用于氢化和脱氢方法的基于氨基-膦配体的复合催化剂相关申请
本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请第
61/792,949号的申请日的权益，其内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及催化剂。更确切地说，本发明涉及适用于氢化和脱氢
反应的催化剂。
背景技术
极性C＝X(其中X为O或N)键的还原为最基本有机反应中的
一个且适用于合成多种有机醇和胺。酯和亚胺的还原通常使用主族氢
化物试剂，如LiAlH4，或使用分子氢实现。使用氢化物还原试剂不
方便且昂贵，尤其是大规模地；此外，此方法产生大量化学废物。氢
化物还原方法可能在淬灭阶段危险地放热且可能难以控制。因此，氢
气下的酯的催化还原相比之下为经典氢化物还原的可能的‘绿色’替代
方案。
用分子氢的酯还原的关键方面为可以快速结合和分离分子氢以
得到过渡金属氢化物的方法中利用的催化系统。开发高度有效且适用
的用于氢化内酯、酯、油和脂肪的催化剂和催化系统为化学中重要，
但当前未满足的需求。备受关注的是开发在相对低H2压力(1-50巴)
下在20到100℃的温度范围内操作且使用小于500ppm(0.05mol％)
催化剂的氢化方法。在少数能够在氢气下将酯和内酯转化为醇和二醇
的催化剂和催化系统中，当前最适用和有效的为钌与双牙膦-胺和四
牙膦-亚胺配体的复合物(描述于公开案第US2010/0280273A1号、
第WO2012/052996A2号和应用化学国际版(Angew.Chem.Int.Ed.)
2007,46,7473中，其中的每一个以全文引用的方式并入本文中)。这
些参考文献描述500-1000ppm(0.05-0.1mol％)的钌催化剂负载量，
但是，所公开的方法受相对不佳效率(甚至在100-110℃下的低转换
数)困扰且通常需要大量碱(5-10mol％)，如NaOMe，进而降低产
物选择率且产生大量化学废物(由于需要产物中和和广泛纯化)。
另外，开发具有高羰基选择率的稳固H2氢化催化剂已经是长期
存在的挑战，尤其对于低催化剂负载量(例如基质与金属比率超过
103)的应用来说。某些类型的不饱和羧基(参见图1)尤其易受催化
条件下的C＝C键氢化和异构化影响。不幸的是，商业上重要的合成
和天然化学品、调味剂和芳香剂以及植物油的不饱和脂肪酸衍生物的
许多前体对此类非特异性C＝C键氢化和异构化敏感。
在90年代，野依(Noyori)和同事发现了用于化学选择性氢化
烯醛和烯酮的有效催化系统，包含含有应用于碱性2-丙醇中的两个磷
和两个氮供体的六配位RuCl2P2N2物质。随后存在旨在探索如双牙、
三牙和四牙配体的变化组合中具有N和P供体的野依型Ru(II)催化剂
的持续研究工作。最近，此研究已成功地扩展到具有四牙氨基硫醚
(SNNS)配体的氯化钌(II)复合物(R.帕切特(R.Patchett),I.麦格潘
太(I.Magpantay),L.苏丹(L.Saudan),C.斯科茨(C.Schotes),A.
梅泽蒂(A.Mezzetti),F.桑托罗(F.Santoro),应用化学国际版2013,
52,10352-10355，以全文引用的方式并入本文中)。
化学选择性在氢化酯(其本身为具有挑战性的反应)中更难以实
现，其中少数有效催化剂为已知的且仅在近年来变得可用：米尔施泰
因(Milstein)Ru-PNN催化剂(催化剂I，图2)；工业Ru-PN、PNP、
PNNP催化剂(催化剂II、III、IV，图2)和古谢夫(Gusev)Os-PNN
催化剂(催化剂V，图2)。开发用于氢化不饱和羧基的额外和/或改
进的高度选择性催化剂和催化系统仍为化学中的重要需求(R.A.谢尔
登(R.A.Sheldon),化学会评论(Chem.Soc.Rev.)2012,41,
1437-1451)。
开发用于氢生产的绿色化学方法和使用用于其的生物质近年来
已引起大量关注。此外，伯醇的无受体脱氢偶合为产生酯、亚胺、胺
或酰胺的感兴趣的转换。醇的无氧化剂、催化脱氢对于化工极重要。
已用非均相催化剂实现生物醇(主要为乙醇)的脱氢中的显著进展，
但是，代价为使用剧烈的反应条件：高温(>200℃)和高压。因此，
设计用于温和条件下的醇脱氢的定义明确的均相催化剂代表重要科
学和实际目标。伯醇的无受体脱氢领域中存在极小进展，因为科尔-
汉密尔顿(Cole-Hamilton)和同事展示通过[RuH2(N2)(PPh3)3]催化的
乙醇的脱氢，其中需要过量NaOH、高温(150℃)和强光源以在2
小时之后实现TOF＝210h-1(D.摩尔顿(D.Morton),D.J.科尔-汉密
尔顿,I.D.尤图克(I.D.Utuk),M.帕内克-索沙(M.Paneque-Sosa),M.
洛佩斯-波韦达(M.Lopez-Poveda),化学学会杂志道尔顿会刊(J.
Chem.Soc.DaltonTrans.)1989,489；D.摩尔顿,D.科尔-汉密尔顿,化
学学会杂志化学通讯(J.Chem.Soc.Chem.Commun.)1988,1154；
和D.摩尔顿,D.J.科尔-汉密尔顿,化学学会杂志化学通讯1987,248)。
近年来，除了本发明人的工作之外，已开发和研究少数用于伯醇的无
受体脱氢偶合的均相催化剂，如米尔施泰因和同事公布的系统(关于
检阅，参见：D.米尔施泰因,催化论题(Top.Catal.)2010,53,915)
和贝勒(Beller)(应用化学国际版2012,51,5711)。但是，这些催化
剂中除Ru-MACHO之外的大部分在100℃以下的温度下为非活性的，
例如对于将乙醇以及丙醇分别转化为氢和乙酸乙酯以及丙酸丙酯来
说。
因此，仍需要用于例如衍生自天然来源的酯、内酯以及脂肪和油
的氢化生物有效且实用的金属催化剂，其可以使用相对低反应温度和
氢气压力在无碱条件下操作。另外，仍需要可以化学选择性地氢化不
饱和羰基化合物的羰基官能团的催化剂和催化剂系统。也仍需要能够
在温和，且优选地中性反应条件下有效地对醇脱氢以环境良性地从醇
和二醇生产酯和内酯，伴有氢气形成的实用催化剂。
出于将本申请人相信的数据公布为可能与本发明相关的目的提
供以上信息。未必打算承认，或不应理解为前述信息中的任一个构成
针对本发明的现有技术。
发明内容
本发明的一个目的为提供适用于区域选择性、化学选择性和/或
立体选择性氢化和/或脱氢的催化复合物。本发明的另一个目的为提
供适用于催化氢化酯、酮、烯醛、烯酮、烯酸酯、植物和种子油、具
有多个酯基的酯和亚胺，且适用于对醇和胺催化脱氢的含P-W-N-W′
配体的金属复合物。
根据本申请的一个方面，提供一种式A化合物：
其中
每一R1、R2、R3和R4各自独立地是H、经取代或未经取代直链
或分支链C1-C12烷基(如C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经
取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取
代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或
未经取代芳基或杂芳基，或当与其所连接的原子结合在一起时，R2、
R3、R4基团中的任何两个形成任选经取代的饱和或部分饱和环烷基，
或任选经取代的芳基或杂芳基；
W为氧原子或NH基团；
W′为氧原子或氮原子；
虚线存在且表示存在是双键的一个键或不存在；
R不存在、为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如
C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环
状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如
C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基；
R′为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如C1-C8
烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8
烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8
烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基、PR2或当与
R5和其所连接的原子结合在一起时形成经取代或未经取代杂芳基；且
n和m各自独立地是整数1或2。
根据一个实施例，提供一种式(A)化合物，其中当R′为PR2时，R
为H，或当R5和R′不形成杂芳基的一部分时，R5为H。根据另一实
施例，提供式(A)化合物，其中R′与R5和其所连接的原子结合在一起
形成经取代或未经取代杂芳基，如吡啶基、呋喃基、咪唑基、吡唑基
或噁唑基。
根据另一实施例，提供一种具有式Ia、Ib或Ic的结构的化合物，
根据另一实施例，提供式(A)、(Ia)、(Ib)和(Ic)的化合物，其中n
为1，或m为1，或n和m均为1。
