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合成方法與流程

文檔序號(hào):11849343閱讀:830來源:國知局
合成方法與流程

本發(fā)明涉及烯烴復(fù)分解的方法。在該方法中,在二烯的存在下對至少一種單烯烴進(jìn)行乙烯醇分解(ethenolysis)。本發(fā)明還涉及二烯促進(jìn)對單烯烴進(jìn)行的乙烯醇分解反應(yīng)的用途。

背景

烯屬烴(烯烴)復(fù)分解是眾所周知的合成技術(shù),其允許借助亞烷基轉(zhuǎn)移過程(transalkylidenation)的烯烴之間取代基的交換。近年來,復(fù)分解反應(yīng)已經(jīng)成為深入研究的課題。實(shí)際上,因?yàn)椤坝袡C(jī)物合成中復(fù)分解方法的發(fā)展(development of the metathesis method in organic synthesis)”,化學(xué)家Yves Chauvin、Robert H.Grubbs和Richard R.Schrock被共同授予了2005年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

這樣的碳-碳雙鍵的重新分配通過含過渡金屬的催化劑催化。盡管可以將其他過渡金屬系催化劑(如鉬系催化劑)用于復(fù)分解,但所使用的最常用的過渡金屬是釕,以含亞烷基的配合物的形式(所謂的亞烷基釕配合物或催化劑),再更通常是包含兩個(gè)(通常來說)中性配體和兩個(gè)額外陰離子配體的亞烷基釕配合物。對于這樣的亞烷基釕復(fù)分解催化劑的綜述來說,讀者參考釕系雜環(huán)碳烯配位的烯屬烴復(fù)分解催化劑(Ruthenium-based Heterocyclic Carbene-Coordinated Olefin Metathesis Catalysts)(GC Vougioukalakis和RH Grubbs,Chem.Rev.,2010,110,1746-1787)。在該綜述中,正如在本領(lǐng)域典型地,重點(diǎn)是放在包括含碳烯尤其是含N-雜環(huán)碳烯(含NHC)的催化劑在內(nèi)的催化劑上,這樣的催化劑的提高的熱和氧化穩(wěn)定性據(jù)信歸因于這樣的碳烯與例如膦配體以及其他通過磷原子配位的配體(如亞磷酸酯、次亞膦酸酯或亞膦酸酯)相比降低的不穩(wěn)定性。實(shí)際上,已經(jīng)明顯遠(yuǎn)離了僅包含膦作為有利于碳烯尤其是N-雜環(huán)碳烯的中性配體的復(fù)分解催化劑。

最早明確定義的含亞烷基和釕的復(fù)分解催化劑包含兩個(gè)膦配體并且通常被稱為“第一代”催化劑。原始的第一代Grubbs催化劑是1。這種技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生了2,所謂的“第二代”復(fù)分解催化劑中的第一種,其中已經(jīng)用NHC代替了1的三(環(huán)己基)膦配體(P(Cy)3配體)中的一種。有時(shí),包括在本文中,1和2所代表的類型的催化劑,即具有兩個(gè)分離的中性配體的亞烷基釕催化劑被稱為Grubbs復(fù)分解催化劑,或者簡稱為Grubbs催化劑。再進(jìn)一步的發(fā)展提供了所謂的Hoveyda-Grubbs催化劑3(有時(shí)被稱為Grubbs-Hoveyda催化劑),其在2000年報(bào)道。這種無膦催化劑包含連接至亞芐基的芳族環(huán)的配位異丙氧基取代基,其代替中性配體中的一個(gè)。由于它們與1和2相比提高的熱穩(wěn)定性以及氧和水耐受性,已經(jīng)證實(shí)這種催化劑及其變體是受歡迎的。

烯屬烴復(fù)分解反應(yīng)可以分為多個(gè)子類。這些包括但不限于所謂的交叉復(fù)分解、閉環(huán)復(fù)分解、開環(huán)復(fù)分解聚合(通常被稱為ROMP)和自身復(fù)分解反應(yīng)。

交叉復(fù)分解在文獻(xiàn)中似乎有多種的定義,包括例如兩個(gè)非環(huán)狀烯烴之間的復(fù)分解反應(yīng)、和末端烯烴之間的分子間復(fù)分解反應(yīng)。然而,如在本文中定義的交叉復(fù)分解是任何兩個(gè)烯烴之間的復(fù)分解反應(yīng)。通常,參與交叉復(fù)分解的兩個(gè)烯烴將會(huì)是非環(huán)狀的。應(yīng)理解的是,在所參與的烯烴相同的情況下,這樣的交叉復(fù)分解反應(yīng)是自身復(fù)分解的實(shí)例。然而,通常,交叉復(fù)分解不是自身復(fù)分解。

閉環(huán)復(fù)分解是其中作為兩個(gè)碳-碳雙鍵之間的復(fù)分解反應(yīng)的結(jié)果而形成環(huán)的反應(yīng)。例如,可以將通常其中兩個(gè)參與的C=C鍵是末端的非環(huán)狀二烯閉環(huán)。相對地,如其名稱暗示的,開環(huán)復(fù)分解聚合涉及環(huán)烯烴的開環(huán)和所得二烯的聚合兩者。

這些(和其他)種類的復(fù)分解反應(yīng)中的每一個(gè)均是技術(shù)人員公知的并且理解的,并且如以上所討論的,可以并且通常由亞烷基釕配合物催化。

G S Forman等人(Organometallics,2005,24,4528-4542)報(bào)道了通過僅加入苯酚或取代的苯酚來增強(qiáng)由Grubbs催化劑催化的某些烯屬烴復(fù)分解反應(yīng)的性能。在公開的專利申請(WO 2004/056728 A1)中,描述了類似的復(fù)分解反應(yīng)。然而,在這些出版物中的任何一個(gè)中,均未以任何方式描述或預(yù)期可以將取代的苯酚拴系(tether)至參與復(fù)分解反應(yīng)的C=C鍵,換句話說,包含苯酚的分子參與復(fù)分解反應(yīng)。

J A Mmongoyo等人(Eur.J.Lipid Sci.Technol.,114,1183-1192(2012))描述了乙烯和腰果酚之間的交叉復(fù)分解反應(yīng)的具體實(shí)例。腰果酚是用于指代化合物混合物的術(shù)語,所述化合物中的每一個(gè)均為在3位具有C15烴基直鏈的苯酚,并且所述化合物的鏈中的內(nèi)部不飽和度變化,其具有0至3個(gè)之間的碳-碳雙鍵。所描述的交叉復(fù)分解反應(yīng)由Hoveyda-Grubbs催化劑(3,見上)催化,被描述為提供小于完美的收率,并且該反應(yīng)提供據(jù)信由一系列副反應(yīng)或競爭性反應(yīng)引起的不希望的量的其他產(chǎn)物。

由J A Mmongoyo等人描述的易切斷的(scissile)交叉復(fù)分解反應(yīng)的類型有時(shí)被稱為乙烯醇分解,因?yàn)橐蚁┖蛢?nèi)部雙鍵之間的復(fù)分解反應(yīng)起到劈裂內(nèi)部C=C鍵的作用。

在近期的研究(R.M.Thomas,B.K.Keitz,T.M.Champagne和R.H.Grubbs,J.Am.Chem.Soc.,2011,133,7490-96)中,描述了含有非對稱N-雜環(huán)碳烯的Grubbs-Hoveyda型催化劑,其中一個(gè)N取代基是烷基和其他芳基。這些被描述為對油酸甲酯的乙烯醇分解高度選擇性的催化劑,最好具有二(2-丙基)苯基和降冰片基取代基。

如已知的(參見例如Thomas等人的討論(直接見上),以及在其中引用的參考文獻(xiàn)),乙烯醇分解是進(jìn)行起來特別困難的復(fù)分解反應(yīng)。據(jù)信這是因?yàn)榇呋h(huán)涉及亞甲基配合物和經(jīng)歷乙烯醇分解的內(nèi)烯烴之間的反應(yīng)。了解到許多烯烴復(fù)分解催化劑作為亞甲基配合物是不穩(wěn)定的,并且據(jù)信這些中間物種的降解產(chǎn)生了乙烯醇分解反應(yīng)所遇到的困難。

存在對改進(jìn)和/或改善現(xiàn)有乙烯醇分解方法的不斷的需求,并且本發(fā)明解決了本領(lǐng)域中的這種需求。

概述

本發(fā)明部分地產(chǎn)生于令人驚訝的發(fā)現(xiàn):在二烯的存在下進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)存在優(yōu)勢。尤其是,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),二烯的存在有益于在乙烯醇分解反應(yīng)中實(shí)現(xiàn)良好的活性和/或選擇性。

因此,從第一方面來看,本發(fā)明提供單烯烴的乙烯醇分解的方法,所述方法包括向反應(yīng)容器中引入單烯烴和二烯,并且在復(fù)分解催化劑和所述二烯的存在下對所述單烯烴進(jìn)行乙烯醇分解。

從第二方面來看,本發(fā)明提供二烯促進(jìn)對單烯烴進(jìn)行的乙烯醇分解反應(yīng)的用途。

從第三方面來看,本發(fā)明提供通過本發(fā)明的第一方面的方法或根據(jù)本發(fā)明的第二方面的用途得到或可以得到的烯烴。

根據(jù)以下本發(fā)明的詳細(xì)討論,本發(fā)明的額外方面和實(shí)施方案將會(huì)變得顯而易見。

附圖簡述

圖1示出了使用酵母雌激素篩選(yeast oestrogen screen,YES)測驗(yàn)獲得的多種底物的雌激素響應(yīng)曲線(4-NP=具有混合C9鏈的4-壬基苯酚;4-n-NP=具有直鏈的4-壬基苯酚;3-NP=在本研究中通過3-壬烯基苯酚、腰果酚和粗腰果殼液的氫化制備的3-壬基苯酚)。

圖2示出了使用YES測驗(yàn)的與雌二醇比較的腰果酚和CNSL的雌激素的響應(yīng)曲線。

詳細(xì)描述

如以上指出的,本發(fā)明涉及由含過渡金屬的復(fù)分解催化劑催化的乙烯醇分解反應(yīng)。盡管對可以根據(jù)本發(fā)明使用的復(fù)分解催化劑的性質(zhì)沒有特別地限制,在復(fù)分解催化劑中使用的最常用的過渡金屬是釕,尤其是含亞烷基的配合物的形式的(所謂的亞烷基釕配合物或催化劑)。因此,除非上下文明確地相反指出,本發(fā)明關(guān)注這樣的復(fù)分解催化劑,然而并不認(rèn)為本發(fā)明限于此。這意指,在討論涉及亞烷基釕催化劑或配合物的情況下,可以將其含量適當(dāng)?shù)赝馔浦疗渌麖?fù)分解催化劑,例如鉬系催化劑。

通常,可以根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)方面使用的亞烷基釕配合物包含兩個(gè)(通常來說)中性配體和兩個(gè)額外陰離子配體。技術(shù)人員充分知曉這樣的復(fù)分解催化劑(參見Vougioukalakis和Grubbs的綜述文章(見上))。

根據(jù)再更具體的可根據(jù)本發(fā)明使用的亞烷基釕配合物,本發(fā)明利用了特定子類的Grubbs催化劑,即包含兩個(gè)膦、亞磷酸酯、次亞膦酸酯或膦酸酯配體的那些。尤其是,可以將這樣的催化劑定義為包含兩個(gè)配體P1和P2的亞烷基釕烯烴復(fù)分解催化劑,所述兩個(gè)配體可以是相同的或不同的并且具有式P(R1)3,其中P是配位到釕離子的磷原子并且每個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷基或烷氧基;或者一個(gè)P1或P2配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基。

根據(jù)涉及在前一段中描述的包含兩個(gè)配體P1和P2的釕烯烴復(fù)分解催化劑的用途的本發(fā)明的具體實(shí)施方案,P1和P2各自獨(dú)立地具有式P(R1)3,其中P是配位到釕離子的磷原子并且每個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷基、烷氧基、芳基或芳氧基;或者一個(gè)式P(R1)3的P1或P2配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基。

根據(jù)本發(fā)明,亞烷基釕催化劑用于催化乙烯醇分解反應(yīng)。表達(dá)式“用于催化”在本文中表示,催化劑可以用于以低于化學(xué)計(jì)量的量(相對于經(jīng)歷復(fù)分解即乙烯醇分解的單烯烴),即至少相對于單烯烴小于1摩爾當(dāng)量(100摩爾%)促進(jìn)乙烯醇分解反應(yīng)。

表達(dá)式“用于催化”不需要與單烯烴接觸的亞烷基釕催化劑是實(shí)際催化物種,因?yàn)樵诓幌M芾碚摷s束的情況下,據(jù)信在這樣的催化劑中的亞烷基在第一催化循環(huán)中損失并且實(shí)際催化物種可以通過與雙鍵的亞烷基交換原位形成。相對于單烯烴的量,典型的低于化學(xué)計(jì)量的量將會(huì)在約0.0000001至約0.2摩爾當(dāng)量、例如約0.00001至約0.2摩爾當(dāng)量、通常約0.0001至約0.02摩爾當(dāng)量的范圍內(nèi)。

通常,根據(jù)本發(fā)明使用的亞烷基釕催化劑將會(huì)具有式(I):

其中:

P1和P2是如在本文中定義的;

X1和X2是陰離子配體,其可以是相同的或不同的;并且

A是亞烷基。

通常,所使用的亞烷基釕催化劑包含釕離子,通常處于氧化態(tài)+2。應(yīng)理解的是,這些可以原位或移位形成。

除非上下文明確地另外表明,術(shù)語“鹵離子”是指氟離子、氯離子、溴離子或碘離子,通常是氯離子、溴離子或碘離子。

在本文中使用的術(shù)語芳族在其范圍內(nèi)包括雜芳族。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的,以及在本文中使用的,雜芳族部分可以被認(rèn)為是包含一個(gè)或多個(gè)雜原子(通常是O、N或S)代替一個(gè)或多個(gè)環(huán)碳原子和任何與其連接氫原子的芳族部分的子集。例如,這樣的示例性雜芳族部分包括吡啶、呋喃、吡咯和嘧啶。

