CN102027001A - N-杂环卡宾金属环催化剂和方法 - Google Patents

N-杂环卡宾金属环催化剂和方法 Download PDF

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Abstract

本发明一般地涉及用于催化反应(包括过渡金属-催化的交叉偶联反应)的材料和方法。该材料可以是不要求特殊的操作或加工条件的稳定金属配合物。在一些情况下，本发明的材料可以有利地在一个合成步骤中合成，不需要分离中间化合物。本发明的材料也可以由廉价易得的原料在不要求排除空气、水等的相对温和的反应条件下合成。在一些实施方案中，该材料是N-杂环卡宾金属环配合物。这类材料和方法可用于制备精细化学品、先进材料和特种聚合物。

Description

N-杂环卡宾金属环催化剂和方法
发明领域
本发明涉及N-杂环卡宾-配合的(ligated)金属环催化剂和预催化剂以及相关方法。
发明背景
过渡金属-催化的交叉偶联(cross-coupling)反应适用于多种在药物和材料化学中有应用的化学转化过程。过渡金属催化剂在催化循环中起到关键作用。例如，过渡金属如Pd可以与合适的旁位(spectator)配体配合，所述配体使该金属中心稳定并赋予催化性能所需的反应性模式(reactivity pattern)。叔膦属于最广泛用于交叉偶联反应的预催化剂配体。如今，最广泛使用的一种Pd-膦催化剂体系是基于三苯膦(PPh3)的。但是，这类催化剂体系通常表现出中等的反应性和载体范围(substrate scope)。在一些情况下，该催化剂或预催化剂体系，如[Pd(PPh3)4]表现出短的保质期并在储存时容易分解。已经开发出其它膦配体，但许多需要多步合成，因此通常成本高。此外，许多膦有毒，对空气敏感，甚至自燃。
作为膦配体的替代，已经表明N-杂环卡宾(NHC)与膦相比在过渡金属介导的均相催化中能提供更高的稳定性和增加的催化活性。NHC与膦配体相比具有更强的σ-给体性质，从而与过渡金属中心形成更强的键。基于1，3-二芳基咪唑-2-亚基及其4，5-二氢类似物的NHC配体通常与Pd金属中心一起使用。NHC通常对空气和水分高度敏感，包含NHC的金属配合物通常通过相应的(4，5-二氢)咪唑鎓盐的脱质子化而原位制备。例如，一些催化体系可以包括单独添加催化活性物质的各种组分(例如金属源、卡宾配体的盐等)以原位形成催化活性物质。但是，尽管已表明这类催化剂体系有用，但在许多情况下，难以控制所形成的催化活性物质的量和/或化学组成。
因此，需要改进的方法。
发明概述
本发明提供合成含过渡金属的预催化剂的方法，包括使全都一起包含在单个反应室中的至少三种组分反应形成具有下面结构之一的含过渡金属的预催化剂：
Figure GPA00001029698300021
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素、磺酸根或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；
Figure GPA00001029698300022
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；
Figure GPA00001029698300023
单键或双键；且n是1至3的整数。
本发明还涉及包含具有下面结构之一的化合物的物质组合物，
Figure GPA00001029698300024
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素、磺酸根或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；
Figure GPA00001029698300025
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；是单键或双键；且n是1至3的整数；其中该化合物不具有下面结构：
Figure GPA00001029698300031
本发明还涉及包含具有下面结构的化合物的物质组合物：
Figure GPA00001029698300032
其中
Figure GPA00001029698300033
是单键或双键。
本发明还涉及包含具有下面结构的化合物的物质组合物：
Figure GPA00001029698300034
其中
Figure GPA00001029698300035
是单键或双键。
附图简述
图1A示出根据本发明一个实施方案的预催化剂的一锅法合成。
图1B示出根据本发明的一个实施方案使用在乙腈中的Pd盐一锅法合成包含咪唑鎓卡宾配体的预催化剂。
图2示出根据本发明的一个实施方案活化本发明的预催化剂以形成催化活性物质的提出机理。
图3A示出饱和N-杂环卡宾配体前体的通常合成。
