第二代Grubbs催化剂的合成方法

2022/8/5 9:55:28

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)。

发明内容

[0006] 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:

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1)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H2lMes(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. 16mmol ;所述溶剂为四氢呋喃或正己烷等;所述反应的时间为0. 5〜2h。

在步骤2)中,所述化合物H2Imes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;所述PhCHC^为0.10mL,0. 79mmol,所述PCy3为165mg, 0. 59mmol ;所述烃类溶剂选自戊烷、正己烷、庚烷、苯或甲苯等;所述反应的温度 为20〜80℃,反应的时间为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。

具体实施方式

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。

步骤1合成化合物H2IMes 2

在反应瓶中加入HImes(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(HIMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3 [0023] 在反应瓶中加入化合物HIMes 2(181mg,0. 59,1) 、 Ru(p-cymene) (COD) (200mg,0. 59,1) 、 PCy3(165mg,0. 59,1)和甲苯(10mL),溶解后加入PhCHCl2(0. 10mL, 0. 79mmol),室温下搅拌反应30h,将溶液减压浓縮至约1mL,加入10mL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(HIMes) (PCy3) (Cl)2Ru =CHPh3,产率50%。

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。

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