專利名稱：制備雜環碳烯的方法
最近，已經證明雜環碳烯作為復合配位體可以用于各種不同的金屬，其中相應金屬配合物的特征在于其具有高的熱穩定性和化學穩定性以及在各種不同的均相催化反應中具有非常好的催化劑性能。
例如，在申請號為P4447066.5的德國專利申請中描述了包含雜環一碳烯或二碳烯作為配位體的元素周期表第8、9和10族金屬的金屬配合物，其適合于在形成碳-碳、碳-氫、碳-硅鍵的反應中作為催化劑。此外，在德國專利申請P4447067.3中，具有雜環一碳烯或二碳烯配位體的鈷或銠配合物被作為催化劑用于烯屬不飽和化合物的加氫甲酰化反應以得到醛類。
根據德國專利申請P4447068.1，同樣可以在含雜環碳烯作為配位體的鈀配合物(作為催化劑)的存在下，通過所謂的Heck反應由鹵代芳族化合物和鏈烯制備芳族烯烴。
此外，德國專利申請P4447070.3公開了具有雜環碳烯作為復合配位體的鑭系的配合物作為催化劑用于通過路易斯酸催化的反應，例如用以制備聚交酯的反應和用于各種CH-、CC-、CSi-和NC-鍵合反應。
因此，雜環碳烯的金屬配合物具有廣泛的催化用途；因此，這些化合物的合成具有非常重要的意義。對此，通常以游離雜環碳烯為目標，然而，迄今為止游離碳烯的制備被束縛在非常特定的反應條件中，該反應條件極大地限制可以作為原材料使用的材料的多樣化。因此，根據已知的合成方法，迄今為止僅得到雜環碳烯相對小的選擇性，特別是1,3-二甲基咪唑啉-2-亞基和1,3-雙(金剛烷基)咪唑啉-2-亞基。
描述在《美國化學協會會志》(J.Am.Chem.Soc.)1991,113,第361～63頁的制備咪唑類游離雜環碳烯的方法包括，在相對高的溫度下，在極性非質子傳遞溶劑中，咪唑鎓鹽與脫質子化試劑反應。
在這里使用的脫質子化試劑是在催化劑量的二甲基亞砜(DMSO)存在下的氫化鈉或叔丁醇鉀；所使用的極性非質子傳遞溶劑是四氫呋喃(THF)。
在該方法中制備的游離碳烯的處理通常這樣完成，即過濾掉沉淀的鹽，在減壓下除去溶劑和在相對高的溫度下，在高的真空中蒸餾或升華包含碳烯的殘余物。該過程的缺陷在于，在純化期間，通常對溫度敏感的游離碳烯承受熱應力，該熱應力導致形成后繼產物并因此導致產率的降低。此外，出于溶解度和/或揮發度原因，在高產率下，以純的形式得到的碳烯的選擇余地很小，特別是在油狀咪唑鎓鹽和它們的碳烯產物的情況下。另一缺陷是，在已知的生產過程中，使用常規試劑和溶劑的脫質子化速度是低的，特別是在相對低的滿足所形成碳烯耐久性的溫度下。如果脫質子化實際上需要較高的溫度，那么所形成的碳烯甚至在室溫下被完全或部分分解。此外，只有在昂貴設備和資金費用下，大部分的極性非質子傳遞溶劑例如DMSO或乙腈才能以無水形式得到。此外，對所使用溶劑的酸度必須進行限制；因此，基于其相對高的酸度硝基甲烷不適合作為溶劑，雖然其對于偶氮鎓鹽具有高的溶解性能。
大多數極性非質子傳遞溶劑的相對高的沸點(例如DMSO是189℃)同樣是不利的，因為單個反應組分不能完全從另一個組分中分離。這同樣導致產率的降低和不純產物的形成。如果將以高的產率制備金屬配合物-后繼產物，也就是說由咪唑鎓鹽制備游離碳烯，并且游離碳烯將在一釜法中與含金屬的組分(例如金屬鹵化物和乙酰丙酮化物)反應以得到金屬碳烯配合物，那么該過程是特別不利的。
因此，本發明的目的是提供一種通用的制備游離雜環碳烯的方法，該方法避免了已知方法中提及的各種缺陷，并且可以在高的轉化率和高的選擇性下以簡單的方式制備碳烯。
本發明的目的是這樣實現的，即在純液態氨或在純有機胺或在液態氨或有機胺與有機極性非質子傳遞溶劑的混合物中，通過通式Ⅱ的偶氮鎓鹽與脫質子化試劑反應來制備式Ⅰ的雜環碳烯來實現的。
在式Ⅰ中，R1、R2、R3和R4是相同的或不同的，并且是飽和的或不飽和的，直鏈、支鏈或環狀的，未取代或取代的C1-C10-烷基、C2-C5-亞烷基、C2-C5-次烷基、C7-C19-芳烷基或C6-C14-芳基基團，R3和R4可以是氫或它們一起形成具有3～7個碳原子的稠合的、取代或未取代的基團，X是碳或氮，并且當X是氮時，不存在R3。
在式Ⅱ中，R1、R2、R3和R4的含義與式Ⅰ中的相同，A-是鹵陰離子、擬鹵陰離子、硼酸根、磷酸根、羧酸根或金屬配合物離子。
本發明的方法可以在驚人的溫和反應條件下使式Ⅱ的偶氮鎓鹽脫質子化。反應溫度是-75～0℃，優選是-50～-20℃，特別是-50～-30℃。這里，起決定性意義的是在該反應中使用的溶劑是純液態氨或純有機胺或液態氨或有機胺和有機極性非質子傳遞溶劑的混合物。如果使用純液態氨，那么反應溫度是-75～-35℃。
可以使用的有機極性非質子傳遞溶劑例如是四氫呋喃、二甲基亞砜或乙腈，其中氨或有機胺與極性非質子傳遞溶劑的體積比是1∶0.01～1∶100，優選是1∶0.1～1∶10，特別優選是1∶0.2。可以使用的有機胺是在反應溫度下呈液態的C1-C4-烷基伯胺，特別地是甲胺或乙胺。
所使用的脫質子化試劑是強堿，例如金屬氫化物、金屬氨化物、金屬醇鹽、金屬羧酸鹽、羰基金屬或氫化(羰基)-金屬。優選使用堿金屬氫化物例如氫化鈉或堿金屬氨化物例如氨化鉀。根據欲脫質子化的式Ⅱ的偶氮鎓鹽，脫質子化試劑的使用量至少是化學計算量，優選是具有10摩爾％的過剩量。
式Ⅱ偶氮鎓鹽與脫質子化試劑的反應在嚴格隔絕空氣和濕氣的條件下，通過在偶氮鎓鹽于純氨、純有機胺或在氨或有機胺與有機極性非質子傳遞溶劑的混合物中的溶液中加入脫質子化試劑來完成的。該反應在高的反應速度下進行，并且通常在幾分鐘之后基本上結束。然而，為了反應完全，建議延長反應時間至一小時。首先過濾所得到的反應混合物以除去沉淀的金屬鹽。可以將過濾的游離碳烯溶液用于隨后的反應中，例如金屬配合物形成反應中，而無需進一步加工。當脫質子化反應在氨或有機胺和極性非質子傳遞溶劑的混合物中進行時，如果需要，可以在碳烯的進一步加工之前，通過蒸發除去氨或有機胺。此外，如果需要，接著通過過濾或潷析，有利地在降低溫度下，完全除去仍然存在的少量金屬鹽。
如果要分離游離碳烯以得到純物質，也就是說無溶劑的物質，那么在減壓下除去極性非質子傳遞溶劑和/或有機胺。以溫和的方式，在不太高的溫度下，這是可能的，因為根據本發明方法所使用的溶劑具有相對低的沸點。
如果在純氨中進行脫質子化，那么通過提高溫度至沸點以上或通過減壓(如果需要通過真空冷凍干燥之后)在非常低的-50～-100℃的溫度范圍下可以容易地完全從反應體系中除去該溶劑。
液態氨的優點在于，它可以以任何比例與多種有機溶劑混合，它對于有機鹽、芳族化合物和極性官能化基團具有高的溶解能力，并且是質子非活性的。作為原材料使用的偶氮鎓鹽能更好地溶解在純氨和氨與極性非質子傳遞溶劑的混合物中而不是有機極性非質子傳遞溶劑本身中。
液態氨或其與有機極性非質子傳遞溶劑的溶液的其它優點在于，可以以簡單的方式除去水，這點對于產生的碳烯的穩定性是重要的。令人驚奇地，根據本發明方法制備的雜環碳烯對氨呈惰性。
此外，氨是非常便宜的，并且是一種不是非得回收的安全的溶劑。
本發明的方法適用于許多種式Ⅱ的偶氮鎓鹽，在式Ⅱ中，R1、R2、R3和R4是相同的或不同的，并且是飽和的或不飽和的，直鏈、支鏈或環狀的，未取代或取代的C1-C10-，優選C1-C6-烷基、C2-C5-，優選C2-C4-亞烷基、C2-C5-，優選C2-C4-次烷基、C7-C19-，優選C7-C10-芳烷基或C6-C14-芳基基團，優選苯基基團，R3和R4可以是氫或它們一起形成具有3～7個，優選4個碳原子的稠合的、取代或未取代的基團，X是碳或氮，并且當X是氮時，不存在R3。
基團R1、R2、R3和R4各自可以攜帶一個或多個取代基，例如胺、硝基、腈、異腈、醚、醇、醛或酮基團、羧酸衍生物，特別是酯或酰胺，鹵代，特別是氟代或全氟代的烴基團、糖類、膦、氧化膦、硫化膦、Phosphole殘基、亞磷酸酯衍生物、脂族或芳族磺酸衍生物，它們的鹽、酯或酰胺，甲硅烷基官能團、硼基基團或雜環取代基。優選地，二個基團R1或R2之一具有雜環取代基例如吡啶環或偶氮鎓鹽。
在式Ⅱ中陰離子A-優選是四苯基硼酸根、四氟硼酸根、氟磷酸根、乙酸根、四羰基高鈷酸根、六氟鐵酸根(Ⅲ)、四氯鐵酸根(Ⅲ)、四氯鋁酸根或四氯鈀酸根(Ⅱ)離子。
