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.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102083798 A (43)申请公布日 2011.06.01 CN 102083798 A *CN102083798A* (21)申请号 200980119030.1 (22)申请日 2009.04.09 61/123,477 2008.04.09 US 61/118,171 2008.11.26 US C07D 233/00(2006.01) C07D 239/00(2006.01) (71)申请人 马特里亚公司 地址 美国加利福尼亚州 申请人 加州理工学院 (72)发明人 罗伯特H格拉布斯 郑喆根 让 - 巴普蒂斯特布尔格 凯文库恩 (74)专利代理机构 北京

2、集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 蔡胜有 王春伟 (54) 发明名称 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 (57) 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。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2010.11.24

3、(86)PCT申请的申请数据 PCT/US2009/040109 2009.04.09 (87)PCT申请的公布数据 WO2009/126831 EN 2009.10.15 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 10 页 说明书 26 页 附图 15 页 CN 102083806 A1/10 页 2 1. 一种式 (I) 的咪唑啉盐 ： 其中 ： a)R1和 R4为甲基 ； 且 R2和 R3独立地选自甲基、 乙基或烯丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； R5和 R6各自独立地为 C1-

4、C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构 的基团 ； 其中， n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个能够为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基 ； 且 其中 R2和 / 或 R3能够与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个或更 多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 或者， b)R1为甲基

5、； R4为 H ； R2和 R3独立地选自甲基、 乙基、 烯丙基或异丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形 成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； 条件是 R2和 R3不同时都为异丙基 ； R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构 的基团 ； 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A2/10 页 3 其中， n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个能够为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以

6、及一个或更多个官能团 ； R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 且 其中 R2和 / 或 R3能够与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个或更 多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 并且 X-为咪唑啉盐的阴离子。 2. 根据权利要求 1 所述的咪唑啉盐， 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 ： 其中 n 为 1 至 3 ； R7独立地选自氢、 C1

7、-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； 且 R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基。 3. 根据权利要求 2 所述的咪唑啉盐， 其中 ： R2和 R3为甲基 ； R5和 R6独立地选自苯基、 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 所述的咪唑啉盐， 其中 ： R1为甲基 ； R4为 H ； R2和 R3为甲基， 或者

8、 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 ： 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A3/10 页 4 其中 n 为 1 至 3 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； 且 R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯。 5. 根据权利要求 4 所述的咪唑啉盐， 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

9、R6独立地选自苯基、 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、 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 ： 其中 ： X1和 X2独立地为阴离子配体 ； R10和 R11各自独立地为氢或选自 C1-C20烷基、 C2-C20烯基、 C2-C20炔基、 芳基、 C1-C20羧酸 酯基、 C1-C20烷氧基、 C2-C20烯氧基、 C2-C20炔氧基、 芳氧基、 C2-C20烷氧基羰基、 C1-C20烷硫基、 C1-C20烷基磺酰基或

10、C1-C20烷基亚磺酰基的取代或未取代的取代基 ； 或者 R10和 R11能够任 选地经由上述取代基之一连接在一起以形成环状结构 ； m 为 1 或 2， 其中， 当 m 为 1 时， L 为中性 2 电子给体配体， 并能够任选地连接至 R11， 从而 形成螯合卡宾配体 ； 当 m 为 2 时， L 为杂芳烯配体 ； 以及 NHC 为式 (IV) 的 N- 杂环卡宾 (NHC) 配体 ： a)R1和 R4为甲基 ； 且 R2和 R3独立地选自甲基、 乙基和烯丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环

11、烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构 的基团 ； 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A4/10 页 5 其中 ： n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个能够为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基 ； 且 其中 R2和 / 或 R3能够与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个或更 多

12、个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； b)R1为甲基 ； R4为 H ； R2和 R3独立地选自甲基、 乙基、 烯丙基和异丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形 成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； 条件是 R2和 R3不同时皆为异丙基 ； 以及 R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构 的基团 ； 其中 ： n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个能够为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个

13、官能团 ； R8和 R9为氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 以及 其中 R2和 / 或 R3能够与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个或更 多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 或者， c)R1和 R2为 C1-C10烷基， 或者一起形成环状结构 ； R3和 R4为 H ； R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构 的基团 ： 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A5/10 页 6 其中 ： n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R

