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用于使取代二烯烴選擇性鈀催化為調(diào)聚物的方法與流程

文檔序號(hào):11170220閱讀:1032來源:國(guó)知局
背景二烯烴的調(diào)聚反應(yīng)是具有高原子效率的反應(yīng),其包括使這些底物二聚化和隨后加入親核試劑。關(guān)于二烯烴的調(diào)聚反應(yīng)的研究通常使用丁二烯烴作為底物(consiglio&waymouth(1989)chem.rev.89:257;clement,etal.(2008)chem.eur.j.14:7408;vanleeuwen,etal.(2011)coord.chem.rev.255:1499;grotevendt,etal.(2007)tetrahedronlett.48:9203;tschan,etal.(2010)j.am.chem.soc.132:6463;ep0542366)。通常使用親核試劑如醇、水或胺,并且為諸如1-辛醇的產(chǎn)物提供簡(jiǎn)單和直接的方法。不對(duì)稱底物如異戊二烯的調(diào)聚反應(yīng)的研究較少,因?yàn)槠浯嬖诰薮蟮膮^(qū)域選擇性挑戰(zhàn)(lapkin,etal.(2015)catal.sci.technol.5:1206;jackstell,etal.(2007)j.organomet.chem.692:4737;nunes,etal.(2007)catal.commun.8:1798;hidai,etal.(1982)j.organomet.chem.232:89;dani,etal.(1996)j.braz.chem.soc.7:15;keim,etal.(1983)j.catal.20:129;leca&réau(2006)j.catal.238:425;etal.(1985)j.mol.catal.31:335;maddock&finn(2000)organometallics19:2684)。實(shí)際上,使用該底物,可以獲得多達(dá)12個(gè)產(chǎn)物,盡管直鏈調(diào)聚物1-4(1'-4')通常是主要產(chǎn)物(方案1)。此外,除了四種不同的三烯烴副產(chǎn)物之外,還可以獲得四種支化調(diào)聚物5-8(5'-8')。每種活性催化體系在特定的一組反應(yīng)條件下需要某些催化劑組分:催化劑前體和另外的配體和/或其它添加劑、親核試劑和溶劑,它們相對(duì)于彼此在特定摩爾范圍內(nèi)。活性催化劑在如下環(huán)境中形成:催化劑前體與另外的配體和/或添加劑組合以改性活性催化劑前體的性質(zhì),從而原位產(chǎn)生活性催化劑。這種新的有機(jī)鈀催化劑在某些條件下在反應(yīng)中呈活性,由此為來自不對(duì)稱二烯烴的調(diào)聚物提供了新的區(qū)域選擇性和產(chǎn)率。在本發(fā)明中,特定的活性催化體系為來自不對(duì)稱二烯烴底物的尾對(duì)頭調(diào)聚物、頭對(duì)頭調(diào)聚物和尾對(duì)尾調(diào)聚物中的每一種提供了新的區(qū)域選擇性和產(chǎn)率。催化劑前體、配體和溶劑能夠在反應(yīng)的產(chǎn)率和區(qū)域選擇性中起重要作用。用于異戊二烯調(diào)聚反應(yīng)的活性催化劑前體可包括pd絡(luò)合物,例如pdcl2、pd(oac)2和[pd(c3h5)(cod)]bf4。已使用各種膦、亞磷酸酯和磷雜環(huán)戊二烯(phospholes)作為配體,使用二乙胺作為親核試劑。已經(jīng)顯示pd前體對(duì)轉(zhuǎn)化有影響(maddock&finn(2000)supra)。在這項(xiàng)工作中,陽(yáng)離子π-烯丙基絡(luò)合物[pd(c3h5)(cod)]bf4提供了比pdcl2更快的調(diào)聚反應(yīng)。有趣的是,顯示三烷基膦例如pet3、pnbu3、ptbu3或pcy3對(duì)pdcl2不呈活性,而使用陽(yáng)離子絡(luò)合物通過使用相同配體提供了具有良好產(chǎn)率的調(diào)聚產(chǎn)物。對(duì)于異戊二烯調(diào)聚反應(yīng)的區(qū)域選擇性的控制具有挑戰(zhàn)性,并且對(duì)于直鏈調(diào)聚物1-3,幾乎沒有催化體系可提供良好的區(qū)域選擇性。據(jù)報(bào)道,帶有各種配體的鈀催化劑通過使用二乙胺作為親核試劑(方案2)以中等至良好的產(chǎn)率和良好的選擇性提供調(diào)聚物1(尾對(duì)頭;leca&réau(2006)supra),2(頭對(duì)頭;maddock&finn(2000)supra)和3(尾對(duì)尾;leca&réau(2006)supra;keim,etal.(1983)supra)。單膦、單亞磷酸酯和p,n配體是提供最高產(chǎn)率和選擇性的配體。已報(bào)道,pd/卡賓催化體系也作為使用甲醇鈉作為親核試劑的異戊二烯的調(diào)聚反應(yīng)中的催化劑,并且獲得了良好的產(chǎn)率和中等選擇性(navarro,etal.(2015)5:1447;jackstell,etal.(2007)supra;nunes,etal.(2007)supra;hidai,etal.