本發明的方法可以以高產率和高純度在非常短的時間內制備許多以前未知的游離碳烯。這，一方面可歸因于可使用的式Ⅱ偶氮鎓鹽的結構可具有非常大的改變，另一方面歸因于溫和和有效的脫質子化條件，其中令人驚奇地通過所使用的溶劑使這種條件成為可能。因此，發現本發明的方法特別適合于制備熱敏感性碳烯。該方法也首次使得到手性和固定化碳烯成為可能。由于簡單的反應過程，該方法同樣適合于工業生產。
由于這樣的事實，即式Ⅰ的雜環碳烯是水敏感性的和氨具有類水的性能，所以對于本領域技術人員來說意想不到的是游離雜環碳烯對于氨是完全穩定的，以及發現對于式Ⅱ偶氮鎓鹽具有這樣高的脫質子化速度。
實施例根據下列反應式制備1,3-雙取代的咪唑啉-2-亞基的通用實施例
用于制備對溫度、空氣和濕氣敏感的咪唑啉-2-亞基的設備包括配備有氣體入口管和干燥和純化氨的過壓閥的冷凝容器和有刻度的反應容器，該反應容器配備有干冰冷凝器和其它用于添加或排出溶劑、溶液和固體的裝置。冷凝容器和實際反應容器通過具有二個放液孔的冷凝橋或其它真空密封管線連接。
在嚴格隔絕空氣和濕氣的條件下，在反應容器中加入10毫摩爾于15毫升極性非質子傳遞溶劑例如THF中的偶氮鎓鹽。在約-70℃和真空下，將75毫升氨(純度99.8％)冷凝在含約2克鉀的冷凝容器中以形成深蘭色溶液。
隨后，在減壓下通過冷凝橋將氨冷凝到實際反應容器中。該容器包括欲脫質子化咪唑鎓鹽于THF中的懸浮液。出于該目的，緩和地加熱冷凝容器，同時借助于干冰/丙酮冷卻反應容器和干冰冷凝器至約-70℃。然后，使用惰性氣體平衡該設備中的壓力。
然后，在惰性氣體的氣氛下，加入11毫摩爾的脫質子化試劑NaH，并且挪開反應容器下的冷卻裝置。有利地使用顆粒狀的NaH。在一小時內形成一種透明無色的，很少情況下略呈黃色的溶液。在反應完成之后，在大氣壓力下使氨蒸發，或在減壓下將氨冷凝在冷凝容器中或在冷阱中。在完全從反應容器中除去氨之后，為了除去形成的鹵化鈉，使用THF或甲苯將所得到的雜環碳烯的THF溶液的總體積補償至30毫升并過濾。因此，所產生的碳烯溶液是光譜純的，可以在后續反應中使用，而無需進一步純化。
在下列的實施例中，首先描述相應咪唑鎓鹽的制備。根據上面的反應式制備游離碳烯。游離碳烯通過它們與合適的過渡金屬前體反應以得到過渡金屬-碳烯配合物和/或游離碳烯的1H-和13C-NMR光譜，以及游離碳烯與元素硫反應后的氧化產物的1H-和13C-NMR光譜來表征。
實施例11,3-二甲基咪唑啉-2-亞基(1)A)制備二碘化1,3-二甲基咪唑鎓(1a)將21.3毫升(267毫摩爾)的N-甲基咪唑溶解在150毫升的異丙醇中。在加入17.3毫升(280毫摩爾)的甲基碘之后，在沸點下加入該混合物達8小時。在冷卻之后，使溶液靜置12小時以結晶。過濾出晶體碘化1,3-二甲基咪唑鎓(1a)，并用50毫升二乙基醚和50毫升THF洗滌。產率57克(96％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
8,97(s,NCHN)；7,10(s,NCH2CH2N)；3,46(s,CH3)；13C-NMR(100,6Mhz,CDCl3,ppm):134,7(s,NCHN)；121,85(s,NCH2CH2N)；35,29(s,CH3)。
B)制備1,3-二甲基咪唑啉-2-亞基(1)正如在通用實施例中所描述的一樣，借助于11毫摩爾的NaH在75毫升NH3(液態)/15毫升THF中使10毫摩爾的碘化1,3-二甲基咪唑鎓(1a)脫質子化。在減壓下除去氨以得到一種于THF中的無色的、光譜純的1,3-二甲基咪唑啉-2-亞基(1)的溶液，為了除去碘化鈉，加入甲苯使總體積至40毫升，隨后過濾。可以將濾液用于配合物合成中，而無需進一步純化。
13C-NMR(100MHz,THF,d8-THF-inlet,δin ppm):
215,1(s,NCN)；120,6(s,NCH2CH2N)；36,2(s,CH3)；C)制備氯(η4-1,5-環辛二烯)(1,3-二甲基咪唑啉-2-亞基)銠(I)在室溫下，將247毫克(0.5毫摩爾)的雙[(μ-氯)(η4-1,5-環辛二烯)銠]溶解在20毫升的無水THF中，并與192毫克(1毫摩爾)的1,3-二甲基咪唑啉-2-亞基混合。在室溫下，攪拌該混合物15分鐘，在減壓下除去溶劑，通過用10毫升二乙基醚洗滌來純化殘留物。產物310毫克(91％)。
元素分析(C13H20ClN2Rh)(重量％)計算值C45,57H5,88N8,17實測值C45,63H5,98N8,351H-NMR(400MHz,CDCl3,20℃,δin ppm):
6,8(s,2H,CHCH)；4,1(s,6H,NCH3),5,0(2H)；3,3(2H)；2,4(4H)；1,9(4H)(環辛二烯)；13C{1H}-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
182,6(d,NCN,1J(C-Rh)=50Hz)；121,9(CH2CH2)；37,6(NCH3)；98,5；67,7；33,0；28,9(環辛二烯)。
實施例21,1’-(1,2-亞乙基)-3,3′-二甲基二咪唑啉-2,2-二亞基(2)
A)制備二溴化1,1’-(1,2-亞乙基)-3,3’-二甲基二咪唑鎓(2a)5毫升(58毫摩爾)的1,2-二溴乙烷、9.25毫升(116毫摩爾)的N-甲基咪唑和10毫升甲醇作為溶劑在80℃的溫度下加熱2小時。在冷卻之后，在減壓下除去溶劑。得到18.5克(92％)的白色固體，其是所希望的產物(2a)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):9,29(NCHN)；7,77(CHCH),4,77(NCH2CH2N)；3,85(NCH3)；13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):137,1(NCHN)；123,7；122,8(CHCH)；48,2(NCH2CH2N)；36,0(NCH3)。
B)制備1,1’-(1,2-亞乙基)-3,3′-二甲基二咪唑啉-2,2’-二亞基(2)正如在通用實施例中描述的一樣，使用22毫摩爾的NaH在體積比是5∶1的NH3/THF中使10毫摩爾的二咪唑鎓鹽(2a)脫質子化。除去氨，得到光譜純的二碳烯于THF中的溶液。13C-NMR(100MHz,THF,10℃,δin ppm):215,9(NCN)；120,3；119,7(NCHCHN)；52,7(CH2N)；37,7(NCH3)。
C)制備[1,1’-(1,2-亞乙基)-3,3’-二甲基二咪唑啉-2,2’-二亞基]雙[氯(η4-1,5-環辛二烯)銠(I)]在室溫下，將247毫克(0.5毫摩爾)的雙[(μ-氯)(η4-1,5-環辛二烯)銠]溶解在20毫升的無水THF中，并與190毫克(1毫摩爾)的1,1’-(1,2-亞乙基)-3,3’-二甲基二咪唑啉-2,2’-二亞基(2)混合。在室溫下，攪拌該混合物3小時，在減壓下除去溶劑，通過用10毫升二乙基醚洗滌來純化殘留物。將該產物溶解在10毫升的二氯甲烷中，并用一層20毫升的戊烷覆蓋。從所得到的晶體中潷析溶劑混合物，并在減壓下干燥晶體。該淺黃色晶體易于溶解在氯仿和二氯甲烷中。產率80毫克(18％)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,20℃,δin ppm):6,85(d,2H,J=1,9Hz),6,47(d,2H,J=1,9Hz,NCH),4,01(s,6H,NCH3),4,73(m,4H,CH2CH2)；3,34(m,4H)；3,22(m,4H)；2,44(m,4H)；2,00(m,4H),5,17(m,4H)；4,98(m,4H,環辛二烯).13C-NMR(100MHz,CDCl3,20℃,δin ppm):181,3(d,1J(C-Rh)=50,5Hz,NCN)；123,9；120,6(NCH)；37,8(NCH3)；50,9(CH2CH2),69,2(d,1J(C-Rh)=14,6Hz),67,8(d,1J(C-Rh)=14,5Hz)；29,5；28,4(環辛二烯)；元素分析(C26H28Cl2N4Rh2*CH2Cl2)(重量％)計算值C42,21H5,25N7,29實測值C43,02H5,41N7,31實施例3N,N’-1,3-二(正己基)咪唑啉-2-亞基(3)A)制備溴化N N’-1,3-二(正己基)咪唑鎓(3a)第一步制備咪唑鉀C3H3N2K將4克(100毫摩爾)的鉀加入100毫升甲苯中，在80～100℃下加熱直至鉀融熔以形成小的球體。緩慢地將該混合物冷卻至約40℃，分批加入7.5克(110毫摩爾)的咪唑，再次加熱該混合物。形成白色沉淀并放出氣體。當加完咪唑后，在沸點下加熱該混合物2小時，并使其冷卻。過濾出白色沉淀并干燥。產率10.3克(97％)1H-NMR(400MHz,25℃,CDCl3,δin ppm):