图3B示出根据本发明的一些实施方案的N-杂环卡宾配体前体的合成。
图3C示出根据本发明的一些实施方案的N-杂环卡宾配体前体的合成。
图4A-J示出根据本发明的一些实施方案的各种预催化剂的合成。
图5示出根据本发明的一些实施方案的预催化剂的通常阴离子交换反应。
图6示出用于制备(a)IPr-Pd(dmba)OAc和(b)IPr-Pd(dmba)OCOCF3的配体交换反应。
图7示出使用(a)弱碱和(b)强碱的2-氯-1，3-二甲苯和1-萘基硼酸之间的Suzuki-Miyaura交叉偶联，(c)用2，6-二异丙基苯胺将2-氯-1，3-二甲苯Buchwald-Hartwig胺化，和(d)4-溴-2，6-二甲基苯胺和丙烯酸叔丁酯之间的Heck-Mizoroki反应。
图8示出根据本发明的一些实施方案的钯预催化剂库。
图9示出已知的NHC-配合的钯环的实例。
详述
本发明一般地涉及用于催化反应，包括过渡金属-催化的交叉偶联反应的材料和方法。
本发明的材料和方法可用于各种金属催化的工艺，如化合物的交叉偶联以形成碳-碳键和/或碳-杂原子键。在一些情况下，本发明的材料可以有利地在一个合成步骤中合成，不需要分离中间化合物。该材料可以是稳定的金属配合物，其不要求特殊的处理或加工条件，如排除空气、水等。而且，本发明的材料可以由廉价易得的原料在相对温和的反应条件下以高收率合成。这类材料和方法可用于制备精细化学品、先进材料和特种聚合物。
在一些实施方案中，本发明提供包含卡宾配体，如N-杂环卡宾配体的稳定(例如可分离的)金属配合物。该金属配合物可进一步包含可增强催化剂性能的其它配体，包括中性配体和带电配体。在一些情况下，该金属配合物可以充当催化剂(例如在交叉偶联反应中)或可以是容易活化以催化交叉偶联反应的预催化剂。本文所用的“预催化剂”可以指在活化后可产生在反应中活性的催化剂物质的化学物质。例如，金属配合物可以包含在活化后从该金属配合物解离以产生催化活性物质的配体。在一些情况下，预催化剂可作为稳定的化合物分离。本文所用的术语“催化剂”包括参与反应的催化剂的活性形式，以及可原位转化成催化剂活性形式的催化剂前体(例如预催化剂)。在一些实施方案中，本发明的催化剂的有利之处可以在于，可以控制催化活性物质的化学组成、量和/或释放。
在一些实施方案中，本发明的金属配合物可以包含配位到催化金属中心上的N-杂环卡宾配体和在键合到金属中心上时形成可有助于使金属配合物稳定的金属环的双齿配体。在金属配合物暴露在活化剂中时，双齿配体可以转化成可与金属中心解离的物质，从而产生催化活性金属物质。如图2中的说明性实施方案中所示，包含N-杂环卡宾配体(11)和双齿配体的化合物10可以与活化剂(12)发生配体交换以生成化合物20。活化剂12和双齿配体之间的键可以经由还原消去形成以生成化合物30，而化合物30可随后经历配体解离以得到产物40和活性催化剂50。在一些实施方案中，活化剂可以是亲核体。在说明性实施方案中，活化剂可以是由反应混合物的能够氢离子转移到金属中心(例如Pd)上的组分原位生成的氢化物。活化剂可以单独地或与预催化剂组合(例如预混)地引入该混合物中。这类活化剂可以包括但不限于甲酸盐、有机金属衍生物、NaBH4或iBu2AlH或LiAlH4和由它们衍生成的化合物。
本发明的催化剂可用于过渡金属-催化的交叉偶联方法，包括Suzuki-Miyaura、Heck-Mizoroki、Negishi、Stille、Kumada-Tamao-Corriu和Sonogashira交叉偶联反应等。该催化剂可以包含过渡金属中心如钯、铂或钌，和如本领域普通技术人员已知的可用于调节催化剂性能的N-杂环卡宾配体。
在一些实施方案中，本发明提供适用在这种交叉偶联反应中的过渡金属配合物。本发明提供包含具有下面结构之一的化合物的物质组合物，
Figure GPA00001029698300061
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素、磺酸根或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；
Figure GPA00001029698300062
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；
Figure GPA00001029698300063
是单键或双键；且n是1至3的整数；其中该化合物不具有图9中所示的任何结构。在一些情况下，Y是非配位反离子，如四氟硼酸根、六氟磷酸根或四芳基硼酸根。
在一些情况下，R1-8各自独立地为氢、烷基、环烷基、烷氧基、氨基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳、氮、磷、氧或硫；B是氮、磷、氧或硫；D是氮、磷、砷、锑、氧、硫、硒或碲；且n是1至3的整数。