(1982)supra;dani,etal.(1996)supra)。催化體系pd(acac)2/13-14在堿存在下以75%的選擇性提供調(diào)聚物2'。然而,當(dāng)使用較大配體15-16時(shí),產(chǎn)率顯著降低。使用催化體系pd(acac)2/pcy3獲得83%的對(duì)于調(diào)聚物1'的選擇性(23%產(chǎn)率)。盡管卡賓和大量的膦和亞磷酸酯衍生物已經(jīng)用于異戊二烯的調(diào)聚反應(yīng),但是非常少的催化體系能提供良好的產(chǎn)率和選擇性。這種選擇性問題在該過程中仍然是一個(gè)重要的挑戰(zhàn),并且需要有效的解決方案。具有獨(dú)特活性催化劑但沒有進(jìn)行特殊處理的常規(guī)催化體系(例如pdcl2、pph3、異戊二烯、二乙胺、meoh、室溫)對(duì)于調(diào)聚產(chǎn)物提供差的區(qū)域選擇性(分別是51/12/25/8尾對(duì)頭:頭對(duì)頭:尾對(duì)尾:頭對(duì)尾)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明是一種用于從二烯烴區(qū)域選擇性合成調(diào)聚物的方法,該方法包括使二烯烴在活性催化體系存在下聚合,該活性催化體系含有:(a)活性催化劑前體和配體,其中(i)活性催化劑前體選自[pd(c3h5)cod]bf4或pd(oac)2;且(ii)配體是二環(huán)己基-[1-(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-基]磷烷、三苯基膦和三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯;和(b)溶劑,例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、甲苯、丙酮、乙腈、三氟乙醇、乙醚或四氫呋喃。在一些實(shí)施方案中,活性催化劑前體和配體具有1:3至1:0.1的摩爾比率。在一個(gè)實(shí)施方案中,活性催化劑前體是[pd(c3h5)cod]bf4;配體是二環(huán)己基-[1-(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-基]磷烷;溶劑是甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、甲苯、丙酮或乙腈,并且調(diào)聚物是例如產(chǎn)率大于60重量%的尾對(duì)頭調(diào)聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中,活性催化劑前體是[pd(c3h5)cod]bf4;配體是三苯基膦;溶劑是三氟乙醇;并且調(diào)聚物是例如產(chǎn)率大于60重量%的頭對(duì)頭調(diào)聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中,活性催化劑前體是pd(oac)2;配體是三苯基膦;溶劑是三氟乙醇;調(diào)聚物是例如產(chǎn)率大于60重量%的頭對(duì)頭調(diào)聚物。還在另一個(gè)實(shí)施方案中,活性催化劑前體是[pd(c3h5)cod]bf4;配體是三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯;溶劑是乙醚、四氫呋喃或甲苯;并且調(diào)聚物是例如產(chǎn)率大于60重量%的尾對(duì)尾調(diào)聚物。根據(jù)一些實(shí)施方案,二烯烴是共軛二烯烴。在其它實(shí)施方案中,活性催化體系還含有親核試劑,例如胺。發(fā)明詳述通過篩選pd前體、膦、溶劑和反應(yīng)條件,發(fā)現(xiàn)新的催化體系即[pd(c3h5)cod]bf4/22在meoh存在下給出對(duì)于尾對(duì)頭調(diào)聚物(1)的優(yōu)異產(chǎn)率和選擇性。此外,兩個(gè)催化體系,即在tfe存在下的(a)[pd(c3h5)cod]bf4/22和在tfe中的(b)pd(oac)2/pph3對(duì)于給出優(yōu)異的頭對(duì)頭調(diào)聚物(2)的產(chǎn)率和選擇性是關(guān)鍵的。此外,發(fā)現(xiàn)[pd(c3h5)cod]bf4/27在醚溶劑如et2o和thf或甲苯的存在下提供對(duì)于尾對(duì)尾調(diào)聚物(3)的優(yōu)異產(chǎn)率和選擇性。此外,通過使用催化體系pd(oac)2/pph3(三苯基膦)成功進(jìn)行了二甲基丁二烯(對(duì)稱二烯烴)的調(diào)聚反應(yīng)。因此,本發(fā)明提供了一種用于由二烯烴來區(qū)域選擇性地合成尾對(duì)頭、頭對(duì)頭或尾對(duì)尾的調(diào)聚物的方法,該方法包括使二烯烴在[pd(c3h5)cod]bf4/22、pd(oac)2/pph3或[pd(c3h5)cod]bf4/27的特定組合和極性質(zhì)子溶劑如meoh(甲醇)、極性非質(zhì)子溶劑如et2o(乙醚)或酸性極性質(zhì)子溶劑如tfe(三氟乙醇)的存在下聚合。如本文所用,“區(qū)域選擇性合成”是指特定調(diào)聚物的選擇性制備。