7.72(s,1),7.02(s,2)。
第二步制備單烷基化的N-(正己基)咪唑將4克(37毫摩爾)的咪唑鉀懸浮在100毫升甲苯中。加入6.0毫升(42毫摩爾)的1-溴己烷，在攪拌下將該混合物加熱至110℃，在該溫度下保持5小時，然后緩慢冷卻該混合物。過濾出所形成的溴化鉀，在減壓下除去部分甲苯。產物是透明的、淺黃色的液體。
產率5.2克(93％)1H-NMR(400MHz,25℃,CDCl3,δin ppm):
7.91(d,2),7.83(s,1),3.79(t,2),1.86(m,2),1.82(m,2),1.65(m,2),1.53(m,2),1.48(m,3)第三步制備二烷基化溴化N,N’-(1,3-二(正己基)咪唑鎓(3a)將5.2克(34毫摩爾)的N-(正己基)咪唑溶解在100毫升甲苯中，并與5.6毫升的1-正己基溴混合。在110℃下，在攪拌下加熱該混合物3小時，然后冷卻。得到油狀產物和形成二相。在減壓下除去甲苯。
產率10.0克(92％)1H-NMR(400MHz,25℃,C6D6,δin ppm):
9.24(s,1),7.52(s,2),4.23(t,4),1.90(m,4),1.35(m,12),0.9(m,6)13C-NMR(100MHz,25℃,C6D6,δin ppm):
137.50,123.27,50.42,31.70,30.48,26.31,23.06,14.16
B)制備N,N’-1,3-二(正己基)咪唑啉-2-亞基(3)正如在通用實施例中所描述的一樣進行制備，得到光譜純的10毫摩爾N,N’-1,3-二(正己基)咪唑啉-2-亞基于40毫升THF中的溶液。
C)制備五羰基[1,3-二-(正己基)咪唑啉-2-亞基]鎢將3毫摩爾的二-正己基碳烯的碳烯溶液(正如在通用實施例中所描述的一樣從A)制備的鹽溴化N,N’-(1,3-二(正己基)咪唑鎓中游離出)加入1克(2.8毫摩爾)六羰基鎢于50毫升THF中所形成的溶液中。形成一種黃色固體。
產率1.31克(82％)13C-NMR(100MHz,25℃,C6D6,δin ppm):
198.69,122.37,53.22,31.50,30.85,27.61,23.05,14.18D)制備1,3-二(正己基)咪唑啉-2-硫酮將二-正己基碳烯的碳烯溶液(通過氨路線從2)制備的鹽溴化N,N’-(1,3-二(正己基)咪唑鎓中游離出)加入0.2克(5.5毫摩爾)硫華溶液中。沉淀出一種黃色固體。
產率1.40克(95％)13C-NMR(100MHz,25℃,CDCl3,δin ppm):
189.65,124.21,52.67,36.29,34.03,31.17,27.65,19.12實施例4N,N’-1,3-二(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑-2-亞基(4)
A)制備碘化N,N’-1,3-二(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑鎓(4a)單全氟烷基化配位體前體N-(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑的制備將2克(18.5毫摩爾)的咪唑鉀(參見實施例3A)懸浮在100毫升甲苯中。加入5.2毫升(21毫摩爾)的1H,1H,2H,2H-十三氟辛基碘，在110℃下攪拌加熱16小時，然后緩慢冷卻。過濾出所形成的碘化鉀，并在減壓下除去甲苯。得到一種透明的淺黃色的液體產物。
產率6.0克(79％)1H-NMR(400MHz,25℃,CDCl3,δin ppm):
7.86(s,1),7.67(s,1),7.09(s,1),4.42(t,2),2.72(n,2)13C-NMR(100MHz,25℃,C6D6,δin ppm):
135.07,121.27,118.59,46.42,38.78,36.82,36.61,35.85,33.01,32.73,32.19制備雙全氟烷基化的碘化N,N’-1,3-二(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑鎓將6.0克(14毫摩爾)的N-(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑溶解在100毫升的甲苯中，并與3.6毫升(15毫摩爾)的1H,1H,2H,2H-十三氟辛基碘混合。然后加熱該混合物，在110℃下攪拌12小時，并冷卻。在減壓下除去甲苯。所得到的產物是一種粘性樹脂。
產率9.6克(78％)
1H-NMR(400MHz,25℃,C6D6,δin ppm):
9.24(s,1),7.52(s,2),4.74(t,4),2.91(m,4),13C-NMR(100MHz,25℃,CDCl3,δin ppm):
138.4,119.2,47.5,39.7,35.0,36.8,36.3,35.6,34.1,32.7,32.4B)制備N,N’-1,3-二(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)咪唑啉-2-亞基(4)正如在通用實施例中所描述的一樣，由(4a)進行該制備，得到一種10毫摩爾游離的、光譜純碳烯(4)于40毫升THF中的溶液。
13C-NMR(100MHz,25℃,THF,δin ppm):
214.5,117.5,67.5,59.0,36.9,36.2,35.7,34.2,32.7,32.5實施例51,3-二環己基咪唑啉-2-亞基(5)A)制備氯化1,3-二環己基咪唑鎓(5a)將于100毫升甲苯中的9.92克(100毫摩爾)的環己基胺加入500毫升的圓底燒瓶中。加入30克(100毫摩爾)的仲甲醛同時劇烈攪拌。在室溫下30分鐘之后，使用冰浴將燒瓶冷卻至0℃，并進一步加入9.92克(100毫摩爾)的環己基胺。在冷卻和劇烈攪拌下，緩慢地逐滴加入30毫升(100毫摩爾)3.3摩爾濃度HCl溶液。然后挪開冷卻裝置，緩慢加入145毫升(100毫摩爾)的40％的乙二醛的水溶液，并在50℃下攪拌反應混合物過夜。
為了進行處理，加入100毫升乙醚和50毫升飽和的碳酸鈉溶液。如果需要，通過加入少量戊烷破壞所形成的乳液。分離出乙醚相，用乙醚洗滌含水相三次，每次用量為100毫升，在減壓下除去揮發組分。用150毫升二氯己烷萃取殘余物，經MgSO4干燥并過濾。
在減壓下除去溶劑之后得到一種松散泡沫，用乙醚洗滌該泡沫，然后粉碎以得到白色吸濕性粉末。
產率23.5克(75％)1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
10.43(s,1H,N2C-H),7.41(m,2H,C-H),4.33(m,1H,R3C-H),1.0-2.0(重疊的多重峰,20H,環己基-CH2)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
134.9(N2C-H),119.7(C-H),59.3(H-CR3),33.1(CH-CH2),24.5(2CH2),24.2(CH2)質譜(FAB)m/z=501.4([M++M-Cl),6.4),233([M+-Cl],100)B)制備1,3-二環己基咪唑啉-2-亞基(5)如通用說明在20毫升THF和100毫升NH3的混合物中，使用260毫克(10.8毫摩爾)的NaH對2.68克(10毫摩爾)氯化1,3-二環己基咪唑鎓(5a)進行脫質子化。形成一種實際上無色的1,3-二環己基咪唑啉-2-亞基(5)溶液，在除去氨之后，在混合物中補償THF至體積為40毫升，可以使用因此得到的溶液，而無需進一步加工。
13C-NMR(100MHz,THF,CD3NO,δin ppm):