根据另一实施例，提供一种具有式I、式II或式III的结构的化
合物，
其中在式II中，R并非不存在且在式III中，W′为氧原子且R不
存在或W′为氮原子且R为H。
根据另一实施例，提供一种配位到过渡金属的式(A)、(Ia)、(Ib)、
(Ic)、(I)、(II)和(III)的化合物，所述金属任选地为第7族(锰族)、第
8族(铁族)、第9族(钴族)或第10族(镍族)，且优选地为Ru或
Os。
根据另一方面，提供一种式IV或V的金属复合物
M(PWNN)XkY(IV)
M(PWNWP)XkY(V)
其中M为过渡金属；
每一X同时或独立地表示氢或卤素原子、C1-C5烷基、羟基或
C1-C7烷氧基；
Y为CO、NO、碳烯、异腈、腈、亚磷酸酯、亚膦酸酯或膦，如
PMe3、PPh3、PCy3、P(iPr)3；
k为整数1或2；且
PWNN和PWNWP为由式A表示的配体
其中
每一R1、R2、R3和R4各自独立地是H、经取代或未经取代直链
或分支链C1-C12烷基(如C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经
取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取
代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或
未经取代芳基或杂芳基，或当与其所连接的原子结合在一起时，R2、
R3、R4基团中的任何两个形成任选经取代的饱和或部分饱和环烷基，
或任选经取代的芳基或杂芳基；
W为氧原子或NH基团；
W′为氧或氮原子；
虚线存在且表示存在是双键的一个键或不存在；
R不存在、为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如
C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环
状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如
C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基；
R′为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如C1-C8
烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8
烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8
烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基、PR2或当与
R5和其所连接的原子结合在一起时形成经取代或未经取代杂芳基；且
n和m各自独立地是整数1或2
其中在PWNN配体中，W′为氮原子，且在PWNWP配体中，
W′为氧或氮原子且R′为PR2，且
其中式IV或V的金属复合物为中性或阳离子性的。
根据另一实施例，提供一种包含PWNN配体的式(IV)或(V)的金
属复合物，其中R′与R5和其所连接的原子结合在一起形成经取代或
未经取代杂芳基，如吡啶基、呋喃基、咪唑基、吡唑基或噁唑基。
根据另一实施例，提供式(IV)或(V)的金属复合物，其中PWNN
配体具有式Ia、Ib或Ic的结构，
根据另一实施例，提供一种具有式(A)、(Ia)、(Ib)和/或(Ic)的化合
物的式(IV)或(V)的金属复合物，其中n为1，或m为1或n和m均
为1。
根据另一实施例，提供一种式(IV)或(V)的金属复合物，其包含具
有式I或式II的结构的PWNN配体，
其中在式II中，R并非不存在；或
PWNWP配体且具有式III结构，
其中当W′为氧原子时，R不存在，且当W′为氮原子时，R为H。
根据另一实施例，提供一种式(IV)或(V)的金属复合物，其中M
为第7族(锰族)金属、第8族(铁族)金属、第9族(钴族)金属
或第10族(镍族)金属；优选地，M为Ru或Os。
根据另一实施例，提供具有以下结构的式(IV)或(V)的金属复合
物：
根据另一方面，提供一种对基质脱氢的方法，其包含用催化量的
本文中描述的金属复合物中的任一种处理基质。
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其中基质在碱、溶剂或两
者存在下，和/或在约0℃与约250℃之间或约50℃与约150℃之间，
或约50℃与约100℃之间，或约50℃与约75℃之间的反应温度下用
催化量的金属复合物处理。
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其中基质具有至少一个醇
部分；或任选地为下式的化合物：
其中R7为经取代或未经取代烷基或经取代或未经取代芳基；或
包含经历脱氢的氨基。
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其中基质包含一个以上经
历脱氢的羟基部分。
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其中脱氢反应的基质和产
物对选自由以下各者组成的群组：
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其中金属复合物的催化量
在10-1000pm之间，或在10-500ppm之间，或在10-250ppm之间，
或在10-100ppm之间，或在10-50ppm之间。
根据另一实施例，提供一种脱氢方法，其用于产生H2。
根据另一方面，提供一种产生H2的方法，其包含通过用催化量
的上述金属复合物中的任一种处理基质而对基质脱氢。
根据另一实施例，提供一种产生H2的方法，其中基质包含醇或
胺，或其中基质为氨-硼烷。
根据另一实施例，提供一种产生H2的方法，其中该方法并不需
要氢受体；和/或为均相方法。
根据另一方面，提供一种氢化基质的方法，其包含在氢气压力下
用催化量的本文中描述的金属复合物中的任一种处理基质。
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其中基质在碱、溶剂或
两者存在下；和/或在约0℃与约200℃之间，或约20℃与约100℃
之间，或约20℃与约75℃之间，或约20℃与约50℃之间的反应温
度下用催化量的金属复合物处理。
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其中基质具有至少一个酯、
烯醛、烯酮或烯醇化物部分。
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其根据以下流程中的一个
进行：
其中基团G1、G2和G3同时或独立地表示直链、分支链C1-C40
或环状C3-C40烷基、烯基或芳族基，其任选地经取代。
根据另一实施例，提供一种氢化对于方法，其中氢化反应的基质
和产物对选自由以下各者组成的群组：
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其中金属复合物的催化量
在约10与约1000pm之间，或在约10与约500ppm之间，或在约
10与约250ppm之间，或在约10与约100ppm之间，或在约10与
约50ppm之间。
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其中氢气压力在约1与约
200巴之间，或在约1与约150巴之间，或在约1与约100巴之间，
或在约1与约70巴之间，或在约1与约50巴之间。
根据另一实施例，提供一种氢化方法，其中氢化区域选择性地、
化学选择性地和/或立体选择性地进行。
根据另一实施例，提供脱氢、H2生产和/或氢化方法，其中所述
方法在无溶剂、碱或两者存在下进行。
附图说明
为了更好地理解本发明且更清楚地显示其可以如何实行，现将以
举例方式参考附图，所述附图说明根据本发明的实施例的方面和特
征，且其中：
图1描绘不饱和羰基化合物的实例，其中G4-6如下文定义；
图2描绘当前最众所周知的均相酯氢化催化剂；
图3描绘复合物3(左侧)和4(右侧)的ORTEP曲线图。热椭
圆体处于50％下且大部分氢原子为清楚起见而未图示；
图4描绘桐油转酯化产物和相关13CNMR光谱；
图5描绘一系列通过本文公开的复合物用于烯醇化物氢化的可
行的基质；
图6描绘一系列通过本文公开的复合物用于烯醛和烯酮氢化的
可行的基质；且
图7描绘烯酮基质通过本文公开的复合物的化学和立体选择性
氢化。
具体实施方式
定义
除非另外定义，否则本文中所使用的所有技术和科学术语具有与
本发明所属领域的一般技术人员通常所理解相同的含义。
如本说明书和权利要求书中所用，除非上下文另外明确规定，否
则单数形式“一(a/an)”和“所述”包括多个提及物。
如本文所用，术语“包含”将理解为意指接着的清单为非穷尽性的
且可按需要包含或可不包含任何其它额外合适的项目，例如一种或多
种其它特征、组分和/或成分。
如本文所用，“杂原子”是指非氢和非碳原子，如O、S和N。
如本文所用，“烷基”是指直链、分支链或环状、饱和或不饱和烃