如本文所用,二烯烴是含有兩個(gè)可以彼此相鄰或不相鄰的碳雙鍵的烴。在一些實(shí)施方案中,根據(jù)本發(fā)明使用的二烯烴是共軛二烯烴,即具有被一個(gè)單鍵分隔的雙鍵的分子。在其它實(shí)施方案中,二烯烴是非共軛的二烯烴,即是具有被兩個(gè)或更多個(gè)單鍵分開的雙鍵的化合物。本發(fā)明的共軛和非共軛的二烯烴每分子可含有4至15個(gè)碳原子。每分子含有4至15個(gè)碳原子的共軛二烯烴包括但不限于異戊二烯、氯丁二烯烴、2-甲氧基-1,3-丁二烯、1,3-丁二烯、1,3-戊二烯、2,3-二甲基-1,3-丁二烯、1,3-己二烯、7-甲基-3-亞甲基-1,6-辛二烯(月桂烯)和法呢烯等。如果需要,可在本方法中使用兩種或更多種二烯烴的混合物。在某些實(shí)施方案中,共軛二烯烴具有式i的結(jié)構(gòu):其中r1是氫、鹵素或c1-c11烷基(例如c1-c6烷基)、烷氧基、亞烷基、芳基、環(huán)烷烴或烯基。如本文所用,“鹵素”是指f、cl、br或i?!巴榛笔侵?-6個(gè)碳原子的直鏈飽和一價(jià)烴基或3-6個(gè)碳原子的支鏈飽和一價(jià)烴基,例如甲基、乙基、丙基、2-丙基、丁基(包括所有異構(gòu)體形式)或戊基(包括所有異構(gòu)體形式)等?!巴檠趸笔侵富鶊F(tuán)-or,其中r是本文定義的烷基,例如甲氧基、乙氧基、丙氧基或2-丙氧基、正-、異-或叔丁氧基等?!皝喭榛笔侵?-6個(gè)碳原子或另外指明的直鏈飽和二價(jià)烴基或2-6個(gè)碳原子或另外指明的支鏈飽和二價(jià)烴基,例如亞甲基、丙-2,2-二基、乙-1,2-二基、丙-1,3-二基、1-甲基丙-1,3-二基、2-甲基丙-1,3-二基、丁-1,4-二基(包括所有異構(gòu)體形式)或戊-1,5-二基(包括所有異構(gòu)體形式)等?!胺蓟笔侵?至12個(gè)環(huán)原子的單價(jià)、單環(huán)或稠合雙環(huán)烴基,其中包含單環(huán)基團(tuán)環(huán)的環(huán)是芳族環(huán),并且其中包含雙環(huán)基團(tuán)的稠環(huán)中的至少一個(gè)是芳族環(huán)。除非另有說明,基團(tuán)的化合價(jià)可以位于基團(tuán)內(nèi)任何環(huán)的任何原子上,只要化合價(jià)的規(guī)則允許。更具體地,術(shù)語(yǔ)芳基包括但不限于苯基、萘基、茚滿基(包括例如茚滿-5-基或茚滿-2-基等)或四氫萘基(包括例如四氫萘-1-基、四氫萘-2-基等)等?!碍h(huán)烷烴”是指具有3至約10個(gè)碳原子,更通常約5至約8個(gè)碳原子的飽和環(huán)烴。環(huán)烷烴的非限制性實(shí)例包括環(huán)戊烷、環(huán)己烷、環(huán)庚烷和環(huán)辛烷?!跋┗笔侵负幸粋€(gè)或兩個(gè)雙鍵的2-6個(gè)碳原子的直鏈單價(jià)烴基或3-6個(gè)碳原子的支鏈單價(jià)烴基,例如乙烯基、丙烯基(包括所有異構(gòu)體形式)、1-甲基丙烯基、丁烯基(包括所有異構(gòu)體形式)或戊烯基(包括所有異構(gòu)體形式)等。通常,本發(fā)明的活性催化體系和方法包括使用活性催化劑前體、配體、親核試劑、溶劑和其它任選的添加劑。本發(fā)明的活性催化體系提供了對(duì)于特定調(diào)聚物的有效制備。如本文所用,“配體”是指促進(jìn)活性催化劑前體原位形成活性催化劑所需的組分。如本文所用,“活性催化劑前體”是指鈀和穩(wěn)定或配位配體的有機(jī)金屬絡(luò)合物?;钚源呋瘎┣绑w可以與另外的添加劑或配體組合使用以原位產(chǎn)生活性催化劑。如本文所用,“活性催化劑”是指用于使反應(yīng)以更高效率生成特定調(diào)聚物所需的活性催化劑前體、添加劑和/或配體的最終組合。如所指出的,本發(fā)明的催化體系使用[pd(c3h5)(cod)]bf4/22、pd(oac)2/pph3或[pd(c3h5)(cod)]bf4/27作為前體和配體的組合。在一個(gè)實(shí)施方案中,[pd(c3h5)(cod)]bf4/22用于尾對(duì)頭或頭對(duì)頭調(diào)聚物的合成。在另一個(gè)實(shí)施方案中,pd(oac)2/pph3用于頭對(duì)頭調(diào)聚物的合成。在另一個(gè)實(shí)施方案中,[pd(c3h5)(cod)]bf4/27用于尾對(duì)尾調(diào)聚物的合成。當(dāng)前體與配體的摩爾比率為1:3至1:0.1,或更優(yōu)選1:2至1:0.5,或最優(yōu)選1:1.5至1:1時(shí),可實(shí)現(xiàn)對(duì)于特定調(diào)聚物的選擇性。類似地,本發(fā)明方法中的前體負(fù)載量可以為0.5至5mol%,或更優(yōu)選0.5至3mol%,或最優(yōu)選0.5至1mol%。在某些實(shí)施方案中,在本發(fā)明的方法中使用溶劑,如tfe、meoh、et2o或其組合。在具體的實(shí)施方案中,[pd(c3h5)(cod)]bf4/22和meoh的組合對(duì)于尾對(duì)頭調(diào)聚物是選擇性的,而[pd(c3h5)(cod)]bf4/22和tfe或在tfe中的pd(oac)2/pph3對(duì)于頭對(duì)頭調(diào)聚物是選擇性的,并且[pd(c3h5)(cod)]bf4/27和et2o的組合對(duì)尾對(duì)尾調(diào)聚物是選擇性的。