210.1(C:),115.7(C=C),66.8(N-CH),59.6(2CH2),34.9(2CH2)25.9(CH2)C)制備五羰基(1,3-二環己基咪唑啉-2-亞基)鎢(5b)將880毫克(2.5毫摩爾)于10毫升脫氣THF中的六羰基鎢加入施倫克管(Schlenckrohr)中，在保護氣體的氣氛下，在攪拌下，逐滴加入10毫升(2.5毫摩爾)的0.25M的碳烯溶液(5)，攪拌該反應混合物幾個小時。然后在減壓下除去溶劑，在室溫下，升華所有仍然存在的六羰基鎢過夜。
將殘余物溶解在二氯甲烷中并過濾。在濃縮母液之后，通過緩慢冷卻可以得到黃色晶體狀產物(5b)。產率854毫克(61％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
7.00(s,2H,N-CH=),4.75(m,2H,N-CH),1.98(m,4H,CH2),1.87(m,4H,CH2),1.75(m,2H,CH2),1.45(m,8H,CH2),1.24(m,2H,CH2)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
201.5(J(183W-13C)=126Hz,W-CO),197.7(J(183W-13C)=126Hz,W-(CO)4),176.4(J(183W-13C)=99Hz,W-CN2),118.34(C=C),61.7(N-CH),34.4(CH-CH2),25.5(CH2),25.1(CH2(C2H4)2質譜(CI)m/z=556([M+,22),528([M+-CO],6),233([M+-W(CO5)],100)元素分析(重量％)計算值C43.18H4.3N5.0實測值C43.17H4.46 N5.04
D)制備氯(η4-1,5-環辛二烯)(1,3-二環己基咪唑啉-2-亞基)銠(5c)將200毫克(0.4毫摩爾)的雙[(μ-氯)(η4-1,5-環辛二烯)銠]于5毫升THF中的溶液加入施倫克管中。緩慢地在該溶液中加入3.3毫升(0.8毫摩爾)的碳烯溶液(5)。
在室溫下進一步攪拌反應混合物1小時，然后除去溶劑，將殘余物倒入二氯甲烷中并過濾。通過加入戊烷而沉淀出配合物，隨后用戊烷洗滌。在減壓下除去揮發組分以得到配合物，其是一種黃色粉末。產率325毫克(85％)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):6.78(s,2H,NCH=),5.27(m,2H,COD-CH),4.93(m,2H,N- CH),3.23(m,2H,COD-CH),2.31(m,4H,COD-CH2),1.89(m,4H,COD-CH),1.91-1.15(重疊的多重峰，22H,環己基-CH2)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):180.1(d,J(Rh-13C)=51Hz),Rh-CN2),117.5(N-CH=),97.8(d,J(Rh-13C)=3Hz),COD-CH),97.7(d,J(Rh-13C)=3Hz),COD-CH),67.5(d,J(Rh-13C)=14Hz,COD-CH),60.6(N-CH),34.5(COD-CH2),34.4(環己基-CH2),33.4(環己基-CH2),29.2(COD-CH2),26.4(環己基-CH2),26.1(環己基-CH2),25.7(環己基-CH2)實施例61-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑啉-2-亞基(6)
A)制備氯化1-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑鎓(6a)將5.0毫升(62.7毫摩爾)的N-甲基咪唑與8.23毫升(8.82克，62.7毫摩爾)的1-氯-2-苯基乙烷一起在140℃下加熱18小時，無需加入溶劑。在冷卻之后，靜置所得到的氯化1-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑鎓(6a)以結晶。
1H-NMR(400MHz,D2O,δin ppm):
8,28(s,NCHN)；7,0-7,2(m,5H,Ph)；6,9(2H,NCHCHN)；4,32(2H,NCH2),3,6(3H,NCH3),2,95(2H,CH2ph)。
13C-NMR(100MHz,D2O,ppm):
137,04(s,NCHN)；136,11；135,96；129,17；129,00；127,48；123,75；123,66(Ph-C)；122,43；122,34(NCHCHN)；50,91(NCH2)；35,82(s,CH3)；35,75(CH2Ph)。
B)制備1-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑啉-2-亞基(6)正如在通用實施例中所描述的一樣，在氨和THF的混合物中借助于11毫摩爾的NaH使10毫摩爾的氯化1-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑鎓(6a)脫質子化。在除去氨和過濾掉補償至40毫升的THF溶液之后，得到一種透明的、光譜純的1-甲基-3-(2-苯基乙基)咪唑啉-2-亞基(6)溶液。
13C-NMR(100MHz,d8-THF/THF-inlet,δin ppm):
214,2(s,NCN)；140,3；130,0；129,5；126,4(Ph-C)；122,43；122,34(NCHCHN)；53,0(NCH2)；39,2(s,CH3)；37,8(CH2Ph)。
實施例7
1,2-雙(2-乙氧基乙基)咪唑啉-2-亞基(7)A)制備1-(2-乙氧基乙基)咪唑(7a)將5.5克(52毫摩爾)于50毫升THF的咪唑鉀加入施倫克管中。在攪拌下，加入7.7克(50毫摩爾)的2-溴乙基乙基醚，并攪拌該懸浮液4小時，然后緩和地加熱。在冷卻之后，過濾反應混合物，除去溶劑。在高真空下蒸餾得到一種無色液體7a。通過GC-MS測定純度。這里僅僅觀察一餾分。
質譜(GC-MS)m/z=140([M+],80),96([M+-CH3CH2OCH2+H],78),81([M+-CH3CH2OCH2CH2],100),59(CH3CH2OCH2+,75),41(85)B)制備氯化1,2-雙(2-乙氧基乙基)咪唑鎓(7b)將7克(45毫摩爾)的2-溴乙基乙基醚加入4.5克(39毫摩爾)于50毫升THF中的1-(2-乙氧基乙基)咪唑中，并在回流下加熱12小時。形成第二液相。在冷卻至0℃之后，潷析溶劑，用THF萃取殘余物三次。在減壓下除去溶劑，得到一種黃色油(7b)(7.2克，75％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
9.91(s,1H,N2C-H),7.53(d,J=1Hz,2H,CH),4.50(t,J=5Hz,4H,N-CH2),3.74(t,J=5Hz,2H,NCH2CH2),3.44(g,J=7Hz,4H,O-CH2),1.08(t,J=7Hz,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
136.5(N2C-H),122.5(NC-H),67.9(N-CH2),66.4(NCH2-CH2),49.8(O-CH2),14.7(CH3)質譜(FAB)
m/z=505([M++M-Br],2),213([M+-Br],100)C)制備1,2-雙(2-乙氧基乙基)咪唑啉-2-亞基(7)正如上面所描述一樣，在20毫升THF和100毫升NH3的混合物中，使用260毫克(10.8毫摩爾)的NaH進行2.93克(10毫摩爾)的氯化1,2-雙(2-乙氧基乙基)咪唑鎓(7b)的脫質子化。僅僅在加入氨之后，黃色油狀物完全溶解。僅在30分鐘之后反應完成。在蒸發氨之后，在混合物中加入THF至體積為40毫升，可以使用所得到的溶液，而無需進一步加工。
