新型N-杂环卡宾研究进展

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２ ０ １ ６ Ｓ ｃ ｉ ． Ｔ ｅ ｃ ｈ ． Ｅ ｎ ｇ ｒ ｇ ．
化学工业
新型 Ｎ 一 杂环卡宾研 究进展
孔 勇 褚 奇 杨 帆 李 胜
（ 中国石化石油 工程技术研究 院， 北京 １ ０ ０ １ ０ １ ）
摘
要
近２ ０年来 ， Ｎ ． 杂环卡 宾 已经成为有机化学研 究领域 的明星分子 。随着研 究不 断深入 ， 各 种新 型 Ｎ ． 杂环 卡宾被合 成
和Ｎ ． 杂环 卡宾 （ 图 １ ） 。 。 。１ ， ３ － Ｚ． Ｉ Ｒ代 咪 唑卡宾 拥 有 四个取 代 基 ， 而 且 每 个 取代 基 都 可 以引入 不 同 的 官能团， 丰 富 Ｎ－ 杂 环卡宾 种 类 。 同时其 具 有 良好 的 稳 定性 ， 而 引入 官能 团能 够 提高 催 化 剂 的选 择 性 和
由于 咪唑 的 Ｎ原 子具 有 比较强 的亲 核性 ， 而单 取 代 咪唑又 易 于制备 合成 。利 用单取 代 咪唑 和含有 官 能 团 的卤代 物反应 ， 即可得 到 官 能 团化 的 Ｎ ． 杂环 卡 宾前 体 ， 如 含 有 酯基 、 羰基 、 醚键 、 卤代 烷烃 、 亚胺 等 官能 团的 Ｎ 杂环卡宾前体 （ 图２ ） ［ １ ２ ， １ ３ ］ 。 引入 拉
出来 。结合 Ｎ 一 杂环卡宾的相关研 究报道 ， 简要介绍 了经典 Ｎ 一 杂环卡宾（ １ ， ３ － 二取代咪唑卡宾） 的基本 情况 ， 随后重点介绍 了反 常Ｎ 一 杂环卡宾和其他新型 Ｎ 一 杂环 卡宾的合成和研究情况。在此基础上 ， 指 出了今 后 Ｎ 一 杂环卡宾合成研 究的发展方 向。
电子 或给 电子基 团 ， 还可 以改 变五元 环 的 电子分 布 ， 增 加 卡宾对 多 种 金 属 的 亲 核 能 力 ¨ 。 引入 大 位 阻
１ １ ， ３ － 二 取 代 咪 唑 卡 宾
最典型的 Ｎ ． 杂环 卡宾 为 ｌ ， ３ 一 二 取 代 咪 唑卡 宾 ， 也 是 目前 为 止研 究 最 多 、 应用最广 的 Ｎ 一 杂环卡宾 ， 根据 ４ ， ５位 是否 存 在 双 键 ， 又 可 以分 为饱 和 和不 饱
２ ０ １ ６ 年 ７月 １日收到 国家科技重大专项（ ２ ０ １ ６ Ｚ Ｘ ０ ５ ０ ２ １ ０ ０ ４ － ０ ０ ２ ） 和
中石化科技部项 目（ Ｐ １ ５ １ ０ ５ ） 资助 第 一作者简介 ： 孔 勇（ １ ９ ８ ６ 一） ， 男， 博士 ， 副研究 员。研究 方向 ： 有 机化学 、 高分子化学 、 油 田化学。Ｅ － ｍａ ｉ ｌ ： ｋ ｙ ｌ ｏ ｎ ｅ ｒ ０ ０ ３ ＠１ ６ ３ ． ｃ ｏ ｎ。
催 化性 能 。
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学性质与膦配体相似 ， 可在有机催化反应 中替代膦 配体 ， 同时 由于 Ｎ 一 杂 环卡 宾 盯给 电子 能 力更 强 使其 比膦 配体 更加 稳定 ， 在 催 化 反应 过 程 中不 会 发 生类 似膦 配体 损 失 等 问题 ｌ ４ ｊ 。 