本發(fā)明的方法可以在具有至少一個(gè)活性氫原子的化合物,即親核試劑例如胺、醇、水或碳負(fù)離子前體的存在下進(jìn)行。在具體的實(shí)施方案中,親核試劑是伯胺或仲胺。本發(fā)明的方法中使用的胺的實(shí)例包括但不限于正丁胺、二甲胺和二乙胺以及表12中所示的胺。在某些實(shí)施方案中,二烯烴與親核試劑的摩爾比率為約1:3至1:0.1,或更優(yōu)選1:2至1:0.5,或最優(yōu)選1:1.5至1:0.5。本發(fā)明的調(diào)聚反應(yīng)可以連續(xù)、半間歇或分批方式進(jìn)行。此外,根據(jù)起始材料的性質(zhì),反應(yīng)可以在-20至180℃的溫度下進(jìn)行。優(yōu)選地,溫度為20至150℃。更具體地,溫度為20至70℃。如本領(lǐng)域已知的,調(diào)聚反應(yīng)是產(chǎn)生由兩個(gè)至十個(gè)重復(fù)單元組成的短鏈聚合物(稱為低聚物)的化學(xué)反應(yīng)。在一些實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法導(dǎo)致生成二聚體、三聚體、四聚體、五聚體、六聚體、七聚體或八聚體。在一個(gè)實(shí)施方案中,低聚物的單體單元以尾對(duì)頭取向排列。在另一個(gè)實(shí)施方案中,低聚物的單體單元以頭對(duì)頭取向排列。在另一個(gè)實(shí)施方案中,低聚物的單體單元以尾對(duì)尾取向排列。在某些實(shí)施方案中,使用本發(fā)明的方法可實(shí)現(xiàn)大于60%、70%、80%或90%的區(qū)域選擇性。此外,使用本發(fā)明的方法的產(chǎn)率可以為50-100%、60-100%、70-100%、80-100%或90-100%。根據(jù)本發(fā)明的方法合成的調(diào)聚物可以是直鏈、支鏈或三烯烴。作為說明,可以通過根據(jù)本發(fā)明的方法使式i的化合物進(jìn)行調(diào)聚反應(yīng)而獲得表1中所示的產(chǎn)物。表1r-h是含有活性氫的化合物。pd=前體,l=配體。所制備的調(diào)聚反應(yīng)產(chǎn)物可通過分餾、蒸餾和/或結(jié)晶回收,并且可以有利地直接使用或用于例如合成聚合物、合成樹脂、表面活性劑或非天然存在的萜烯衍生物。此外,本發(fā)明的二烯烴加合物可以用作價(jià)廉的中間體和用于家庭和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品的附屬產(chǎn)品(captiveproducts)。也可以設(shè)想這些萜類調(diào)聚物材料被用作與天然萜例如香茅醛、香茅醇、香葉醇、薄荷醇、月桂烯和其它相關(guān)產(chǎn)品的使用相關(guān)的市場(chǎng)或相鄰的市場(chǎng)中的中間體或附屬產(chǎn)品。另外,本發(fā)明的二烯烴加合物可用于薄荷油、糖果、咳嗽和感冒、煙草、口腔護(hù)理和鼻腔護(hù)理中。實(shí)施例1:實(shí)驗(yàn)市售的試劑不經(jīng)進(jìn)一步純化直接使用。根據(jù)已報(bào)告的方法(armarego&chan(2009)purificationoflaboratorychemicals,elsevier)在n2下新鮮蒸餾meoh、nhet2和異戊二烯。在varianmercury-400和varian-400-mr光譜儀上記錄1h、13c{1h}、cosy、hsqc、hmbc和31p{1h}nmr光譜。1h和13cnmr化學(xué)位移以相對(duì)于cdcl3的百萬(wàn)分之一(ppm)報(bào)告。在使用柱hp5-ms(30m,0.25mm,0.25μm)和具有ms5975c檢測(cè)器的agilent7890a上進(jìn)行g(shù)c/ms分析。通過gc/ms使用以下條件直接分析分離的產(chǎn)物來獲得產(chǎn)物比率:50℃下1分鐘;50-100℃,3℃/分鐘;100-240℃,20℃/分鐘。用二乙胺進(jìn)行異戊二烯調(diào)聚反應(yīng)的一般方法。在5ml燒瓶中,將鈀前體、膦配體、異戊二烯、二乙胺和溶劑在室溫下攪拌24小時(shí)。將所得溶液真空蒸發(fā),然后真空蒸餾,得到調(diào)聚物產(chǎn)物。通過gc/ms測(cè)定選擇性。調(diào)聚物1的合成:使[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)、22(0.05mmol)、異戊二烯(10mmol)、二乙胺(9.6mmol)和meoh(2ml)在室溫下攪拌24小時(shí)。所得溶液根據(jù)一般方法處理,得到調(diào)聚物1,為無色液體,產(chǎn)率為85%,比率為92/0/4/4(1/2/3/4)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ=5.678(ddd,1h,3j2,1=17.6hz,3j2,1’=10.4hz,3j2,3=7.6hz,h-2);5.254(tq,1h,3j6,5=7.2hz,3j6,9=1.2hz,h-6);4.930(brd,1h,3j1,2=17.2hz,h-1);4.896(brd,1h,3j1’,2=10.4hz,h-1’);2.855(s,2h,h-8);2,431(q,4h,3j11,12=7.2hz,h-11);2.103(m,1h,h-3);1.995(m,2h,h-5);1.606(s,3h,me(9));1.319(m,2h,h-4);0.981(t,6h,3j12,11=7.2hz,h-12);0.959(d,3h,3jme10,3=6.8hz,me(10))。