D)制備1,3-雙(2-乙氧基乙基)咪唑啉-2-硫酮(7c)在施倫克管中，使80毫克(2.5毫摩爾)的硫懸浮在10毫升的脫氣THF中。在攪拌下，逐滴加入10毫升(2.5毫摩爾)的0.25M的碳烯溶液(7)，并攪拌該反應混合物1小時。在減壓下除去溶劑，使殘余物溶解在二氯甲烷中，并過濾。在濃縮母液之后，通過緩慢冷卻可以得到黃色晶體狀產物。
產率446毫克(84％)。
1H NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
6.75(s,2H,N-CH=),4.16(t,J=5.5Hz,4H,N-CH2),3.63(t,J=5.5Hz,4H,N-CH2CH2),3.39(q,J=7Hz,4H,O-CH2),1.08(t,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
161.2(C=S),117.7(N-CH=),69.2(N-CH2),66.3(NCH2CH2),47.7(OCH2),14.9(CH3)
E)制備五羰基[1,3-(2’-乙氧基乙基)咪唑啉-2-亞基]鎢(7d)將880毫克(2.5毫摩爾)于10毫升脫氣THF中的六羰基鎢加入施倫克管中，在保護氣體的氣氛下，在攪拌下，逐滴加入10毫升(2.5毫摩爾)的0.25M的碳烯溶液(7)，攪拌該反應混合物幾個小時。然后在減壓下除去溶劑，在室溫下，升華所有仍然存在的六羰基鎢過夜。
將殘余物溶解在二氯甲烷中并過濾。在濃縮母液之后，通過緩慢冷卻可以得到黃色晶體狀產物。產率1.01克(75％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
7.23(NCH=),4.38(t,J=5Hz,4H,N-CH2),3.69(t,J=5Hz,4H,N-CH2-CH2),3.49(q,J=7Hz,4H,OCH2),1.17(t,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
200,7(J(183W-13C)=125Hz,W-CO),197.9(J(183W-13C)=125Hz,W(CO)4),178.6(W-CN2),122.2(N-CH),70.0(N-CH2),66.8(NCH2-CH2),52.7(OCH2),15.0(CH3)質譜(CI)m/z=536([M+],6),508([M+-CO],12),480([M+-2CO],6),213([M+-W(CO)5],100)元素分析(重量％)計算值C35.84H3.79N5.22W34.28實測值C35.86H3.86N5.29W34.04
實施例81-(2’-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基(8)A)制備氯化1-(2’-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑鎓氫氯化物(8a)在8.6克(50毫摩爾)的氫氯化2-(二乙基氨基)乙基氯于50毫升無水乙醇的溶液中加入4.9克(60毫摩爾)的N-甲基咪唑，并使該混合物回流12小時。
在反應完成之后，在減壓下除去溶劑，并用THF多次洗滌殘余物。得到白色吸濕粉末狀的產物(8a)。產率108克(85％)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δin ppm):
9.56(s,1H,C-H),8.05(m,1H,H-C=),7.79(m,1H,=C-H),4.69(t,J=6.5Hz,2H,N-CH2),3.84(s,3H,N-CH3),3.52(t,2H,J=6.5Hz,2H,CH2),3.08(q,J=7Hz,4H,CH2),1.17(t,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100 MHz-,DMSO-d6,δin ppm):
141.8(C-H),127.7(H-C=),126.4(=C-H),53.9(咪唑-CH2),50.7(N-CH2),47.5(咪唑-CH2-CH2,39.9(咪唑-CH3),12.8(CH3)質譜(FAB)m/z=399([M++M-2HCl-Cl],18),182([M+-HBr-Br],100)B)制備1-[(2-二乙基氨基)乙基]-3-甲基咪唑啉-2-亞基(8)
將2.54克(10毫摩爾)的氯化1-〔(2-二乙基氨基)乙基)-3-甲基咪唑鎓氫氯化物(8a)懸浮在20毫升THF中。接著冷凝入100毫升氨。在-78℃下加入21毫摩爾的NaH。在回流下攪拌該無色溶液約1小時，直至無氣體產生。在除去氨之后，在混合物中加入THF直至體積為40毫升，可以使用所得到的0.25摩爾濃度的碳烯溶液，無需進一步加工。
13C-NMR(100MHz,THF/CD3NO,δin ppm):
210(C:),119.1(H-C=),118.5(=C-H),53.9(CH2),49.2(CH2),46.8(CH2),37.5(N-CH3),11.9(CH3)C)制備1-(2’-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-硫酮(8b)采用類似于制備1,3-雙(2-乙氧基乙基)咪唑啉-2-硫酮(7c)的方法，使80毫克(2.5毫摩爾)的硫與1-(2’-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基溶液(8)混合。得到黃色油狀產物(8b)(478毫克，理論值的89％)。
1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
6.63(d,J=2.5Hz,1H,H-C=),6.49(d,J=2.5Hz,1H,H-C=)3.86(t,J=6 Hz,2H,咪唑-N-CH2),3.37(s,3H,N-CH3),2.53(t,J=6 Hz,2H,咪唑-N-CH2-CH2),2.33(q,J=7Hz,4H,N-CH2),0.76(t,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
161.4(C=S),117.3(H-C=),116.7(H-C=),51.0(咪唑-N-CH2),46.9(咪唑-N-CH2CH2),45.9(N-CH2),34.5(N-CH3),11.6(CH3)質譜(GC-MS)m/z=213([M+],13),141([M+-NEt2],13),113([M+-C2H4NEt2],8),99([M+-NC2H4NEt2],100),86(99),71
(59),56(41),42(31)D)制備氯(η4-1,5-環辛二烯)[1-(2-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基)銠(8c)在5毫升THF中加入200毫克(0.4毫摩爾)的雙[(μ-氯)(η4-1,5-環辛二烯)銠]，并在攪拌下，緩慢地與3.3毫升(0.8毫摩爾)新制備的1-(2-二乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基(8)混合。在室溫下攪拌1小時之后，在減壓下除去溶劑，將殘余物倒入二氯甲烷中并過濾。
在真空下除去溶劑以得到黃色油狀產物(8C)。產率281毫克(81％)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):6.93(d,J=1.6Hz,1H,H-C=),6.72(d,J=1.6Hz,1H,=C-H),4.95(m,2H,COD-CH),4.69(m,1H,咪唑-CH2),4.29(m,1H,咪唑-CH2),4.00(s,3H,N-CH3),3.29(m,1H,COD-CH),3.18(m,1H,COD-CH),2.97(m,1H,咪唑-CH2-CH2),2.75(m,1H,咪唑-CH2-CH2),2.60(m,4H,N-CH2),2.35(m,4H,COD-CH2),1.95(m,2H,COD-CH2),1.8(m,2H,COD-CH2),1,06(″t″,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):182.2(d,J(Rh-13C)=49.5Hz,C-Rh),121.5(H-C=),121,2(=C-H),98.37(COD-CH),98.1(COD-CH),68.1(COD-CH),67.3(COD-CH),53.8(咪唑-CH2),49.0(咪唑-CH2-CH2),47.5(N-CH2),37.5(咪唑-CH3),33.3(COD-CH2),32.4(COD-CH2),29.1(COD-CH2),28.3(COD-CH2),12.0(CH3)。