基，其可以未经取代或任选地经一个或多个取代基取代。饱和直链或
分支链烷基的实例包括(但不限于)甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、
1-丁基、2-丁基、2-甲基-1-丙基、2-甲基-2-丙基、1-戊基、2-戊基、
3-戊基、2-甲基-1-丁基、3-甲基-1-丁基、2-甲基-3-丁基、2,2-二甲基
-1-丙基、1-己基、2-己基、3-己基、2-甲基-1-戊基、3-甲基-1-戊基、
4-甲基-1-戊基、2-甲基-2-戊基、3-甲基-2-戊基、4-甲基-2-戊基、2,2-
二甲基-1-丁基、3,3-二甲基-1-丁基和2-乙基-1-丁基、1-庚基和1-辛基。
如本文所用，术语“烷基”涵盖环烷基(cyclicalkyl)或环烷基
(cycloalkylgroup)。
如本文所用，术语“环烷基”是指含有至少3个碳原子的非芳
族、饱和单环、双环或三环烃环系统。C3-C12环烷基的实例包括(但
不限于)环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、
降冰片烷基、金刚烷基、双环[2.2.2]辛-2-烯基和双环[2.2.2]辛基。
如本文所用，“烯基”意指直链、分支链或环状且包含至少一个碳
-碳双键的烃部分，其可以未经取代或任选地经一个或多个取代基取
代。
如本文所用，“炔基”意指直链、分支链或环状且包含至少一个碳
-碳三键的烃部分；其可以未经取代或任选地经一个或多个取代基取
代。
如本文所用，“芳基”是指衍生自苯或苯衍生物的烃，其为6
到100个碳原子的不饱和芳族碳环基团，或其可为或可不为稠环
系统。在一些实施例中，芳基包含6到50个碳原子，在其它实施
例中6到25个碳原子，且在其它实施例中6到15个碳原子，或5
到8个碳原子。芳基可以具有单个环或多个环。如本文所用，术
语“芳基”也包括经取代芳基。实例包括(但不限于)苯基、萘基、
二甲苯、苯乙烷、经取代苯基、经取代萘基、经取代二甲苯、经
取代4-乙基苯基等。
如本文所用，“杂芳基”意指包括一个或多个共轭芳环中具有至少
一个杂原子的经取代或未经取代芳环的部分。在一个实施例中，除至
少一个杂原子以外，杂芳基包含4到8个碳原子。如本文所用，“杂
原子”是指非碳和非氢原子，如O、S和N。杂芳基部分的实例包括
吡啶基、呋喃基和噻吩基。
如本文所用，“亚烷基”意指二价烷基，例如-CfH2f-，其中f为整
数。
如本文所用，“亚烯基”意指二价烯基，例如-CHCH-。
如本文所用，“卤素”或“卤基”是指F、Cl、Br或I。术语“卤化物”
是指带有负电荷的卤素原子。
如本文所用，“经取代”意指具有一个或多个取代基部分，其存在
并不干扰所需反应或反应性。取代基的实例包括烷基、烯基、炔基、
芳基、芳基-卤化物、杂芳基、环烷基(非芳族环)、Si(烷基)3、Si(烷氧
基)3、卤基、烷氧基、氨基、烷基氨基、烯基氨基、酰胺、脒、羟基、
硫醚、烷基羰基、烷基羰氧基、芳基羰氧基、烷氧基羰氧基、芳氧基
羰氧基、碳酸酯、烷氧基羰基、氨基羰基、烷基硫基羰基、磷酸酯、
磷酸酯、膦酸基、亚膦酸基、氰基、酰氨基、亚氨基、硫氢基、烷硫
基、芳硫基、硫代羧酸酯、二硫代羧酸酯、硫酸酯、硫酸根络、磺酸
酯、氨磺酰基、磺酰胺、硝基、腈、叠氮基、杂环基、醚、酯、含硅
部分、硫酯或其组合。取代基本身可以经取代。举例来说，氨基取代
基本身可以经如上文所定义的其它取代基，如烷基、烯基、炔基、芳
基、芳基-卤化物和杂芳基环烷基(非芳族环)单取代或独立地双取代。
本申请提供适用于催化氢化(还原)方法的催化剂。催化方法适
用于氢化例如具有一个或多个可以氢化的部分，如酯、内酯、烯醛、
烯酮和烯酸酯基团的C2-Cn(例如n＝3-200)基质，以获得对应还原
部分，如对应醇、二醇、三醇或胺产物。在一些实施例中，所述酯、
内酯、烯醛、烯酮和烯酸酯基团的羰基官能团的氢化化学选择性地和
/或区域选择性地进行。在其它实施例中，所述酯、内酯、烯醛、烯
酮和烯酸酯基团的羰基官能团的氢化立体选择性地进行。
因此，本申请进一步提供可以代替主族氢化物还原使用而以简
单、有效和“绿色”方式获得产物，如醇、二醇或三醇的还原方法或工
艺。本申请的催化剂也适用于催化脱氢方法，其可以是均相脱氢方法。
催化剂化合物
本文所描述的方法在呈式IV或V的过渡金属复合物形式的催化
剂或前催化剂存在下进行
M(PWNN)XkY(IV)
M(PWNWP)XkY(V)
其中M为过渡金属；
每一X同时或独立地表示氢或卤素原子、C1-C5烷基、羟基或
C1-C7烷氧基；
Y为CO、NO、碳烯、异腈、腈、亚磷酸酯、亚膦酸酯或膦，如
PMe3、PPh3、PCy3、P(iPr)3；
k为整数1或2；且
PWNN和PWNWP为由式A表示的配体
其中
每一R1、R2、R3和R4各自独立地是H、经取代或未经取代直链
或分支链C1-C12烷基(如C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经
取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取
代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或
未经取代芳基或杂芳基，或当与其所连接的原子结合在一起时，R2、
R3、R4基团中的任何两个形成任选经取代的饱和或部分饱和环烷基，
或任选经取代的芳基或杂芳基；
W为氧原子或NH基团；
W′为氧或氮原子；
虚线存在且表示存在是双键的一个键或不存在；
R不存在、为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如
C1-C8烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环
状C3-C8烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如
C3-C8烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基；
R′为H、经取代或未经取代直链或分支链C1-C12烷基(如C1-C8
烷基或C8-C12烷基)、经取代或未经取代环状C3-C12烷基(如环状C3-C8
烷基或环状C8-C12烷基)、经取代或未经取代C3-C12烯基(如C3-C8
烯基或C8-C12烯基)或经取代或未经取代芳基或杂芳基、PR2或当与
R5和其所连接的原子结合在一起时形成经取代或未经取代杂芳基(其
非限制性实例为吡啶基、呋喃基、咪唑基、吡唑基或噁唑基)；且
n和m各自独立地是整数1或2
其中在PWNN配体中，W′为氮原子，且在PWNWP配体中，
W′为氧或氮原子且R′为PR2，且
其中式IV或V的金属复合物为中性或阳离子性的。
在一个实施例中，PWNN配体具有式Ia、Ib或Ic的结构，
在某些实施例中，n为1，或m为1或n和m均为1。
在一个实例中，过渡金属复合物包含具有式I或式II的结构的
PWNN配体，
其中在式II中，R并非不存在。
在替代实例中，过渡金属复合物包含具有式III的结构的PWNWP
配体，
其中当W′为氧原子时，R不存在，且当W′为氮原子时，R为H
PWNN配体可以考虑到化学合成的目前先进技术使用相关领域
的技术人员众所周知的标准程序获得。举例来说，式I的PWNN配
体可以通过2-吡啶甲醛与乙二胺的缩合，接着为中间物亚胺的NaBH4
还原和伯胺基通过氯化膦ClP(R1)2的次膦化获得。在另一个实例中，
式II和III的PWNN和PWNWP配体分别可以经由二亚乙基三胺或
二乙醇胺通过氯化膦的次膦化获得。
金属复合物的过渡金属可以是第7族(锰族)金属、第8族(铁
族)金属、第9族(钴族)金属或第10族(镍族)金属。优选地，
过渡金属为第8族金属，如锇或钌。
根据一个实施例，催化剂或前催化剂具有下式中的任一个的结
构：
在另一实施例中，式IV和V的复合物可以通过式A的配体，例
如式Ia、Ib、Ic、I、II或III的配体与金属前体，如目前先进技术中
众所周知的前体的反应制备。优选地，金属前体为钌或锇化合物，包
括例如下式：RuCl2(AsPh3)3、RuHCl(AsPh3)3、RuCl2(PPh3)3、
RuHCl(PPh3)3、RuCl2(CO)(PPh3)3、RuCl2(CO)(AsPh3)3、
RuHCl(CO)(AsPh3)3、OsHCl(AsPh3)3、OsCl2(AsPh3)3、OsHCl(PPh3)3、
OsCl2(PPh3)3、[RuCl2(对异丙基甲苯)]2、[OsCl2(对异丙基甲苯)]2、
RuCl2(CO)(对异丙基甲苯)、RuCl2(PMe3)(对异丙基甲苯)、
RuCl2(NHC)(对异丙基甲苯)、RuCl2(PCy3)(对异丙基甲苯)、
RuCl2(PiPr3)(对异丙基甲苯)、OsCl2(CO)(对异丙基甲苯)、
OsCl2(NHC)(对异丙基甲苯)、RuCl2(CO)(DMF)(PPh3)2、[IrCl(COD)]2、
[IrCl(COE)2]2、IrHCl2(PPh3)3、IrH2Cl(PPh3)3、IrHCl2(AsPh3)3或