芳族部分可以是多環(huán)的,即包含兩個(gè)以上稠合芳族(包括雜芳族)。萘和蒽是多環(huán)芳族部分的實(shí)例,并且苯并咪唑是多環(huán)雜芳族部分的實(shí)例。

除非在本文的上下文中明確地另外表明,包括芳基和亞芳基自由基和雙自由基(通過從芳族部分奪取(abstraction)一個(gè)或兩個(gè)氫原子而形式上形成)在內(nèi)的芳族部分可以被一個(gè)或多個(gè)選自下列各項(xiàng)的取代基任選取代:鹵素(例如氟、氯、溴和碘)、烷基、芳基(包括雜芳基)、羥基、硝基、氨基、烷氧基、烷基硫基、氰基、硫基、甲酰基、酯、?;⒘虼;?、酰胺基、脲基和磺酰胺。根據(jù)具體的實(shí)施方案,在本文中的芳族部分通常是未取代的。

除非在本文的上下文中明確地另外表明,烷基在本文中意指飽和烴基部分,其可以是直鏈的、環(huán)狀的或支鏈的。亞烷基意指已經(jīng)從其上形式上奪取氫原子的烷基。通常,烷基和亞烷基將會(huì)包含1至25個(gè)碳原子,更通常1至10個(gè)碳原子,再更通常1至6個(gè)碳原子。烷基和亞烷基可以被取代例如一次、兩次、或三次,例如一次,即形式上代替該基團(tuán)的一個(gè)或多個(gè)氫原子。這樣的取代基的實(shí)例是鹵素(例如氟、氯、溴和碘)、芳基、雜芳基、羥基、硝基、氨基、烷氧基、烷基硫基、氰基、硫基、甲?;Ⅴ?、?;?、硫代?;Ⅴ0坊?、脲基、亞磺酰氨基等。芳基(例如雜芳基)取代的烷基(即芳烷基(例如雜芳烷基))的實(shí)例包括CH2-芳基(例如芐基)和CH2-雜芳基。

烯烴意指包含一個(gè)或多個(gè)非芳族碳-碳雙鍵的化合物。

炔烴意指包含一個(gè)或多個(gè)碳-碳三鍵的化合物。

羧基在本文中意指CO2H的官能團(tuán),其可以是去質(zhì)子化形式的(CO2-)。

酰基和硫代?;謩e意指式-C(O)-烷基或-C(S)-烷基的官能團(tuán),其中烷基是如上文所定義的。

酰胺基意指包含部分-N(H)C(=O)-的官能團(tuán);

脲基意指包含部分-N(H)C(=O)N(H)-的官能團(tuán);

酯意指包含部分-OC(=O)-的官能團(tuán);

亞磺酰氨基意指包含部分-SO2NH-的官能團(tuán),其中所描繪的氫原子可以被烷基或芳基代替。

烷基氧基(與烷氧基同義)和烷基硫基部分分別具有式-O-烷基和-S-烷基,其中烷基是如上文所定義的。

芳基氧基和芳基硫基部分分別具有式-O-芳基和-S-芳基,其中芳基是如上文所定義的。

烷基氨基和二烷基氨基部分分別具有式-N(H)-烷基和其中烷基是如上文所定義的。

氨基在本文中意指式-N(Rx)2的基團(tuán),其中每個(gè)Rx獨(dú)立地為氫、烷基或芳基,例如不飽和的、未取代的C1-6烴基,例如烷基如甲基或乙基,或者其中與氮原子N連接的兩個(gè)Rx相接。其一個(gè)實(shí)例是-Rx-Rx-形成亞烷基雙自由基,其形式上源自已經(jīng)從其上形式上奪取兩個(gè)氫原子的烷烴,通常源自末端碳原子,由此與胺的氮原子一起形成環(huán)。如已知的,環(huán)胺中的雙自由基不需要是純粹的烴基(亞烷基鏈-Rx-Rx-可以被例如一個(gè)或多個(gè)雜原子(例如O、S或NR,其中R是氫、烷基或芳基)中斷或者是實(shí)際上飽和的:嗎啉(其中-Rx-Rx-是-(CH2)2O(CH2)2-)是其中亞烷基鏈被氧中斷的環(huán)氨基的一個(gè)這樣的實(shí)例。

在本文中提及氨基還應(yīng)被理解為在其范圍內(nèi)包括由包含這樣的氨基的化合物得到的胺的季銨化或質(zhì)子化的衍生物。可以理解后者的實(shí)例為鹽如鹽酸鹽。

根據(jù)本發(fā)明的用途的亞烷基釕催化劑通常包含兩個(gè)陰離子配體(式(I)中的X1和X2)。這些陰離子配體沒有特別地限制。實(shí)例包括GC Vougioukalakis和RH Grubbs(見上)的第7章中描述的那些。例如,除了經(jīng)常使用的鹵離子之外,陰離子配體可以是烷基或芳基羧酸根或磺酸根、烷醇根或芳醇根,任選其中這樣的配體的烷基或芳基部分中的一個(gè)或多個(gè)氫原子已經(jīng)被鹵素原子、尤其是氟取代,例如其中這樣的配體的烷基或芳基部分已經(jīng)是全氟的(其意指意指烴基R的全部氫原子被氟代替)。這樣的陰離子配體的具體實(shí)例包括乙酸根離子、單氟乙酸根離子、二氟乙酸根離子、三氟乙酸根離子、丙酸根離子、全氟丙酸根離子、C1-6醇根離子如甲醇根離子、乙醇根離子和叔丁醇根離子、苯酚根離子、全氟苯酚根離子、甲苯磺酸根離子、和三氟甲磺酸根離子。

在許多實(shí)施方案中,X1和X2將會(huì)是相同的。在許多實(shí)施方案中,X1和X2將會(huì)是鹵離子,通常是但并非必須是氯離子;也可以使用溴離子和碘離子。在具體的實(shí)施方案中,X1和X2各自為氯離子。

配體P1和P2各自獨(dú)立地具有式P(R1)3。盡管這些配體可以是相同的或不同的,通常它們是相同的。

P1和P2中的一個(gè)或二者可以是膦、亞磷酸酯、次亞膦酸酯或亞膦酸酯。根據(jù)技術(shù)人員對這四種類型的含磷化合物的理解,術(shù)語具有其一般的含義:在本文中使用的膦限定了式P(R1)3的化合物,其中每個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷基;或者一個(gè)式P(R1)3的P1或P2配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基;在本文中使用的術(shù)語亞磷酸酯限定了式P(R1)3的化合物,其中每個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷氧基;在本文中使用的術(shù)語亞膦酸酯限定式P(R1)3的化合物,其中一個(gè)R1基團(tuán)是任選取代的烷基并且兩個(gè)R1基團(tuán)獨(dú)立地為任選取代的烷氧基;并且術(shù)語次亞膦酸酯限定了式P(R1)3的化合物,其中兩個(gè)R1基團(tuán)獨(dú)立地為任選取代的烷基或者一起構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基并且一個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷氧基。

通常,盡管并非必須,每個(gè)P1和P2是膦或亞磷酸酯,例如每個(gè)P1和P2是膦。在這些實(shí)施方案中的每一個(gè)中,(即其中P1和P2是膦、亞磷酸酯、次亞膦酸酯或亞膦酸酯;膦或亞磷酸酯;或膦),P1通常與P2相同。

通常,盡管并非必須,在P1和P2配體中的分離的R1基團(tuán)中的每一個(gè)包含1至20個(gè)碳原子。術(shù)語“分離的R1基團(tuán)”意在排除兩個(gè)R1基團(tuán)一起構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基的可能性,所述任選取代的雙環(huán)烷基通常包含8至12個(gè)碳原子。更通常地,分離的R1基團(tuán)中的至少兩個(gè)包含5至10個(gè)之間的碳原子,例如全部分離的R1基團(tuán)包含5至10個(gè)之間的碳原子。

技術(shù)人員非常熟知適合在亞烷基釕復(fù)分解催化劑中使用的P1和P2配體。尤其是,對于至少兩個(gè)R1基團(tuán)來說通常有利的是成為或包含支鏈烷基或環(huán)烷基。根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,P1和P2是三環(huán)烷基膦和三環(huán)烷基亞磷酸酯,尤其是三環(huán)戊基膦、三環(huán)戊基亞磷酸酯、三環(huán)己基膦和三環(huán)己基亞磷酸酯。根據(jù)本發(fā)明的許多實(shí)施方案,至少一個(gè)P(R1)3基團(tuán)是,并且通常兩個(gè)P(R1)3基團(tuán)是三環(huán)己基膦。然而,盡管如此,技術(shù)人員充分知曉適用于與亞烷基釕復(fù)分解催化劑一起使用的許多其他磷配位配體的適用性。例如,可以參考三(叔丁基)膦和三(異丙基)膦。

盡管關(guān)注關(guān)于烷基系P1和P2基團(tuán)的用途的當(dāng)前討論,本發(fā)明不應(yīng)被理解為限制于此,本發(fā)明的這樣的實(shí)施方案的在這里的討論加以必要的修改還適用于其中配體P1和/或P2的一個(gè)或多個(gè)R1基團(tuán)可以是芳基或芳氧基的本發(fā)明的其他實(shí)施方案。

就一個(gè)式P(R1)3基團(tuán)的配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)構(gòu)成雙環(huán)烷基的可能性而言,技術(shù)人員將會(huì)知曉所謂的磷巴(phobane)——9-磷雜雙環(huán)壬烷在復(fù)分解催化中的用途的領(lǐng)域中的描述。就此而言,參考F Boeda等人(J.Org.Chem.,2008,73(1),259-263)、M Carreira等人(J.Am.Chem.Soc.,2009,131(8),3078-3092)、G S Forman等人(J.Organomet.Chem.,2006,691,5513-5516)和WO 2007/010453 A2(Sasol Technology(UK)Limited)以及在其中描述的技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,一個(gè)或兩個(gè)P(R1)3基團(tuán)可以是磷巴。在這些和其他P1和P2配體中,磷原子在具體的實(shí)施方案中額外連接至烷基,例如環(huán)烷基,例如包含4至20個(gè)之間的碳原子的烷基(例如叔丁基、仲丁基、環(huán)己基或二十烷基)。含磷巴的復(fù)分解催化劑是可從例如Cytec或Umicore商購的。

在本發(fā)明的許多實(shí)施方案中,在P1和P2中的R1基團(tuán)是未取代的。然而,在R1基團(tuán)被取代的情況下(包括其中一個(gè)式P(R1)3的配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)是取代的雙環(huán)烷基的實(shí)施方案),這樣的R1基團(tuán)可以包含一個(gè)或多個(gè)可以通常將烷基取代的取代基(見上)。盡管如此,R1基團(tuán)可以根據(jù)具體的實(shí)施方案包含一個(gè)或多個(gè)鹵素取代基;磺酸根(-SO3-)、磷酸根(-OPO32-)或羧酸根(-CO2-)基團(tuán);季銨基團(tuán);或含聚(乙二醇)(含PEG)的取代基。

在R1基團(tuán)的取代基是鹵素的情況下,這可以是(盡管并非必須是)氟。此外,在具體的實(shí)施方案中,可以進(jìn)行多個(gè)氟取代,從而提供全氟R1基團(tuán)、或包含全氟部分的R1基團(tuán)。作為后者的實(shí)例,參考Vougioukalakis和RH Grubbs(見上)中的化合物421,以及在其中引用的參考文獻(xiàn)?;衔?21包含部分全氟化的三烷基膦,其中膦的每個(gè)基團(tuán)均是全氟癸基乙基部分。如描述的,這樣的氟取代可以有利于在單相和二相溶劑混合物二者中(例如在二氯甲烷和二氯甲烷/含氟溶劑混合物中)以當(dāng)在這樣的二相溶劑混合物中進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)的提高的反應(yīng)速率進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)。

在R1基團(tuán)的取代基是季銨基團(tuán)的情況下,這通常可以是式-N+(R2)3(X3)-的基團(tuán),其中每個(gè)R2是烷基或芳基,通常是烷基;并且X3是任何方便的陰離子。然而,這樣的R1取代不限于此,并且技術(shù)人員將會(huì)知曉用結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的季銨部分如亞烷基-或亞烷氧基-連接的咪唑和吡咯烷陽離子取代R1。

在R1基團(tuán)的取代基是含PEG的取代基(其中PEG包含多個(gè),例如2至2000個(gè)-CH2CH2O-的連續(xù)單元)的情況下,通常P1和P2中僅一個(gè)將會(huì)以這種方式取代。

如本領(lǐng)域中已知的,包含磺酸根(-SO3-)、磷酸根(-OPO32-)、羧酸根(-CO2-)或季銨基團(tuán)或含PEG取代基的催化劑可以有利于允許在水和/或質(zhì)子溶劑如醇(例如C1-6醇如甲醇或乙醇)中,或這樣的溶劑或其他溶劑的混合物與其他溶劑的組合中,進(jìn)行復(fù)分解,其中這些溶劑或溶劑的混合物與所述其他溶劑(例如二甲基甲酰胺(DMF)和二甲亞砜(DMSO))是可溶混的。如以下更詳細(xì)地描述的,也可以使用包含磺酸根(-SO3-)、磷酸根(-OPO32-)、羧酸根(-CO2-)或季銨基團(tuán)的催化劑在離子液體進(jìn)行復(fù)分解催化。將這些取代基中的每一個(gè)引入至R1基團(tuán)中是在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力之內(nèi)的,并且就此而言,參考GC Vougioukalakis和RH Grubbs(見上)的文章的第9章中描述的技術(shù),以及在其中引用的參考文獻(xiàn)。技術(shù)人員將會(huì)理解,在該參考文獻(xiàn)中的教導(dǎo)(與含NHC的催化劑的取代相關(guān),在亞烷基釕復(fù)分解催化劑的NHC配體本身上以及其他部分上二者)加以必要的修改可以適用于根據(jù)本發(fā)明的含磷配體。例如,在WO 01/46096(Sasol Technology(Pty)Ltd)中描述了包含兩個(gè)具有在水和甲醇二者中的溶解性的二環(huán)己基((三甲基銨)乙基)膦配體的亞烷基釕復(fù)分解催化劑。

