專利名稱：第二代Grubbs催化劑的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種催化劑，尤其是涉及一種具有良好的烯烴復分解催化活性的金屬 卡賓化合物(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh(HJMes為1， 3-二 - (2， 4， 6-三甲基苯基)咪唑 烷；PCy3為三環己基膦)，即第二代Grubbs催化劑(馬玉國，大學化學，2006， 21， 1)的合成方法。
背景技術：
烯烴復分解反應是有機化學中最重要也是最有用的反應類型之一，這種反應使得 通常呈化學惰性的雙鍵能夠彼此偶聯，極大地拓展了人們在構造化合物骨架時的想象空 間。同時，由于該反應具有反應條件溫和、產率高的特點，而且絕大多數的有機基團在這一 反應中無需保護，因此近年來受到了學術界和工業界的廣泛重視。 金屬卡賓化合物是一類含金屬_碳雙鍵(M = C)的金屬亞烷基化合物，因它們能 有效地催化各種類型的烯烴復分解反應而受到關注。在這些金屬卡賓復分解催化劑中， Grubbs催化劑尤其受到人們的關注。1995年面世的第一代Grubbs催化劑RuCl2 ( = CHPh) (Cy^不僅對反應底物有很好的官能團容納性，而且對反應體系中的水氣和空氣也有明顯 的穩定性，適合實驗室的正常操作，但它缺乏令人滿意的反應活性。而1999年研制出的第 二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，不僅具備第一代催化劑的所有優點，同 時其反應活性也得到改善，幾乎達到完美的程度，有著很高的商業應用價值。
盡管第二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh在有機合成化學領域 有著如此重要的用途，但目前其合成方法僅限于一種方法，即通過對第一代Grubbs催化 劑的配體取代反應合成第二代Grubbs催化劑(Scholl， M. ;Ding， S. ;Lee， C. W;Grubbs， R. H. Org. Lett. 1999， 1，953)。
<formula>formula see original document page 3</formula>
發明內容
本發明的目的旨在提供一種以廉價且容易制備的零價釕化合物Ru(p-cymene) (COD)為原料，通過簡單安全的操作步驟高收率地合成第二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的方法。
本發明的具體合成路線如下<formula>formula see original document page 4</formula> 其具體合成步驟如下 1)將化合物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)與函卿3 在溶劑中反應，再經過濾、濃縮、結晶、洗滌、干燥后得化合物H2Imes ; 2)將化合物H2IMes與Ru(p-cymene) (COD) 、 PhCHCl2、 PCy3在一種烴類溶劑中反 應，再經濃縮、結晶、過濾、洗滌、干燥后得化合物(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，即第二代 Grubbs催化劑。 在步驟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)最好為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)最好為0. 46g， 1. 16mmol，所述KNSi (CH3)3最好為0. 53mL， 1. 16mmol ;所述溶劑最好為四氫呋喃或正己烷等；所述反應的時間最好為0. 5 2h。
在步驟2)中，所述化合物H2Imes最好為181mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)最好為200mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)中，p-cymene為對甲基異丙苯， COD為1，5-環辛二烯;所述PhCHC^最好為0. lOmL，O. 79mmol，所述PCy3最好為165mg， 0. 59mmol ;所述烴類溶劑最好選自戊烷、正己烷、庚烷、苯或甲苯等；所述反應的溫度最好 為20 8(TC，反應的時間最好為12 48h。 與現有的第二代Grubbs催化劑的合成方法相比，本發明具有以下突出優點
本發明以容易合成的零價釕化合物Ru (p-cymene) (COD)為原料，高效地合成了第 二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (CI)2Ru = CHPh，本發明各步驟中所用試劑均廉價易得， 操作過程簡單安全且易于控制，總收率良好，是一種可以應用于工業化大生產的合成第二 代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的方法。
圖1為(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的，冊NMR譜圖。在圖1中，橫坐標為化 學位移(ppm);核磁共振頻率為162. 0MHz，檢測用的氖代試劑為C6D6，化學位移為29. 19卯m。
圖2為(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的^ NMR譜圖。在圖1中，橫坐標為化學 位移(ppm);核磁共振頻率為400. lMHz，檢測用的氖代試劑為C6D6。
具體實施例方式以下實施例對本發明做進一步說明。除另有說明外，以下所有實驗步驟均在室溫
及無水無氧條件下進行。
實施例1
4
步驟1合成化合物H2IMes 2 在反應瓶中加入HJmes(H) (CI) (0. 40g， 1. 16,1)、 THF(10mL)，溶解后加入 KNSi (CH3) 3 (0. 53mL， 1. 16mmol)，室溫攪拌0. 5h，過濾除去殘渣后將濾液抽干，真空干燥后得 化合物H2IMes，產率83% 。 步驟2合成第二代Grubbs催化劑(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