IrH2Cl(AsPh3)3。反应可以在例如(但不限于)以下的各种有机溶剂中
进行：甲苯、二甲苯、苯、二乙二醇二甲醚、DMF或DME。
氢化方法
本申请另外提供一种催化氢化方法。上文所述的式IV和V的催
化剂复合物已显示在C＝O和C＝N键的还原中具有高反应性。举例来
说，酯、酮、烯醛、烯酮、烯酸酯、植物和种子油、具有多个酯基的
酯和亚胺可以使用本发明描述的催化氢化方法氢化。
在一个实施例中，提供一种使用基于式A，如式Ia、Ib、Ic、I、
II或III的PWNN或PWNWP配体的金属催化剂氢化酯的方法。酯基
质为例如下式的化合物：
在另一实施例中，提供一种使用基于式A，如式Ia、Ib、Ic、I、
II或III的PWNN或PWNWP配体的金属催化剂氢化烯醛、烯酮和烯
醇化物的方法。烯醛、烯酮和烯醇化物基质的一般实例如下：
如本文所用和如通常理解，术语“基质”是指将在催化反应期间转
化为产物的反应物。基团G1-G6同时或独立地表示直链、分支链C1-C40
或环状C3-C40烷基、烯基或芳族基，其任选地经取代。另外，在某些
实例中，G1-G6中的任何两个连同其所连接的碳原子形成可以含有一
个或多个杂原子的C4-C40饱和或不饱和基团。氢化反应的基质可以是
任何含有一个或一个以上烷氧羰基、C＝O或C＝N基团的有机化合物。
在这方面中，天然脂肪，如橄榄、芥花、玉米、花生、棕榈和其它植
物和种子油为可以使用本文中定义的催化氢化方法还原以得到醇的
混合物的适用基质。本发明催化氢化方法也可以用于还原亚胺以产生
对应胺，和将酮还原为对应仲醇。
本申请的催化还原反应一般可以根据如在下文中陈述的反应流
程进行：
当基质为单酯或内酯时，产物分别为醇或二醇。天然存在的甘油
三酯、油和脂肪可以还原为甘油和对应脂肪醇。具有多个酯基的基质，
如邻苯二甲酸酯还原为二醇和多元醇。当基质为亚胺或酮时，产物分
别为仲胺和醇。当基质为烯酮、烯醛或烯醇化物时，产物为烯醇。
根据本发明的一个实施例，催化还原亚胺和酯、烯醛、烯酮以及
烯醇化物的方法包含使用式IV或V的金属复合物中的至少一个、特
定压力下的氢气和任选的碱和/或溶剂。在式IV或V的金属催化剂含
有一个或多个结合到金属的卤素原子时的那些情况下，碱可以是所需
的。用碱处理可以在还原之前或在氢化期间通过添加碱到反应混合物
原地进行。
本发明的催化剂和前催化剂可以广泛浓度范围，优选地约
10-1000ppm之间使用，其中约500ppm或更小的负载量尤其优选。
如所属领域的技术人员众所周知，催化剂的优选量将取决于基质类
型，且增加催化剂负载量可以导致较快氢化。
在一个实施例中，氢化进行的温度在约0℃与约150℃之间，或
更优选地在约20℃与约100℃之间的范围内。如所属领域的技术人员
将易于理解，反应速率将随着反应温度的增加而增加。适当温度的选
择将取决于各种因素，包括(但不限于)如通过工业相关的商业或经
济要求决定的总方法性能要求。
氢化反应需要H2气体压力且应在合适的压力容器中进行。如所
属领域的技术人员将易于理解，反应器的表面积以及氢气压力可以极
大地影响反应速率。氢气压力和反应器的表面积越大，氢化反应速率
越快。在某些实例中，催化反应使用约1-200巴范围内的氢气压力进
行。再次，所属领域的技术人员非常能够随催化剂负载量和溶剂中的
基质的稀释度而变地调节压力。在特定实例中，典型氢气压力在约5
到50巴(或5到50×105Pa)范围内。
但是，应充分理解的是本文所述的催化剂复合物也适用于催化氢
化包括除酯和亚胺、烯醛、烯酮以及烯醇化物以外的官能团的基质。
下表提供基质类型和可以由使用式IV或V的催化剂的催化氢化反应
形成的产物的非限制性列表。
脱氢反应
本申请进一步提供使用式IV或V的催化剂复合物的催化脱氢方
法。举例来说，这些催化剂或前催化剂适合于具有一个或多个-CH2OH
基团的Cn(n＝2-200)醇的脱氢，进而得到氢气和对应酯或内酯。基
质为下式的化合物：
R＝C1-Cn烷基或芳基取代基(任选地经取代)
m＝0-5
在此实施例中，R基团同时或独立地表示直链、分支链C1-C40
或环状C3-C40烷基、烯基或芳族基，其任选地经取代。在替代实施例
中，R为C4-C40饱和或不饱和环状基团。因此，基质可以是任何含有
一个，或一个以上羟基(OH)的有机化合物。
本申请的脱氢方法总体上说明于下文中。当基质为醇二醇时，产
物分别为酯或内酯。
R＝C1-Cn烷基或芳基取代基(任选地经官能化)
m＝0-5
根据一个实施例，催化、无受体脱氢方法采用式IV或V的金属
复合物中的至少一个且(任选地)使用碱和溶剂。在式IV或V的金
属催化剂含有一个或多个结合到金属的卤素原子时的那些情况下，碱
可以是所需的。催化剂可以在与碱混合之前，或通过在脱氢期间添加
碱到反应混合物原地用碱处理。本文所述的催化剂和前催化剂可以广
泛浓度范围，优选地约10-1000ppm之间使用，其中约1000ppm或
更小的负载量尤其优选。如所属领域的技术人员众所周知，催化剂的
优选量将取决于基质类型；且增加催化剂负载量可以导致较快脱氢。
可以进行脱氢的温度通常在约0℃与约200℃之间，更优选地在
约50℃与约150℃之间的范围内。如所属领域的技术人员众所周知，
反应速率将随着反应温度的增加而增加。脱氢方法可以产生H2气体
压力，在此情况下，反应在任选地装备有泄压阀的合适的压力容器中
进行。
应充分理解的是本文所述的催化剂复合物也适用于对包括除醇
以外的官能团的基质催化脱氢。下表提供基质和可以由使用式IV或
V的催化剂的催化脱氢反应形成的产物的非限制性列表。
aH2也是这些反应的副产物。其以H2形式从反应释放或转移到受
体。
如上文所指出，脱氢反应的副产物为H2。因此，本申请进一步
提供一种产生H2的方法。所述方法可以便利地利用可易于获得的基
质在相对温和条件下的直接了当的催化脱氢方法中产生H2。
为了更好地理解本文所述的本发明，阐述以下实例。应理解，这
些实例仅出于说明性目的。因此，其不应以任何方式限制本发明的范
围。
实例
除非另外规定，否则所有操作在惰性气体(氩气或氮气)下在手
套箱中或使用标准施兰克技术(Schlenktechnique)进行。NMR光谱
在瓦里安(Varian)UnityInova300MHz光谱仪上记录。所有31P化
学位移相对于85％H3PO4测量。1H和13C化学位移相对于溶剂峰测
量，但相对于TMS报导。OsO4和OsCl3·nH2O(54.98％Os)购自南
非贺利氏(HeraeusSouthAfrica)。Ru-MACHO，米尔施泰因和菲尔
梅尼希催化剂(Milstein'sandFirmenichcatalyst)购自施特雷姆
(Strem)。所有其它化学品和无水级溶剂获自奥德里奇(Aldrich)和
阿法埃莎(AlfaAesar)。用于氢化的所有商业基质通过将其(无溶剂)
传递通过5cm×2cm碱性氧化铝栓塞纯化。(NEt4)2OsCl6、
OsHCl(CO)(AsPh3)3和二(1-金刚烷基)氯化膦根据先前报导的方法制
备[D.G.古谢夫,F.M.多尔古申(F.M.Dolgushin),M.Yu.安季平(M.Yu.
Antipin),有机金属化合物(Organometallics)2001,20,1001；D.斯
巴休克(D.Spasyuk),S.史密斯,D.G.古谢夫,应用化学2012,51,
2772-2775；A.柯尔霍费尔(A.),H.普列尼奥(H.Plenio),
欧洲化学杂志(Chem.Eur.J.)2003,9,1416-1425；J.R.格利希(J.R.
Goerlich),R.施穆茨勒(R.Schmutzler),磷、硫和硅(Phosphorus.
Sulfur.undSilicon)1995,102,211-215]。Py＝2-吡啶基。
实例1.合成H2N(CH2)2NHCH2Py.
所有操作在空气中进行。在2小时期间向1,2-乙二胺(21.3g，
0.178mol)于50ml甲醇中的溶液中添加含2-吡啶甲基醛(19.0g，
0.178mol)的100mL甲醇，且搅拌混合物1小时。所得溶液在1小
时期间用NaBH4(17.5g，0.461mol)逐份处理，且反应混合物保持
搅拌1小时。在所述时间之后，在真空中去除甲醇且用100mL水性
NaOH(20重量％)处理其余的半固体且用3×50mLiPrOH萃取产物。
组合的萃取物于真空中蒸发，且产物通过真空蒸馏(bp132-137℃，
0.1mmHg)以无色液体(15.3g，57％)形式分离。1HNMR([D]氯仿)
δ8.53(ddd,J＝4.9,1.7,0.9Hz,1H,Py),7.62(td,J＝7.7,1.8Hz,1H,
Py),7.29(d,J＝7.8Hz,1H,Py),7.22-7.03(m,1H,Py),3.90(s,2H,
CH2),2.88-2.75(m,2H,CH2),2.75-2.62(m,2H,CH2),1.49(br,3H,
NH)。13C{1H}NMR([D]氯仿)δ160.16(s,Py),149.44(s,Py),136.48(s,
Py),122.29(s,Py),121.97(s,Py),55.32(s,CH2),52.54(s,CH2),42.07
(s,CH2)。
实例2.合成(iPr)2PNH(CH2)2NHCH2Py.