例如，在一些实施方案中，A和B是氮；D是氮、磷或硫；R1和R2是任选被甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、异丙氧基、三氟甲基或苯基取代的芳环；R3和R4是苯基、叔丁基或连接在一起形成六元环；R5和R6是氢、叔丁基、甲氧基、三氟甲基，或连接在一起形成芳环；R7和R8是甲基、异丙基、叔丁基、苯基、苯氧基、羟基，R7和R8连接在一起形成环；或R7和R8中的至少一个连接到
Figure GPA00001029698300071
的一部分上形成环。
在一组实施方案中，M是Pd，R1和R2是被乙基、甲基、异丙基、叔丁基或其组合所取代的芳环，A和B是氮，D是氮或磷。在一些情况下，R1和R2是在相对于A和/或B的邻位被取代的芳环。
在一组实施方案中，该化合物是包含金属配合物和反离子(例如“Y”)的盐。反离子Y可以是弱或非-亲核的稳定化离子，从而可以增强预催化剂的活化和/或减少不想要的副反应。在一些情况下，反离子是非配位离子，其中反离子可以迅速和/或轻易地被不同基团取代，以产生催化活性物质。例如，反离子可以是BF4、PF6或Ar4B，其中Ar是芳基。当该化合物是盐时，金属配合物可进一步包含中性配体以占据配位空位。例如，中性配体可以是腈(例如乙腈)、醚(例如四氢呋喃)或醇(例如甲醇)。催化剂配合物可以按需要包括其它配体，如卤素、羧酸根等以获得稳定的配合物。
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300072
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300073
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300081
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300083
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300084
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300085
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300091
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300092
在一个实施方案中，该化合物具有下面结构，
Figure GPA00001029698300093
在一些实施方案中，含过渡金属的预催化剂在氧的存在下稳定。
在一些实施方案中，含过渡金属的预催化剂在水的存在下稳定。
本发明还提供合成本文所述的含过渡金属的催化剂和/或预催化剂的方法。在一些实施方案中，该方法包括使全都一起包含在单个反应室中的至少三种组分反应形成具有下面结构之一的含过渡金属的预催化剂，
Figure GPA00001029698300094
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；
Figure GPA00001029698300101
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；是单键或双键；且n是1至3的整数。
该反应的一种组分可以是包含在反应后可形成催化剂的金属中心的金属原子的金属源。例如，金属源可以包括钯、铂或钌的盐或配位化合物。该反应的另一组分可以是N-杂环卡宾配体前体，如咪唑鎓盐。本文所用的“N-杂环卡宾配体前体”是指可反应形成与金属中心配位的N-杂环卡宾配体的物质的化学部分。该反应的另一组分可以是如本文所述的双齿配体。该方法可进一步包括添加其它试剂，如碱、无机盐、中性配体和/或溶剂以促进反应。在一些情况下，试剂可以与金属配合物形成键。例如，可以将中性配体添加到反应混合物中，其中中性配体与金属中心配位。在一些情况下，试剂可以不与金属配合物形成键，而以其它方式促进金属配合物的形成。
在一个实施方案中，这三种组分中的至少一种是含钯的化合物。含钯的化合物可以是例如PdCl2或(CH3CN)2PdCl2。
在一些实施方案中，这三种组分中的至少一种是N-杂环卡宾配体前体。N-杂环卡宾配体前体可以具有下面结构，
Figure GPA00001029698300103
其中R1-4各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-4中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；
Figure GPA00001029698300104
是单键或双键；n是1至3的整数；Z是卤素、羧酸根、BF4、PF6或Ar4B，其中Ar是芳基。