13cnmr(cdcl3,400mhz)δ=144.880(c-2);133.744(c-7);127.524(c-6);112.743(c-1);62.366(c-8);46.840(c-11);37.635(c-3);36.759(c-4);25.747(c-5);20.349(c-10);15.262(c-9);11.888(c-12)。調(diào)聚物2的合成:使pd(oac)2(0.05mmol)、pph3(0.075mmol)、異戊二烯(10mmol)、二乙胺(9.6mmol)和tfe(2ml)在室溫下攪拌24小時(shí)。所得溶液根據(jù)一般方法處理,得到調(diào)聚物2,為無色液體,產(chǎn)率為86%,比率為9/91/0/0(1/2/3/4)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ=5.662(ddd,1h,3j2,1=17.2hz,3j2,1’=10hz,3j2,3=7.6hz,h-2);5.233(brt,1h,3j7,8=6.8hz,h-7);4.926(brd,1h,3j1,2=17.0hz,h-1);4.885(brd,1h,3j1’,2=10.4hz,h-1’);3.038(d,2h,3j8,7=6.8hz,h-8);2,482(q,4h,3j11,12=7.2hz,h-11);2.055(m,1h,h-3);1.959(m,2h,h-5);1.604(s,3h,h-9);1.364(m,2h,h-4);0.995(t,6h,3j12,11=7.2hz,h-12);0.953(d,3h,3j10,3=6.8hz,h-10)。13cnmr(cdcl3,400mhz)δ=144.828(c-2);138.128(c-6);121.687(c-7);112.753(c-1);50.689(c-8);46.858(c-11);37.591(c-3);37.568(c-5);34.954(c-4);20.313(c-10);16.544(c-9);11.999(c-12)。調(diào)聚物3的合成:使[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)、27(0.075mmol)、異戊二烯(10mmol)、二乙胺(9.6mmol)、et2o(2ml)在40℃下攪拌24小時(shí)。所得溶液按一般方法處理,得到調(diào)聚物3,為無色液體,產(chǎn)率為90%,比率為4/0/90/6(1/2/3/4)。1hnmr(cdcl3,400mhz)δ=5.299(tq,1h,3j6,5=7.2hz,4j6,9=1.2hz,h-6);4.702(brs,1h,h-1/h-1’);4.673(brs,1h,h-1/h-1’);2.884(s,2h,h-8);2.453(q,4h,3j11,12=7.2hz,h-1);2,020(m,4h,h-5andh-4/h-3);1.717(s,3h,me(10));1.634(s,3h,me(9));1.514(m,2h,h-3/h-4);0.995(t,6h,3j12,11=7.2hz,h-11)。13cnmr(cdcl3,400mhz)δ=146.218(c-2);133.988(c-7);127.367(c-6);109.931(c-1);62.363(c-8);46.640(c-11);37.603(c-3/c-4);27.864和27.598(c-5和c4/c3);22.597(c-10);15.275(c-9);11.677(c-12)。實(shí)施例2:異戊二烯的調(diào)聚反應(yīng)首先進(jìn)行各種pd前體和配體的篩選以評(píng)估它們對(duì)異戊二烯調(diào)聚反應(yīng)的催化輸出的影響。使用單膦配體的結(jié)果總結(jié)在表2中。之前已經(jīng)報(bào)告了異戊二烯與pd/pph3和pd/10的調(diào)聚反應(yīng)。為了了解前體在相似反應(yīng)條件下的影響,在pph3的存在下測(cè)試pd(oac)2、pdcl2或[pd(c3h5)cod]bf4(cod=環(huán)辛二烯),在所有情況下獲得完全轉(zhuǎn)化和直鏈調(diào)聚物的相似混合物(表2,條目1-2),并且當(dāng)使用[pd(c3h5)cod]bf4時(shí)(條目3),對(duì)于調(diào)聚物1的選擇性略有增加。表2a反應(yīng)條件:pd(oac)2(0.05mmol)、配體(0.075mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、meoh(2ml),室溫下24小時(shí)。b使用pdcl2(0.05mmol)代替pd(oac)2。c使用[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)代替pd(oac)2。