向NH2(CH2)2NHCH2Py(2.00g，13.2mmol)和三乙胺(1.6g，
15.8mmol)于THF(25mL)中的溶液中添加氯二异丙基膦(96％测
定含量，2.09g，13.2mmol)。搅拌所得混合物两小时且随后蒸发，
得到油性残余物。用己烷(3×25mL)萃取产物，通过玻璃粉过滤且
蒸发，得到无色油(3.19g，90％)。1H{31P}NMR([D6]苯)δ8.48(dd,
J＝4.8,2.7Hz,1H,Py),7.14-7.00(m,2H,Py),6.64(ddd,J＝6.7,4.8,
1.8Hz,1H,Py),3.86(s,2H,CH2),2.99(q,J＝6.1Hz,2H,CH2),2.57(t,
J＝5.9Hz,2H,CH2),1.83(br,1H,NH),1.46(七重峰,J＝7.0Hz,2H,
CH),1.19(br,1H,NH),1.04(d,J＝7.1Hz,6H,CH3),1.00(d,J＝6.9
Hz,6H,CH3)。13C{1H}NMR([D6]苯)δ161.27(s,Py),149.51(s,Py),
135.84(s,Py),121.95(s,Py),121.62(s,Py),55.57(s,CH2),52.48(d,
J(CP)＝6.2Hz,CH2),48.87(d,J(CP)＝23.7Hz,CH2),26.99(d,J(CP)＝
13.2Hz,CH3),19.48(d,J(CP)＝20.9Hz,CH),17.67(d,J(CP)＝8.3Hz,
CH3)。31P{1H}NMR([D6]苯)δ65.58(s)。
实例3.合成HO(CH2)2NHCH2Py.
所有操作在空气中进行。含2-吡啶甲基醛(49.3g，0.461mol)
的150mL甲醇缓慢添加到2-乙醇胺(28.1g，0.461mol)于50ml
甲醇中的溶液中，且搅拌混合物1小时。所得溶液在1小时期间用
NaBH4(17.5g，0.461mol)逐份处理，且搅拌反应混合物1小时。
在所述时间之后，在真空中去除甲醇且用100mL水性NaOH(20重
量％)处理其余的半固体，且用3×50mLiPrOH萃取产物。蒸发组合
的萃取物且产物通过蒸馏(bp130-132℃，0.1mmHg)以无色液体(28.1
g，40％)形式分离。1HNMR([D6]苯)δ8.42(d,J＝4.5Hz,1H,Py),7.06
(td,J＝7.6,1.7Hz,1H,Py),6.94(d,J＝7.7Hz,1H,Py),6.62(dd,J＝
7.0,J＝5.4Hz,1H,Py),3.77(s,2H,CH2),3.67-3.52(m,2H,CH2),
3.13(br,2H,OH和NH),2.71-2.48(m,2H,CH2)。13C{1H}NMR([D]
氯仿)δ169.52(s,Py),149.76(s,Py),136.88(s,Py),122.73(s,Py),
121.42(s,Py),61.56(s,CH2),55.18(s,CH2),51.86(s,CH2)。
实例4.合成(iPr)2PO(CH2)2NHCH2Py.
向HO(CH2)2NHCH2Py(2.00g，13.2mmol)和三乙胺(1.60g，
15.8mmol)于THF(25mL)中的溶液中添加氯二异丙基膦(96％测
定含量，2.09g，13.2mmol)。搅拌所得混合物两小时，随后蒸发，
得到油性残余物。用己烷(3×25mL)萃取产物，通过玻璃粉过滤且
蒸发，得到无色油(3.31g，94％)。1HNMR([D6]苯)δ8.62-8.30(m,
1H,Py),7.13-7.06(m,2H,Py),6.73-6.52(m,1H,Py),3.89(s,2H,
CH2),3.87-3.73(m,2H,CH2),2.72(t,J＝5.5Hz,2H,CH2),2.05(br,
1H,),1.71-1.49(m,2H,CH),1.12(dd,J＝10.2,7.0Hz,6H,CH3),1.00
(dd,J＝15.3,7.2Hz,6H,CH3)。13C{1H}NMR([D6]苯)δ161.56(s,Py),
149.83(s,Py),136.17(s,Py),122.16(s,Py),121.93(s,Py),72.68(d,
J(CP)＝19.2Hz,CH2),55.97(s,CH2),51.25(d,J(CP)＝6.9Hz,CH2),
28.81(d,J(CP)＝17.8Hz,CH),18.51(d,J(CP)＝20.8Hz,CH3),17.53
(d,J(CP)＝8.6Hz,CH3)。
实例5.合成(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py.
tBu2PCl(96％测定含量，12.42g，66mmol)添加到
NH2(CH2)2NHCH2Py(10.0g，66.0mmol)和三乙胺(8g，79mmol)
于THF(100mL)中的溶液中。搅拌所得混合物16小时，随后过滤
以去除沉淀的三乙基氯化铵；于真空中蒸发滤液。蒸发之后留下的固
体再溶解于己烷/Et2O溶剂混合物(3:1，40mL)中，随后通过活化
碱性氧化铝于玻璃粉上的1cm层过滤。另外3×6mL己烷/Et2O混合
物用于洗涤氧化铝。蒸发滤液且于真空中干燥，得到白色固体(18.2
g，93％)。1HNMR([d6]苯)δ8.48(d,J＝4.9Hz,1H,Py),7.20-6.97
(m,2H,Py),6.64(ddd,J＝6.5,4.9,1.7Hz,1H,Py),3.87(s,2H,CH2),
3.05(m,2H,CH2),2.62(t,J＝5.9Hz,2H,CH2),1.88(br,1H,NH),1.49
(br,1H,NH),1.08(d,J(HP)＝11.1Hz,18H,CH3)。13C{1H}NMR([d6]
苯)δ161.27(s,Py),149.54(s,Py),135.84(s,Py),121.97(s,Py),121.63
(s,Py),55.54(s,J(CP)＝3.0Hz,CH2),52.33(d,J(CP)＝7.2Hz,CH2),
50.66(d,J(CP)＝29.0Hz,CH2),34.12(d,J(CP)＝21.6Hz,C{tBu}),
28.59(d,J(CP)＝15.3Hz,CH3)。31P{1H}NMR([d6]苯)δ79.36(s)。
实例6.合成(Ad)2PNH(CH2)2NHCH2Py.
与关于(iPr)2PNH(CH2)2NHCH2Py配体所报导的程序类似地制备
配体，除了甲苯(3×20mL)用于配体萃取。获得呈粘滞无色油状的
配体。产率87％。1HNMR([d6]苯)δ8.49(dt,J＝4.8,1.3Hz,1H,Py),
7.22-6.98(m,1H,Py),6.89(d,J＝7.6Hz,1H,Py),6.73-6.51(m,1H,
Py),3.92(s,2H,CH2),3.10(m,2H,CH2),2.70(t,J＝5.8Hz,2H,CH2),
2.22-1.61(m,32H,Ad+NH)。13C([d6]苯)δ145.58(s,Py),131.96(s,
Py),122.50(s,Py),118.19(s,Py),117.79(s,Py),51.50(s,CH2),48.32
(d,J＝7.1Hz,CH2),47.10(d,J＝29.5Hz,CH2),36.14(d,J＝12.7Hz,
Ad),34.81(d,J＝21.5Hz,Ad),33.70(s,Ad),25.17(d,J＝8.2Hz,Ad)。
31P{1H}NMR([d6]苯)δ77.17(s)。
实例7：合成[OsCl2(对异丙基甲苯)]2.
此制备基于报导的程序(R.卡斯塔莱纳斯(R.Castarlenas),M.A.
埃斯特鲁拉斯(M.A.Esteruelas),E.欧安德(E.),有机金属
化合物(Organometallics)2005,24,4343-4346，以全文引用的方式并
入本文中)：所有操作在氩气下进行。含α-萜品烯(60mL，≥89％，
奥德里奇W355801)的240mL无水2-丙醇(奥德里奇278475)在搅
拌时添加到含20g氯化锇(III)(54.98％Os，57.8mmol)的0.5L烧
瓶中，得到暗色溶液。烧瓶装备有冷凝器，且反应混合物在搅拌时
回流16小时。在冷却到室温之后，烧瓶在-15℃下保持于冷冻器中1
小时，随后过滤产物，用4×50mL2-丙醇洗涤，且于真空中干燥3
小时。产率：20.77g(90.9％)橙色粉末状固体。
在以3g规模进行的一个合成中，产物自120mL热2-丙醇再结
晶。鉴于锇二聚物在2-丙醇(和除了二氯甲烷的大部分有机溶剂)中
具有有限可溶性，这将在大规模制备[OsCl2(对异丙基甲苯)]2中不实
际。但是，[OsCl2(对异丙基甲苯)]2在与PyCH2NHC2H4NHPtBu2和锂
一起搅拌制备OsHCl(CO)(PyCH2NHC2H4NHPtBu2)(参看下文)时溶
解于乙醇中，且此溶液可以视需要过滤。
实例8.合成OsHCl(CO)[(iPr)2PNH(CH2)2NHCH2Py](1a).