在R1基團(tuán)的取代基是季銨基團(tuán)的情況下,抗衡陰離子(對于季銨基團(tuán)來說)的性質(zhì)沒有特定影響??梢允褂萌魏畏奖愕年庪x子。盡管技術(shù)人員將能夠沒有難度地確定其他適合的陰離子,鹵素陰離子如氯陰離子是典型的。

盡管如以上所討論的,被磺酸根、磷酸根或羧酸根基團(tuán)取代在在包含水和/或質(zhì)子溶劑的溶液中進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)的上下文中是有利的,其中這些基團(tuán)的抗衡陽離子的特性不是特別重要的,并且可以例如是堿或堿土金屬陽離子(例如,如Na+、Li+、K+或Ca2+),這樣的取代基的引入還提供了在離子液體中進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)的可能性,尤其是該基團(tuán)是磺酸根的情況下。

亞烷基(=式(I)中的A)可以是用于在釕催化的復(fù)分解中使用的任何適合的亞烷基。技術(shù)人員知曉關(guān)于多種可能的亞烷基以及制備這樣的含亞烷基催化劑的方法的大量信息。就此而言,再次參考GC Vougioukalakis和R H Grubbs(見上),以及P Schwab等人(J.Am.Chem.Soc.1996,118,100-110)和P Schwab等人(Angew.Chem.,Int.Ed.Engl.,1995,34,2039-2041)以及在全部這些出版物中的在這種類型的催化劑中的多種可能的亞烷基(包括Vougioukalakis和Grubbs的第5章中明確描述的變體)的描述。通常,可以將亞烷基定義為式=CRyRz的部分,其中“=C”表示與釕離子結(jié)合。Ry和Rz中的一個(gè)可以是氫并且Ry和Rz中的一個(gè)或二者可以是烷基、烯基、炔基、芳基羧基烷基、烷氧基、烯氧基、炔氧基或烷氧基羰基,或者Ry和Rz一起形成飽和的、不飽和的或芳族的環(huán)或雙環(huán)部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到,在Ry和Rz一起形成雙環(huán)部分的情況下,這包括由Nolan等人在1999年首先報(bào)道的亞茚基亞烷基,并且其通常用于當(dāng)前的復(fù)分解催化,尤其是3-苯基-1H-茚-1-亞基。根據(jù)具體的實(shí)施方案,亞烷基可以是亞茚基,例如芳基(例如苯基)取代的亞茚基,例如3-苯基-1H-茚-1-亞基。然而,本發(fā)明絕不應(yīng)被認(rèn)為限于此。例如,亞烷基可以包括式=CRyRz的部分,其中Ry是氫、烷基或芳基并且Rz是烷基、烯基或芳基,更具體地,其中Rz是苯基或乙烯基,其是未取代的或被鹵素、硝基、氨基(例如二甲基氨基)、烷基(例如甲基)、烷氧基(例如甲氧基)和芳基(例如苯基)取代。例如,亞烷基可以是亞芐基(式=CH(Ph)的部分),其是Grubbs的第一代催化劑(1,見上)和其他中的亞烷基部分。

所使用的亞烷基釕催化劑可以原位或移位形成。移位制備的催化劑本領(lǐng)域中通常被認(rèn)為是明確定義的。“明確定義的”意指如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的,并且在本文中意指移位制備的并且因此易于表征(即定義)的配合物。換句話說,明確定義的配合物的使用意指其中用于乙烯醇分解反應(yīng)的一種或多種底物與式(I)的催化劑接觸的環(huán)境(例如反應(yīng)容器)填裝有式(I)的預(yù)制過渡金屬催化劑,而不是原位形成的這樣的過渡金屬配合物的前體。

備選地,如已知的,式(I)的催化劑可以原位形成。就此而言,參考例如P O Nubel和C L Hunt(J.Molec.Catal.A:Chemical,1999,145(1-2),323-327)和美國專利號(hào)6,159,890,其描述了可以由其原位生成催化活性的物種的催化劑體系。如在這些出版物中描述的,使復(fù)分解催化劑中釕離子的來源、以及所需中性配體的來源(根據(jù)本發(fā)明,其可以是在本文中所描述的磷配位配體P1和P2)、陰離子配體和亞烷基接觸。在這樣的原位實(shí)施方案中,本發(fā)明的方法將會(huì)因此通常涉及使在其中用于復(fù)分解反應(yīng)的底物將要接觸的環(huán)境,例如反應(yīng)容器中的這些組分放到一起。

釕離子的來源通常是任選作為其水合物的無機(jī)鹽如鹵化釕,例如氯化釕,例如氯化釕(III)。有利地,這樣的鹽還提供了陰離子配體X1和X2,即其中這些配體是鹵化釕的鹵素離子。備選地,它們可以單獨(dú)引入。

亞烷基A的來源可以是醇。例如,在亞烷基是3-苯基-1H-茚-1-亞基的情況下,其可以通過式(I)的催化劑中的釕(II)離子的來源和1,1-二苯基-2-丙-1-醇之間的反應(yīng)而制備。技術(shù)人員充分知曉如何制備釕亞茚基配合物(參見,例如,F(xiàn) Boeda等人(Chem.Commun.,2008,2726-2740)。

釕離子的來源通常是任選作為其水合物的無機(jī)鹽如鹵化釕,例如氯化釕,例如氯化釕(III)。有利地,這樣的鹽還提供了陰離子配體X1和X2,即其中這些配體是鹵化釕的鹵素離子。備選地,它們可以單獨(dú)引入。

盡管可以原位制備式(I)的催化劑,這根本不是必需的,包括式(I)的那些在內(nèi)的用于在本發(fā)明中使用的明確定義的亞烷基釕催化劑的合成由技術(shù)人員處置。此外,這樣的催化劑是可容易商購的,例如從Umicore AG&Co.KG,Germany和其他技術(shù)人員非常熟知的復(fù)分解催化劑供應(yīng)廠商。催化劑的具體實(shí)例包括由Umicore分別作為M1和M11銷售的第一代催化劑二氯(3-苯基-1H-茚-1-亞基)雙(三環(huán)己基膦)釕(II)和(3-苯基-1H-茚-1-亞基)雙(異丁基磷巴)釕(II)。

現(xiàn)在提及用于乙烯醇分解反應(yīng)的單烯烴底物的性質(zhì),并且提及乙烯醇分解反應(yīng)本身。

在術(shù)語被本領(lǐng)域中的那些人理解時(shí),乙烯醇分解反應(yīng)意指乙烯和內(nèi)烯烴之間的復(fù)分解反應(yīng)。內(nèi)烯烴意指烯烴的碳-碳雙鍵的碳原子均不具有與其連接的兩個(gè)氫原子。經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的乙烯醇分解的內(nèi)烯烴是單烯烴,其意指在這樣的化合物中僅存在一個(gè)烯屬碳-碳雙鍵。

根據(jù)具體的實(shí)施方案,用于乙烯醇分解反應(yīng)的單烯烴底物位于亞烴基鏈內(nèi),所述亞烴基鏈任選被醚、酯、酰胺或胺基團(tuán)中斷,所述基團(tuán)包含約4至約100,例如約8至約30 30個(gè)碳原子。任選中斷的亞烴基鏈可以是任選取代的。然而,在許多實(shí)施方案中,其是未取代的。在許多這些實(shí)施方案中,其還是未被中斷的,即僅由碳原子和氫原子組成的亞烴基鏈。

根據(jù)具體的實(shí)施方案,單烯烴的碳-碳雙鍵的每個(gè)碳原子連接至通常非支鏈的、任選中斷的烴基,其碳原子任選被醚、酯、酰胺或胺基團(tuán)中斷,所述基團(tuán)中的每一個(gè)從連接至碳-碳鍵的烴基的第一個(gè)原子開始到其末端碳原子包含1至約25個(gè)之間、更通常約1至10個(gè)之間的原子。這些任選中斷的烴基可以是任選取代的。然而,在一些實(shí)施方案中,它們是未取代的。在其它實(shí)施方案中,一個(gè)是取代的并且一個(gè)未被取代。在許多這些實(shí)施方案中,均未被中斷,其中一個(gè)烴基是非間斷的、未取代的烴基并且其他是非間斷的、取代的烴基。

根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,單烯烴的碳-碳雙鍵是二取代的碳-碳雙鍵(即具有式-CH=CH-)。根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施方案,碳-碳雙鍵的每個(gè)碳原子連接至亞烷基或烷基部分,所述亞烷基或烷基部分的每一個(gè)獨(dú)立地包含2至7個(gè)碳原子。例如,碳-碳雙鍵的兩側(cè)(在每一側(cè)上)可以是兩個(gè)亞乙基(-CH2CH2-)部分、兩個(gè)亞丙基(-CH2CH2CH2-)部分或一個(gè)亞丙基部分和一個(gè)亞乙基部分。

根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,單烯烴是任選酯化的單不飽和脂肪酸,例如包含4至28個(gè)碳原子的脂肪酸。如已知的,脂肪酸是包括在脂肪和油中作為酯發(fā)現(xiàn)的一系列開鏈羧酸的成員。單不飽和脂肪酸可以被認(rèn)為是包含具有一個(gè)碳-碳雙鍵的烯基的羧酸。大多數(shù)自然存在的脂肪酸(理解的是脂肪酸不需要是自然存在的)包含偶數(shù)個(gè)碳原子數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,單不飽和脂肪酸包含14至18個(gè)碳原子。這些和其他單不飽和脂肪酸的碳-碳雙鍵可以是順式或反式C=C鍵。根據(jù)具體的實(shí)施方案,脂肪酸的碳-碳雙鍵是反式C=C鍵。用于乙烯醇分解的單烯烴底物的實(shí)例可以選自由下列各項(xiàng)組成的組:油酸、十六碳烯酸(sapienic acid)、棕櫚油酸、肉豆蔻油酸或芥酸、和它們的酯。根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,單烯烴底物是油酸或它的酯。

在參考在本文中的羧酸的酯,尤其是單不飽和脂肪酸的酯的情況下,這些酯可以是烷基酯或芳基酯。在這些烷基酯或芳基酯中的烷氧基或芳氧基部分可以是取代的或未取代的。根據(jù)具體的實(shí)施方案,這些烷基或芳基是未取代的。根據(jù)更具體的實(shí)施方案,酯可以是苯基酯或烷基酯。根據(jù)再更具體的實(shí)施方案,烷基酯是C1-6烷基酯,例如,甲基、乙基或正或異丙基。

根據(jù)具體的實(shí)施方案,單烯烴是油酸甲酯,其乙烯醇分解提供兩種工業(yè)上重要的化學(xué)品:1-癸烯和9-癸烯酸甲酯??梢酝ㄟ^其他單不飽和脂肪酸的乙烯醇分解提供其他商業(yè)上相關(guān)的原料,包括在本文中所描述的那些,以及其他內(nèi)單烯烴。

根據(jù)另外的實(shí)施方案,所述單烯烴的所述碳-碳雙鍵拴系至芳族部分?!八┫?tethered)”意指碳-碳雙鍵與芳族部分的環(huán)原子連接,類似于單不飽和脂肪酸中的碳-碳雙鍵拴系至其羧酸。芳族部分可以是單環(huán)的或多環(huán)的。根據(jù)具體的實(shí)施方案,芳族部分是任選取代的單環(huán)芳族部分,例如任選取代的苯基。

根據(jù)具體的實(shí)施方案,芳族部分可以是芳族醇。根據(jù)這樣的實(shí)施方案,碳-碳雙鍵可以拴系至芳族醇的羥基所連接的相同的環(huán)或拴系至與其稠合的環(huán)。在一些實(shí)施方案中,碳-碳雙鍵可以直接連接至芳族醇的環(huán)原子。然而,通常,其通過通常直鏈的亞烴基與芳族醇的環(huán)原子連接,所述亞烴基鏈任選被醚、酯、酰胺或胺基團(tuán)中斷,其中1至約25個(gè)、更通常約1至10個(gè)將碳-碳雙鍵與芳族環(huán)分離。任選中斷的亞烴基鏈可以是任選取代的。然而,在許多實(shí)施方案中,其是未取代的。在許多這些實(shí)施方案中,其還是未被中斷的,即亞烴基鏈。在具體的實(shí)施方案中,這樣的非間斷的、未取代的亞烴基鏈?zhǔn)窃谔?碳雙鍵和亞烴基鏈所連接的芳族醇的環(huán)原子之間包含1至約25個(gè)通常、更通常約1至10個(gè)之間的碳原子的亞烷基鏈。

在其中單烯烴的碳-碳雙鍵拴系至羧酸或芳族部分的本發(fā)明的那些實(shí)施方案中,不是如此拴系的碳-碳雙鍵的碳原子與通常非支鏈的烴基連接,其碳原子任選被醚、酯、酰胺或胺基團(tuán)中斷,所述基團(tuán)從連接至碳-碳鍵的烴基的第一個(gè)原子開始到其末端碳原子包含1至約25個(gè)之間、更通常約1至10個(gè)之間的原子。這種任選中斷的烴基可以是任選取代的。然而,在許多實(shí)施方案中,其是未取代的。在許多這些實(shí)施方案中,其還是未被中斷的,即由碳原子和氫原子組成的烴基。在具體的實(shí)施方案中,這樣的非間斷的、未取代的烴基包含1至約25個(gè)之間、更通常約1至10個(gè)之間的碳原子。