本发明的预催化剂可以进一步反应，例如将反离子(例如阴离子)替换成不同的反离子。例如，本发明的预催化剂可以经由阴离子交换反应而反应，这包括使预催化剂暴露在包含反离子的金属盐或其它物质中。在一些实施方案中，包含卤素(例如氯)原子作为反离子的预催化剂可以用包含阴离子的金属盐，如银盐处理，从而将预催化剂上的卤素替换成银盐的阴离子并形成卤化银。在一些情况下，阴离子交换可以在选定溶剂(例如CH2Cl2)中进行，所选溶剂要使得卤化银基本不溶于该溶剂中，从而有利于预催化剂的提纯。这类阴离子交换反应的实例示出在图6A-B中。本领域普通技术人员能够确定本发明中适用的阴离子交换反应的其它方法。
N-杂环卡宾配体前体可以根据本领域已知的方法合成。例如，在一个实施方案中，N-杂环卡宾配体前体是N-杂环卡宾盐，其可以通过取代乙二胺衍生物和芳基卤化物或芳基三氟甲磺酸盐的交叉偶联然后环化形成N-杂环卡宾盐(图3A)来合成。在另一些实施方案中，N-杂环卡宾配体前体可以如图3B-C中的说明性实施方案中所示通过胺与乙二醛缩合然后环化形成N-杂环卡宾盐来合成。
在一个实施方案中，N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure GPA00001029698300111
在一个实施方案中，N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure GPA00001029698300112
在一个实施方案中，N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure GPA00001029698300113
其中是单键或双键。在一些情况下，
Figure GPA00001029698300115
是单键。在一些情况下，
Figure GPA00001029698300116
是双键。
在一个实施方案中，N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
其中
Figure GPA00001029698300118
是单键或双键。在一些情况下，
Figure GPA00001029698300119
是单键。在一些情况下，是双键。
在一些实施方案中，这三种组分中的至少一种是具有下面结构的化合物，
其中R5-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R5-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；C是烷基或芳基；D是杂原子；X是卤素或羧酸根；
Figure GPA00001029698300122
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团。
在一些实施方案中，含钯化合物、N-杂环卡宾和配体在反应步骤前没有键接。
在一些实施方案中，该方法由方案1表示，
Figure GPA00001029698300123
方案1。
在一些情况下，本发明的方法可以包括“一锅法”合成。也就是说，本发明可以包括N-杂环金属环催化剂的(至少)三组分一锅法合成。术语“一锅法”反应是本领域中已知的，并且是指可以在一个步骤中产生产物的化学反应(以其它方式该反应可能需要多步合成)，和/或包括可在单个反应器中进行的一系列步骤的化学反应。一锅过程可省去对分离(例如提纯)中间体和额外合成步骤的需要，同时减少废料(例如溶剂、杂质)的生成。另外，合成这类化合物所需的时间和成本都可以降低。图1A示出根据本发明的一个实施方案的预催化剂的“一锅法”合成。
在一个实施方案中，“一锅法”合成可以包括将反应的至少一些组分同时添加到单个反应室中。在一个实施方案中，“一锅法”合成可以包括将各种试剂相继添加到单个反应室中。
本发明的方法能够容易地合成一系列预催化剂。也就是说，例如，本文所述的方法能够组合获得多种预催化剂骨架，并且这些预催化剂骨架可以被快速筛选以用作交叉偶联反应中的催化剂。图8示出可根据本文所述的方法合成的预催化剂库的一个实施方案。可以获得多种预催化剂使得能够找到特定交叉偶联反应或一类交叉偶联反应的最佳条件。
本文所用的术语“亲核体”或“亲核物质”按其在本领域中的一般含义给出并且是指具有反应性电子对的化学部分。亲核体的实例包括不带电化合物如水、胺、硫醇和醇，和带电部分如氢化物、醇盐、硫醇盐、负碳离子和各种有机和无机阴离子。有机金属试剂如有机铜酸盐、有机锌、有机锂、格氏试剂、烯醇化物、乙炔化物和类似物在适当反应条件下也可以是合适的亲核体。在一些情况下，活化剂是亲核体如氢化物、醇盐、胺或有机金属试剂。本领域普通技术人员能够选择适合用作活化剂的亲核体。