d使用50μl水作為添加劑。e48小時(shí)。由于pdcl2難溶于meoh,因此選擇pd(oac)2作為前體以用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。在向反應(yīng)混合物中加入水時(shí),產(chǎn)率降低,但選擇性保持不變(條目4相比于與條目1)。帶有富電子膦p[2,4,6(ome)3-c6h2]3(10)的催化體系提供了對(duì)于調(diào)聚物2的高選擇性。然而,產(chǎn)率強(qiáng)烈依賴于所用的鈀前體,當(dāng)使用[pd(c3h5)cod]bf4時(shí)(條目5-7),獲得高達(dá)83%的產(chǎn)率,94%的選擇性。還測(cè)試了三(二鄰甲氧基苯基)膦配體(其是空間位阻比配體10小的堿性膦)(條目8),但是其提供較低的選擇性。使用氟化配體提供非常低的轉(zhuǎn)化率,沒有獲得相關(guān)的選擇性(條目9-11)。還測(cè)試了以下單膦和二膦,結(jié)果總結(jié)在表3-4和10中。表3a反應(yīng)條件:pd(oac)2(0.05mmol)、l(0.075mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、meoh(2ml),室溫下24小時(shí)。bpd/l比率=1/1。僅形成氫胺化產(chǎn)物(29%產(chǎn)率單體)。d使用[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)代替pd(oac)2。在各種過渡金屬催化的過程中,帶有聯(lián)苯基或苯基-偶氮部分的膦是非常成功的配體。膦17、18、19和20提供接近90%的產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物1的中等選擇性(條目1-4)。然而,空間位阻更大的膦21不能生成調(diào)聚反應(yīng)產(chǎn)物,僅回收了氫胺化產(chǎn)物(條目5)。還測(cè)試了帶有吡咯、咪唑或吲哚部分的磷配體(條目6-10)。帶有配體22的催化體系提供低產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物1的高選擇性(條目6)。當(dāng)[pd(c3h5)cod]bf4用作前體時(shí),產(chǎn)率和選擇性均得到改善,實(shí)現(xiàn)88%的產(chǎn)率和90%的選擇性(條目7)。帶有吡咯基團(tuán)的膦(23-25)的催化劑給出了優(yōu)異的轉(zhuǎn)化率,但對(duì)調(diào)聚物1的選擇性降低(條目8-10)。還評(píng)估了具有不同咬合角度的二膦配體對(duì)于該反應(yīng)的影響。結(jié)果總結(jié)在表4中。表4a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)、配體(0.05mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、meoh(2ml),室溫下24小時(shí)。b僅形成氫胺化產(chǎn)物(45%產(chǎn)率單體)。用二膦dppm、dppe、dppb和dppp的初始測(cè)試顯示,使用[pd(c3h5)cod]bf4而不是pd(oac)2或pdcl2作為前體獲得最相關(guān)的結(jié)果。這些配體在選擇性方面提供了相似的結(jié)果,盡管它們的咬合角度不同(表4,條目1-4)。帶有二膦binap、dpephos或xantphos的體系在異戊二烯的調(diào)聚反應(yīng)中沒有活性(條目5-7),并且只有xantphos的雙二乙基氨基衍生物提供活性體系,盡管獲得的是低產(chǎn)率(條目8)。與用大體積單膦21獲得的結(jié)果相似,使用dpephos形成氫胺化產(chǎn)物??梢缘贸鼋Y(jié)論,大體積配體的使用不利于異戊二烯兩個(gè)分子的配位,并且因此有利于底物在這些條件下的氫胺化。從該分析可以得出結(jié)論,[pd(c3h5)cod]bf4/22是用于異戊二烯調(diào)聚反應(yīng)的優(yōu)異的催化體系,提供高產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物1的高選擇性。在本文中,分析了pd/l比率、pd負(fù)載量、溶劑和溫度(表5-7)。表5a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4、22、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、meoh(2ml),室溫下24小時(shí)。該分析表明,當(dāng)pd/l比率變化時(shí),產(chǎn)率略有改變,但選擇性保持幾乎不變(條目1-4)。值得注意的是,使用1/1的比率給出為85%產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物1為90%的選擇性(條目3)。當(dāng)在這些條件下使用1或3mol%的pd時(shí)產(chǎn)率達(dá)到95%,但對(duì)于1的選擇性降低至約60%(條目5和6)??