根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施方案,單烯烴可以是環(huán)烯烴例如C6-10環(huán)烯烴,例如環(huán)己烯或環(huán)辛烯。

通過“芳族醇”在本文中意指式R3OH的化合物,其中羥基所連接的R3是芳族環(huán)。如上所述,術(shù)語芳族在其范圍內(nèi)包括雜芳族。雜芳族的補(bǔ)足由此是指在芳族環(huán)中不包含任何雜原子的芳族化合物,是指芳族烴。應(yīng)該指出的是,該術(shù)語的使用不排除這樣的芳族化合物被含有雜原子的取代基取代的可能性。通常,R3是任選取代的芳族烴,其意指芳族烴可以包含除含烯烴部分和羥基之外的一個(gè)或多個(gè)額外取代基。

芳族醇的羥基所連接的芳族環(huán)可以是單環(huán),即其中羥基所稠合的芳族環(huán)不與任何其他環(huán)稠合。備選地,這種芳族環(huán)可以是多環(huán)體系的一部分,即其中其與一個(gè)或多個(gè)芳族(包括雜芳族)或非芳族環(huán)。萘、蒽和菲是完全芳族的多環(huán)烴的實(shí)例(分別為雙環(huán)和兩個(gè)三環(huán)),并且苯并咪唑是完全芳族的多環(huán)雜芳族化合物的實(shí)例。1,2,3,4-四氫萘是包含與非芳族環(huán)稠合的芳族環(huán)的化合物的實(shí)例。

通常,當(dāng)帶有羥基的芳族環(huán)是多環(huán)體系的一部分時(shí),其將會(huì)是完全芳族的體系。這樣的芳族醇的實(shí)例包括,例如,萘酚(1-或2-)和菲酚(例如9-菲酚)。

盡管芳族醇的羥基取代的芳族環(huán)可以是多環(huán)體系的一部分,在許多實(shí)施方案中,芳族醇是單環(huán)的,也就是說羥基取代的芳族環(huán)不與另一個(gè)環(huán)稠合。在本發(fā)明的這些實(shí)施方案中,羥基取代的芳族環(huán)可以是苯酚。

芳族醇可以經(jīng)歷額外的取代(即除含C=C的取代基之外)。這樣的取代基可以是,例如,上述可以取代芳族部分的那些,例如鹵素、烷基、芳基、羥基、硝基、氨基、烷氧基、氰基、甲?;?、酯、?;?、酰胺基、脲基和磺酰胺。例如,芳族醇可以是芳族二醇或羥基苯甲酸。

根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案,乙烯醇分解可以具有腰果酚的特定組分,發(fā)現(xiàn)于腰果殼液(CNSL)中的物質(zhì),腰果處理行業(yè)的副產(chǎn)物,其可以以在世界范圍每年大約300,000-600,000噸的量獲得并且其因此具有很少的用途從而通常認(rèn)為其是廢物流。

CNSL主要包含四種酚化合物,其中三種占大多數(shù),其比例自然變化并且還取決于從腰果的殼中萃取CNSL的方法。通過溶劑萃取或通過烘烤得到的典型的CNSL的組成(其中數(shù)字是摩爾百分?jǐn)?shù))在以下表A中指出:

(背面表A的圖例)

表A:通過溶劑萃取或通過烘烤得到的CNSL的典型組成。R是C15具有1至3個(gè)雙鍵的烴基鏈,“*”表示以下的烴基鏈-R通過其連接至芳族環(huán)的鍵的末端:

根據(jù)表A中采用的編號(hào)(1)-(4)和字母(a)-(d)應(yīng)理解的是,例如化合物2b表示腰果酚的單烯烴組分并且化合物2表示腰果酚,即化合物混合物。

果仁的溶劑萃取主要提供了槚如酸,而果仁的烘烤主要提供了腰果酚(2),這歸因于槚如酸在加熱時(shí)脫羧。如可以根據(jù)表A理解的,取決于腰果的來源,全部四種組分均在苯酚基團(tuán)的間位具有飽和度變化的十五個(gè)碳的直鏈。2-4

可以通過用氫氧化鈣沉淀從CNSL中分離槚如酸(1)。槚如酸鈣的分離和酸化提供了純酸1,其可以通過加熱至200℃轉(zhuǎn)化為腰果酚(2)。5借助真空蒸餾的額外純化提供了沒有側(cè)鏈改變的純腰果酚(2)。其作為可再生起始材料的多功能性歸因于其結(jié)構(gòu)。由于苯酚基團(tuán)和在間位的不飽和側(cè)鏈,其可以容易地通過引入新的官能團(tuán)而改性為有價(jià)值的化學(xué)品,因此在本文中具體討論了拴系至芳族部分尤其是芳族醇的經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的乙烯醇分解的單烯烴的碳-碳雙鍵。

腰果酚(2)或CNSL的多種應(yīng)用是已知的。例如,作為單體的雙腰果酚衍生物(表面涂料和樹脂中的添加劑)的合成6和作為洗滌劑的腰果酚硫酸鈉的合成。7還可以將2官能化為其相應(yīng)的醚,其已經(jīng)用作聚合物添加劑8或用于納米纖維。9然而,僅很少地描述腰果酚(2)向有價(jià)值中間體的選擇性均相催化轉(zhuǎn)化并且僅存在很少的實(shí)例如腰果酚(2)的雙鍵復(fù)分解。6、9由于其不飽和側(cè)鏈,復(fù)分解是用于將2官能化為具有較高附加值的中間體的有吸引力的工具。Vasapollo等人綜述了腰果酚2經(jīng)由烯屬烴復(fù)分解向新型精細(xì)化學(xué)品以及新型混合功能材料(如腰果酚卟啉、腰果酚酞菁和腰果酚富勒烯)的轉(zhuǎn)化。9然而,尚未報(bào)道新合成的材料的應(yīng)用。

因此特別令人感興趣的是將腰果酚(2)選擇性地轉(zhuǎn)化為可以直接用作增值的鏈中的替代品的中間體。例如,腰果酚單烯(2b)的乙烯醇分解的產(chǎn)物是3-壬-8-烯基苯酚(4)和1-辛烯(6),其中的每一個(gè)是潛在重要的產(chǎn)物。1-辛烯6主要用作聚乙烯的共聚單體,并且3-壬基苯酚具有替代4-壬基苯酚的可能性,這經(jīng)由乙氧基化制備了優(yōu)異的洗滌劑,但是由于其內(nèi)分泌干擾性質(zhì)在歐洲已經(jīng)被禁止。12、13

在以下實(shí)驗(yàn)部分中,描述了腰果酚(2)的選擇性乙烯醇分解的詳細(xì)研究。意外地,第一代催化劑尤其提供了對所需產(chǎn)物的非常高的選擇性和非常高的轉(zhuǎn)化率。我們還報(bào)道了,關(guān)于3-壬基苯酚的動(dòng)情性能(oestrogenicity)研究,顯示其比4-壬基苯酚的動(dòng)情性能小2個(gè)數(shù)量級。

如由J A Mmongoyo等人討論的(見上),腰果酚通常在本領(lǐng)域中使用,并且在本文中以相同的含義使用,如以上表A中指出的,是指包含其中烴基鏈R的不飽和度變化的化合物混合物的組合物。類似地,CNSL的其他組分槚如酸、槚如二酚和2-甲基槚如二酚也用于指其中表A的烴基鏈R的不飽和度變化的化合物混合物。

作為起始材料合成中起始材料的包括但不限于腰果酚的CNSL的組分的多功能性歸因于它們的結(jié)構(gòu),并且在其他反應(yīng)中,J A Mmongoyo等人討論了乙烯和腰果酚中的不飽和組分之間的交叉復(fù)分解可以用于提供1-辛烯和3-壬-8-烯基苯酚。

根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,所述方法包括使腰果酚的單烯烴組分:

與在本文中所描述的亞烷基釕烯烴或其他復(fù)分解催化劑接觸。根據(jù)具體的實(shí)施方案,所述方法包括使這種單烯烴與亞烷基釕烯烴復(fù)分解催化劑接觸。以這種方式,本發(fā)明允許制備1-辛烯和3-壬-8-烯基苯酚。根據(jù)前述討論應(yīng)理解的是可以使用這些中的后者作為潛在的洗滌劑前體。

如Perdriau等人(S.Perdriau,S.Harder,H.J.Heeres和J.G.de Vries,ChemSusChem,5,2427(2012))描述的,其報(bào)道了腰果酚向其單不飽和組分的選擇性轉(zhuǎn)移氫化,腰果酚的單烯組分可以例如通過選擇性轉(zhuǎn)移氫化使用RuCl3·xH2O制備。盡管在轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)期間發(fā)生一些雙鍵異構(gòu)化,轉(zhuǎn)移氫化提供了幾乎純的腰果酚單烯。

根據(jù)具體的實(shí)施方案,在制備3-壬-8-烯基苯酚,例如3-壬-8-烯基苯酚的情況下,其可以任選地經(jīng)歷碳-碳雙鍵的氫化,由此提供3-壬基苯酚,以及此外苯酚的乙氧基化以提供乙氧基-3-壬基苯酚或低聚乙氧基-3-壬基苯酚,其中苯酚羥基被-(OCH2CH2)nOH代替,其中n是是1至20之間、通常3至15之間、例如9。適合的氫化和乙氧基化的方法完全在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力內(nèi)。本發(fā)明還拓展至通過本發(fā)明的方法可以得到或得到的乙氧基-3-壬基苯酚或低聚乙氧基-3-壬基苯酚。在氫化前,根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的一般能力,可以從由制備其的乙烯醇分解反應(yīng)得到的其他組分中(例如環(huán)己二烯或其他二烯和/或1-辛烯)對3-壬-8-烯基苯酚進(jìn)行任選的純化。類似地,可以從由制備其的乙烯醇分解反應(yīng)得到的其他組分中(例如環(huán)己二烯或其他二烯和/或3-壬-8-烯基苯酚)對1-辛烯進(jìn)行任選的純化。

本發(fā)明的特征化特點(diǎn)是在單烯烴的乙烯醇分解期間存在二烯。尤其是,根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法,將二烯引入至在其中進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的反應(yīng)容器中。通常,還將至少單烯烴和乙烯引入至在其中進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的反應(yīng)容器中?!耙胫痢小泵鞔_意指將涉及的物質(zhì)從反應(yīng)容器外部轉(zhuǎn)移至在其中進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的反應(yīng)容器內(nèi)部。換句話說,引入至反應(yīng)容器中的二烯或其他物質(zhì)不是原位生成的。根據(jù)前述討論,應(yīng)理解的是,根據(jù)一些實(shí)施方案,將乙烯醇分解催化劑引入至反應(yīng)容器中。根據(jù)其他實(shí)施方案,其原位生成。

所使用的二烯不需要特別地限制,當(dāng)然條件是其包含兩個(gè)非芳香性碳-碳雙鍵。然而,通常,其將會(huì)是烴基二烯,即僅由碳原子和氫原子組成的二烯,其通常包含4至10個(gè)碳原子,例如6至8個(gè)碳原子。根據(jù)本發(fā)明的這些和其他實(shí)施方案,二烯可以是環(huán)狀的。根據(jù)更具體的實(shí)施方案,二烯可以選自由1,4-環(huán)己二烯、1,4-己二烯、1,5-環(huán)辛二烯和1,7-環(huán)辛二烯組成的組。根據(jù)具體的實(shí)施方案,二烯是1,4-環(huán)己二烯。

技術(shù)人員將能夠在沒有不適當(dāng)裝料的情況下確保引入適當(dāng)量的二烯以用于任何給定的乙烯醇分解反應(yīng)。例如,相對于單烯烴,典型的量在0.01至1摩爾當(dāng)量、例如在約0.05至約0.5摩爾當(dāng)量之間的范圍內(nèi)。

應(yīng)理解的是,將二烯引入至在其中腰果酚(即混合物2)經(jīng)歷乙烯醇分解的反應(yīng)容器中構(gòu)成了本發(fā)明的實(shí)施方案。

用于進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的一般條件是公知的并且在以下實(shí)例中描述了說明性的過程。通常,取決于溶劑和其他因素,將會(huì)在約10℃至約100℃范圍內(nèi)例如約20℃至約70℃的溫度將反應(yīng)進(jìn)行約5分鐘至24小時(shí)之間,通常約1小時(shí)至約8小時(shí)之間。(然而,將理解的是,可以在較高溫度進(jìn)行乙烯醇分解,例如當(dāng)使用離子液體作為溶劑時(shí)(見下頁)。當(dāng)進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)時(shí),通常使用用于Fisher-Porter管或瓶的加壓反應(yīng)器如高壓釜,進(jìn)行反應(yīng)的壓力通常在約1巴(100kPa)至約100巴(10,000kPa)的范圍內(nèi),例如在約5巴(500kPa)至約15巴(1,500kPa)的范圍內(nèi)。

如以上指出的,P1和/或P2基團(tuán)(在本文中所描述的亞烷基釕催化劑的)被帶電的或含PEG的部分取代提供了在水和/或質(zhì)子溶劑中進(jìn)行所需乙烯醇分解反應(yīng)的機(jī)會(huì)。盡管被磺酸根、磷酸根、羧酸根或季銨基團(tuán)取代在在包含這樣的溶劑的溶液中進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的情況下是有利的,其中帶負(fù)電的基團(tuán)的抗衡陽離子的特性不是特別重要的,并且可以例如是堿或堿土金屬陽離子(例如,如Na+、Li+、K+或Ca2+),并且季銨基團(tuán)的抗衡陰離子的特性也不是特別重要的,并且可以例如是鹵素陰離子(例如,如Cl-),這樣的取代基的引入還提供了在離子液體中進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)的可能性。