在一些实施方案中，本发明的金属配合物可以包含双齿配体，其在键合到金属中心上时与该金属中心形成金属环结构。适用在本发明中的双齿配体包括具有至少两个能够结合到金属中心上的位点的物质。例如，双齿配体可以包含至少两个与金属中心配位的杂原子，或与金属中心配位的杂原子和阴离子型碳原子。双齿配体还能够稳定化包含N-杂环卡宾配体的金属配合物。在一些实施方案中，双齿配体可以是手性的并且可以作为外消旋混合物或纯化的立体异构体提供。适用于本发明的双齿配体的实例包括但不限于芳基(例如联-芳基、杂芳基-取代的芳基)，杂芳基，如胺、膦、亚磷酸酯、磷酸酯、亚胺、肟、醚、它们的混合物、它们的取代衍生基团之类的部分的烷基和芳基衍生基团。
在一些实施方案中，双齿配体是被胺或烷基胺取代的芳基，其中经由芳基的碳和胺基团的氮配位到金属中心上。
其它配体可配位到金属中心上，包括中性配体和/或带电配体。中性配体包括可以与金属中心配位但不改变金属中心的氧化态的配体。例如，溶剂分子如乙腈可以是中性配体。带电配体包括可以与金属中心配位但可以改变金属中心的氧化态的配体。带电配体的实例包括卤素、羧酸根等。
适用于本发明的过渡金属包括能够发生氧化加成和/或还原消去反应或与交叉偶联反应相关的其它过程的那些过渡金属。该过渡金属可优选能够介导交叉偶联反应以形成例如碳-碳键和/或碳-杂原子键。过渡金属可以包括(例如第3-12族)过渡金属、镧系元素和锕系元素。在一些情况下，第8-12族的过渡金属是优选的。在一些情况下，第8-10族的过渡金属是优选的。例如，可以优选铁、钌、锇、钴、铑、铱、镍、钯和铂。在一些实施方案中，钯和钌是优选的。
各种含金属的化合物可用在本发明的方法中。在一些情况下，含金属的化合物是含钯化合物。含钯化合物可以是PdCl2、Pd(OAc)2、(CH3CN)2PdCl2、[Pd(PPh3)4]或类似物。
在一些情况下，本发明的材料可以包含N-杂环卡宾，不希望受制于理论，其可用作催化过程中的支持配体以提高催化过程的速率和效率并减少不期望的副反应。N-杂环卡宾的实例包括咪唑-2-亚基、噻唑-2-亚基、二氢咪唑-2-亚基、二氢噻唑-2-亚基、环二氨基卡宾和包含一个或多个杂原子的其它杂氨基卡宾。在一些情况下，也可以使用包含多于两个杂原子的N-杂环卡宾(例如，三唑-5-亚基)。
在一些情况下，本发明的方法可能需要附加的试剂来促进反应组分(例如金属源、N-杂环卡宾盐、双齿配体)的反应性。特别地，包括合适的碱可以是有利的。例如，反应可以包括将金属中心插入(例如氧化加成到)双齿配体的碳-氢中，所述碱可以起到将金属中心脱质子(例如除去氢)的作用。该碱也可以起到中和在反应过程中可能形成的任何酸性物质的作用。通常，各种碱可以用在本发明的实践中，如有机碱和无机碱。该碱可任选是空间受阻的以在该碱的金属配位有可能发生的情况下阻止这种配位，即碱金属醇盐。碱的实例包括但不限于醇盐、碱金属酰胺、叔胺(例如三乙胺、三甲胺、Et(i-Pr)2N、Cy2MeN，、4-(二甲基氨基)吡啶(DMAP)、2，6-二甲基吡啶(lutadine)、N-甲基吡咯烷、奎宁环和类似物)、1，5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯(DBN)、1，5-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-5-烯(DBU)、碱金属和碱土金属碳酸盐(例如Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3)、碱金属和碱土金属碳酸氢盐、碱金属和碱土金属氢氧化物、碱金属和碱土金属氢化物等。在一些情况下，该碱是无机碱，如K2CO3。
本发明的一些实施方案也可能要求加入无机盐，包括金属卤化物、金属碳酸盐和碳酸氢盐、金属硝酸盐、金属硫酸盐和类似物。
在一些情况下，溶剂可以是极性溶剂。极性溶剂的实例包括但不限于乙腈、DMF、THF、乙二醇二甲醚(DME)、DMSO、丙酮、甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、叔丁醇或2-甲氧基乙基醚和类似物。在一个具体实施方案中，溶剂是乙腈。
本文所用的术语“反应”是指在两种或更多种组分之间形成键以产生稳定且可分离的化合物。例如，第一组分和第二组分可以反应形成一种包含通过共价键连接的第一组分和第二组分的反应产物。也就是说，术语“反应”不是指溶剂、催化剂、碱、配体或可以起到促进反应发生作用的其它材料与所述组分的相互作用。“稳定的化合物”或“可分离的化合物”是指分离出的反应产物并且不是指不稳定的中间体或过渡态。