梢圆煌瑵舛刃纬刹煌拟Z物質(zhì)。還評(píng)估了各種質(zhì)子和非質(zhì)子溶劑的作用(表6)。表6a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)、22(0.05mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、溶劑(2ml),室溫下24小時(shí)。b使用pd(oac)2(0.05mmol)代替[pd(c3h5)cod]bf4。etoh、proh和iproh的使用給出高的產(chǎn)率(>79%)和對(duì)于1的高選擇性(>87%)(條目1-3)。當(dāng)測(cè)試甲苯、丙酮和thf時(shí),也獲得了對(duì)于1的高選擇性,但產(chǎn)率輕微下降(條目4-6)。盡管乙腈提供了對(duì)于調(diào)聚物1的中等產(chǎn)率和選擇性(條目7),但通過己烷獲得了低產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物3的中等選擇性(條目8)。此外,tfe的使用以高產(chǎn)率提供了對(duì)于調(diào)聚物2的顯著選擇性(91%)(條目9)。進(jìn)一步分析了后一種體系,結(jié)果描述在表8和9中。研究了異戊二烯/nhet2的摩爾比率對(duì)該體系的催化性能的影響(表7)。表7a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4(0.05mmol)、22(0.05mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2、meoh(2ml),24小時(shí)。b72小時(shí)。增加nhet2的濃度導(dǎo)致產(chǎn)率和對(duì)調(diào)聚物1的選擇性均降低(條目1和2)。此外,當(dāng)反應(yīng)在-10℃下進(jìn)行時(shí),獲得低產(chǎn)率(19%)和高選擇性(94%)(條目3)。然而,在40℃下,對(duì)于調(diào)聚物1的選擇性降低至68%(條目4)。在先前的溶劑篩選中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)在三氟乙醇中驅(qū)動(dòng)反應(yīng)時(shí),以優(yōu)異的產(chǎn)率和選擇性獲得調(diào)聚物2。因此,研究了反應(yīng)的其它參數(shù)。首先評(píng)價(jià)了pd負(fù)載量的影響,其結(jié)果示于表8中。表8a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4(0.1mmol)、22(0.1mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、tfe(2ml),室溫下24小時(shí)。發(fā)現(xiàn)pd前體負(fù)載量的增加對(duì)產(chǎn)率和選擇性都具有顯著影響(條目1-3)。催化劑前體的負(fù)載量從0.5%增加至3%,調(diào)聚物產(chǎn)物的產(chǎn)率顯著增加至86%(條目3)。選擇性也增加,給出對(duì)于調(diào)聚物2的97%的選擇性(條目3)。當(dāng)增加nhet2的量時(shí)(表9),對(duì)于調(diào)聚物2的選擇性降低,當(dāng)使用2.74當(dāng)量的nhet2時(shí),有利于調(diào)聚物1的形成,選擇性高達(dá)67%(條目1和2)。表9條目a異戊二烯/nhet2摩爾比率調(diào)聚物產(chǎn)率(%)選擇性(1/2/3/4)11/1.375926/74/0/021/2.749167/29/4/0a反應(yīng)條件:[pd(c3h5)cod]bf4(0.1mmol)、22(0.1mmol)、異戊二烯(10mmol)、nhet2、tfe(2ml),室溫下24小時(shí)。還測(cè)定了其它催化體系例如pd(oac)2/pph3在tfe中的行為。使用該催化體系,實(shí)現(xiàn)了86%的產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物2的91%的選擇性。有趣的是,轉(zhuǎn)化率和選擇性與使用pd/22作為催化體系獲得的轉(zhuǎn)化率和選擇性相似,這表明在這些反應(yīng)條件下,選擇性由溶劑決定。確認(rèn)的提供調(diào)聚物3的第一選擇性體系是在dmf和不同量的net3存在下的pd(oac)2/pph3,其給出良好的產(chǎn)率(63%-74%)和選擇性(81%-87%)(表10,條目1和2)。使用對(duì)于3給出最高選擇性的條件(其使用20mmol的net3作為添加劑),測(cè)試不同的配體。26的使用給出低產(chǎn)率(29%)和對(duì)于3的高選擇性(84%)(條目3)。使用dppp和dppb獲得中等產(chǎn)率(36%-58%)和對(duì)于3的高選擇性(分別是dppp:88%和dppb:91%)(條目4和5)。在dmf存在下的催化體系[pd(c3h5)cod]bf4/27給出中等產(chǎn)率(61%)和對(duì)于3的高選擇性(條目6)。