實施例91-(2’-乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基(9)A)制備氯化1-(2’-乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑鎓氫氯化物(9a)在7.7克(50毫摩爾)的氫氯化2-乙基氨基乙基氯于50毫升無水乙醇的溶液中加入4.0克(60毫摩爾)的N-甲基咪唑，并在不高于40℃的溫度下攪拌該混合物36小時。如果采用較高的溫度，那么發生消去反應，并且僅能非常困難地除去因此產生的氯化1-甲基咪唑鎓。在反應完成之后，在減壓下濃縮該溶液，并用醚沉淀出產物。用THF多次洗滌殘余物，得到白色吸濕粉末狀的產物。產率9.3克(83％)。
1H-NMR(400MHz,DMSO-d6,δin ppm):
9.31(s,1H,N2C-H),7.85(m,1H,N-CH),7.71(m,1H,N-CH),4.62(t,J=6Hz,2H,咪唑-CH2),3.82(s,3H,N-CH3),3.38(t,J=6Hz,2H,咪唑CH2-CH2),2.91(q,J=7Hz,2H,N-CH2)1.21(t,J=7Hz,3H,CH3)13C-NMR(100MHz,DMSO-d6,δin ppm):
139.2(N2CH),125.4(N-CH),124.1(N-CH),47.1(咪唑-N-CH2),46.7(N-CH2CH2),43.8(N-CH2),37.5(N-CH3),12.4(CH3)質譜(FAB)m/z=343([M++M-Cl-2HCl],18),154([M+-Cl-HCl],100)元素分析(重量％)計算值C42.48H7.16N18.66Cl31.49實測值C41.97H7.55N18.59Cl30.77B)制備1-(2-乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-亞基(9)
將2.26克(10毫摩爾)的氯化1-(2-乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑鎓氫氯化物溶解在20毫升乙腈中。接著冷凝入100毫升氨。
在-78℃下加入20毫摩爾的NaH。立即產生氣體。在回流下攪拌該無色溶液約1小時，直至無氣體產生。在除去氨之后，在混合物中加入乙腈直至體積為40毫升，可以使用所得到的0.25摩爾濃度的碳烯溶液(9)，無需進一步加工。13C NMR(100MHz,CH3CN/CD3NO,δin ppm):210.5(C:),120.8(CH=),120.6(CH=),51.4(咪唑N-CH2),51.2(咪唑NCH2-CH2),44.4(N-CH3),37.9(N-CH2),15.6(CH3)C)制備1-(2-乙基氨基乙基)-3-甲基咪唑啉-2-硫酮(9b)在反應混合物中加入320毫克硫，并充分振動反應容器。在1小時之后，過濾出不溶解鹽并在減壓下除去溶劑。得到棕色油狀產物(9b)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):6.72(d,J=2.5Hz,1H,H-C=),6.60(d,J=2.5Hz,1H,H-C=)4.07(t,J=6Hz,2H,咪唑-N-CH2),3.50(s,3H,N-CH3),2.91(t,J=6Hz,2H,咪唑-N-CH2-CH2),2.59(q,J=7Hz,2H,N-CH2),2.30(bs,1H,NH),0.99(t,J=7Hz,3H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):162.0(C=S),117.4(H-C=),117.3(H-C=),47.7(咪唑-N-CH2),47.6(咪唑-N-CH2CH2),43.6(N-CH2),34.9(N- CH3),14.9(CH3)實施例10
1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑啉-2-亞基(10)A)制備氯化1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑鎓(10a)在100毫升甲苯中加入11.9克(100毫摩爾)的(S)-1-苯基乙胺。在強烈攪拌下，加入3.0克(100毫摩爾)的仲甲醛。借助于水浴防止反應混合物升溫。在室溫下過30分鐘之后，使用冰浴將燒瓶冷卻至0℃，并進一步加入11.9克(100毫摩爾)的(S)-1-苯基乙胺。在冷卻和強烈攪拌下，緩慢地逐滴加入30毫升(100毫摩爾)的3.3摩爾濃度的HCl溶液。然后挪開冷卻裝置，緩慢地加入145毫升(100毫摩爾)的40％的乙二醛水溶液，并在35～40℃下攪拌反應混合物過夜。
為了進行處理，加入100毫升乙醚和50毫升飽和碳酸鈉溶液。如果需要，通過加入少量戊烷破壞所形成的乳液。分離出醚相，用乙醚洗滌水相三次，每次用量100毫升，并在減壓下干燥。將殘余物倒入150毫升的二氯甲烷中，經MgSO4干燥并過濾。
在減壓下除去溶劑，得到黃色油狀物，使用乙醚洗滌該油狀物多次。得到油狀淺黃色、非常吸濕的粉末狀產物10a。產率24.5克(79％)。因為在NMR圖譜中僅觀察到一組信號，所以可以斷定未發生異構化。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):11.02(s,1H,N2C-H),7.37(m,2H,苯基-CH),7.28(s,2H,N-CH),7.21(m,3H,苯基-CH),5.52(q,J=7Hz,2H,R3C-H),1.88(d,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):137.9(N2CH),135.9(p-苯基-CH),129.1(苯基-CH),129.0(CR3),126.8(苯基-CH),120.5(N-CH),59.5(N-CH-ph),20.45(CH3)
質譜(FAB)m/z=589.2([M++M-Cl],4.14),277([M+-Cl],100),173(13.6),105(43.8)B)制備1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑啉-2-亞基(10)在20毫升THF和100毫升NH3的混合物中，使用260毫克(10.8毫摩爾)的NaH進行3.12克(10毫摩爾)氯化1,3-二(S)-1’-苯基乙基咪唑鎓(10a)的脫質子化。底物是難溶的，并且僅在反應過程中形成一種透明的黃色溶液，在除去氨之后，在混合物中補充THF至體積為40毫升，可以使用因此得到的溶液，而無需進一步加工。13C-NMR(100MHz,THF,CD3NOδin ppm):211.2(C:),144.3(苯基-CR),128.3,(苯基-CH),127.1(p-苯基-CH),126.6(苯基-CH),117.8(N-CH=),59.5(N-CH)22.3(CH3)C)制備1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑-2-硫酮(10b)在施倫克管中，使80毫克(2.5毫摩爾)的硫懸浮在10毫升的脫氣THF中。在攪拌下，逐滴加入10毫升(2.5毫摩爾)的0.25M的碳烯溶液(10)，并攪拌該反應混合物1小時。在減壓下除去溶劑，使殘余物溶解在二氯甲烷中，并過濾。在濃縮母液之后，通過緩慢冷卻可以得到無色晶體狀產物。產率690毫克(89％)。1H NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):7.3-7.1(重疊的多重峰,10H,Ph-CH),6.53(s,2H,=C-H),6.30(q,J=7Hz,2H,CH),1.66(d,J=7Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):161.6(C=S),140.0(Ph-CR),128.41(Ph-CH),27.35(p-Ph-CH),126.6(Ph-CH),114.3(=CH),54.7(CH),19.1(CH3)元素分析(重量％)計算值C73.99H6.54N9.08實測值C74.06H6.51N9.14D)制備五羰基{1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑啉-2-亞基}鎢(10c)將880毫克(2.5毫摩爾)于10毫升脫氣THF中的六羰基鎢加入施倫克管中。在攪拌下，逐滴加入10毫升(2.5毫摩爾)的0.25M的碳烯溶液(10)，攪拌該反應混合物幾個小時。然后在減壓下除去溶劑，在室溫下，升華所有仍然存在的六羰基鎢過夜。