近年來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)離子液體在各種各樣的合成應(yīng)用中具有實(shí)用性。這些液體由于它們的熱穩(wěn)定性、不可燃性和缺少揮發(fā)性而可以有利用作溶劑或用作其他類型的連續(xù)液相反應(yīng)介質(zhì)(如以下進(jìn)一步討論的)。離子液體的性質(zhì)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是眾所周知的。一般來說,離子液體是鹽,然而是在低于150℃、更通常低于100℃對于除液體外的化合物而言其中離子不充分配位的鹽,并且在一些實(shí)施方案中甚至在室溫下——所謂的室溫離子液體。換句話說,離子液體是在低于150℃以下的溫度形成穩(wěn)定液體的鹽。對于可以用作用于根據(jù)本發(fā)明的乙烯醇分解的溶劑的離子液體的具體類型,沒有具體限制。可以使用一種或多種離子液體。如將會(huì)容易理解的,使用離子液體所賦予的具體優(yōu)點(diǎn)之一是去除了具有冷凝器從而實(shí)現(xiàn)其中可以進(jìn)行本發(fā)明的方法的高溫液體環(huán)境的需求。與通常在現(xiàn)有技術(shù)中使用的高沸點(diǎn)溶劑的明顯的蒸氣壓相比,具有固有低蒸氣壓的離子液體允許維持在本發(fā)明的方法的過程中實(shí)現(xiàn)的恒定溫度。當(dāng)溶劑冷凝回來時(shí),這樣的溶劑不可避免引起反應(yīng)容器的溫度的降低。離子液體因此不僅允許有利的高溫,而且允許在整個(gè)反應(yīng)中維持更均勻的溫度。通常,離子液體不具有或者具有可忽略的蒸氣壓。

可以存在于離子液體中的有機(jī)物陽離子可以包括,例如,季銨、磷雜芳族、咪唑和吡咯烷陽離子。存在于離子液體中的抗衡陰離子同樣地沒有特別地限制。例如,適合的陰離子包括鹵離子(例如氯離子或溴離子)、硝酸根離子、硫酸根離子、六氟磷酸根離子、四氟硼酸根離子、雙(三氟甲磺?;谆酋;?亞胺、(雙(三氟甲磺酰基甲磺?;?亞胺陰離子在這里縮寫為[NTf2];其有時(shí)也被稱為N[Tf]2或[Tf]2N)陰離子。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說其他將會(huì)是明顯的。

可以使用的離子液體包括1-烷基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺酰基)亞胺、1-烷基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1,1,3,3-四烷基胍乳酸鹽、烷基吡啶四氟硼酸鹽、1-烷基-3-烷基咪唑四氟硼酸鹽、1-烷基-3-烷基咪唑雙(三氟甲磺酰基)亞胺1-烷基-3-烷基-咪唑四氟硼酸鹽、三烷基-n-十四烷基磷雙(三氟甲磺酰基)亞胺、1-烷基-1-烷基-吡咯烷三氟甲磺酸鹽和硫醇官能化的離子液體,其中每個(gè)烷基獨(dú)立地為C1-20,例如C2-20或C2-12。例如離子液體可以是1-丁基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺?;?亞胺、1-正丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽、1,1,3,3-四甲基胍乳酸鹽、N-丁基吡啶四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲磺?;?亞胺1-乙基-3-甲基-咪唑四氟硼酸鹽、三正己基-n-十四烷基磷雙(三氟甲磺?;?亞胺、1-丁基-1-甲基-吡咯烷三氟甲磺酸鹽,前述的全部但其中陽離子取而代之是1-辛基-3-甲基咪唑和硫醇官能化的離子液體。離子液體是可容易商購的,例如從Cytec Industries,Inc.,根據(jù)與貝爾法斯特的女王大學(xué)的離子液體實(shí)驗(yàn)室(Ionic Liquids Laboratory at the Queens University of Belfast)的合同安排(進(jìn)一步的細(xì)節(jié)參見quill.qub.ac.uk)。

可以改造離子液體以調(diào)節(jié)它們的有利性質(zhì)如穩(wěn)定性、低蒸氣壓和溶劑化能力,從而比常規(guī)揮發(fā)性有機(jī)化合物更安全并且環(huán)保。因此,并且由于再循環(huán)的可能性,當(dāng)可以用這樣的離子液體代替常規(guī)溶劑時(shí),使用離子液體可以簡化合成反應(yīng)。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的,盡管他們具有優(yōu)點(diǎn),某些離子液體易于在普通的含氧氣氛中在高溫(例如超過240℃)分解。然而,在惰性氣氛中進(jìn)行加熱的情況下,可以緩解這樣的分解。適合的惰性氣氛(例如從其中大幅排除氧和/或水分的那些)可以通過對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說眾所周知的方式實(shí)現(xiàn)并且可以通過使用利用氬、氮或其他氣體吹洗來提供。在某些實(shí)施方案中,可以實(shí)行將混合物加熱至大約100至150℃的溫度從而在隨后的使用前移除任何殘余的氧或水分。

在不在離子液體中進(jìn)行本發(fā)明的方法的情況下,可以在任何方便的溶劑中進(jìn)行反應(yīng)??梢允褂觅|(zhì)子溶劑如醇,也可以使用非質(zhì)子溶劑,其包括氯化溶劑如二氯甲烷;視情況而定的烴溶劑如己烷混合物或甲苯;或其他(例如醚如二乙醚和四氫呋喃(THF);酮如丙酮或丁酮;和酯如乙酸乙酯)。根據(jù)本發(fā)明的具體的實(shí)施方案,所使用的溶劑可以是氯化溶劑如二氯甲烷。然而,使用這樣的溶劑絕不是強(qiáng)制性的并且可以使用非氯化溶劑例如甲苯同樣地進(jìn)行乙烯醇分解反應(yīng)。

適當(dāng)溶劑的選擇完全在具有一般技藝的人員的能力內(nèi)。備選地,如對于熟知復(fù)分解化學(xué)的那些人來說已知的,可以在不存在溶劑的情況下適當(dāng)進(jìn)行本發(fā)明的乙烯醇分解反應(yīng)。對于本發(fā)明的方法的許多其他方面來說,技術(shù)人員完全能夠在其一般技藝內(nèi)確定適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件。

可以以分批處理進(jìn)行本發(fā)明的方法,即其中考慮到根據(jù)本發(fā)明使用乙烯,將一種或多種用于復(fù)分解反應(yīng)的所需反應(yīng)物引入至適合的容器中,例如高壓釜。

備選地,可以基于非分批,例如連續(xù)流進(jìn)行本發(fā)明的方法。可以通過將明確定義的催化劑溶解在離子液體中(例如在反應(yīng)器中)并且將一種或多種用于在超臨界二氧化碳中的復(fù)分解反應(yīng)的底物引入來實(shí)現(xiàn)這樣的非分批方法。

由PB Webb等人(J.Am.Chem Soc.,2003,125,15,577-15,588)結(jié)合烯烴在超臨界液體-離子液體二相體系的加氫甲?;?hydroformylation)描述了連續(xù)處理。然而,技術(shù)人員將會(huì)理解,在其中描述的關(guān)于可以實(shí)現(xiàn)催化劑在離子液體中多么適當(dāng)?shù)娜芙庑缘脑磉m用于本發(fā)明。尤其是,討論了磺化膦的適當(dāng)?shù)柠}的使用,從而實(shí)現(xiàn)了催化劑在離子液體中的有效的溶解性。技術(shù)人員將會(huì)同樣理解,Webb等人的教導(dǎo)可以適用于磺化亞磷酸酯、膦酸酯或次膦酸酯以及膦,并且適用于帶有磷酸根或羧酸根部分的膦、亞磷酸酯、膦酸酯和次膦酸酯,從而使在離子液體中的溶解度最大化并且從而使所得催化劑的活性最大化。

U Hintermair等人在此描述了加氫甲?;倪B續(xù)處理的另一個(gè)實(shí)例(Dalton Trans.,2010,39,8501-8510)。在該出版物中,利用咪唑陽離子和離子液體由單磺化三苯膦制備的微孔二氧化硅負(fù)載的催化劑被描述為用于在壓縮二氧化碳的存在下的1-辛烯的連續(xù)流加氫甲?;?。以這種方式,近臨界或超臨界二氧化碳的連續(xù)流允許進(jìn)行連續(xù)流加氫甲酰化,并且應(yīng)理解的是,在該出版物中描述的相同原理還可以適用于本發(fā)明所涉及的復(fù)分解反應(yīng)。進(jìn)一步參考在類似體系中的連續(xù)流均勻烯烴復(fù)分解的描述(參見R Duque等人,Green Chem.,2011,13,1187-1195)。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)容易理解,如果需要,在本文中所描述的催化劑的固定的認(rèn)可的方法可以用于生成維持在本文中所描述的復(fù)分解催化劑的重要特征的非均相催化劑,例如磷配位配體或者催化劑可以被吸收至適合的固體載體上或與這樣的載體反應(yīng)以形成共價(jià)結(jié)合的配體或催化劑。

在本文中參考的全部出版物(專利和非專利兩者)通過整體引用結(jié)合于此。

還可以參照以下非限制性條款理解本發(fā)明:

1.一種單烯烴的乙烯醇分解的方法,所述方法包括向反應(yīng)容器中引入單烯烴和二烯,并且在復(fù)分解催化劑和所述二烯的存在下對所述單烯烴進(jìn)行乙烯醇分解。

2.條款1所述的方法,其中所述復(fù)分解催化劑是亞烷基釕烯烴復(fù)分解催化劑。

3.條款1或條款2所述的方法,其中所述單烯烴的碳-碳雙鍵是二取代的碳-碳雙鍵。

4.任一項(xiàng)前述條款所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵的每個(gè)碳原子連接至亞烷基或烷基部分,所述亞烷基或烷基部分的每一個(gè)獨(dú)立地包含2至7個(gè)碳原子。

5.條款4所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵的兩側(cè)是兩個(gè)亞乙基部分。

6.條款4所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵的兩側(cè)是兩個(gè)亞丙基部分。

7.任一項(xiàng)前述條款所述的方法,其中所述單烯烴是任選酯化的單不飽和脂肪酸。

8.條款7所述的方法,其中所述脂肪酸包含4至28個(gè)碳原子。

9.條款8所述的方法,其中所述脂肪酸包含14至18個(gè)碳原子。

10.條款7至9中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵是順式C=C鍵。

11.條款7至9中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵是反式C=C鍵。

12.條款7所述的方法,其中所述脂肪酸選自由下列各項(xiàng)組成的組:油酸、十六碳烯酸、棕櫚油酸、肉豆蔻油酸或芥酸。

13.條款12所述的方法,其中所述脂肪酸是油酸。

14.條款7至13中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述脂肪酸是酯化的。

15.條款14所述的方法,其中所述酯化的脂肪酸是烷基酯、芳基酯或雜芳基酯。

16.條款15所述的方法,其中所述酯化的脂肪酸是烷基酯。

17.條款7所述的方法,其中所述單烯是油酸甲酯。

18.條款1至6中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述單烯烴的碳-碳雙鍵拴系至芳族部分。

19.條款18所述的方法,其中所述芳族部分是芳族醇。

20.條款19所述的方法,其中所述芳族醇是苯酚或萘酚。

21.條款19所述的方法,其中所述芳族醇是苯酚。

22.條款18至21中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述碳-碳雙鍵通過任選取代的亞烴基鏈拴系至所述芳族醇,所述亞烴基鏈任選被醚、酯、酰胺或胺基團(tuán)中斷。

23.條款18至22中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述方法包括腰果殼液或其一種以上組分的乙烯醇分解。

24.條款18至23中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述方法包括腰果酚的乙烯醇分解。

25.條款23所述的方法,其中所述方法包括腰果酚的單烯組分的乙烯醇分解。

26.條款23所述的方法,其中所述方法包括的乙烯醇分解。

27.條款23至26中任一項(xiàng)所述的方法,所述用途是用于制備1-辛烯的方法。

28.條款18至26中任一項(xiàng)所述的方法,所述用途是制備3-壬-8-烯基苯酚的方法。

29.條款28所述的方法,所述用途還包括將3-壬-8-烯基苯酚氫化和將所得的3-壬基苯酚乙氧基化以提供乙氧基-3-壬基苯酚或低聚乙氧基-3-壬基苯酚,其中所述-低聚乙氧基取代基具有式-(OCH2CH2)nOH,其中n是1至20之間的整數(shù)。

30.任一項(xiàng)前述條款所述的方法,其中所述亞烷基釕烯烴復(fù)分解催化劑包含兩個(gè)配體P1和P2,所述兩個(gè)配體可以是相同的或不同的并且具有式P(R1)3,其中P是配位到所述釕離子的磷原子并且每個(gè)R1獨(dú)立地為任選取代的烷基或烷氧基;或者一個(gè)P1或P2配體中的兩個(gè)R1基團(tuán)構(gòu)成任選取代的雙環(huán)烷基。

31.條款32所述的方法,其中所述催化劑具有式(I):

其中:

P1和P2是如條款30中定義的;

X1和X2是陰離子配體,其可以是相同的或不同的;并且

A是亞烷基。

32.條款30或條款31所述的方法,其中每個(gè)R1獨(dú)立地為被磺酸根、磷酸根、羧酸根、季銨或含PEG的基團(tuán)任選取代一次的支鏈的C5-10烷基、C5-10環(huán)烷基、C5-10烷氧基或C5-10環(huán)烷氧基。

33.條款30至32中任一項(xiàng)所述的方法,其中每個(gè)R1是未取代的并且獨(dú)立地為支鏈的C5-10烷基、C5-10環(huán)烷基、支鏈C5-10烷氧基或C5-10環(huán)烷氧基。

