸性溶剂；C)净的Brensted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的 Bronsted酸；d)净的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e) 含有一种或多种溶剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性 溶剂；或f)溶剂或溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶 剂。
29. 根据权利要求28所述的催化剂组合物，其中所述Bnmsted酸是苯基磷酸。
30. -种催化烯烃置换反应的方法，其包括将权利要求1所述的化合物引入包含烯烃 的反应介质中。
31. -种催化烯烃置换反应的方法，其包括将权利要求17所述的化合物引入包含烯烃 的反应介质中。
32. 根据权利要求30所述的方法，其中所述化合物选自以下物质：
33. 根据权利要求30所述的方法，其中所述烯烃置换反应包括选自闭环置换、开环置 换、置换自偶联、交叉置换、开环置换聚合或开环/交叉置换的反应。
34. 根据权利要求30所述的方法，其中所述方法在闭环置换、开环置换、置换自偶联、 交叉置换、或开环置换聚合反应、或开环/交叉置换中立体选择性地产生二取代的烯烃产 物。
35. 根据权利要求34所述的方法，其中所述闭环置换、开环置换、置换自偶联、交叉置 换、开环置换聚合或开环/交叉置换反应还包括含氧环境或酸性介质。
36. 根据权利要求35所述的方法，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、非脱气的烯烃 底物、或非脱气的溶剂或溶剂混合物。
37. 根据权利要求35所述的方法，其中所述酸性介质是a)质子溶剂；b)非质子酸性溶 齐U ;c)净的Bransted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Bransted酸；d)净 的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e)含有一种或多种溶 剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性溶剂；或f)溶剂或 溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶剂。
38. 根据权利要求37所述的方法，其中所述Bronsted酸是苯基磷酸。
39. 根据权利要求30所述的方法，其中所述方法在闭环置换、开环置换、置换自偶联、 交叉置换、开环置换聚合反应或开环/交叉置换中立体选择性地且区域选择性地产生二取 代的烯烃产物。
40. 根据权利要求39所述的方法，其中所述闭环置换、开环置换、交叉置换、或开环置 换聚合反应还包括含氧环境或酸性介质。
41. 根据权利要求40所述的方法，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、非脱气的烯烃 底物、或非脱气的溶剂或溶剂混合物。
42. 根据权利要求40所述的方法，其中所述酸性介质是a)质子溶剂；b)非质子酸性溶 齐U ;c)净的Brsmsted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Bransted酸；d)净 的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e)含有一种或多种溶 剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性溶剂；或f)溶剂或 溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶剂。
43. 根据权利要求42所述的方法，其中所述Bransted酸是苯基磷酸。
44. 根据权利要求30所述的方法，其中以Z和E产物的总产率计算，所述方法产生产物 的Z/E选择性比使用（1，3-双-(2, 4, 6-三甲基苯基）-2-咪唑啉亚基）二氯（邻异丙氧基 苯基亚甲基）合钌获得的Z/E选择性高至少10%。
45. 根据权利要求44所述的方法，其中所述方法还包括含氧环境或酸性介质。
46. 根据权利要求45所述的方法，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、或非脱气的溶 剂或溶剂混合物。
47. 根据权利要求45所述的方法，其中所述酸性介质是a)质子溶剂；b)非质子酸性溶 齐U ;c)净的Brensted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Bransted酸；d)净 的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e)含有一种或多种溶 剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性溶剂；或f)溶剂或 溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶剂。
48. 根据权利要求47所述的方法，其中所述Bransted酸是苯基磷酸。
49. 根据权利要求30所述的方法，其中以Z和E产物的总产率计算，所述方法产生产物 的Z/E选择性比使用（2, 4, 6-三苯基苯硫酚）-(C1) - (1，3-二菜基-4, 5-二氢咪唑-2-亚 基）-(2-异丙氧基苯亚甲基）-钌获得的Z/E选择性高至少10 %。
50. 根据权利要求49所述的方法，其中所述方法还包括含氧环境或酸性介质。
51. 根据权利要求50所述的方法，其中所述含氧环境是空气、富氧气氛、非脱气的烯烃 底物、或非脱气的溶剂或溶剂混合物。
52. 根据权利要求50所述的方法，其中所述酸性介质是a)质子溶剂；b)非质子酸性溶 齐U ;c)净的Breasted酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Bransted酸；d)净 的Lewis酸、或在溶剂中或反应混合物中溶解的或悬浮的Lewis酸；e)含有一种或多种溶 剂的溶剂混合物，其中所述溶剂混合物包含至少一种质子或非质子酸性溶剂；或f)溶剂或 溶剂混合物，其中所述溶剂或溶剂混合物包含至少一种未被脱气的溶剂。
53. 根据权利要求52所述的方法，其中所述Bronsted酸是苯基磷酸。
54. 根据权利要求1所述的化合物，其中所述化合物是化合物4b、4c、8a、10d、12a、14b 或17a中的一种。
【文档编号】C07C69/593GK104292273SQ201410341506
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2013年7月17日
【发明者】V·R·詹森, G·奥基平蒂 申请人:卑尔根技术交易股份公司