14、6仅有一个能够为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9为氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 以及 其中 R1和 / 或 R2能够与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个或更 多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构。 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

15、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 ： 其中 ： n 为 1 至 3 ； R7为甲基、 氟或氯 ； 并且 R8和 R9如权利要求 6 中所定义。 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、 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

16、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 ： 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A6/10 页 7 其中 ： n 为 1 至 3 ； R7为甲基、 氟或氯 ； 且 R8和 R9如权利要求 6 中所定义。 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、 基、 邻甲苯基、 间甲苯基、 对甲苯基、 邻二氟苯基、

17、 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、 C1-C5羧酸根、 C1-C5烷基、 苯氧基、 C1-C5烷氧基、 C1-C5 烷硫基、 芳基或 C1-C5烷基磺酸根的取代或未取代的基团 ； R10为氢、 C1-C5烷基或芳基 ； R11为选自 C1-C20烷基、 C2-C20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、醚、 胺、 酰胺、 亚胺、 亚砜、 羧基、 亚 硝酰基、 吡啶

18、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、 CF3CO2、 CH3CO2、 CFH2CO2、 (CH3)3CO、 (CF3)2(CH3)CO、 (CF3)(CH3)2CO、 PhO、 MeO、 EtO、 甲苯磺酸根、 甲磺酸根或三氟甲基磺酸根 ； R10为氢、 C1-C5烷基或芳基 ； R11为选自 C1-C20烷基、 C2-C20烯基和芳基的取代或未取代的基团 ； m 为 1 ； 且 L 为具有式 PR R R的膦， 其中 R、 R和 R各自独立地为芳基、 C1

19、-C10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 ： 权 利 要 求 书

20、CN 102083798 A CN 102083806 A7/10 页 8 其中 ： NHC 为式 (IV) 的 N- 杂环卡宾 (NHC) 配体， 如权利要求 6 中所定义 ； Y 为选自氧、 硫、 氮或磷的杂原子 ； X1和 X2独立地为阴离子配体 ； Z 选自氢、 烷基、 烯基、 炔基、 芳基、 烷氧基、 烯氧基、 炔氧基、 芳氧基、 官能化的烷基， 或官 能化的芳基， 其中所述官能团独立地选自烷氧基、 芳氧基、 卤素、 羰基、 羧酸、 酮、 醛、 硝酸酯、 腈、 硝基、 氰基、 异氰酸酯、 羟基、 酯、 醚、 胺、 亚胺、 酰胺、 硫化物、 磺酰基、 亚磺酰基、 二硫化 物、 磺酸酯、

21、 氨基甲酸酯、 硅烷、 硅氧烷、 膦、 磷酸酯、 硼酸酯或其组合 ； 各自任选地被烷基、 卤 素、 烷氧基、 芳基、 芳氧基或杂芳基部分取代 ； Ra、 Rb、 Rc和 Rd独立地选自氢、 卤素、 烷基、 烯基、 炔基、 芳基、 杂芳基、 烷氧基、 烯氧基、 炔氧基、 芳氧基、 官能化的烷基， 或官能化的芳基， 其中所述官能团独立地选自烷氧基、 芳氧 基、 卤素、 羰基、 羧酸、 酮、 醛、 硝酸酯、 腈、 硝基、 氰基、 异氰酸酯、 羟基、 酯、 醚、 胺、 亚胺、 酰胺、 硫化物、 磺酰基、 亚磺酰基、 二硫化物、 磺酸酯、 氨基甲酸酯、 硅烷、 硅氧烷、 膦、 磷酸酯、 硼酸 酯或其组合

22、 ； 各自任选地被烷基、 卤素、 烷氧基、 芳基、 芳氧基或杂芳基部分所取代， 其中 Ra、 Rb、 Rc和 Rd中的任意两个或更多个可以独立地通过烃基或官能化的烃基连接， 从而形成脂 族环或芳族环。 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 ： 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A8/10 页 9 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 ： 权 利 要 求 书 CN 102083798 A

23、CN 102083806 A9/10 页 10 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 P( 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 P( 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 碳位被取代的烯烃 化合物与权利要求 6、 7、 8、 9

