[发明专利]新型烯烃易位催化剂

说明书

本发明涉及用于烯烃易位反应的新型催化剂，特别涉及能够主要给出烯烃产物的Z-异构体的催化剂。

发明背景

催化烯烃易位是通常制备碳-碳键且尤其制备碳-碳双键（C=C）的最灵活的方式之一（1、2、3）。该反应形式上使两个不同的碳-碳双键（C=C）裂解成四个片段，这四个片段与两个新的C=C双键重新组合以形成烯烃产物，其中交换了原始片段配偶体。最近的5-10年已经发现在该反应用于制造精细化学品、聚合物和药物的使用方面的几乎爆炸式的增长。该反应为催化反应且据报道易位催化剂的市场价值为$1.5bn（占全世界催化剂市场的12.5%）且每年以9-10%扩增。尽管有了该成果，但一个重要的问题仍然是：该转变的产物通常为顺式（Z）二取代异构体与反式（E）二取代异构体的混合物，其中热力学更稳定的E-异构体通常是主要组分，参见图1。

在给定E-异构体与Z-异构体对之内的生物、化学和物理性质实际上可能完全不同，这使对于选择性制造单一异构体的需要变得突出。所制造的异构体混合物必须经历高成本的分离过程。有时，该分离甚至是不可能的（4）。

催化剂的主要作用是控制所形成的异构体的比率且预计实用且工业上相容的立体选择性催化剂的利用度以扩增烯烃易位在有机合成和聚合化学中的适用性（3）。所述催化剂将对通过闭环易位（RCM）合成大环具有特定的影响。在很多情形下实际上需要Z-烯烃官能度，因为其存在于目标分子中或者因为其对于随后的立体特异性转变是必要的。具有生物活性（例如，抗癌、抗菌和抗真菌）的各种天然产物含有Z-烯烃大环框架，参见表1。在大多数情形下，提取这些分子的成本受到限制，且总体合成是唯一的供选方案（4、5）。所述大环的形成非常具有挑战性，在少数的供选路径之中RCM最为突出（1、5、6）。遗憾的是，在RCM中缺乏立体控制（现有的催化剂无法提供立体选择性RCM）构成一个严重的缺陷。

由于在烯烃易位步骤中缺乏立体控制，所以炔烃易位（即，三键易位，而不是双键易位）接着林德拉（Lindlar）还原至今是制造在表1中的大多数化合物的最适宜的合成路径（4、7、8）。然而，由于一些目标产物的商业重要性，已经精心设计了特定的程序来增加Z-异构体的产率且改善产物的分离（9）。

表1.合成路径可以经由顺式选择性烯烃易位大幅简化的天然产物的代表性实例。

($)：商业产品

立体化学结果通常是无法预测的且取决于许多因素，诸如底物和催化剂的性质、反应条件和特定添加剂的存在（8-11）。因此需要耗时且高成本的经验方法来改善制造个别分子的工艺。因此，对于有效立体选择性催化剂的探索在很大程度上受到商业需要的推动（3）。

近来，Schrock和Hoveyda已经公开了第一类Z-立体选择性催化剂（参看，例如催化剂A，图2）（12-15）。这些新型催化剂基于钼或钨且能够促进易位转变，诸如开环/交叉易位（ROCM）（13）、开环易位聚合（ROMP）（14）和交叉易位（CM）（15）。然而，至今还没有报道RCM的实例。另外，基于钼和钨的催化剂对空气和水分敏感且具有有限的官能团耐受性。这些问题对于该新型立体选择性类别来讲不是特有的，而是由所使用金属的性质引起且是整个Schrock催化剂家族所共有的（10）。这些问题对于许多工业应用来讲是严重的缺点。

对于获得立体选择性的基于钌的催化剂（催化剂B-D，参看图2）已经提出了几种设计策略，但是迄今为止由这些方法产生的选择性和通用性仍然令人失望（16）。

美国专利5,312,940、5,342,909、5,969,170、6,111,121、6,635,768和6,613,910；国际专利申请案WO 98/21214、WO 00/71554和WO 2004/112951公开了五配位的钌和锇烯烃易位催化剂。这些文献的内容以引用的方式并入本文中。这些催化剂具有通用结构：

其中M为金属，L和L¹为中性配体，R¹和R²为H或有机结构部分且X和X¹为阴离子配体。

类似地，在美国专利6,818,586和美国专利申请US 2003/0069374中也已经公开了六配位的钌和锇烯烃易位催化剂。这些文献的内容以引用的方式并入本文中。这些催化剂具有通用结构：