將殘余物溶解在二氯甲烷中并過濾。在減壓下除去部分二氯甲烷之后，通過緩慢冷卻可以得到黃色晶體狀的產物。產率945毫克(63％)。1H-NMR(400MHz,C6D6,δin ppm):7.14-7.29(重疊的多重峰,10H,ph-CH),6.48(q,J=3Hz,2H,N-CH-Ph),6.28(s,2H,CH=),1.55(d,J=6.5Hz,6H,CH3)13C-NMR(100MHz,C6D6,δin ppm):200.9(反式-CO),198.5(cis-CO),180.3(CN2),141.2(p-ph-CH),129.4(ph-CH),128.6(Ph-CR),127.1(ph-CH),120.4(=CH),60.9(CH),21.7(CH3)E)制備氯(η4-1,5-環辛二烯){1,3-二[(S)-1’-苯基乙基]咪唑啉-2-亞基}銠(10d)將200毫克(0.4毫摩爾)的雙[(μ-氯)(η4-1,5-環辛二烯)銠]于5毫升THF中的溶液置于施倫克管中。借助于注射器緩慢地在該溶液中加入3.3毫升(0.8毫摩爾)的碳烯溶液(10)。
在室溫下進一步攪拌反應混合物1小時，然后在減壓下除去溶劑，將殘余物倒入二氯甲烷中并過濾。通過加入戊烷而沉淀出配合物，隨后用戊烷洗滌。在減壓下除去揮發組分以得到配合物，其是一種黃色粉末。產率327毫克(79％)。
1H NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):
7.66-7.25(重疊的多重峰2s,10H,Ph-CH),6.91(q,J=7Hz,1H,N-CH-Ph),6.89(q,J=7Hz,1H,N-CH-Ph),6.82(d,J=2Hz,N-CH=),6.65(d,J=2Hz,N-CH=),5.06(m,2H,COD-CH),3.45(m,1H,COD-CH),3.21(m,1H,COD-CH),2.5-2.3(m,4H,COD-CH2),2.2-1.8(重疊的多重峰,4H,COD-CH2),1.91(d,J=7Hz,3H,CH3),1.83(d,J=7Hz,3H,CH3)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):
182.0(d,J(Rh-13C)=51Hz,Rh-CN2),142.2(Ph-CR),140.2(Ph-CR),128.8(Ph-CH),128.6(Ph-CH),127.9(p-Ph-CH),127.6(Ph-CH),126.2(Ph-CH),125.8(p-Ph-CH),118(N-CH=),118.2(N-CH=),98.5(d,J(Rh-13C)=7Hz,COD-CH),98.3(d,J(Rh-13C)=7Hz,COD-CH),68.7(d,J(Rh-13C)=14Hz,COD-CH),67.5(d,J(Rh-13C)=14Hz,COD-CH),59.7(N-CH),58.2(N-CH),33.0(COD-CH2),32.7(COD-CH2),28.7(COD-CH2),22.8(CH3),20.8(CH3)質譜(CI)m/z.=522([M+],38),487([M+-Cl],100),414[M+-COD],22),378([M+-COD-Cl]),277(8),137(10)實施例11
1-甲基-3-(2-二苯基氧膦基乙基)咪唑啉-2-亞基(11)A1)制備碘化1-甲基-3-(2-二苯基磷酰基乙基)咪唑鎓(11a)在加入7毫升(50毫摩爾)的三乙胺情況下，在50毫升甲苯和30毫升乙醇的混合物中，13.2克(49.9毫摩爾)的2-氯-1-二苯基磷酰基乙烷與3.4克(50毫摩爾)的咪唑反應。使該混合物回流5小時。在室溫下使用3.13毫升(50毫摩爾)的甲基碘季銨化所得到的1-咪唑-2-(二苯基磷酰基)乙烷。通過加入100毫升的二乙基醚來沉淀出碘化1-甲基-3-(2-二苯基磷酰基乙基)咪唑鎓，并在減壓下干燥。得到15.7克(65％)的(11a)，其是單乙醇加成物。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):8,9(s,1H,NCHN)；8,0-7,0(m,12H；Ph,NCHNCH)；4,5(m,2H,NCH2)；3,6(s,3H,NCH3)；3,2(m,2H,CH2PO)；3,6；1,1(EtOH)。13C-NMR(100,6MHz,CDCl3,δin ppm):136,68(s,NCHN)；131,72(d,JCP=3Hz),131,4(s)；130,10(d,JCP=9Hz),128,35(d,JCP=12Hz,Ph),122,66；122,63(s,NCHNCH)；43,43(s,NCH2)；36,31(s,NCH3)；29,97(d,1JCP=69Hz,CH2PO)；50,0；17,9(EtOH)。31P-NMR(161,9MHz,CDCl3,δin ppm):28,47(s)。
元素分析(C18H20N2P1O1I1)(重量％)計算值C49,3 H4,6N6,4I29,0實測值C47,8 H4,7N6,1I29,0A2)將碘化1-甲基-3-(2-二苯基磷酰基乙基)咪唑鎓(11a)還原為碘化1-甲基-3-(2-二苯基二氧磷基乙基)咪唑鎓(11b)將10.0克(22.8毫摩爾)的碘化1-甲基-3-(2-二苯基磷酰基乙基)咪唑鎓(11a)于50毫升甲苯中的溶液與20毫升(11.2克，97毫摩爾)的甲基二氯硅烷和10毫升乙醇混合，并在140℃下加熱48小時。在冷卻之后，潷析有機相，用20毫升甲苯和20毫升戊烷洗滌白色固體，并在減壓下干燥。得到9.2克(11b)。1H-NMR(400MHz,CDCl3,δin ppm):9,8(s,1H,NCHN)；7,5-7,0(m,12H；Ph,NCHNCH)；4,4(m,2H,NCH2)；3,95(s,3H,NCH3)；2,8(m,2H,CH2P)13C-NMR(100MHz,CDCl3,δin ppm):137,5(s,NCHN)；132,2(d),129,2(s)；128,6(d),127,9(d,Ph),123,4；122,2(s,NCHNCH)；47,2(d,2JCp=20Hz,NCH2)；36,5(s,NCH3)；28,8(d,1JCP=8Hz,CH2P)。31P-NMR(161,9MHz,CDCl3,δin ppm):-19,8(s)。
B)1-甲基-3-(2-二苯基膦基乙基)咪唑啉-2-亞基(11)正如在通用實施例中描述的一樣，在氨/THF的混合物中，借助于11毫摩爾的NaH使10毫摩爾的11A2)中得到的鹽(11b)脫質子化。除去氨之后得到一種于THF中的光譜純的游離1-甲基-3-(2-二苯基氧膦基乙基)咪唑啉-2-亞基(11)。13C-NMR(100MHz,THF/d8-THF inlet,δin ppm):217,3(s,NCN)；132,1(d),129,4(s)；128,6(d),127,6(d,Ph),122,3；121,3(s,NCHNCH)；48,2(d,2JCP=20Hz,NCH2)；37,5(s,NCH3)；29,1(d,1JCP=18Hz,CH2P)。31P-NMR(161,9MHz,THF/d8-THF inlet,δin ppm):19,5(s)。