在反應瓶中加入化合物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)，室溫下攪拌反應30h，將溶液減壓濃縮至約lmL，加入lOmL甲醇，析出紫褐色 固體，用砂芯過濾，固體用3X3mL甲醇洗滌，真空干燥后得化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru =CHPh3，產率50%。圖1給出(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的"P(招NMR譜圖，圖2給 出(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh的'H NMR譜圖。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)。經 實際測試表明，該化合物具有非常廣泛的官能團適用性，并且十分穩定，能在乙醇、水及碳 酸溶液中存在，露置在空氣中幾個星期都不會分解，用標準的有機技術就可以操作。同時它 具有優于第一代Grubbs催化劑的催化性能，應用第二代Grubbs催化劑可以有效地縮短反 應時間或是減少催化劑的用量。
實施例2 步驟1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和實施例1中的操作相同，將反應物H2IMes (H) (Cl)改為 H2Imes(H) (BF4)，產率84%。 步驟2合成第二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步驟和實施例1相同。
實施例3 步驟1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和實施例1中的操作相同，溶劑改為己烷，室溫攪拌2h，產 率85%。 步驟2合成第二代Grubbs催化劑(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3
化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步驟和實施例1相同。
實施例4 步驟1合成化合物H2IMes 2 化合物H2IMes 2的操作和實施例1中的操作相同。 步驟2合成第二代Grubbs催化劑(H2IMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3 化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh 3的合成步驟和實施例1相同，改在50°C
下攪拌反應12h，產率45X。
權利要求
第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于其具體合成路線如下F2010100448359C00011.tif
2. 如權利要求l所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于具體合成步驟如下1) 將化合物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)與KNSi(CH》3在 溶劑中反應，再經過濾、濃縮、結晶、洗滌、干燥后得化合物H2Imes ;2) 將化合物HJMes與Ru(p-cymene) (COD) 、PhCHCl2、PCy3在一種烴類溶劑中反應，再經 濃縮、結晶、過濾、洗滌、干燥后得化合物(HJMes) (PCy3) (Cl)2Ru = CHPh，即第二代Grubbs 催化劑。
3. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟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)為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)為0.46g，1. 16mmol，所述KNSi(CH3)3為0. 53mL， 1. 16,1。
4. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟l)中，所 述溶劑為四氫呋喃或正己烷。
5. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟l)中，所 述反應的時間為0. 5 2h。
6. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟2)中， 所述化合物H2lmes為181mg，0. 59mmol，所述Ru (p-cymene) (COD)為200mg，0. 59mmol，所述 Ru(p-cymene) (COD)中，p-cymene為對甲基異丙苯，COD為1，5_環辛二烯。
7. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟2)中，所 述PhCHCl2為0. 10mL，0. 79mmol，所述PCy3為165mg，0. 59mmol。
8. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟2)中，所 述烴類溶劑選自戊烷、正己烷、庚烷、苯或甲苯。
9. 如權利要求2所述的第二代Grubbs催化劑的合成方法，其特征在于在步驟2)中，所 述反應的溫度為20 8(TC，反應的時間為12 48h。
全文摘要
第二代Grubbs催化劑的合成方法，涉及一種催化劑，尤其是涉及一種具有良好的烯烴復分解催化活性的金屬卡賓化合物(H2IMes)(PCy3)(Cl)2Ru＝CHPh(H2IMes為1，3-二-(2，4，6-三甲基苯基)咪唑烷；PCy3為三環己基膦)，即第二代Grubbs催化劑。其步驟是以零價釕化合物Ru(p-cymene)(COD)(p-cymene為對甲基異丙苯；COD為1，5-環辛二烯)與PCy3、PhCHCl2以及一種氮雜環卡賓化合物在甲苯或其他烴類溶劑中反應得第二代Grubbs催化劑。所用原料廉價易得，操作過程簡單安全且易于控制，總收率高，特別適用于工業化大生產。
文檔編號C07F15/00GK101775043SQ20101004483
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者林毅, 溫庭斌 申請人:廈門大學