使用thf代替dmf,產(chǎn)率提高至81%,對(duì)于3的選擇性高達(dá)87%(條目7),并且通過使用相同的催化劑且用et2o替代thf并在更高反應(yīng)溫度下進(jìn)行時(shí),該產(chǎn)率和選擇性進(jìn)一步得到改善(條目10)。表10:a反應(yīng)條件:[pd](0.05mmol)、l、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、溶劑(2ml),80℃下24h,密封管。bnet3(10mmol)。c室溫。d反應(yīng)溫度:40℃。epd/l比率:1/1.5。fpd/l比率:1/1。通過評(píng)價(jià)[pd]前體、[pd]負(fù)載量、et3n作為添加劑的使用、溫度和不同溶劑的作用而進(jìn)一步研究了使用[pd(c3h5)cod]bf4/27所能改善的最高的產(chǎn)率/選擇性比率(表11)。最好的結(jié)果是在et2o存在下的[pd(c3h5)cod]bf4/27。因此,已發(fā)現(xiàn),當(dāng)[pd(c3h5)cod]bf4與配體27和醚溶劑如thf或et2o組合使用時(shí),et3n不是必需的添加劑。表11a條件:[pd(c3h5)cod]bf4、27(1.5當(dāng)量)、異戊二烯(10mmol)、nhet2(9.6mmol)、溶劑(2ml)。b使用pd(oac)2(0.05mmol)作為前體。c使用net3(15mmol)用作添加劑。d反應(yīng)溫度:室溫。e反應(yīng)溫度:70℃。f反應(yīng)溫度:40℃。所有反應(yīng)進(jìn)行24小時(shí)。為了了解親核試劑的影響,在使用二乙胺提供最好產(chǎn)率和對(duì)調(diào)聚物2的最好選擇性的催化體系下測(cè)試以下胺:二異丙基胺(ipr2nh)、二芐基胺(bn2nh)、嗎啉和環(huán)戊基胺。該分析結(jié)果示于表12中。表12胺產(chǎn)率(%)選擇性(%)28691285<9029痕量82306789313491在所有情況下獲得對(duì)于頭對(duì)頭調(diào)聚物(28-31)的高選擇性,盡管產(chǎn)率強(qiáng)烈依賴于仲胺的位阻。因此,使用大體積胺i-pr2nh和bn2nh以非常低的產(chǎn)率獲得化合物28和29?;谏鲜鰠⒖挤治觯ㄟ^使用與各種溶劑組合的[pd(c3h5)cod]bf4/22和hnet2在表13中所列的條件下實(shí)現(xiàn)了最佳產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物1的選擇性。相似地,通過使用與tfe組合的[pd(c3h5)cod]bf4/22(或pd(oac)2、pph3)和hnet2在表13中所列的條件下實(shí)現(xiàn)了最佳產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物2的選擇性。此外,通過使用與醚如et2o或thf組合的[pd(c3h5)cod]bf4/27和hnet2在表13中所列的條件下實(shí)現(xiàn)了最佳產(chǎn)率和對(duì)于調(diào)聚物3的選擇性。表13a[pd(c3h5)cod]bf4/22/meoh;b[pd(c3h5)cod]bf4/22/tfe;c[pd(c3h5)cod]bf4/27/et2o;*產(chǎn)率較低;#選擇性較低。實(shí)施例3:其它二烯烴的調(diào)聚反應(yīng)除了丁二烯和異戊二烯之外,其它二烯烴的調(diào)聚反應(yīng)的實(shí)例非常少(consiglio&waymouth(1989)supra;clement,etal.(2008)supra;vanleeuwen,etal.(2011)supra;grotevendt,etal.(2007)supra;tschan,etal.(2010)supra)。因此,擴(kuò)展了本文的分析以評(píng)估二甲基丁二烯的調(diào)聚反應(yīng)(方案3)。使用pd(oac)2/pph3作為催化體系獲得的該底物的調(diào)聚反應(yīng)的結(jié)果示于表14中。表14a反應(yīng)條件:pd(oac)2(0.05mmol)、pph3(0.075mmol)、二甲基丁二烯(10mmol)、nhet2meoh(2ml),24小時(shí)。b使用tfe(2ml)代替meoh。cdppe(0.05mmol)。當(dāng)反應(yīng)在室溫下進(jìn)行時(shí),未檢測(cè)到調(diào)聚產(chǎn)物(條目1)。然而,在將溫度升高至70℃時(shí),獲得調(diào)聚物32和單體36的混合物(條目2)。兩種產(chǎn)物都容易通過真空蒸餾來分離。值得注意的是,通過nmr或gc/ms技術(shù)沒有觀察到支化產(chǎn)物33。當(dāng)二乙胺的量增加時(shí),轉(zhuǎn)化率相似,但36的量增加(條目3)。出乎意料地,使用tfe作為溶劑,沒有觀察到轉(zhuǎn)化(條目4)。然而,用二膦(dppe)代替三苯基膦提供了相似的轉(zhuǎn)化率(57%),選擇性提高到88%,并且顯著降低了單體36的生成(條目5)。當(dāng)前第1頁(yè)12
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