34.條款32或條款33所述的方法,其中每個(gè)R1獨(dú)立地為C5-10環(huán)烷基。

35.條款30至34中任一項(xiàng)所述的方法,其中配體P1和P2中的至少一個(gè)是三環(huán)己基膦。

36.條款30至35中任一項(xiàng)所述的方法,其中兩個(gè)配體P1和P2是相同的。

37.條款30至36中任一項(xiàng)所述的方法,其中所述亞烷基是式=CRyRz的一部分并且其中Ry和Rz中的一個(gè)可以是氫并且Ry和Rz中的一個(gè)或二者可以是烷基、烯基、炔基、芳基羧基烷基、烷氧基、烯氧基、炔氧基或烷氧基羰基,或者Ry和Rz一起形成飽和的、不飽和的或芳族的環(huán)或雙環(huán)部分。

38.條款37所述的方法,其中Ry是氫、烷基或芳基并且Rz是烷基、烯基或芳基。

39.條款37所述的方法,其中所述亞烷基是任選取代的亞茚基。

40.條款39所述的方法,其中所述亞烷基是苯基取代的亞茚基。

41.條款39所述的方法,其中所述亞烷基是3-苯基-1H-茚-1-亞基。

42.條款41所述的方法,其中所述催化劑是二鹵代(3-苯基-1H-茚-1-亞基)雙(三環(huán)己基膦)釕(II)。

43.條款42所述的方法,其中所述催化劑是二氯(3-苯基-1H-茚-1-亞基)雙(三環(huán)己基膦)釕(II)。

44.條款37所述的方法,其中所述亞烷基是亞苯基。

45.任一項(xiàng)前述條款所述的方法,其中所述二烯是僅由碳原子和氫原子組成的二烯。

46.條款45所述的方法,其中所述二烯是環(huán)二烯。

47.條款46所述的方法,其中所述二烯是1,4-環(huán)己二烯。

48.二烯促進(jìn)對單烯烴進(jìn)行的乙烯醇分解反應(yīng)的用途。

49.條款48所述的用途,其中所述用途包括條款1至47中任一項(xiàng)所述的方法。

50.一種通過條款1至47中任一項(xiàng)中定義的方法或根據(jù)條款48或條款49中定義的方法得到或可以得到的烯烴。

通過以下非限制性實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明:

因?yàn)榫鄰?fù)分解催化劑對雜質(zhì)非常敏感,在使用前將腰果酚(2)純化。遵照已知的文獻(xiàn)過程,將槚如酸(1)從CNSL中分離并且加熱至200℃達(dá)3h。3在脫羧之后,剩余棕色粘性液體,將其通過在230℃在真空下蒸餾而進(jìn)一步純化。2可以作為淺黃色、略微粘性的液體而分離,其儲(chǔ)存在氮?dú)夥障隆C-MS和1H-NMR分析顯示出幾乎純的腰果酚(2),其含有37.9%單烯2b、19.9%二烯2c、37.5%三烯2d和4.7%飽和腰果酚2a。將這些多種不飽和化合物經(jīng)由柱色譜分離被證明是困難的,因此腰果酚混合物2在不進(jìn)行進(jìn)一步純化的情況下使用。

腰果酚乙烯醇分解

在第一組實(shí)驗(yàn)中,在腰果酚2的乙烯醇分解中測試多種均相復(fù)分解催化劑。在乙烯醇分解期間,形成了增殖的亞甲基物種,其在單不飽和腰果酚2b的情況下與腰果酚(2)反應(yīng)以釋放末端烯烴3-壬烯基苯酚(4)。15大多數(shù)烯烴復(fù)分解催化劑作為亞甲基配合物是不穩(wěn)定的并且經(jīng)歷快速分解,這影響了乙烯醇分解反應(yīng)的選擇性和生產(chǎn)率。14因此,篩選第1代類型、第2代類型和Grubbs-Hoveyda類型的催化劑從而確定適用于腰果酚的選擇性乙烯醇分解的催化劑體系:

由于它們不同的穩(wěn)定性和活性,在多種溫度下研究復(fù)分解催化劑。除了預(yù)期的乙烯醇分解產(chǎn)物通過乙烯與僅含有1個(gè)雙鍵的2的交叉復(fù)分解形成的3-壬-8-烯基苯酚(4)和1-辛烯(6)以外,在反應(yīng)混合物中還觀察到了1,4-環(huán)己二烯(7),3-十二碳二烯基苯酚(5)和多種異構(gòu)的乙烯醇分解產(chǎn)物:

異構(gòu)的乙烯醇分解產(chǎn)物主要經(jīng)由單不飽和腰果酚2b的異構(gòu)化和隨后與乙烯的交叉復(fù)分解而形成。在二烯2c和三烯2d的不飽和C11位處的乙烯醇分解產(chǎn)生了副產(chǎn)物3-十二碳-8,11-二烯基苯酚(5)。然而,由于它們的揮發(fā)性,未觀察到相應(yīng)的副產(chǎn)物1,4-戊二烯和1-戊烯。

使2與M1在室溫下反應(yīng)幾乎專門轉(zhuǎn)化(43%)為3-壬-8-烯基苯酚(4、81%選擇性)及其異構(gòu)體連同1,4-環(huán)己二烯(7),剩余的未反應(yīng)的腰果酚(2)不含2d(不存在具有m/e 298的峰,[M]+;項(xiàng)目2,表1)。該反應(yīng)顯示,可以通過三烯(2d)直接內(nèi)部自身復(fù)分解為7和4形成7。然而,7也可以由三烯(2d)在不飽和C8、9位處的乙烯醇分解而形成,得到3-壬烯基苯酚(4)和1,4,7-辛三烯,接著1,4,7-三烯內(nèi)部自身復(fù)分解為乙烯和7。

因?yàn)槠鹗疾牧现懈甙俜直鹊娜?d,1,4-環(huán)己二烯(7)的量明顯并且?guī)缀踉谂c1-辛烯(6)相同的范圍內(nèi)。

因?yàn)楦碑a(chǎn)物中的一些如二烯(7)和具有烷基鏈<C7的直鏈烯烴是揮發(fā)性的,不可能可靠地經(jīng)由GC分析確定它們確切的量。因此,我們分析了相應(yīng)烯基苯酚的分布。

以下表1中的結(jié)果顯示,腰果酚(2)的乙烯醇分解中的轉(zhuǎn)化率和選擇性強(qiáng)烈取決于復(fù)分解催化劑和反應(yīng)溫度。非常意外地,利用M1和Grubbs第1代催化劑得到了最佳結(jié)果(項(xiàng)目1-6,表1)。兩個(gè)催化體系均展現(xiàn)出在乙烯醇分解方面優(yōu)異的性能,其中針對所需產(chǎn)物4的收率和選擇性>90%(催化劑載荷0.05摩爾%)。僅觀察到溫度對活性的較小的影響。并且由CH2Cl2更改為更加環(huán)境上可接受的溶劑甲苯,僅是略微不利的。(表1,項(xiàng)目4)此外,在具有M1但是不存在乙烯的情況下的腰果酚(2)的復(fù)分解反應(yīng)顯示,2可以經(jīng)歷自身復(fù)分解以形成1,4-環(huán)己二烯(7)和所需的3-壬烯基苯酚(4)(項(xiàng)目2,表1)。僅三不飽和腰果酚2d能夠經(jīng)由自身復(fù)分解反應(yīng)以得到4和7,因此反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(43%)與三不飽和腰果酚2d在底物混合物中的量(37.5%;略微的差異在GC測量的實(shí)驗(yàn)誤差之內(nèi))相似。該結(jié)果表示,利用M1和乙烯的2的復(fù)分解很可能通過自身復(fù)分解(針對三烯2d)和乙烯醇分解(針對單烯2b和二烯2c)的組合而進(jìn)行。

與Grubbs第1代催化劑和M1相比,帶有N-雜環(huán)碳烯(NHC)的第2代類型16-19的催化劑M2、M20、M31和Caz-1(項(xiàng)目7-18,表1)通常在腰果酚混合物2的乙烯醇分解中活性和選擇性較低,尤其是在20℃,此時(shí)轉(zhuǎn)化率和選擇性與第1代類型催化劑相比低得多。在增加溫度的情況下,利用分別在70℃和90℃提供良好表現(xiàn)的M2(項(xiàng)目8和9,表1)和Caz-1(項(xiàng)目17和18,表1)催化劑提高了活性和選擇性。

這種在較高反應(yīng)溫度的情況下增加的活性可能與催化劑的活化能相關(guān),因?yàn)橐阎獫撛谛虲az-1在其變得有活性之前必須從順式異構(gòu)化為反式。20、21對于復(fù)分解反應(yīng)來說,催化劑必須提供自由配位點(diǎn),其經(jīng)由配體的解離而產(chǎn)生。與容易在室溫下解離的三環(huán)己基膦配體相比,甲基-或亞磷酸酯配體穩(wěn)定得多并且需求較高溫度以離開金屬中心。20、21然而,即使在高溫下,第2代類型催化劑的活性也低于第1代和M1催化劑的活性。在乙烯醇分解中降低的活性不僅在較低的轉(zhuǎn)化中可見,而且還在對產(chǎn)物4的較低選擇性中看到。

Grubbs-Hoveyda類型催化劑在腰果酚(2)的乙烯醇分解中顯示出甚至更低的選擇性。僅在M51的情況下在20℃觀察到針對所需3-壬烯基苯酚(4)的明顯的選擇性(項(xiàng)目19,表1)。此外,M51和M52的活性和選擇性僅顯示出對反應(yīng)溫度較小的依賴性(項(xiàng)目19-24,表1)。兩個(gè)催化體系分別在20℃和40℃是活性的,但是主要催化2的自身復(fù)分解反應(yīng)。與第2代類型催化劑相比,M51和M52中的回飛鏢(boomerang)型配體可以容易地解離并且產(chǎn)生自由配位點(diǎn)。曾經(jīng)提出,配體保持接近金屬中心并且在催化循環(huán)之后重新配位以使配合物穩(wěn)定,15但是這種重新配位已經(jīng)存在爭論。22在任何情況下,它們在2的轉(zhuǎn)化方面均比第2代類型催化劑的活性大得多。通常,NHC系釕催化劑已知比第一代催化劑活性更高并且更穩(wěn)定,但是在乙烯醇分解中選擇性明顯較低,因?yàn)樗鼈儍A向于促進(jìn)自身復(fù)分解。14

Forman等人顯示,可以通過加入苯酚來提高借助第1代催化劑的某些烯烴復(fù)分解反應(yīng)的表現(xiàn)。23在苯酚的存在下,檢測到僅少量不希望的副產(chǎn)物并且催化體系的活性明顯增加。我們因此推斷,存在于腰果酚(2)中的苯酚有可能是在乙烯醇分解反應(yīng)中由第1代和M1催化劑提供的優(yōu)異的活性和選擇性的原因。但是,將苯酚加入至利用M1的2的乙烯醇分解反應(yīng)中并沒有提高催化性能。相比之下,我們沒有觀察到2的轉(zhuǎn)化,表明在我們的情況中,苯酚的加入抑制了乙烯和腰果酚(2)的交叉復(fù)分解。

甲基保護(hù)的腰果酚8的復(fù)分解

通過苯酚-OH與甲基碘的醚化進(jìn)一步測試腰果酚(2)中苯酚基團(tuán)的作用,24其在以下示出:

在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下在利用M1的乙烯醇分解中測試甲基腰果酚(8)。與未保護(hù)的腰果酚2相比,轉(zhuǎn)化(62.4%)和針對所需3-壬烯基苯酚甲基醚(9)的選擇性(84.0%)二者均低于使用腰果酚(2)本身作為底物的情況,但是高于使用以上與其一起描述的任何其他復(fù)分解催化劑(即Grubbs第1、M2、M20、M31、Caz-1、M51和M52)的情況。結(jié)果顯示,盡管2的苯酚結(jié)構(gòu)可以對乙烯醇分解反應(yīng)具有一些有益效果,對于當(dāng)使用M1或Grubbs第1代催化劑時(shí)得到的優(yōu)異結(jié)果來說,一定還存在一些其他原因。

單不飽和腰果酚(2b)的乙烯醇分解

關(guān)于涉及乙烯醇分解反應(yīng)的重要影響的額外信息來自單不飽和腰果酚(2b)的研究,其最開始是為了避免1,4-環(huán)己二烯(7)的形成并且使1-辛烯(6)的產(chǎn)量最大化。

最近,Perdriau等人報(bào)道了在2-丙醇中利用RuCl3·xH2O的腰果酚混合物2向單不飽和化合物2b的選擇性轉(zhuǎn)移氫化。25盡管在轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)期間發(fā)生一些雙鍵異構(gòu)化,轉(zhuǎn)移氫化提供了幾乎純的2b。在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下在利用M1、Caz-1和M51的乙烯醇分解中測試單不飽和腰果酚2b(表2)。

a條件與表1中一樣

意外地,利用M1,我們不能觀察到任何單不飽和腰果酚的轉(zhuǎn)化。催化體系Caz-1和M51顯示出一些在乙烯醇分解中的轉(zhuǎn)化,但是與不飽和腰果酚混合物2相比,活性和選擇性還是低得多。這種觀察結(jié)果表示,二和三不飽和腰果酚(2c和2d)非常有益于腰果酚的乙烯醇分解。尤其是在M1的情況下,它們的存在似乎是必需的。

單不飽和化合物2b和天然腰果酚混合物2之間的主要差異是在后者中在2d的復(fù)分解反應(yīng)期間形成1,4-環(huán)己二烯(7)。為了分析1,4-環(huán)己二烯(7)在乙烯醇分解反應(yīng)中的作用,我們將0.1當(dāng)量的1,4-環(huán)己二烯(7)加入至2b中并且在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)條件下重復(fù)復(fù)分解反應(yīng)(參考表3):