将含有OsHCl(CO)(AsPh3)3(1.74g，1.49mmol)和
(iPr)2PNH(CH2)2NHCH2Py(400mg，1.49mmol)于15mL间二甲苯
中的混合物的烧瓶置于预加热到150℃的油浴中且搅拌1小时，得到
深红色悬浮液。在冷却到室温之后，混合物在-13℃下置于冷冻器中2
小时。滤出沉淀的产物，用二乙醚(3×2mL)洗涤，且于真空中干
燥1小时，得到褐灰色固体。产率：660mg(85％)。1H{31P}NMR
(([d2]DCM)δ8.98(d,J＝5.6Hz,1H,Py),7.71(t,J＝7.7Hz,1H,Py),
7.36(d,J＝7.8Hz,1H,Py),7.25(t,J＝6.2Hz,1H,Py),4.49(d,J＝10.8
Hz,1H,CH2),4.05-3.76(m,2H,CH2),3.48-2.99(m,3H),2.72(dd,J
＝20.2,10.3Hz,1H),2.39(七重峰,J＝7.2Hz,1H,CH),1.93(七重峰,J
＝6.9Hz,1H,CH),1.83-1.68(br,2H),1.31(dd,J＝7.2Hz,3H,CH3),
1.26(d,J＝7.1Hz,3H,CH3),1.09(t,J＝6.4Hz,6H,CH3),-16.40(s,
1H,OsH)。13C{1H}NMR([d2]DCM)δ187.76(d,J＝12.0Hz,CO),
157.39(s,Py),153.39(s,Py),136.62(s,Py),125.21(s,Py),121.31(s,
Py),62.98(s,CH2),57.84(s,CH2),44.99(d,J＝3.4Hz,CH2),33.33(d,
J＝29.9Hz,CH),31.32(d,J＝46.0Hz,CH),19.08(d,J＝2.2Hz,CH3),
18.79(d,J＝13.2Hz,CH3),18.03(s,CH3)。31P{1H}NMR(d2]DCM)δ
72.91(s)。
实例9.合成OsHCl(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py](1b).
方法1.将无水乙醇(100mL)倒入装备有磁力搅拌棒且含有
PyCH2NHC2H4NHPtBu2(5.6g，18.96mmol)和[OsCl2(对异丙基甲苯)]2
(7.2g，9.11mmol)的300mL烧瓶中。搅拌此混合物，得到深褐色
溶液。随后添加136mg(19.59mmol)锂且继续搅拌，直到所有锂溶
解。所得深红色溶液在60mL烧结漏斗中通过CeliteTM层(3g)过滤，
且过滤材料用4×10mL无水乙醇洗涤。将过滤的溶液倒入装备有磁
力搅拌棒的300mL钢质高压釜中，且更多乙醇用于使总溶剂体积达
到150mL。高压釜为密闭、紧固的，且放置到加热板搅拌器上的预
加热到的170℃的油浴中。在600转/分钟下搅拌时维持此温度3.5小
时。在此时间期间，压力升高到350psi。随后，从油浴去除高压釜，
且将其转移到冷水浴中。在1小时之后，高压釜经排气，在空气中打
开，且通过真空过滤分离结晶产物。高压釜和过滤固体在空气下自由
地用变性乙醇洗涤，且产物于油泵(0.01mmHg)的真空中干燥。产
率：7.75g(77.5％)。
方法2.将含有OsHCl(CO)(AsPh3)3(3.48g，2.98mmol)和
PyCH2NH(CH2)2NP(tBu)2(880mg，2.48mmol)于15mL间二甲苯中
的混合物的烧瓶置于预加热到140℃的油浴中且搅拌2小时，得到褐
色悬浮液。在冷却到室温之后，混合物在-15℃下置于冷冻器中2小
时。滤出沉淀产物，用二乙醚(3×2mL)洗涤，且于真空中干燥1
小时，得到柠檬黄色微晶固体。产率：1.51g(92％)。1HNMR([d2]DCM)
δ8.99(d,J＝5.3Hz,1H,Py),7.70(t,J＝7.7Hz,1H,Py),7.34(d,J＝
7.7Hz,1H,Py),7.25(t,J＝6.5Hz,1H,Py),4.61-4.31(m,1H,CH2),
4.08-3.79(m,2H,CH2),3.47-3.12(m,3H,CH2+NH),2.77(dd,J＝
18.9,9.4Hz,1H,CH2),2.04(br,1H,NH),1.39(d,J＝13.1Hz,9H,
CH3),1.29(d,J＝12.9Hz,9H,CH3),-16.83(d,J(HP)＝19.2Hz,1H,
OsH).)。13C{1H}NMR([d2]DCM)δ180.35(d,J(CP)＝10.3Hz,CO),
157.43(s,Py),153.44(s,Py),136.58(s,Py),125.31(s,Py),121.17(s,
Py),62.98(s,CH2),57.22(s,CH2),46.30(d,J(CP)＝3.7Hz,CH2),43.79
(d,J(CP)＝22.0Hz,CH2),39.72(d,J(CP)＝39.2Hz,C{tBu}),30.10(d,
J(CP)＝4.6Hz,CH3),29.71(d,J(CP)＝2.4Hz,CH3)。31P{1H}NMR
([d2]DCM)δ83.63(s)。C17H31ClN3OOsP分析计算值:C,37.12；H,5.68；
N,7.64。实验值:C,37.20；H,5.56；N,7.42。
实例10：合成OsHCl(CO)[(Ad)2PNH(CH2)2NHCH2Py](1c).
将含有OsHCl(CO)(AsPh3)3(1.036g，0.887mmol)和
PyCH2NH(CH2)2NP(AD)2(400mg，0.887mmol)于15mL间二甲苯
中的混合物的烧瓶置于预加热到150℃的油浴中且搅拌2小时，得到
深褐色悬浮液。在冷却到室温之后，混合物在-15℃下置于冷冻器中2
小时。滤出沉淀的产物，用二乙醚(3×2mL)洗涤，且于真空中干
燥2小时，得到黄色固体。1HNMR([d2]DCM)δ8.98(d,J＝2.7Hz,1H,
Py),7.68(t,J＝7.5Hz,1H,Py),7.30(d,J＝7.5Hz,1H,Py),7.24(t,J＝
6.4Hz,1H,Py),4.45(dd,J＝13.7,2.3Hz,1H,CH2),4.15-3.74(m,2H,
CH2+NH),3.53-3.06(m,3H),2.72(dd,J＝19.5,9.9Hz,1H,CH2),2.57
-1.34(m,30H,Ad),-17.01(d,J(HP)＝18.8Hz,1H,OsH)。13C{1H}
NMR([d2]DCM)δ188.02(d,J(CP)＝11.7Hz,CO),157.52(s,Py),
153.36(s,Py),136.44(s,Py),125.24(s,Py),121.12(s,Py),62.86(s,
CH2),57.24(s,CH2),47.66(d,J(CP)＝20.9Hz,CH2),46.48(s,Ad),
43.76(d,J(CP)＝37.3Hz,Ad),40.20(s,Ad),39.79(s,Ad),37.63(d,
J(CP)＝14.3Hz,Ad),29.77(d,J(CP)＝8.66Hz,Ad),29.66(d,J(CP)＝
8.33Hz,Ad)。31P{1H}NMR([d2]DCM)δ81.55(s)。C29H42N3POClOs
分析计算值:C,49.31；H,6.04；N,5.96。实验值:C,48.20；H,6.04；N,
5.74。
实例11.合成OsHCl(CO)[(iPr)2PO(CH2)2NHCH2Py](3).
将含有OsHCl(CO)(AsPh3)3(1.74g，1.49mmol)和
(iPr)2PO(CH2)2NHCH2Py(400mg，1.49mmol)于23mL间二甲苯中
的混合物的烧瓶置于预加热到150℃的油浴中且搅拌1小时，得到深
红色悬浮液。在冷却到室温之后，混合物在-14℃下置于冷冻器中2
小时。滤出沉淀的产物，用二乙醚(3×2mL)洗涤，且于真空中干
燥1小时，得到褐灰色固体。产率：530mg(68％)。1HNMR([d2]DCM)
δ8.94(d,J＝5.4Hz,1H,Py),7.72(td,J＝7.7,1.1Hz,1H,Py),7.37(d,
J＝7.8Hz,2H,Py),7.32-7.22(m,1H,Py),4.54(dd,J＝13.5,2.9Hz,
1H,CH2),4.13-3.72(m,4H),3.37(dt,J＝12.7,J(HP)＝3.7Hz,1H,
CH2),2.87(dd,J＝21.6,10.8Hz,1H,CH2),2.77-2.52(m,1H,CH),
2.26-2.04(m,1H,CH),1.32(dd,J＝15.7,7.4Hz,3H,CH3),1.23(dd,J
＝13.7,7.2Hz,3H,CH3),1.09(dd,J＝11.9,J(HH)＝3.9Hz,3H,CH3),
1.02(dd,J＝14.5,J(HH)＝4.3Hz,3H,CH3),-16.08(d,J＝20.4Hz,1H,
OsH)。13C{1H}NMR([d2]DCM)δ187.94(d,J＝10.0Hz,CO),157.14
(s,Py),153.31(s,Py),136.96(s,Py),125.28(d,J＝1.8Hz,Py),121.48
(d,J＝2.1Hz,Py),66.92(s,CH2),62.80(s,CH2),56.13(s,CH2),33.28
(d,J＝29.1Hz,CH),32.40(d,J＝46.2Hz,CH),18.82(s,CH3),18.27
(d,J＝3.0Hz,CH3),18.15(d,J＝5.8Hz,CH3),17.16(s,CH3)。31P{1H}
NMR([d2]DCM)δ136.35(s)。
实例12：合成RuHCl(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py](4).