目前 Ｎ 杂 环 卡 宾 及 其 金 属化 合物 已广 泛应 用 于烯烃 复 分解 反 应 、 Ｈ ｅ ｃ ｋ偶 联 反应 、 Ｓ ｕ ｚ ｕ ｋ ｉ 偶联反应 、 Ｋ ｕ ｍａ ｄ ａ偶 联 反 应 等 Ｃ － Ｃ和 Ｃ 一 杂键 偶 联反 应 、 开环 易位 聚合 、 原子 转移 自由基 聚 合、 烯 烃 配位 聚合 、 Ｃ Ｏ共 聚合 和 内 酯开 环 聚 合 等 多 种 聚合反 应 ５ Ｊ 。 特别 是 在 烯 烃 复分 解 反 应 中 ， Ｎ 一 杂环 卡宾 的 引入使 Ｒ ｕ系 催化 剂 成 为 烯 烃 复分 解 领 域最 著名 的催 化 剂 。 由于在 Ｒ ｕ系催 化 剂上 的突 出 贡献 ， ２ ０ ０ ５年 Ｇ ｒ ｕ ｂ ｂ ｓ 教 授被 授予 诺 贝尔化 学 奖 。 近 年来 ， 随着 Ｎ ． 杂 环 卡宾 研 究 的 不 断深 入 ， 各 种结构新颖 的 Ｎ ． 杂环卡宾陆续被报道出来 ， 文 中首 先介 绍 １ ， ３ 一 二 取代 咪 唑卡 宾 和 反 常 Ｎ 一 杂 环 卡 宾 的 基 本情 况 ， 随后对 近 年来 其他 新 型 Ｎ 一 杂 环 卡宾 的合 成 和研 究情 况进 行评 述 。
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图１ 饱和 Ｎ ． 杂环卡宾和不饱和 Ｎ 一 杂环卡宾
Ｆ ｉ ｇ ． １ Ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｎ— ｈｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｃ ｙｃ ｌ ｉ ｃ ｃ ａ ｒ ｂ ｅ ｎ ｅ ａ ｎｄ
ｕ ｎ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｎ— ｈ ｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｃ ｙ ｃ ｌ ｉ ｃ ｅ ａ ｒ ｂ ｅ ｎ ｅ
关键词
Ｎ ． 杂环 卡宾
合成
Байду номын сангаас
官能 团 文献标志码
催 化 Ａ
综述
中图法分类号
Ｔ Ｑ ３ ２ ２ ；
Ｎ 一 杂环 卡宾 配 体 （ Ｎ Ｈ Ｃ ｓ ）自 １ ９ ９ １年被 第 一 次 分离 得到 以来 ， 已成 为 有 机化 学 和 均 相 催 化 等 领 域 的 明星分 子 ¨ ， ２ ３ 。Ｎ － 杂环 卡 宾 合成 研 究 与 应 用 已成 为近 ２ ０年 化 学研 究 的热 点 之 一 ＿ ３ Ｊ 。Ｎ ． 杂 环 卡 宾 化
和手性 基 团则 可 以提 高其 催化 的立 体选 择性 和金 属 化 合 物 的稳 定 性 ， 防止 高 价 金 属 配合 物 发 生 还 原 消 除反 应 。引 入 含 有 其 他 配 体 的官 能 团则 可 以 对 其 金属 配合 物进 行 立 体选 择 合 成 ， 通 过 多齿 配体 可 以制备一 些 具有 特 定 结 构 的化 合 物 ， 如 合 成 具 有 多重 金属键 的金 属材 料 ’ Ｊ 。此 外 ， 利 用 多齿 配 体
第ｌ ６ 卷
第３ ２ 期
２ ０ １ ６ 年１ １ 月
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ １ ． １ ６ Ｎ ｏ ． ３ ２ Ｎ Ｏ Ｖ ．２ ０１ ６
１ ６ ７ １ — １ ８ １ ５（ ２ ０１ ６） ３ ２ — ０ １ ５ ５ — ０ ７
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