化学合成

复分解

 钌基复分解催化剂

 介绍

现在,烯烃复分解已经是一种深入人心的合成技术,并且是实现无数种化学结构绿色构建的有力方法。人们就这一关键方法改变了合成化学领域的这一观点形成了广泛共识,最终,2005年诺贝尔化学奖颁给了烯烃复分解的先驱:Yves Chauvin、Robert H. Grubbs和Richard R. Schrock。后过渡金属亚烷基配合物,特别是亚烷基钌,推动这种合成方法进入了碳-碳键形成技术的前沿,这很大程度上是由于这些催化剂的官能团耐受性,以及它们无需手套箱或Schlenk技术就可进行处理的这一特性所推动的。如下所示,钌亚烷基参与了一系列反应范式,全部在烯烃复分解的保护下。1

上述反应类别中的大多数成功实例都使用了基于Ru的烯烃复分解反应:第一代和第二代Grubbs催化剂或Hoveyda-Grubbs类似物

初始的复分解催化剂为“第一代”催化剂,带有两个膦配体(例如上述的第一代Grubbs催化剂)。第二代催化剂和Hoveyda-Grubbs改性催化剂的开发驱动力主要是人们需要更多的活性催化剂来完成第一代系统无法进行的转换反应,例如空间要求高和缺电子烯烃的复分解。虽然这些改进的催化剂拓宽了烯烃复分解反应的领域,但在有些情况下,第一代催化剂在给定的复分解反应中可以继续得到优异或杰出的结果。因此,很显然,在许多情况下,不存在通用的复分解催化剂。2

Sigma-Aldrich很荣幸成为Materia钌复分解催化剂的独家研究级规模供应商,包括第一代和第二代Grubbs,以及Hoveyda-Grubbs催化剂。我们最近进一步扩展了我们的产品组合,包括五种最先进的催化剂,它们都具有独特的反应性和量身定制的初始速率。这些“下一代”催化剂扩大了这一强大反应类型的范围,例如:允许复分解反应在低温下进行,并且通过交叉复分解形成四取代烯烃。

 

 优势

  • 最快和最通用的烯烃形成方法之一
  • 超强的官能团容忍度
  • 卓越的催化剂稳定性和操作特性
  • 宽范围催化剂系列可实现快速反应优化
  • 以最少的废弃物和副产品实现清洁反应

 

 Sigma-Aldrich复分解产品组合

货号 应用说明 结构 加入购物车
578703 动力学应用曲线与Grubbs第一代催化剂类似.1

578681 动力学应用曲线与Grubbs第一代催化剂类似.1

682365 比Grubbs第二代催化剂启动慢,因此可用于高放热ROMP应用。针对以前对复分解反应无活性的烯烃,其在CM和RCM中显示出独特的反应性。也可用于串联CM / Wittig烯烃化方法.1a,3,4

579726 Grubbs第一代催化剂-
第一种被广泛用于有机合成的复分解催化剂。可用于应变环烯烃,以及内烯烃乙烯基分解的ROMP,以及各种反应条件下端烯烃的ADMET、CM和RCM,包括质子化介质.1

569747 Grubbs第二代催化剂-
一般比第一代催化剂更有活性。 RCM中的活性增加。用于空间要求很高或失活烯烃,包括1,1-二取代烯烃和α,β-不饱和羰基.1

577944 Hoveyda - Grubbs第一代催化剂-
具有与Grubbs第一代类似的反应性。已被证明在RCM中可用于大环的形成.1

569755 Hoveyda - Grubbs第二代催化剂-
 与Grubbs第二代相比,反应性相当,但在较低温度下更容易启动。可以有效用于缺电子底物的复分解.1

682284 在空间位阻烯烃复分解中的反应性较高,特别是在RCM中。用于通过CM和RCM制备四取代烯烃.1a,5

682373 682284, 的Hoveyda-Grubbs类似物,具有类似反应性。启动速度比682284, 慢,但在溶液中表现出更高的稳定性。根据底物和反应条件,它可能比6822841a,5更有效