尽管本文已经描述和举例说明本发明的几个实施方案，但本领域普通技术人员容易想出用于实施本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的各种其它方式和/或结构，这些变动和/或修改都被认为在本发明的范围内。更通常地，本领域技术人员容易认识到，本文所述的所有参数、尺寸、材料和构造是说明性的，实际参数、尺寸、材料和/或构造取决于利用本发明教导的具体应用。本领域技术人员会认识到或能够仅使用常规实验确定本文所述的本发明具体实施方案的许多等同方案。因此，要理解的是，前述实施方案仅作为实例给出，在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以以不是具体描述和要求保护的其它方式实施。本发明涉及本文所述的各个特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法。此外，如果这些特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法并不相互不一致，则两个或更多个这类特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合也包括在本发明的范围内。
除非明确作出相反的说明，本说明书和权利要求书中所用的量词“一个”或“一种”应理解为是指“至少一个”或“至少一种”。
本说明书和权利要求书中的用语“和/或”应被理解为是指“其中任一或两者”的要素如此连接，即在一些情况下要素联合存在和在另一些情况下要素分别存在。除非明确地作出相反的说明，不是通过“和/或”用语具体指明的要素的其它要素可任选存在，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式词语如“包含”、“包括”联用时，“A和/或B”可以在一个实施方案中是指A但无B(任选包括不是B的要素)；在另一实施方案中是指B但无A(任选包括不是A的要素)；在再一实施方案中是指A和B(任选包括其它要素)等。
本说明书和权利要求书中所用的“或”应被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当隔开一串要素项时，“或”或“和/或”应被解释为包括性的，即包括许多或一连串要素中的至少一个，而且包括多于一个的要素项和任选包括其它未列举的项。只有清楚作出相反说明的用语，如“仅一个”或“恰好一个”或在权利要求书中使用时的“由...组成”是指包括许多或一连串要素中的恰好一个要素。通常，当前面带有排他性术语，如“任一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，本文所用的术语“或”只应被解释为表示排他性的择一选择(即“这个或那个但非两者”)。权利要求书中所用的“基本由...组成”具有如专利法领域中所用的其普通含义。
如本文说明书和权利要求书中所用的，针对一串的一个或多个要素的用语“至少一个”应被理解为是指选自该一串要素中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包括该一串要素中具体列举的各个和每个要素中的至少一个，且不排除该一串要素中的任何要素组合。这种定义也允许任选存在除用语“至少一个”所针对的一串要素中具体指明的要素以外的要素，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B的至少一个”(或等同地，“A或B的至少一个”，或等同地，“A和/或B的至少一个”)可以在一个实施方案中是指至少一个A，任选包括多于一个A且不存在B(任选包括不是B的要素)；在另一实施方案中是指至少一个B，任选包括多于一个B且不存在A(任选包括不是A的要素)；在再一实施方案中是指至少一个A，任选包括多于一个A和至少一个B，任选包括多于一个B(任选包括其它要素)；等等。
在权利要求书以及在上述说明书中，所有过渡用语，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“拥有”等都理解为是开放式的，即是指包括但不限于。如United States Patent OfficeManual of Patent Examining Procedures，Section 2111.03中所述，只有过渡用语“由...组成”和“基本由...组成”分别是封闭式或半封闭式的过渡用语。
实施例
实施例1
图3A示出根据下面方法合成的化合物ITbp·HCl的示意性合成。向2-叔丁基苯胺(20.4毫升，19.6克，131毫摩尔)在甲醇(50毫升)和水(5毫升)的混合物中的溶液中加入乙二醛溶液(在水中的40％溶液；7.5毫升，9.43克，65毫摩尔)，将该混合物搅拌1.5小时。滤出二氮杂丁二烯中间体的黄色结晶物质，用空气流干燥，然后在P2O5上真空干燥。获得黄色粉末状的二氮杂丁二烯(19.91克，96％)并直接用于下一步骤。