将含有RuHCl(CO)(AsPh3)3(662g，0.677mmol)和
PyCH2NH(CH2)2NP(tBu)2(200mg，0.677mmol)于10mL间二甲苯
中的混合物的烧瓶置于预加热到140℃的油浴中且搅拌1小时，得到
深红色悬浮液。在冷却到室温之后，混合物在-13℃下置于冷冻器中2
小时。滤出沉淀的产物，用二乙醚(3×3mL)洗涤，且于真空中干
燥1小时，得到褐灰色固体。产率：271mg(87％)。1HNMR(399MHz,
[d2]DCM)δ9.05-8.84(m,1H,Py),7.70(td,J(HH)＝7.7,1.5Hz,1H,
Py),7.41-7.09(m,2H,Py),4.25(dd,J(HH)＝14.0,3.0Hz,1H,CH2),
4.00(dd,J(HH)＝25.1,11.4Hz,1H,CH2),3.93(br,1H,NH),3.46-3.12
(m,3H),2.67(m,1H,CH2),2.07-1.87(br,1H,NHP),1.39(d,J(HP)＝
13.3Hz,9H,CH3),1.28(d,J(HP)＝13.1Hz,9H,CH3),-15.11(d,J(HP)
＝26.5Hz,1H)。13C{1H}NMR(100MHz,[d2]DCM)δ207.67(dd,
J(CP)＝18.5Hz,CO),157.33(s,Py),153.26(s,Py),136.96(s,Py),
124.56(d,J(CP)＝1.9Hz,Py),121.23(d,J(CP)＝2.1Hz,Py),61.66(d,
J(CP)＝1.9Hz,CH2),56.30(s,CH2),45.35(d,J(CP)＝5.0Hz,CH2),
42.35(d,J(CP)＝15.7Hz,CtBu),38.47(d,J(CP)＝33.7Hz,CtBu),29.87
(d,J(CP)＝5.2Hz,CH3),29.63(d,J(CP)＝4.0Hz,CH3)。31P{1H}NMR
([d2]DCM)δ12.16(s)。C17H31ClN3OPRu分析计算值:C,44.30；H,6.78；
Cl,7.69；N,9.12。实验值:C,43.76；H,6.58；N,8.63。
实例13：合成OsH2(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py](5).
75mL高压容器以含OsHCl(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py]复
合物(200mg，0.363)和tBuOK(45mg，0.399)的10mLTHF填
充。所得深红色混合物以10atmH2气体加压且在室温下保持搅拌2
小时。在所述时间之后，反应器经减压且拿到手套箱中。所得褐色溶
液通过玻璃粉过滤且THF在真空中减少50％。滤液随后与6mL己烷
混合且使产物在冷冻器中结晶。
OsH2(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NHCH2Py]复合物通过过滤呈黄色固体状
分离且随后在减压下干燥(持续10分钟)。产率：112mg(60％)。
复合物结晶为在THF溶液中和在固态下具有有限稳定性的两个面式
和经式异构体的混合物。复合物经历缓慢分解，分解为
OsH(CO)[(tBu)2PNH(CH2)2NCH2Py]复合物和氢气。1HNMR([d8]THF)
δ主要异构体(经式)9.25(d,J＝5.01H,Py),7.49(t,J＝7.4Hz,1H,
Py),7.23(d,J＝7.4Hz,1H,Py),6.95(t,J＝5.8Hz,1H,Py),5.15(br,
1H,NH),4.38(dd,J＝13.4,J＝2.5Hz,1H,CH2),3.80-3.40(m,1H,
与[d8]THF重叠),3.44-3.10(m,2H),3.10-2.84(m,2H),2.75-2.40
(m,3H),1.35(d,J＝12.3Hz,18H,CH3),-4.45(dd,J＝14.2,6.5Hz,1H,
OsH),-4.90(dd,J(HP)＝13.4,J(HH)＝6.6Hz,1H,OsH),次要异构体
(面式)-4.56(d,J(HH)＝6.1Hz,1H),-14.32(dd,J(PH)＝17.2,J(HH)＝
6.7Hz,1H)。31P{1H}NMR([d8]THF)δ主要异构体101.53(s),次要
异构体86.95(s)。IR(Nujol):νCO＝1867(s)。
不受理论束缚，复合物(5)提议为基质氢化的潜在前催化剂或中间
复合物。
实例14：复合物(1b)-(1c)的晶体结构测定
1b和1c的复合物的单晶通过将己烷缓慢扩散到二氯甲烷的饱和
溶液中生长。复合物1b的数据收集于装备有Helios光学器件、Kappa
Nonius测角计和Platinum-135检测器的布鲁克微星(BrukerMicrostar)
发生器上。复合物1c的数据收集于装备有IμSTMX射线源发生器、
KappaNonius测角计和Platinum135检测器的布鲁克APEXII
QUAZAR上。细胞细化和数据简化使用SAINT[SAINT(1999)6.06版
本；单晶数据集成软件(IntegrationSoftwareforSingleCrystalData.)
布鲁克AXS公司,美国威斯康星州麦迪逊(Madison,Wisconsin,USA)]
进行。使用程序SADABS[谢尔德里克,G.M.(Sheldrick,G.M.)(1999).
SADABS,布鲁克区域检测器吸收校正(BrukerAreaDetector
AbsorptionCorrections)布鲁克AXS公司,美国威斯康星州麦迪逊]应
用基于等效反射的多个测量值的经验吸收校正。空间群通过
SHELXTL[SHELXTL(1997)5.10版本；用于单晶结构测定的完整软
件包(TheCompleteSoftwarePackageforSingleCrystalStructure
Determination.)布鲁克AXS公司,美国威斯康星州麦迪逊]的XPREP
程序[XPREP(1997)5.10版本；X射线数据准备和倒易空间探索程序
(X-raydataPreparationandReciprocalspaceExplorationProgram.)布
鲁克AXS公司,美国威斯康星州麦迪逊]确认。结构通过直接方法解
析且通过全矩阵最小平方和差分傅立叶(differenceFourier)技术细
化，其使用作为LinXTL工具箱[LinXTL为局部程序且免费获自
http://sourceforge.net/projects/linxtl/]的一部分的SHELX-2013[(谢尔德
里克,G.M.(1997).SHELXS97,用于解析晶体结构的程序(Program
fortheSolutionofCrystalStructures.)德国格廷根大学(Univ.of
Gottingen,Germany)；谢尔德里克,G.M.(1997).SHELXL97,用于细
化晶体结构的程序(ProgramfortheRefinementofCrystalStructures.)
德国格廷根大学]。所有非氢原子用各向异性位移参数细化。氢原子
设定于计算位置且细化为具有通用热参数的骑乘原子，除了NH、OH
部分和氢化物的那些，其安置于差分傅立叶图中的残余峰。所有公布
材料(cif文件验证和ORTEP图)使用LinXTL和Platon程序[A.L.
思贝克(A.L.Spek),晶体学报(ActaCryst.)2009,D65,148-155]
制备。参见图3和表1-2。
表1.复合物1b和1c的晶体数据收集和细化参数.
aR1＝Σ(||Fo|-|Fc||)/Σ|Fo|bwR2＝{Σ[w(Fo2-Fc2)2]/Σ[w(Fo2)2]}1/2
表2.复合物1b和1c的选择键距和角(度).
1b
1c
|
C17-Os1
1.85(1)
C29-Os1
1.843(3)
Cl1-Os1
2.531(2)
Cl1-Os1
2.5409(5)
N1-Os1
2.191(8)
N1-Os1
2.187(2)
N2-Os1
2.133(8)
N2-Os1
2.127(2)
Os1-P1
2.311(3)
Os1-P1
2.2943(6)
C17-Os1-N1
172.27(9)
C29-Os1-N1
172.27(9)
N2-Os1-N1
76.2(3)
N2-Os1-N1
75.49(8)
C17-Os1-P1
92.1(4)
C29-Os1-P1
91.97(8)
N1-Os1-P1
95.75(6)
N1-Os1-P1
95.75(6)
C17-Os1-N2
95.4(4)
C29-Os1-N2
93.78(7)
实例15.使用复合物(1a)和(3)氢化酯的典型程序.