加入1,4-環(huán)己二烯(7)對單不飽和腰果酚(2b)的乙烯醇分解具有主要影響(比較表3中的項(xiàng)目1和2)。在1,4-環(huán)己二烯的存在下,2b(64.4%)經(jīng)歷復(fù)分解并且形成3-壬烯基苯酚(4)(54.5%選擇性)。其他產(chǎn)物主要為異構(gòu)的復(fù)分解產(chǎn)物,其產(chǎn)生于在轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng)期間形成的單烯2b的雙鍵位置異構(gòu)體。25因?yàn)樵跊]有二烯7的情況下我們沒有觀察到反應(yīng),這些結(jié)果表示,在乙烯醇分解反應(yīng)期間7對M1催化劑具有正向作用。我們還測試了在單不飽和腰果酚2b的復(fù)分解中作為添加劑的其他二烯(表3,項(xiàng)目3-5)。利用全部三種添加劑,我們可以看見在乙烯醇分解中M1催化劑的提高的活性。1,5-環(huán)辛二烯對催化活性的影響較不明顯,得到了較低的轉(zhuǎn)化(31.2%,項(xiàng)目4,表1)。這可能是因?yàn)椋?,5-環(huán)辛二烯可以通過兩個(gè)雙鍵配位至金屬中心并且因此可以阻止2中雙鍵的配位。然而,其仍然提供比不存在其的情況下得到的更好的催化。這些結(jié)果表明,在天然腰果酚混合物2的乙烯醇分解中1,4-環(huán)己二烯(7)的形成對于M1的穩(wěn)定化及其在腰果酚(2)與乙烯的復(fù)分解反應(yīng)中的活性來說非常重要。

在單不飽和腰果酚(2b)與作為添加劑的1,4-環(huán)己二烯(7)的乙烯醇分解中還測試了Caz-1和M51,參見表4:

在Caz-1的情況下,加入7導(dǎo)致2b的轉(zhuǎn)化增加至高達(dá)80%。然而,形成了腰果酚(2)的主要的異構(gòu)產(chǎn)物并且檢測到僅10.5%的所需3-壬烯基苯酚(4)。利用M51,沒有觀察到催化性能的提高。這些結(jié)果表示,二烯(7)的作用強(qiáng)烈取決于所采用的金屬催化劑。

由于其在利用M1的單不飽和腰果酚2b的乙烯醇分解中的正向作用,我們還分析了1,4-環(huán)己二烯(7)在經(jīng)由與甲基碘的醚化保護(hù)的2b的乙烯醇分解中的影響(參見表5)。

油酸酯10和亞油酸酯12的乙烯醇分解

還在油酸酯和亞麻酸酯系底物的乙烯醇分解中測試了M1+1,4-環(huán)己二烯(7)的非常有益的組合:

表6中的結(jié)果顯示,7還在油酸甲酯(10)的乙烯醇分解中具有正向作用(項(xiàng)目1和2,表6),將10向乙烯醇分解產(chǎn)物9-癸烯酸甲酯的轉(zhuǎn)化增加了大于25%。然而,在存在或不存在二烯7的情況下,M1對亞麻酸甲酯(12)的復(fù)分解是非活性的(項(xiàng)目5和6,表6)。

為了確認(rèn)不是腰果酚(2)中的苯酚提供了在使用M1的乙烯醇分解反應(yīng)中得到的優(yōu)異結(jié)果,我們合成了油酸(11)和亞麻酸(13)的間苯二酚酯。將苯酚部分引入至油酸酯中明顯降低了轉(zhuǎn)化和針對所需的壬-8-烯酸酯的選擇性(項(xiàng)目3,表6),該結(jié)果幾乎不能通過加入7而改善(項(xiàng)目4,表6)。在亞麻酸酯的情況下,作為使用間苯二酚酯13的結(jié)果而存在一些小幅改善(項(xiàng)目7,表6),但是這被加入二烯(7)抵消(項(xiàng)目8,表6)??偟恼f來,利用油酸酯和亞油酸酯10-13的這些乙烯醇分解反應(yīng)的結(jié)果確認(rèn)了,苯酚部分對于反應(yīng)來說頂多是中性的或者是抑制性的,但是1,4-環(huán)己二烯(7)可以提供正向作用,甚至抵消苯基的任何負(fù)面作用。

槚如酸(1)及其衍生物的乙烯醇分解

還可以從CSNL直接得到槚如酸(1),但是使用了比分離腰果酚(2)所需更少的步驟。其可以有潛力通過乙烯醇分解和隨后的脫羧提供所需的3-壬烯基苯酚(4)。對使用M1催化劑的槚如酸本身的乙烯醇分解的初級研究(在表1項(xiàng)目1中報(bào)告的條件)顯示,不存在反應(yīng)的證據(jù)。我們因此將槚如酸在苯酚和酸位置二者處甲基化。之后可以通過蒸餾而不將羧基脫羧將酯14純化。由于M1在甲基腰果酚(8,參見以上)的乙烯醇分解中的較低的活性,我們直接研究了一系列在我們之前研究的油酸甲酯26和烯基苯27的異構(gòu)化乙烯醇分解中顯示出高效率的Grubbs-Hoveyda類型催化劑:

a)用于甲基化槚如酸(14)的乙烯醇分解的催化劑;

b)14的合成和乙烯醇分解。DMS=硫酸二甲酯。

這些研究的結(jié)果收集在表7中,顯示在所有測試的催化劑中,僅含有膦的催化劑HG1在25℃和1摩爾%的催化劑載荷下在16h期間顯示出高活性和選擇性(項(xiàng)目1,表7)。

在其他催化劑中(項(xiàng)目3-8,表7),僅M51和M74顯示出良好的活性(項(xiàng)目4和5,表7),但是它們針對帶有8-壬烯基取代基的所需產(chǎn)物15的選擇性低。對于任何催化劑來說,在較高溫度下均很少改善或沒有改善(項(xiàng)目6-10,表7),但是HG1受負(fù)面影響。在25℃下,即使在較低的催化劑負(fù)載量(項(xiàng)目11-13,表7)HG1也表現(xiàn)良好,并且活性略微下降但是維持了高選擇性。

動(dòng)情性能的試驗(yàn)

由于它們優(yōu)異的性質(zhì),乙氧基化烷基酚(APE)廣泛用于多種應(yīng)用,例如在家用產(chǎn)品中作為乳化劑、洗滌劑或表面活性劑。然而,由于環(huán)境顧慮,正在將它們更換為乙氧基化醇。最重要的APE之一已經(jīng)在歐洲被禁止,因?yàn)槠淝绑w4-壬基苯酚是內(nèi)分泌干擾物12、13,例如,已經(jīng)顯示其在雄性日本青鳉魚(Japanese Medaka fish)的發(fā)育的孵化后階段中引起睪丸-卵子、和雌雄間性(intersex)病況。28所使用的4-壬基苯酚的形式在苯酚的4位具有多種不同的支鏈C9鏈,并且已經(jīng)將其內(nèi)分泌干擾性質(zhì)歸因于其模仿雌二醇的結(jié)構(gòu)的能力:

我們推斷,與4-壬基苯酚相比,3-壬基苯酚內(nèi)分泌干擾性可能較低,因?yàn)槠湓?位具有直鏈C9鏈并且因此應(yīng)當(dāng)不容易模仿雌二醇。我們中的一些人已經(jīng)顯示13,烷基苯酚的動(dòng)情性能以2<3<4的環(huán)上的烷基取代和伯~仲<叔的順序增加。之前已經(jīng)研究了直鏈4-壬基苯酚13并且已知其顯示出比具有混合烷基鏈的商業(yè)4-壬基苯酚低的動(dòng)情性能,但是尚未檢驗(yàn)3-壬基苯酚。

為了檢驗(yàn)我們的假設(shè),即3-壬基苯酚可以顯示出比直鏈或4-壬基苯酚低的動(dòng)情性能,我們已經(jīng)進(jìn)行了專門針對雌二醇模仿的酵母雌激素篩選(yeast oestrogen screen,YES)測驗(yàn)。為了進(jìn)行比較,我們還測試了雌二醇、具有混合C9鏈的4-壬基苯酚(4-NP)、具有直鏈的4-壬基苯酚(4-n-NP)、在本研究中通過3-壬烯基苯酚的氫化制備的3-壬基苯酚(3-NP)、腰果酚和粗腰果殼液。

圖1示出了在1×10-3mol dm-3至5×10-7mol dm-3的濃度范圍內(nèi)測試的3-n-NP和4-n-NP的雌激素響應(yīng)。與之前的報(bào)道一致,13將直鏈烷基從4位移動(dòng)至3位引起了雌激素活性的10倍降低,而產(chǎn)生了具有分別比17β-雌二醇和4-NP(混合異構(gòu)體)小大約1.5×106和且300倍的效力的完全劑量響應(yīng)曲線。已經(jīng)使用Pd/C作為氫化催化劑得到的3-NP的初始樣品含有少量作為過渡氫化的結(jié)果的環(huán)氫化產(chǎn)物。使用[RhCl(PPh3)3]作為氫化催化劑制備第二樣品。不含有任何環(huán)氫化產(chǎn)物的該樣品展現(xiàn)出動(dòng)情性能的2倍增加,其仍然比4-NP混合異構(gòu)體低150倍。純樣品和污染樣品之間的差異的原因是未知的,但是可以表明,樣品中含有飽和環(huán)的雜質(zhì)可能已經(jīng)導(dǎo)致了動(dòng)情性能的損失,和/或環(huán)氫化產(chǎn)物動(dòng)情性能較低。

腰果酚在所測試的最高濃度下產(chǎn)生非常弱的雌激素響應(yīng),而當(dāng)在相同濃度范圍內(nèi)測試時(shí),腰果殼液在YES測驗(yàn)中不具有動(dòng)情性能(圖2)。

實(shí)驗(yàn)

全部試劑均購自Sigma-Aldrich并且按所得到的原樣使用,除非另外說明。17β-雌二醇(≥98%純)購自Sigma Chemical Company Ltd.(Dorset,UK)并且乙醇(>99.7%)購自Hayman Speciality Products(Essex,UK)。全部其他溶劑均購自Sigma-Aldrich并且在N2下使用適當(dāng)干燥試劑蒸餾。29從收集自Mtwara,Tanzania的Naliendele的殼中萃取CNSL。通過文獻(xiàn)方法3從油中得到槚如酸并且如之前公開的從槚如酸(1)中得到腰果酚(2)。10將腰果酚(2)在其經(jīng)歷乙烯醇分解反應(yīng)之前真空干燥。

儀器

空氣和水分敏感的化學(xué)品的全部稱重操作均在型號(hào)FF100 Recirc 13649系列的手套箱中進(jìn)行,其中將端口抽真空30分鐘并且用氮?dú)獬錆M3次循環(huán)。使用空氣敏感的化學(xué)品的全部反應(yīng)均在氮?dú)夥障率褂脴?biāo)準(zhǔn)Schlenk管線和導(dǎo)管技術(shù)進(jìn)行。

使用配備有用于定量分析的火焰離子化檢測器的Hewlett-Packard 6890系列氣相色譜儀和安裝有用于產(chǎn)物的質(zhì)譜鑒別的hp1膜的Hewlett-Packard 5973系列質(zhì)量選擇性檢測器進(jìn)行GC-MS分析。使用氦作為具有1mL/分鐘的初始流量的載氣。分別在Bruker AM 400NMR光譜儀上在400和100MHz或者在Bruker AM 300光譜儀上在300和75MHz記錄1H NMR譜和13C NMR譜。將樣品溶解在含氘溶劑中,其相對于四甲基硅烷(TMS)在δ=0ppm內(nèi)部參比。化學(xué)位移δ相對于TMS以ppm報(bào)告。全部13C NMR譜是質(zhì)子解偶聯(lián)的(proton-decoupled)。

腰果酚(2)的分析。經(jīng)由GC和NMR分析腰果酚。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ0.93-1.00(m,1.9H,CH3/CH2),1.33-1.45(m,12.4H,CH2),2.05-2.14(m,2.1H,CH2),2.57-2.62(m,3.1H,CH2),2.83-2.92(m,1.9H,CH2),5.03-5.16(m,0.8H,CH),5.33-5.56(m,4.0H,CH),5.82-5.95(m,0.4H,CH),6.70-7.22(m,4H,Ar-H)ppm。13C(75MHz,CDCl3):14.3,14.6(CH3),32.1,23.3,26.0,26.1,27.6,27.7,29.4,29.7,29.8,29.9,30.1,30.1,30.2,31.7,32.0,32.2,36.3(CH2)。127.3,128.0,128.4,128.6129.7,129.8(CH),130.4,130.6,130.8,137.3,145.3,155.8(Ar-C)ppm。1H NMR-信號(hào)的積分沒有得到偶數(shù),因?yàn)檠邮遣煌柡投鹊幕衔锏幕旌衔?。此外,由于不同的飽和度,可以觀察到多于21個(gè)C信號(hào)。根據(jù)烯烴質(zhì)子信號(hào)(與雙鍵相鄰的質(zhì)子和芳族質(zhì)子)的積分計(jì)算飽和的、單、二和三不飽和腰果酚的組成。

單不飽和腰果酚(2d)25將RuCl3·xH2O(17mg,1.1mmol)溶解在2-丙醇(5ml)中,并且加入腰果酚(0.5g,1.66mmol)。將反應(yīng)在N2氣氛下回流18h。將所得的棕色溶液冷卻至室溫并且將溶劑移除以得到粘性棕色油。將油溶解在CH2Cl2(20ml)中并且經(jīng)過5cm3二氧化硅塞過濾以得到黃色油。收率:0.43g,1.4mmol(86%)。1H NMR(CDCl3):δ0.9(t,3H,CH3);1.3(m,16H,CH2);2.0(m,4H,CH2-C=C);2.6(m,2H,Ar-CH2-);5.4(m,2H,HC=CH);6.7-7.2(m,4H,Ar)ppm。MS(m/z):302,304(飽和腰果酚)。