682381 潜伏性引发剂,引发后活性非常高,与其他第二代催化剂相似。在需要较长单体/催化剂树脂处理时间的ROMP应用中有用。在非ROMP应用中也可能有用.1a,6,7
682330 不稳定的吡啶配​​体导致其是一种非常快的引发剂(〜0℃)。在丙烯腈CM中有效。在RCM和ROMP生产嵌段共聚物和窄PDIs的聚合物方面也有效.1a,8,9,10,11

687944

 

钌复分解催化剂试剂盒I:上述Ru基复分解催化剂的11种样品


参考文献:
(1) For recent reviews, see: (a) Schrodi, Y.; Pederson, R. L. Aldrichimica Acta 2007, 40, 45. (b) Adv. Synth. Catal. 2007, 349, 1–268 (Olefin Metathesis Special Issue). (c) Grubbs, R. H. Tetrahedron 2004, 60, 7117. (d) Handbook of Metathesis; Grubbs, R. H., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2003; Vols. 1–3. (e) Trnka, T. M.; Grubbs, R. H. Acc. Chem. Res. 2001, 34, 18. (f) Fürstner, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 3012. (g) Schuster, M.; Blechert, S. Angew. Chem., Int. Ed. 1997, 36, 2036.
(2) With the increase of the number of reported metathesis-active Ru-catalysts, a standardized set of reactions conditions has been proposed for the purposes of comparing catalyst performance. See: Ritter, T. et al. Organometallics 2006, 25, 5740.
(3) (a) Chatterjee, A. K. et al. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 3783. (b) Chatterjee, A. K.; Grubbs, R. H. Org. Lett. 1999, 1, 1751.
(4) Murelli, R. P.; Snapper, M. L. Org. Lett. 2007, 9, 1749.
(5) Stewart, I. C. et al. Org. Lett. 2007, 9, 1589.
(6) Ung, T. et al. Organometallics 2004, 23, 5399.
(7) Benitez, D.; Goddard, W. A., III. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12218.
(8) Love, J. A. et al. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 4035.
(9) Sanford, M. S. et al. Organometallics 2001, 20, 5314.
(10) Choi, T.-L.; Grubbs, R. H. Angew. Chem. 2003, 115, 1785.
(11) Ritter, T. et al. Organometallics 2006, 25, 5740.

 代表性应用

闭环复分解(RCM)

关于使用Grubbs和Hoveyda-Grubbs第一代和第二代小分子和天然产物合成催化剂的RCM实例已经有了众多报道。例如,Danishefsky研究小组在migrastin的全合成中使用了Grubbs第二代催化剂,migrastin是一种来自链霉菌(Streptomyces)的大环内酯分离物,被发现可抑制人类肿瘤细胞迁移。1


参考文献: Gaul, C. et al. J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 6042.

最近,在报道中,人们发现Grubbs和Hoveyda-Grubbs第二代催化剂的改进版在通过RCM制备四取代烯烃时具有非常高的反应活性。人们相信,用邻甲苯基取代NHC配体上的均三甲苯取代基会产生具有较少空间阻碍的配合物,从而可以对更大的烯烃进行配位。

参考文献: Stewart, I. C. et al. Org. Lett. 2007, 9, 1589.

交叉复分解(CM)

交叉复分解是一种快速合成简单/复杂烯烃结构单元的有效方法,Grubbs已经开发了一个极好的模型来预测交叉复分解反应的结果,该反应基于反应物的烯烃类型(即烯烃倾向二聚化的趋势,以及那些同型二聚体发生进一步复分解的反应性)以及所用的催化剂。1第一代和第二代催化剂均可用于CM中,后者在实现有空间要求或高度失活的烯烃底物的置换中表现出优异的反应性。2以下实例描述了如何使用第二代催化剂完成一些更难的复合复分解反应


参考文献: (1) Chatterjee, A. K. et al J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 11360. (2) For selected examples of CM reactions, see: (a) Vernall, A. J.; Abell, A. D. Aldrichimica Acta 2003, 36, 93. (b) Funk, T. et al. Org. Lett. 2005, 7, 187. (c) Lautens, M.; Maddess, M. L. Org. Lett. 2004, 6, 1883. (d) Chatterjee, A. K. et al. Org. Lett. 2002, 4, 1939. (e) Raju, R.; Howell, A. R. Org. Lett. 2006, 8, 2139. (3) See: Schrodi, Y.; Pederson, R. L. Aldrichimica Acta 2007, 40, 45 and references therein.