24、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 10m0l的量存在。 21. 一种烯烃易位反应， 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。 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A10/10 页 11 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

25、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。 权 利 要 求 书 CN 102083798 A CN 102083806 A1/26 页 12 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 0001 政府支持 0002 本发明由美国国立卫生研究院 (National Institutes of Health) 按照基金号 GM031332 进行支持。美国政府对本发明享有一定权利。 0003 相关申请的交叉引用 0004 本申请根据 35U.S.C.119 要求 2008 年 11 月 26 日提交的美国临时申请系列号 61

26、/181,171， 以及 2008 年 4 月 9 日提交的美国临时专利申请系列号 61/123,477 的优先权。 技术领域 0005 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 0006 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)

27、Grubbs， R.H.Handbook of metathesis ； Wiley-VCH ： Weinheim， 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， 301

28、3-3043 ； (f) Nicolaou， K.C ； Bulger， P.G. ； Sarlah， D.Angew.Chem.， Int.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， M. ； Ding， S. ； Lee， C.W. ； Grubbs， R.H.Org.Lett.1999， 1， 953-956 ； (b)Schwab，

29、 P. ； Grubbs， R.H. ； Ziller， J.W.J.Am.Chem.Soc.1996， 118， 100-110 ； (c)Schwab， P. ； France， M.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， M.S. ； Plenio， H.Chem.Comm.2005， 5417-5419， (b)Hadei， N. ； Kantchev， E.A.B.

30、； O Brien， C.J. ； Organ， M.G.Org.Lett， 2005， 7， 1991-1994。 0007 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)St

31、ewart， I.C ； Ung， T. ； Pletnev， A.A. ； Berlin， J.M. ； Grubbs， R.H. ； Schrodi， Y.Org.Lett.2007， 9， 1589-1592。 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A2/26 页 13 0008 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，

32、带有 N-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. ； Wenzel， A.G. ； Salguero， T.T. ； Day， M.W. ； Grubbs， R.H.， J.Am.Chem， Soc.2007， 129， 7961-7968。(b)Hong， S.H. ； Chlenov， A， ； Day， M.W. ； Grubbs， R.H.， Angew， Chem.， Int.Ed.2007， 46， 5148-5151。(c)

33、Trnka， T.M. ； Morgan， J.P. ； Sanford， M.S. ； Wilhelm， T.E. ； Scholl， M. ； Choi， T.L. ； Ding， S. ； Day， M.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。 0009 0010 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

34、内容 0011 本发明涉及一种式 (I) 的咪唑啉盐 NHC 配体前体 ： 0012 0013 其中 ： 0014 a)R1和 R4为甲基 ； 且 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A3/26 页 14 0015 R2和R3独立地选自甲基、 乙基或烯丙基， 或者R2和R3与带有它们的碳一起形成6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； 0016 R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的 结构的基团 ； 0017 0018 其中 ： 0019 n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个可以为具有

35、 3 个以下碳的直链烷基 ； 0020 R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能 团 ； 0021 R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基 ； 且 0022 其中 R2和 / 或 R3可以与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个 或更多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 或者， 0023 b)R1为甲基 ； 0024 R4为 H ； 0025 R2和 R3独立地选自甲基、 乙基、 烯丙基或异丙基， 或者 R2和 R3与

36、带有它们的碳一 起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； 条件是 R2和 R3不同时都为异丙基 ； 0026 R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的 结构的基团 ； 0027 0028 其中 ： 0029 n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个可以为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； 0030 R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能 团 ； 0031 R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 且 0032 其中 R2和 / 或 R3可

37、以与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者通过一个 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A4/26 页 15 或更多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 0033 并且 0034 X-为咪唑啉盐的阴离子。 0035 本发明还涉及式 (III) 的新型 N- 杂环卡宾 (NHC) 钌烯烃易位催化剂 ： 0036 0037 式(III)的催化剂含有来自式(I)中描述的三取代或四取代咪唑啉盐NHC配体 前体的 NHC 配体以及所示的其他配体。式 (III) 的催化剂也可含有来自具有式 (I) 的结构 的偕二取代咪唑啉盐 NHC

