烯烃复分解反应催化剂与其应用简介.ppt

单击此处编辑母版标题样式,2021,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,烯烃复分解反应催化剂及其应用简介,Seminar I,2006 04 06,1,2021,复分解-,meta,thesis,前言,交换,位置,“舞伴交换”,2,2021,前言,合成出实用的,金属卡宾催化剂,烯烃复分解,反应的意义,催化剂演变、,存在问题及展望,应用举例,提出反应机理,05 Nobel Prize,3,2021,烯烃复分解反应的意义,催化剂演变、存在问题及展望,应用举例,4,2021,烯烃复分解反应的意义,催化剂演变、存在问题及展望,应用举例,5,2021,烯烃复分解反应的意义,背景,有机反应本质：,C-C键的增减,及相应官能团的修饰；,从热力学上讲前者比较困难，是合成当中,核心问题,和关键步骤；,常规形成碳碳键的方法：,Diels-Alder,反应（周环加成）,烯烃热聚（自由基型）,Aldol,缩合/,Friedek-Carfts,反应/,Grignard,反应,/,Wittig,反应等,Pd/Ni,催化交联,6,2021,方法种种，各需特定条件，适用范围窄。对一些,复杂天然产物、重要药物及重要酶抑制剂结构的,修饰改造；传统构造C-C键方法颇显苍白无力。,烯烃、炔烃及金属有机物与卤代烃在,Pd/Ni,催化,下交联。,M=Hg,Cu,Al,B,Sn,7,2021,打破了通常意义下碳碳双键化学惰性难以改造的固有模式，并且可,任意构造碳碳双键。,是制备功能高分子材料重要方法之一,。,意义,8,2021,烯烃复分解反应的意义,催化剂演变、存在问题及展望,应用举例,9,2021,烯烃复分解反应问世及相关催化剂,1957年美国,Standard oil,公司和,DuPont,公司分别发现了,丙烯岐化,反应(MoO,3,/Al,2,O,3,Al-(,i,-C,4,H,9,)和,降冰片烯聚合,反应(MoO,3,/Al,2,O,3,-LiAl,4,)；,催化剂：含,M、W,或,Re,氧化物的多相催化剂；使用条件苛刻，寿命很低。,对反应本质及催化剂作用机制缺乏正确认识。,102021,1971年Yves Chauvin,创造性地提出,金属卡宾催化的金属四元杂环机理-,烯烃分子碳碳双键在金属卡宾作用下发生断裂重组过程,。,1975年 Schrock、Grubbs及Katz等人通过实验验证了这一机理，使真正在分子水平上研究该反应成为了可能。,11,2021,第一个明确、有用的催化剂,Schrock小组历时十余年，于1990年开发出以为代表的Schrock均相,催化剂（已商品化）。,*催化剂组分单一，便于考察催化剂结构与其催化,活性的关系。,*烷氧基配体对催化剂活性有着至关重要的作用。,12,2021,手性催化剂,动力学拆分,手性合成,La,D.S.;Alexander,J.B.;Cefalo,D.R.;Graf,D.D.;Hoveyda,A.H.;Schrock,R.R.,J.Am.Chem.Soc.,1998,120,9720-9721,;,Sattely,E.S.;Cortez,G.A.;Moebius,D.C.;Schrock,R.R.;Hoveyda A.H.,J.Am.Chem.Soc,2005,127,8526-8533,Schrock催化剂应用,副产品,简单烯烃,原子经济,13,2021,第一个具有普适意义的催化剂,Grubbs小组于1992年报道了卡宾配位钌化合物。牺牲了部分活性，但提高了选择性，耐氧，可在质子溶剂中使用。,以-PCy,3代替-PPh,3,，活性剂选择性均有提高，已成为评价其它催化剂的一种标准。,催化剂活性与其-PCy,3,解离生成高活性单瞵Ru的解离能力有关。以含氮杂环配体取代其中一个-PCy,3,活性热稳定性均大大提高(第二代Grubbs催化剂)。,使用最广泛,工业催化,Huang,J.;Stevens,E.D.;,Nolan,S.P.,;Petersen,J.L.,J.Am.Chem.Soc.,1999,121,2674-2678.,Scholl,M.;Trnka,T.M.;Morgan,J.P.;Grubbs,R.H.,Tetrahedron Lett.,1999,40,2247-2250.,14,2021,Schrock和Grubbs催化剂优缺点之比较,Schrock催化剂,优点：活性高，底物广（,空间效应,和电子效应,）。,缺点：对水、氧及溶剂中痕量杂质都很敏感，,不易储存，底物中羟基/羰基使之中毒。,Grubbs催化剂,优点：耐质子，稳定，底物更为广泛。,缺点：底物中的氨基会使催化剂中毒,。,15,2021,Grubbs催化剂的发展,Hoveyda研究开发出了氧螯合苯亚甲基,的,N,-杂环卡宾钌络合物催化剂。,Grubbs等人相继开发出水溶性,催化剂,与水溶性产物分离？,易分离,Cossy,J.;Bargiggia,F.;BouzBouz,S.,Org,.,Lett,.,2003,5459-462.,Lynn,D.M.;Kanoaka,S.;Grubbs,R.H.,J.Am.Chem.,Soc,.,2001,123,3187-3193.,Lynn,D.M.;Mohr,B.;Grubbs,R.H.;Henling,L.M.;,Day,M.W.,J.Am.Chem.Soc.,2000,122,6601-6609.,16,2021,Gallivan,J.P.;Jordan,J.P.;Grubbs,R.H.,Tetrahedron Lett,.,2005,46,2577-2580,溶于水、甲苯、二氯甲烷等,但不溶于乙醚,n,17,2021,离子液体引入,Yao,Q.W.等以Hoveyda-Grubbs催化剂为基础，,将,离子液体引入。,保留了,原有优点。