烯炔复分解

尽管烯炔复分解的研究还不像烯烃复分解那样彻底,但是烯炔复分解是一种以分子内或分子间方式构建1,3-二烯的有力方法1。分子内变体已被应用于了杂环化合物的合成,在分子间反应中,已经有了立体选择性烯炔交叉复合物相关报道。2

参考文献: (1) For recent reviews, see: (a) Diver, S. T.; Giessert, A. J. Chem. Rev. 2004, 104, 1317. (b) Hansen, E. C.; Lee, D. Acc. Chem. Res. 2006, 39, 509. (2) For some recent examples these reactions, see: (a) Núñez, A. et al. Chem. Commun. 2006, 2690. (b) Mori, M. Adv. Synth. Catal. 2007, 349, 121. (c) Kim, B. G.; Snapper, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 52.

开环复分解聚合(ROMP)

Ru基烯烃复分解催化剂的一些最早的商业应用出现在应变环烯烃的开环复分解聚合领域。双环戊二烯的活性聚合已得到了广泛研究。


参考文献: (1) Black, G.; Maher, D.; Risse, W. Living Ring-Opening Olefin Metathesis Polymerization. In Handbook of Metathesis; Grubbs, R. H., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2003; Vol. 3, pp 2-71. (2) Harned, A. M. et al. Aldrichimica Acta 2005, 38, 3.

如下所示,人们发现3-溴吡啶连接的钌配合物在降冰片烯和氧代-降冰片烯衍生物的受控活性聚合中非常有活性。与使用Grubbs第二代催化剂获得的聚合物相反,该聚合物通常表现出窄多分散性。

参考文献: Choi, T.-L.; Grubbs, R. H. Angew. Chem. 2003, 115, 1785.

复分解反应过程中烯烃异构化的控制

人们已经报道了一些关于在复分解反应过程中抑制烯烃迁移的方法,包括使用如下所述的添加剂,比如醌,1或者也可以使用Grubbs第二代催化剂,在MeOH、高温(〜60°C)下完成烯丙基与反丙烯基的异构化。2


参考文献: (1) (a) Raju, R. et al. Org. Lett. 2007, 9, 1699. (b) Moise, J. et al. Org. Lett. 2007, 9, 1695. (c) Hong, S. H. et al. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17160. (2) Hanessian, S. et al. Org. Lett. 2006, 8, 5481.

从复分解反应混合物中除去Ru金属

使用钌卡宾的大多数复分解反应都存在一个问题:如何在完成反应后有效地除去钌杂质。除了重新设计催化剂之外,1人们已使用多种方法来清除钌物质,包括使用:水溶性膦,3氧化剂(如三苯基膦氧化物,4DMSO,4或四乙酸铅),中孔硅酸盐,6极性异氰化物7和活性炭

参考文献: (1) For example, see: Hong, S. H.; Grubbs, R. H. Org. Lett. 2007, 9, 1955. (2) For a summary of existing methods for removal of Ru-species from metathesis reactions, see: Conrad, J. C.; Fogg, D. E. Curr. Org. Chem. 2006, 10, 185. (3) (a) Maynard, H. D.; Grubbs, R. J. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 4137. (b) Grubbs, R. H. Org. React. 2004, 22, 123. (4) Ahn, Y. M. et al. Org. Lett. 2001, 3, 1411. (5) Paquette, L. A. et al. Org. Lett. 2000, 2, 1259. (6) McEleney, K. et al. Org. Lett. 2006, 8, 2663. (7) Galan, B. R. et al. Org. Lett. 2007, 9, 1203. (8) Cho, J. H.; Kim, B. M. Org. Lett. 2003, 5 531.

 

 产品信息