催化剂1(5.2mg/mL)和碱(0.2mmol)于THF中之溶液与0.02
mol酯基质在6mLTHF中混合。混合物随后转移到装备有磁力搅拌
棒的75mL不锈钢反应器(巴尔(Parr)4740)中。反应器通过用
H2(150psi，10巴)加压/排气两个循环进行吹扫、用H2(725psi，
50巴)加压且与H2源断开。氢化在40-100℃下进行。在所需反应时
间结束时，将反应器放置到冷水浴中且在冷却到环境温度之后减压。
下表3概述使用复合物(1a)和(3)获得的结果。
表3.通过复合物1a、3催化的酯、酮、亚胺的氢化a.
a反应使用20mmol含基质的THF在100℃和50巴H2压力下在
75毫升高压釜中进行。b反应使用含0.1mol基质的15mLTHF在300
mL高压釜中进行。c3-壬烯-1-醇/1-壬醇＝90/10比率。d10-十一烯-1-
醇/1-十一醇＝82/11比率。e10-十一烯-1-醇/1-十一醇＝63/24。f10-十一
烯-1-醇/1-十一醇＝63/13。gE,E-9,12-十八碳二烯-1-醇/E,Z-9,11-十八碳
二烯-1-醇/Z,E-10,12-十八碳二烯-1-醇＝57/22/21
实例16：用复合物(1)-(4)氢化烯醛、烯酮、烯醇化物的典型程序.
对于所有实验，通过1HNMR光谱法，使用大约0.65mL获自反
应混合物的样品在不稀释或与其它溶剂混合的情况下测定转化率。光
谱在无2H锁的情况下，使用0.3μs1H脉冲和10s采集时间收集以确
保精确峰值积分。
在氩气手套箱中，将所需量的复合物4-6和溶剂(THF或iPrOH，
7mL(对于巴尔75mL来说)和50mL(对于巴尔300mL来说))添
加到所需量的碱(tBuOK、NaOMe、Na2CO3、K2CO3或Cs2CO3)中。
获得的混合物随后与基质(0.02-0.10mol)混合且转移到装备有磁力
搅拌棒的不锈钢巴尔反应器(75mL或300mL)中。反应器为密闭
的，从手套箱中取出，经紧固且连接到氢气罐。在吹扫管线之后，反
应器加压到725psi(50巴)且与H2源断开。随后，反应器置于预加
热到100℃的油浴中。在反应时间结束时，反应器移动到冷水浴中后
保持5分钟且经减压。
下表4概述关于10-十一烯酸甲酯氢化的复合物(1)-(4)与复合物
(I)-(V)之间的比较结果。下表5概述用复合物(1b)的烯醛、烯酮和烯
醇化物氢化的结果(参见图5-7)。
表4.用催化剂I-V和1-4的十一-10-烯酸甲酯的比较氢化[a]
[a]反应时间2.5小时，在100℃下，使用0.1mol酯、0.05mol％
催化剂、1mol％tBuOK，于7mLTHF中；p(H2)＝50巴。复合物2
先前公开于PCT/CA2012-050571中。[b]转化为十一-10-烯醇和十
一醇的总转化率。[c]当无C＝C键氢化时为100％。[d]C-9烯烃的
百分比呈100×[C-9]/([C-9]+[C-10])形式。[e]在5mol％NaOMe的
情况下，数据来自[L.A.苏丹,C.M.苏丹,C.德毕厄(C.Debieux),P.
怀斯(P.Wyss),应用化学国际版2007,119,7617-7620][f]未测定
于[L.A.苏丹,C.M.苏丹,C.德毕厄,P.怀斯,应用化学国际版2007,
119,7617-7620]中。
表5.图5和6的基质用复合物1b的氢化[a]
[a]除非另外提及，否则含0.02mol基质的7mL溶剂在75mL
巴尔高压容器中经氢化。[b]催化剂，mol％。[c]碱，mol％。[d]选
择率(当无C＝C键氢化时为100％)。[e]通过NMR光谱的定量整
合确定的转化为醇的总(饱和+不饱和)转化率。[d]在300mL巴
尔高压釜中的氢化。
讨论
如上文所论述，化学选择性难以在酯/烯醇化物氢化中实现；已
知少数有效催化剂，且已知的催化剂仅最近才变得可用。用当前可用
的催化剂(I-V)和本文公开的催化剂(1、3、4)研究化学衍生自蓖
麻油的10-十一烯酸甲酯的氢化。视为10-十一烯酸甲酯氢化的最所需
产物的10-十一醇为用于香料产品和聚合化合物的有价值的材料。使
用氢化催化剂I-V的10-十一烯酸甲酯的氢化结果(参见图2)概述
于表4中。10-十一醇的乙烯基易于通过NMR在反应混合物中鉴别。
C＝C键的氢化分别导致δ0.89和14.1ppm处的1H和13C甲基共振，
而9-烯产物在δ12.6、123.7、131.0(Z)和17.8、124.8、131.9(E)处展
现相异13C位移。
发现工业催化剂II(Ru-MACHO，高砂(Takasago))、III和IV
(菲尔梅尼希)以类似速率氢化10-十一烯酸甲酯的C＝O和C＝C键。
C-10到C-9的C＝C键迁移也是一个问题。米尔施泰因催化剂I得到
大多饱和的产物(参见表4)，其不具有10-十一醇。锇催化剂V的性
能也不令人满意。
复合物1-4(参见表4)基于NNXP-R＝PyCHNHC2H4XPR2配体
系统(X＝NH、CH2、O)。在复合物1-4中，NNNP-tBu复合物1b成
为用于10-十一烯酸酯还原的最成功催化剂：其氢化速率和选择率在
无溶剂的情况下进一步增加。因此，在104的基质与催化剂比率(8g
无溶剂10-十一烯酸甲酯和2.2mg1b)的情况下，氢化定量在5小时
内，选择率为98％(参见表5，E1)。
因此，复合物1b另外在改变反应温度、溶剂、碱和时间时在一
大群具有挑战性的基质上测试(参见表5、图5和6)。已确认1b为
具有极好羰基选择率的稳固、实用、高度有效H2氢化催化剂。
复合物1b也对于某些基质，尤其是K4、K5和K6展示立体选
择性(参见图6和7)。不受理论束缚，假设此类立体选择性由复合
物1b的一面比另一面更位阻，导致基质优先与最小位阻侧相互作用，
产生立体选择性产物而产生。此展示本文公开的复合物可以有效地产
生立体选择性氢化产物。
式(6)和(7)的复合物(下文展示，其中R1＝iPr)经由上文所述的
一般方法合成。复合物(6)展示在酯、酮、烯醛、烯酮、烯酸酯、植物
和种子油、具有多个酯基的酯和亚胺基氢化中与复合物(1a-c)、(3)和
(4)类似的活性和/或区位选择性。复合物(7)未显示在烯醛、烯酮、烯
酸酯氢化中与复合物(1a-c)、(3)和(4)类似的区位选择性。
实例17：桐油的转酯化和氢化
向含有100g(约0.114mol)桐油(来自天然来源)的250mL
圆底烧瓶中添加KOH(300mg)于50mL乙醇中的溶液。所得混合
物经剧烈搅拌且在90℃下加热1小时。在所述时间之后，添加200mL
己烷且用3×100mL含Na2CO3(5w％)的水洗涤随后获得的萃取物。
有机层经MgSO4干燥2小时，通过5cm×3cmAl2O3层过滤，且在真
空中去除己烷。乙酯的混合物分离为67g(64％)浅黄色油。其组成
通过NMR光谱法测定(参见图4)。
实例18：桐油和椰子油用复合物1a的氢化.
复合物1a的THF溶液(14mg或32mg，50mL)添加到tBuOK
(就Cs2CO3来说的67mg或197mg，3mol％)中。搅拌所得混合物
1-2分钟且随后添加椰子(或桐)油(0.02mol)。混合物随后转移到
装备有磁力搅拌棒的300mL不锈钢反应器(巴尔)中。反应器通过
用H2(150psi，10巴)加压/排气两个循环进行吹扫，且随后用H2
(725psi，50巴)加压且与H2源断开。反应在100℃下进行。在所
需量的反应时间结束时，将反应器放置到冷水浴中且在冷却到环境温
度之后减压。结果参见表6。
表6.椰子油和桐油使用复合物1a的氢化.
a转化率指示转化为醇的脂肪酸的量；未观测到C＝C氢化。b转
化率指示转化为醇的脂肪酸的量。
c由于桐油为许多脂肪酸的混合物，未计算选择率。
本说明书中提及的所有公开案、专利和专利申请指示本发明所涉
及的领域的技术人员的技术水平且以引用的方式并入本文中，其程度
如同每一个别公开案、专利或专利申请专门且个别地以引用的方式并
入。
已如此描述了本发明，将显而易见的是其可以多种方式变化。此
类变化不应视为脱离本发明的精神和范围，且所属领域的技术人员将
清楚的是所有此类修改既定包含在以下权利要求书的范围内。