[发明专利]钌基复分解催化剂，用于其制备的前体以及其用途

说明书

本发明是针对格拉布(Grubbs-Hoveyda)类型的钌基复分解催化剂。在此描述的这些新型的2-芳氧基取代的O-螯合Ru基催化剂甚至在温和的反应条件(如在低的温度和短的反应时间)下允许快速的复分解反应。它们显示了快速的引发行为。

在另一个方面，本发明是针对新的苯乙烯基前体，这些前体是用于制备本发明的这些钌基催化剂的中间产物。这些苯乙烯基前体能够以一种成本有效且时间有效的方式制备并且允许在此描述的这些新的复分解催化剂的经济且直接的制备。

本发明进一步提供了一种用于从苯乙烯基前体开始生产这些新钌基催化剂的方法，并且还涉及这些新Ru基催化剂在烯烃复分解反应中的用途。根据本发明的方法的特征为新的反应步骤并且允许以优异产率合成Ru基催化剂。因此，该方法适合于在商业生产规模上被直接采用以合成根据本发明的催化剂。

这些Ru基催化剂尤其适合催化闭环复分解(RCM)、交叉复分解(CM)和开环复分解聚合(ROMP)。这些新的催化剂在烯烃复分解反应中将快速催化剂引发与异常的活性相结合。低催化剂负载量足以通过复分解反应转化宽范围的底物。

用于烯烃复分解反应的Ru基催化剂是从现有技术已知的并且在过去的十年已经获得越来越大的重要性。总体上，烯烃复分解反应包括一个碳-碳双键的金属催化重排并且在生产复杂天然产物和聚合物中尤其重要。然而，这样的反应易于受它的引发速度限制。因此，快速烯烃复分解转化要求高温或快速引发的预催化剂。

Ru基催化剂特别地适合用于催化此类反应。这是因为它们的高稳定性以及对不同的官能团有宽泛的耐受性。由于首先引入它们，这些催化剂通过对应配体的不同改变在它们的稳定性和反应性方面已经增强。从现有技术已知的格拉布类型的催化剂典型地的特征是在一个苯亚甲基配体中的2-异丙氧基基团(参见式(a))。该氧原子以一种螯合的方式结合在该钌原子上。

在WO 02/14376 A2中已经描述了对应的复分解催化剂。根据对应的底物为了获得RCM反应产物的足够的产率，约1mol-％至5mol-％的催化剂负载量、中等至高的反应温度以及最高达44小时的反应时间是必要的。

在后来的发展中，通过在六元环的4位和5位引入吸电子和供电子基团(Y，Z)已经对该苯亚甲基基团进行改性，这同样对Ru＝CHR键具有作用(参见式(b))。

此类改性的复分解催化剂已经被Lemcoff，Tzur等人制备。提及的是这些催化剂显示出对于闭环复分解和交叉复分解的活性。对应的实验数据显示了使用在1mol-％与2.5mol-％之间的催化剂负载量对应反应产物的足够的产率。当在更有挑战性的复分解反应如交叉复分解中使用引用的催化剂时获得了较低的产率(参见Tzur,E.,Szadkowska,A.,Ben-Asuly,A.,Makal,A.,Goldberg,I.,Wozniak,K.,Grela,K.,Lemcoff,N.G.,Chem.Eur.J.[欧洲化学期刊]2010,16,8726-8737)。

此外，不同的烯烃复分解催化剂也已经被Lemcoff等人报道，建议氮、硫、硒和磷作为螯合原子(参见Diesendruck,C.E.,Tzur,E.,Ben-Asuly,A.,Goldberg,I.,Straub,B.F.,Lemcoff,N.G.,Inorg.Chem.[无机化学].2009,48,10819-10825)。Grela等人已经报道了带有一个螯合氮原子的吡啶基钌催化剂。包含胺螫合配体的钌催化剂也已经被Grela等人报道(参见Zukowska,K.,Szadkowska,A.,Pazio,A.E.,Wozniak,K.,Grela,K.,Organometallics[有机金属化合物]2012,31,462-469)。高温、几个小时一直到几天的长的反应时间以及中等至高催化剂负载量对于获得对应复分解反应产物的足够的产率是必需的。

N-螯合的格拉布型催化剂还已经由Plenio,Peeck等人提供(参见式(c)和(d))。然而，该N-螯合的催化剂的制备是昂贵且耗时的，尤其由于这些前体仅可以通过一种包括几个反应步骤的费力且昂贵的制备方法获得(参见Peek,L.H.,Savka,R.D.,Plenio,H.,Chem.Eur.J.[欧洲化学期刊]2012,18,12845-12853)。