38、配体前体的 NHC 配体， 在式 (I) 中， R1和 R2为 C1-C10烷基， 或者 一起形成环状结构， 且 R3和 R4为氢。在式 (III) 中， X1和 X2独立地为阴离子配体 ； R10和 R11 各自独立地为氢或选自 C1-C20烷基、 C2-C20烯基、 C2-C20炔基、 芳基、 C1-C20羧酸酯基、 C1-C20烷 氧基、 C2-C20烯氧基、 C2-C20炔氧基、 芳氧基、 C2-C20烷氧基羰基、 C1-C20烷硫基、 C1-C20烷基磺 酰基和 C1-C20烷基亚磺酰基的取代或未取代的取代基 ； L 为中性 2 电子给体配体 ； 且 “m” 为 1 或 2。R10和

39、 R11可任选地经由上述取代基之一连接在一起以形成环状结构。L 可任选地连 接至 R11以形成螯合卡宾配体。 0038 本发明的另一实施方案涉及一种烯烃易位反应， 其在易位条件下使烯烃与本发明 的N-杂环卡宾(NHC)钌烯烃易位催化剂接触。 本发明的催化剂可用于例如闭环易位(RCM)、 交叉易位 (CM)、 开环易位聚合 (ROMP) 和非环二烯易位聚合 (ADMET)。 附图说明 0039 图 1 描述了钌催化剂在形成二取代烯烃的闭环易位 (RCM) 反应中的标准活性测 试。 0040 图 2 描述了钌催化剂在形成三取代烯烃的 RCM 反应中的标准活性测试。 0041 图 3 描述了钌催化剂

40、在形成二取代烯烃的 RCM 反应中的标准活性测试。 0042 图 4 描述了钌催化剂在形成三取代烯烃的 RCM 反应中的标准活性测试。 0043 图5描述了显示在60下形成二取代烯烃和三取代烯烃的RCM反应中钌催化剂的 标准活性测试的图。 0044 图6描述了显示在不同温度下形成四取代烯烃的RCM反应中钌催化剂的标准活性 测试的图。 0045 图 7 描述了在形成二取代烯烃 ( 图 7a)、 三取代烯烃 ( 图 7b) 和四取代烯烃 ( 图 7c) 的 RCM 反应中化合物 H6 和 H8 的催化活性的对比图。 0046 图 8 描述了钌催化剂在交叉易位 (CM) 反应中的催化活性。 0047

41、 图 9 描述了钌催化剂在开环易位聚合 (ROMP) 反应中的催化活性。 0048 图 10 描述了化合物 H6 的引发动力学研究。 0049 图 11 描述了钌催化剂在使用低催化剂载量的 RCM 反应中的催化活性。 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A5/26 页 16 0050 图 12 描述了钌催化剂在使用低催化剂载量的 RCM 反应中的催化活性。 0051 图 13 描述了化合物 H6 的 X 射线结构分析。 0052 发明详述 0053 1. 三取代和四取代咪唑啉盐 0054 在第一实施方案中， 本发明涉及一种式 (I) 的咪唑啉盐 NHC 配体前体

42、 ： 0055 0056 本发明的咪唑啉盐可在NHC配体的骨架-咪唑环的相邻环碳上为四取代或三取 代的。取代基由 R1、 R2、 R3和 R4定义。如下面方案 1 所示， 限制 N- 芳基环防止包含 NHC 配 体的钌络合物进入上述不希望的过程中。本发明在 NHC 配体的骨架上设置大体积取代基， 如烷基。除了稳定效果之外， 骨架取代使得 NHC 比未取代的类似物的 - 给体能力更强， 因 为可以想到的是直接的骨架取代相比于在 N- 芳基上取代对 NHC 的给体能力影响更大。 0057 0058 方案 1 0059 对于本发明的四取代咪唑啉盐， R1和 R4为甲基 ； R2和 R3独立地选自甲基

43、、 乙基 或烯丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； R5和 R6各自独 立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式 (II) 的结构的基团 ： 0060 0061 其中 n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7独立 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A6/26 页 17 地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9独立 地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ：