實施例12雙-2,6-(3,3’-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑-2-亞基)吡啶
A)制備雙-2,6-(1,1’-二亞甲基咪唑)吡啶將4.0克(37.0毫摩爾)的咪唑鉀(參見實施例3A)懸浮在70毫升甲苯中。在0℃下加入2.5克(18.5毫摩爾)的2,6-雙(溴甲基)吡啶，并將混合物加熱至室溫，同時攪拌。在12個小時的總反應時間之后，在減壓下除去混合物中的甲苯。為了除去溴化鉀，使用氯仿萃取殘余物多次。在高的真空下除去萃取液中的溶劑。得到產物。
產率3.76克(85％)。
1H-NMR(400MHz,25℃,D2O,δin ppm):
7.72(s,2H),7.53(t,1H),7.08(m,4H),6.93(d,2H),5.10(s,4H),13C-NMR(100MHz,25℃,D2O,δin ppm):
155.9,138.0,137.8,127.6,123.1,120.3,51.4B)制備雙-2,6-(碘化3,3’-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑鎓)吡啶將3.5克(14.6毫摩爾)的雙-2,6-(1,1’-二亞甲基咪唑)吡啶溶解在20毫升的氯仿中，并與2.0毫升(32.0毫摩爾)的碘代甲烷混合。在12個小時的反應時間之后，通過過濾從該氯仿溶液中分離出沉淀的淺黃色固體，并在高真空下干燥。
產率7.24克(88％)1H-NMR(400MHz,25℃,D2O,δin ppm):
8.67(s,2H),7.81(t,1H),7.36(n,4H),7.34(d,2H),5.37(s,4H),3.80(s,6H)13C-NMR(100MHz,25℃,D2O,δin ppm):
153.24,139.86,136.88,123.70,123.22,123.06,53.41,36.07元素分析(重量％)計算值C34.44H3.66N13.39J48.51
實測值C34.20H3.59N13.44J48.76C)制備雙-2,6-(氟磷酸3,3’-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑鎓)吡啶將5.0克(9.55毫摩爾)的-2,6-(碘化3,3’-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑鎓)吡啶溶解在70毫升的水中，并與3.59克(22.0毫摩爾)的氟磷酸銨混合。過濾出所形成的無色沉淀，并隨后從70毫升的甲醇中重結晶出。
產率5.11克(78％)。
1H-NMR(400MHz,25℃,DMSO,δin ppm):
9.07(s,2H),7.97(t,1H),7.65(m,4H),7.45(d,2H),5.51(s,4H),3.88(s,6H)13C-NMR(100MHz,25℃,DMSO,δin ppm):
153.57,138.82,137.18,123.38,123.12,122.00,52.56,35.83元素分析(重量％)計算值C32.21H3.42N12.52實測值C32.28H3.36N12.40D)制備雙-2,6-(3,3-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑-2-亞基)吡啶將5.59克(10.0毫摩爾)的雙-2,6-(氟磷酸3,3’-二甲基-1,1’-二亞甲基咪唑鎓)吡啶溶解在15毫升四氫呋喃中。冷凝入75毫升的氨。在-78℃下加入22毫升的NaH。在回流下攪拌淺黃色溶液約1小時直至無氣體產生。隨后蒸發掉氨。隨后絕對需要立即進一步加工碳烯溶液，因為，否則該溶液快速變成紅色，并開始沉淀出深紅色固體。13C-NMR(100MHz,25℃,THF,δin ppm):200.81,157.10,138.11,121.57,120.50,120.15,55.05,36.62
對比實施例在無氨加入下制備1,3-二-(S)-1’-苯基乙基咪唑啉-2-亞基將3.12克(10毫摩爾)的氯化1,3-二-(S)-1’-苯基乙基咪唑鎓懸浮在200毫升的THF中。在隔絕空氣下，加入260毫克(10.8毫摩爾)的NaH和一刮勺尖叔丁醇鉀。產生少量氣體。隨著反應進一步地進行，NaH與原料一起開始形成團塊，并且反應停止。在緩慢加熱該懸浮液時，反應混合物變成黃色，然后變成棕色。原料的大部分組份仍然作為團狀物存在于反應燒瓶的底部。在45℃下攪拌3小時之后，將反應溶液試樣在隔絕空氣和濕氣下轉移到具有硝基甲烷-d6入口的NMR管中，并進行NMR光譜學檢驗。觀察到不可歸類的復雜混合信號。
當在THF中首先蒸煮咪唑鎓鹽直至其轉化為流動性好的油狀物，然后才加入NaH時，觀察到類似的結果。
在乙腈中使用叔丁醇鉀進行脫質子化時不會產生有價值的反應。在乙腈中使用NaH脫質子化時，觀察到由于乙腈脫質子化產生的副反應，該副反應導致反應混合物呈深褐色。
權利要求
1.一種制備通式Ⅰ的雜環碳烯的方法，其中在純液態氨或在純有機胺或在液態氨或有機胺與有機極性非質子傳遞溶劑的混合物中，通過通式Ⅱ的偶氮鎓鹽與脫質子化試劑反應來制備通式Ⅰ的雜環碳烯，
在通式Ⅰ中，R1、R2、R3和R4是相同的或不同的，并且是飽和的或不飽和的，直鏈、支鏈或環狀的，未取代或取代的C1-C10-烷基、C2-C5-亞烷基、C2-C5-次烷基、C7-C19-芳烷基或C6-C14-芳基基團，R3和R4可以是氫或它們一起形成具有3～7個碳原子的稠合的、取代或未取代的基團，X是碳或氮，并且當X是氮時，不存在R3，
在式Ⅱ中，R1、R2、R3和R4的含義與式Ⅰ中的相同，A-是鹵陰離子、擬鹵陰離子、硼酸根、磷酸根、羧酸根離子或金屬配合物陰離子。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于，在式Ⅰ中，R1、R2、R3和R4是相同的或不同的，并且是飽和的或不飽和的，直鏈、支鏈或環狀的，未取代或取代的C1-C6-烷基、C2-C4-亞烷基、C2-C4-次烷基、C7-C10-芳烷基或苯基基團。
3.根據權利要求1或2的方法，其特征在于，在通式Ⅱ中A-是四苯基硼酸根、四氟硼酸根、氟磷酸根、乙酸根、四羰基高鈷酸根、六氟鐵酸根(Ⅲ)、四氯鐵酸根(Ⅲ)、四氯鋁酸根或四氯鈀酸根(Ⅱ)離子。
4.根據權利要求1～3之一或多項的方法，其特征在于，通式Ⅰ和Ⅱ中的R1、R2、R3和R4是這樣的基團，即該基團攜帶一個或多個、相同或不同的胺、硝基、腈、異腈、醚、醇、醛或酮基團、羧酸衍生物，特別是酯或酰胺，鹵代，特別是氟代或全氟代的烴基團、糖類、膦、氧化膦、硫化膦、Phosphole殘基、亞磷酸酯衍生物、脂族或芳族磺酸衍生物，它們的鹽、酯或酰胺，甲硅烷基官能團、硼基基團或雜環取代基。
5.根據權利要求4的方法，其特征在于，基團R1或R2之一被吡啶環或偶氮鎓鹽取代。
6.根據權利要求1～5之一或多項方法，其特征在于，有機胺是C1-C4-烷基伯胺，特別地是甲胺或乙胺。
7.根據權利要求1～6之一或多項方法，其特征在于，該反應在-75～0℃，優選是-50～-20℃，特別是-50～-30℃的溫度下進行。
8.根據權利要求1～7之一或多項方法，其特征在于，可以使用的有機極性非質子傳遞溶劑是四氫呋喃、二甲基亞砜或乙腈，其中氨或有機胺與極性非質子傳遞溶劑的體積比是1∶0.01～1∶100，優選是1∶0.1～1∶10，特別優選是1∶0.2。
9.根據權利要求1～8之一或多項方法，其特征在于，所使用的脫質子化試劑是金屬氫化物，優選氫化鈉，金屬氨化物，優選氨化鉀、金屬醇鹽、金屬羧酸鹽、羰基金屬或氫化(羰基)-金屬，基于式Ⅱ的偶氮鎓鹽，脫質子化試劑的使用量至少是化學計算量，優選是10摩爾％過量。
全文摘要
本發明涉及一種制備通式Ⅰ的雜環碳烯的方法,其中在通式Ⅰ中,R
文檔編號C07D233/06GK1216536SQ97193968
公開日1999年5月12日 申請日期1997年3月14日 優先權日1996年3月20日
發明者W·A·赫爾曼, C·科徹, L·谷森 申請人:人造絲有限公司