此外，,催化剂,易分离，循环使用17次活性损失不多.,Yao,Q.W.;Sheets,M.,J.Organomet.Chem.,2005,690,35773584,18,2021,复分解催化剂存在问题及展望,存在问题,底物位阻,-对四取代烯烃交叉复分解反应及桶稀开环聚合不能有效实现；,立体化学问题尚无普遍规律可循,-催化不对称转化、产物顺反异构体的选择性控制；,不耐碱,-氨基、氰基易使钌催化体系中毒；,工业应用,尚很少。,19,2021,展望,基础研究能否进一步突破，解决催化剂的,效率、选择性,等方面的问题。,催化剂本身改造：,配体修饰,催化体系适当改变：催化剂/底物,固载,；,助,催化剂,加入等。,20,2021,烯烃复分解反应的意义,催化剂演变、存在问题及展望,应用举例,21,2021,鞘胺醇（,sphingoine）,类似物的制备,大大简化了,合成步骤,Nussbaumer,P.;Ettmayer,P.;Carsten,P.;Rosenbeiger,D.;Hogenauer K.,Chem.Commun.,2005,50865087.,sphingoine,是体内合成,鞘脂类最主要的底物，本身也有重要的生理功能，可参与肿瘤侵袭、热休克反应和遗传毒性应激反应等。,鞘胺醇,22,2021,Vitamin D,3,类似物合成,I为,Vitamin D,3,活性代谢产物,可调节体内钙和磷的动态平衡，参与细胞增殖、识别等重要功能，可作为,牛皮癣、白血病及肿瘤,的治疗药物。,I直接作为药物时，有较强的,血钙过高副作用,，对I进行适当修饰，则可明显改善。,代谢,23,2021,No reaction!Why?,24,2021,I合成方法,commercial,Wojtkielewicz,A.;Morzycki,J.W.,Org.Lett.,2006,8,*,839-842.,Ahmed,M.;Atkinson,C.E.;Barrett,A.G.M.;Malagu,K.;Procopiou,P.A.,Org.Lett.,2003,5,669-672.,25,2021,抗癌新药,Epothilone,的化学合成,Epothilone,(埃坡霉素)：微生物粘细菌产生 的一新型天然细胞毒性化合物；其抗肿瘤机制与紫杉醇相似，但结构,相对简单,水溶性较好，副作用很小，具有更强的抑瘤作用,。,26,2021,Biswas,K.;Lin,H.;Njardarson,J.T.;Chappell,M.D.;Chou,T.C.;Guan,Y.B.;Tong,W.P.;,He,L.F.;Horwitz,S.B.;Danishefsky,S.J.,J.Am.Chem.Soc,2002,124,9825-9832,27,2021,总结,大大缩短了有机合成的步骤，提高了效率；,大大丰富了有机化学家改造碳骨架的手段，甚至可以“随心所欲”地改造分子；,28,2021,“他们的成果本身非常重要，更重要的是这一成果在生产生活领域有着极其广泛的应用，他们的成果推动了有机化学和高分子化学的发展，每天都惠及人类。”,-戴立信 院士,29,2021,参考文献,1 La,D.S.;Alexander,J.B.;Cefalo,D.R.;Graf,D.D.;Hoveyda,A.H.;Schrock,R.R.,J.Am.Chem.Soc.,1998,120,9720-9721,.,2,Sattely,E.S.;Cortez,G.AMoebius,D.C.;Schrock,R.R.;Hoveyda,A.H.,J.Am.Chem.Soc,2005,127,8526-8533,3,Huang,J.;Stevens,E.D.;Nolan,S.P.;Petersen,J.L.,J.Am.,Chem.Soc.,1999,121,2674-2678.,4 Scholl,M.;Trnka,T.M.;Morgan,J.P.;Grubbs,R.H.,Tetrahedron Lett.,1999,40,2247-2250.,5 Cossy,J.;Bargiggia,F.;BouzBouz,S.,Org,.,Lett,.,2003,5,459-462.,6 Lynn,D.M.;Kanoaka,S.;Grubbs,R.H.,J.Am.Chem.Soc,.,2001,123,3187-3193.,7 Lynn,D.M.;Mohr,B.;Grubbs,R.H.;Henling,L.M.;Day,M.W.,J.Am.Chem.Soc.,2000,122,6601-6609.,30,2021,11 Gallivan,J.P.;Jordan,J.P.;Grubbs,R.H.,Tetrahedron Lett,.,2005,46,2577-2580.,12 Yao,Q.W.;Sheets,M.,J.Organomet.Chem.,2005,690,35773584,13 Nussbaumer,P.;Ettmayer,P.;Carsten,P.;Rosenbeiger,D.;Hogenauer K.,Chem.Commun.,2005,50865087.,14 Wojtkielewicz,A.;Morzycki,J.W.,Org.Lett.,2006,8,839-842.,17 Ahmed,M.;Atkinson,C.E.;Barrett,A.G.M.;Malagu,K.;Procopiou,P.A.,Org.Lett.,2003,5,669-672.,18 Biswas,K.;Lin,H.;Njardarson,J.T.;Chappell,M.D.;Chou,T.C.;Guan,Y.B.;Tong,W.P.;,19 He,L.F.;Horwitz,S.B.;Danishefsky,S.J.,J.Am.Chem.Soc,2002,124,9825-9832.,31,2021,谢谢,32,2021,33,2021,34,2021,