44、条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基 ； 且其中 R2和 / 或 R3可 与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构， 或者与通过一个或更多个连接 R7、 R8和 R9中 至少之一形成环状结构 ； X-为咪唑啉盐的阴离子。 0062 对于本发明的三取代咪唑啉盐， R1为甲基 ； R4为 H ； R2和 R3独立地选自甲基、 乙 基、 烯丙基或异丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ： 条件 是 R2和 R3不同时皆为异丙基 ； R5和 R6各自独立地为 C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷 基， 或具有式 (II)

45、 的结构的基团 ： 0063 0064 其中 n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个可以为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7 独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9 独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ； 其中 R2和 / 或 R3可与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成 环状结构， 或者通过一个或更多个连接与 R7、 R8和 R9中至少之一形成环状结构 ； 且 X-为咪 唑啉盐的阴离子。 0065 在这些三取代或四取代咪唑啉盐的优选实施方案中， R2和 R3为甲基， 或者 R2和 R

46、3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 ： 0066 0067 其中 n 为 1 至 3 ； R7独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及 一个或更多个官能团 ； 且 R8和 R9独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ： 条件是四取代咪唑啉 盐的 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基。在更优选的实施方案中， R2和 R3为甲基 ； R5和 R6独 立地选自苯基、 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

47、。对于四取代咪唑啉盐， X-优选为氯离子、 溴离子、 碘离子、 四氟硼酸根 (BF4) 或三氟 醋酸根 (CF3COO) ； 对于三取代咪唑啉盐， X-优选为氯离子、 四氟硼酸根 (BF4) 或三氟醋酸 根 (CF3COO)。 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A7/26 页 18 0068 2. 咪唑啉盐的制备 0069 用于形成本发明的钌催化剂的式(I)的四取代或三取代咪唑啉盐NHC配体前体 可由带有所需取代基和取代方式的二胺衍生物制得， 如下述实施例所示。 通常， 将二胺溶解 于乙醚中， 并用氯化氢溶液处理以使二胺盐酸盐沉淀。二胺盐酸盐与大大过量的原甲酸

48、三 乙酯反应， 得到所需的式 (I) 的氯化咪唑啉盐 NHC 配体前体。或者， 二胺化合物也可以与 三氟醋酸或四氟硼酸形成盐， 所述盐同样与大大过量的原甲酸三乙酯反应， 得到所需的式 (I) 的咪唑啉盐 NHC 配体前体。 0070 3. 本发明的 N- 杂环卡宾 (NHC) 钌催化剂 0071 本发明还涉及 N- 杂环卡宾 (NHC) 钌烯烃易位催化剂。有利地， 对于形成四取代环 状烯烃的催化闭环易位 (RCM) 反应， 本发明的催化剂显示出比现有烯烃易位催化剂更高的 效率 / 活性。所述催化剂也进行如上所讨论的易位反应家族中的其他已知易位反应。所述 催化剂还特别地用于交叉易位以制备在烯丙基

49、碳上进一步取代的三取代烯烃以及二取代 烯烃。本发明的 N- 杂环卡宾 (NHC) 钌烯烃易位催化剂具有如下通式 (III) ： 0072 0073 式 (III) 的钌催化剂中的 NHC 配体源自上述式 (I) 的咪唑啉盐 NHC 配体前体， 并具有式 (IV) ： 0074 0075 对于源自本发明的四取代 NHC 配体的钌催化剂， R1和 R4为甲基 ； R2和 R3独立地选 自甲基、 乙基或烯丙基， 或者 R2和 R3与带有它们的碳一起形成 6-、 7- 或 8- 元稠合碳环 ； R5 和R6各自独立地为C1-C10烷基、 环烷基、 稠环或桥环、 芳烷基， 或具有式(II)的结构的基团 ： 0076 说 明 书 CN 102083798 A CN 102083806 A8/26 页 19 0077 其中 n 为 1 至 3 ； 条件是 R5或 R6仅有一个可以为具有 3 个以下碳的直链烷基 ； R7 独立地选自氢、 C1-C10烷基、 C1-C10烷氧基、 芳基、 芳烷基， 以及一个或更多个官能团 ； R8和 R9 独立地选自氢、 C1-C10烷基、 氟或氯 ： 条件是 R8和 R9不同时为 C1-C10烷基 ； 且其中 R2和 / 或 R3可与 R5和 R6之一或 R5和 R6两者形成环状结构，