甲基保護(hù)的單不飽和腰果酚(8b)24將單不飽和腰果酚(1g,3.3mmol)和碳酸鉀(0.9g,6.6mmol)懸浮在干燥丙酮中(15ml)。逐滴加入甲基碘(0.4ml,6.6mmol)并且使混合物回流6h。之后使反應(yīng)冷卻至室溫并且將溶劑在減壓下移除。將殘留物溶解在乙酸乙酯中(50ml)。將有機(jī)層用水洗滌(3x20ml),經(jīng)過MgSO4干燥,過濾并且蒸發(fā)以得到黃色油。之后將油經(jīng)過二氧化硅柱使用己烷∶EtOAc(5∶1)純化。收率:55%。1H NMR(CDCl3):δ0.9(t,3H,CH3);1.3(m,16H,CH2);2.0(m,4H,CH2-C=C);2.6(m,2H,Ar-CH2-);3.8(s,3H,OCH3);5.4(m,2H,HC=CH);6.7-7.2(m,4H,Ar)ppm。MS(m/z):316。

亞麻酸甲酯(12)。將油酸(0.92g,3.5mmmol)和聚乙二醇-750(1.24g)溶解在CH2Cl2(5mL)中。加入KOH(0.37g)并且攪拌1h之后加入MeI(0.5g,0.22mL,3.4mmol)。在攪拌5h之后,在此期間形成白色沉淀,加入水,接著加入NaCl以破壞乳液。收集有機(jī)相,與水相的CH2Cl2洗滌物(2x5mL)組合,經(jīng)過無水MgSO4干燥并且蒸發(fā)至干燥。在二氧化硅柱上使用己烷∶EtOAc(4∶1)分離產(chǎn)物。產(chǎn)物的GCMS分析顯示,其被高達(dá)50%的亞油酸甲酯和痕量的油酸甲酯污染。NMR積分也表明存在大量的亞油酸甲酯。

油酸3-羥基苯酯(11)將油酸(1.6g,4.21mmol)和間苯二酚(1.6g,14.82mmol)溶解在THF(10mL)中。將反應(yīng)混合物冷卻至0℃并且緩慢加入N,N-二環(huán)己基碳二亞胺(991mg,4.81mmol)和DMAP(22mg,0.18mmol)。反應(yīng)混合物轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞑⑶倚纬砂咨恋?。使懸浮液升溫并且在室溫下攪?5h。將乙酸乙酯(25mL)加入至混合物中并且通過過濾收集沉淀物。將濾液蒸發(fā)并且經(jīng)由利用己烷/EtOAc(4∶1)作為洗脫液的柱色譜將剩余殘留物純化。收率:62%。1H NMR(CDCl3):δ0.91(t,3J=6.9Hz,3H,CH3),1.27-1.45(m,20H,CH2),1.75-1.79(m,2H,CH2),2.01-2.07(m,4H,CH2),2.57(t,3J=7.8Hz,CH2),5.36-5.42(m,2H,CH),6.23(b,1H,OH),6.57-6.70(m,3H,Ar-H),7.21(t,3J=9.0Hz,1H,Ar-H)ppm。ESMS(m/z):373[M-H]+

亞麻酸3-羥基苯酯(13)由亞麻酸(1.2g,4.43mmol)、間苯二酚(1.6g,14.82mmol)、N,N-二環(huán)己基碳二亞胺(998mg,4.84mmol)和DMAP(18.3mg,0.15mmol)類似地制備。收率:58%。1H NMR(CDCl3):δ1.01(t,3J=7.5Hz,3H,CH3),1.29-1.46(m,8H,CH2),1.73-1.82(m,2H,CH2),2.06-2.16(m,4H,CH2),2.58(t,3J=7.5Hz,2H,CH2),2.81-2.86(m,4H,CH2),5.31-5.48(m,6H,CH),6.03(b,1H,OH),7.56(b,1H,Ar-H),6.66(t,3J=8.4Hz,2H,Ar-H),7.21(t,3J=8.4Hz,1H,Ar-H)ppm。

3-壬基苯酚30將在脫氣甲苯(10ml)中的3-壬烯基苯酚(1g,4.6mmol)加入至[RhCl(PPh3)3](30mg,46μmol)溶解在脫氣甲苯(5ml)中的溶液中并且轉(zhuǎn)移至填裝有6巴H2的Fischer-Porter瓶中,并且在60℃放置攪拌過夜。將溶液經(jīng)過二氧化硅塞(5cm3)使用CH2Cl2(100ml)過濾。將溶劑移除以得到無色油。收率:0.96g,4.4mmol(96%)。1H NMR(CDCl3):δ0.91(t,3H,CH3);1.3(m,12H,CH2);1.6(m,2H,CH2CH2Ar);2.6(m,2H,CH2Ar);4.7(s,1H,OH);6.7-7.2(m,4H,Ar-H)ppm。13C NMR(CDCl3):δ14.1(CH3);22.7(CH2);29.2(CH2);29.3(CH2);29.6(CH2);29.8(CH2);31.2(CH2);31.9(CH2);36.0(Ar-CH2);113.1(Ar);115.6(Ar);120.7(Ar);129.9(Ar);144.8(qAr);156.1(qAr)ppm。MS(m/z):220。

利用Pd/C的3-壬烯基苯酚(4)的氫化將3-壬烯基苯酚(4)(800mg,3.6mmol)和Pd/C(5重量%,39mg)置于高壓釜中并且加入二氯甲烷(5mL)。用氫將高壓釜加壓至10巴并且將懸浮液在40℃攪拌6h。之后使反應(yīng)冷卻至室溫并且將高壓釜緩慢減壓。將溶劑在減壓下移除并且經(jīng)由利用己烷、乙酸乙酯和二乙基醚作為洗脫液(7∶1∶1)的柱色譜將殘留物純化。收率78%。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ0.91(t,3J=6.9Hz,3H,CH3),1.19-1.40(m,12H,CH2),1.54-1.67(m,2H,CH2),5.57(t,3J=8.1Hz,2H,CH2),4.94(b,1H,OH),6.64-6.71(m,2H,Ar-H),6.78(bd,3J=8.4Hz,1H,Ar-H),7.16(t,3J=8.4Hz,1H,Ar-H)ppm。13C(75MHz,CDCl3):14.6(CH3),23.2(CH2),29.8(CH2),30.0(CH2),30.1(CH2),30.2(CH2),31.8(CH2),32.4(CH2),36.3(CH2),112.9(Ar-CH),115.9(Ar-CH),121.5(Ar-CH),129.8(Ar-CH),145.4(Ar-C),155.8(Ar-C)ppm。

可以在NMR中觀察到一些成為3-壬基環(huán)己醇的完全氫化的3-壬烯基苯酚。

槚如酸酯(14)31向槚如酸(1)(5.00g,14.6mmol)在丙酮(30ml)中的攪拌溶液中加入碳酸鉀(8.07g,58.4mmol)。在室溫下在約10分鐘內(nèi)逐份加入硫酸二甲酯(3.72g,29.2mmol)。在加入完成之后,將溶液加熱回流4h。將溶液冷卻至室溫并且用氯化銨(10ml)猝滅。將蒸餾水(30ml)加入至反應(yīng)混合物中,其之后用乙酸乙酯萃取(3×30ml)。將有機(jī)層用蒸餾水洗滌(1×10ml),經(jīng)過無水硫酸鈉干燥,并且在真空中濃縮。通過Kugelrohr蒸餾(270℃,1×10-3毫巴)將粗產(chǎn)物進(jìn)一步純化以得到4.31g(11.6mmol,80%)的亮黃色油。1H NMR(CDCl3):δ=0.9(m,1.77H,CH3);1.3(m,12.07H,CH2);1.6(m,2.23H,CH2);2.0(m,3.02H,CH2-C=C);2.5(m,1.89H,C=C-CH2-C=C);2.8(m,2H,Ar-CH2-);3.8(s,3H,OCH3);3.9(s,3H,COOCH3);5.0(m,0.72H,C=CH2);5.4(m,2H,HC=CH);5.8(m,0.72H,HC=CH2);6.7-7.2(m,4H,Ar)ppm。MS(m/z):374。

典型催化實(shí)驗(yàn)

將催化劑(M1;2mg,2.2μmol)在手套箱中稱重并且在Schlenk管中在分子氮?dú)夥障陆M成在CH2Cl2(2ml)中的標(biāo)準(zhǔn)溶液。當(dāng)需要時(shí),以校正的摩爾量將添加劑加入至標(biāo)準(zhǔn)溶液中(1,4-環(huán)己二烯;27μl、55μmol)。將底物(單烯;0.18ml,0.55mmol)脫氣并且加入到具有在CH2Cl2(1.3ml)中的分子氮?dú)夥障碌拇帕嚢璋舻闹案稍锏那叶栊缘腇ischer-Porter瓶中。從標(biāo)準(zhǔn)溶液中用注射器抽取適量的催化劑(0.26ml)并且將其加入至Fischer-Porter瓶中以得到校正的底物濃度(通常0.35M底物,1∶2000[催化劑∶底物]。將玻璃瓶密封,之后用乙烯沖洗五次,并且加壓至8巴。在密封容器中將溶液在預(yù)定溫度攪拌6小時(shí)。將反應(yīng)用乙基乙烯基醚(0.05ml)猝滅并且進(jìn)行GC分析。

重組酵母雌激素篩選

通過Glaxo Wellcome生長重組hER酵母菌株并且之前已經(jīng)描述了酵母雌激素篩選的細(xì)節(jié)(Routledge和Sumpter,1996)。

簡而言之,酵母細(xì)胞轉(zhuǎn)染有人雌激素受體基因,與表達(dá)質(zhì)粒;雌激素響應(yīng)元件和編碼酶β-半乳糖苷酶的lac-Z基因一起。將酵母細(xì)胞在含有試驗(yàn)化學(xué)品和顯色底物氯酚紅-β-D-半乳糖苷酶(CPRG)的培養(yǎng)基中溫育,并且活性配體誘導(dǎo)β-gal表達(dá)。分泌至培養(yǎng)基中的β-半乳糖苷酶導(dǎo)致黃色CPGR變化為紅色產(chǎn)物,并且這可通過吸光度測量。

測驗(yàn)過程

制備培養(yǎng)基組分并且遵循標(biāo)準(zhǔn)測驗(yàn)過程。32將化學(xué)品在乙醇中連續(xù)稀釋并且將10μl體積轉(zhuǎn)移至96孔平底平板中,在那里使乙醇蒸發(fā)至干燥。然后,將200μl含有CPRG和酵母的培養(yǎng)基(5x105細(xì)胞/ml的最終細(xì)胞數(shù)量)加入至每個(gè)孔中。對于每個(gè)測驗(yàn)來說,包括陰性對照乙醇,和陽性對照17β-雌二醇(17β-雌二醇(2x10-7mol dm-3)在乙醇中連續(xù)稀釋以在孔中實(shí)現(xiàn)1x10-8mol dm-3至4.88x10-12mol dm-3的最終濃度的儲(chǔ)備溶液)。

將平板在32℃溫育3天,之后選取在540和620nm的吸光度讀數(shù)(第二個(gè)吸光度是細(xì)胞密度以及因此的酵母生長的量度)。使用以下等式針對細(xì)胞密度校正吸光度值:

校正值=化學(xué)品540nm-(化學(xué)品620nm-乙醇空白620nm)。

全部化學(xué)品一式兩份地進(jìn)行測試并且每個(gè)YES進(jìn)行至少三次。

結(jié)論

我們顯示,M1是在腰果酚乙烯醇分解為3-壬烯基苯酚(一種用于潛在表面活性劑的中間體)中非常具有活性和選擇性的催化劑。M1出乎意料的高的催化性能歸因于副產(chǎn)物1,4-環(huán)己二烯,其在乙烯醇分解期間由腰果酚的三不飽和組分形成。1,4-環(huán)己二烯使催化活性物種穩(wěn)定并且防止由苯酚基團(tuán)導(dǎo)致的抑制。作為示出的單不飽和腰果酚的乙烯醇分解的結(jié)果,不存在1,4-環(huán)己二烯導(dǎo)致M1的完全失活。對于其他底物如油酸甲酯,還觀察到1,4-環(huán)己二烯對催化性能的正面影響。其還實(shí)現(xiàn)了在乙烯醇分解反應(yīng)(復(fù)分解中最困難的反應(yīng)之一)中使用更廉價(jià)的均相復(fù)分解催化劑。

3-壬烯基苯酚的一個(gè)應(yīng)用是氫化為3-壬基苯酚,其作為基于其內(nèi)分泌干擾性質(zhì)而被禁止的洗滌劑前體4-壬基苯酚的可能的替代品。YES測驗(yàn)顯示,通過腰果酚的乙烯醇分解制備的3-壬基苯酚的動(dòng)情性能的效力比被禁止的物質(zhì)低至少150倍,并且一些的動(dòng)情性能相當(dāng)于17β-雌二醇的10-6倍。腰果酚和腰果殼液甚至效力更低,在YES測驗(yàn)中顯示出非常低的動(dòng)情性能。3-NP、腰果酚和CSNL以它們在使用中的安全性計(jì)的動(dòng)情性能的損失的大小僅可以根據(jù)國際協(xié)定的和認(rèn)證的為鑒別內(nèi)分泌干擾物開發(fā)的OECD試驗(yàn)方法的結(jié)果確定,包括動(dòng)情性能、(抗)男化性能(androgenicity)和甲狀腺干擾。

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