向二氮杂丁二烯(6.41克，20毫摩尔)在THF(40毫升)中的溶液中接连加入氯甲基乙基醚(2.0毫升，2.08克，22毫摩尔)和水(0.4毫升)，并将该混合物在40℃下搅拌18小时。除去溶剂并使残留物在乙酸乙酯(50毫升)和水(50毫升)之间分相。有机层用水(2×25毫升)进一步萃取。合并的水层随后用CH2Cl2(4×25毫升)萃取。合并的CH2Cl2层经MgSO4干燥并减压除去溶剂。残留物用CHCl3-乙酸乙酯(1∶5)研磨。获得灰白色固体状的咪唑鎓盐ITBp·HCl(1.45克，20％)。1H NMR(CD2Cl2，400MHz)：δ11.7-9.7(宽s，1H)；8.4-6.7(宽s，2H)，7.74(m，2H)，7.62(td，J＝8.8，1.6Hz，2H)；7.45(td，J＝7.6，1.2Hz，2H)，1.36(s，9H).13C NMR(CD2Cl2，100MHz)：δ145.9(宽)，140.9(宽)，131.7，129.1(宽)，127.6，125.6(宽)，356.0，31.8。C23H29ClN3(368.94)的分析计算值：C，74.88；H，7.92；N，7.59。实测值：C，75.05，7.89，7.72。
实施例2
图4A示出根据下面方法合成的IPr-Pd(dmba)Cl(dmba＝k2N，C-N，N-二甲基苄胺)的示意性合成。将细粉状PdCl2(177毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入N-苄基二甲胺(160微升，143毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液在搅拌下加热至80℃，直至形成清澈的橙色溶液(大约20分钟)。加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的IPr-Pd(dmba)Cl(543毫克，82％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.40(t，J＝7.6Hz，2H)，7.30(d，J＝7.6Hz，2H)；7.21(s，2H)，6.82-6.70(m，3H)，6.53(d，J＝7.6Hz，1H)，3.46(s，2H)，3.37(m，2H)，3.15(m，2H)，2.39(s，6H)，1.49(d，J＝6.8Hz，6H)，1.18(d，J＝6.8Hz，6H)，1.02(d，J＝6.8Hz，6H)，0.81(d，J＝6.4Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：177.5，150.5，147.8，147.8，144.7，136.2，136.1，129.7，125.4，124.6，124.0，123.8，122.6，121.5，72.6，49.8，29.0，28.3，26.4，26.2，23.2，23.2。C36H48ClN3Pd(665.67)的分析计算值：C，65.05；H，7.28；N，6.32。实测值：C，65.14；H，7.41；N，6.53。
实施例3
图4B示出根据下面方法合成的IEt-Pd(dmba)Cl的示意性合成。将细粉状PdCl2(177毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入N-苄基二甲胺(160微升，143毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液在搅拌下加热至80℃，直至形成清澈的橙色溶液(大约20分钟)。加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IEt·HCl(406毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的IEt-Pd(dmba)Cl(492毫克，81％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.30(t，J＝7.6Hz，2H)，7.24(dd，J＝7.6，1.2Hz，2H)，7.16(s，2H)，7.04(dd，J＝7.6，1.2Hz，2H)，6.78(td，J＝7.6，1.2Hz，1H)，6.71(d，J＝7.2，1.0Hz，1H)，6.68(td，J＝7.6，1.2Hz，1H)，6.58(d，J＝7.2，1.0Hz，1H)，3.44(s，2H)，2.94(m，2H)，2.87(m，2H)，2.70(m，2H)，2.61(m，2H)，2.40(s，6H)，1.19(t，J＝7.2Hz，6H)，1.18(d，J＝7.6Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：175.7，150.0，147.2，143.1，137.0，137.3，137.1，129.1，126.3，126.0，124.0，123.4，122.7，121.1，72.3，50.0，29.0，25.9，25.2，13.3，14.7。C32H41ClN3Pd(609.56)的分析计算值：C，63.16；H，6.63；N，6.90。实测值：C，63.69；H，6.80；N，7.03。
实施例4
图4C示出根据下面方法合成的IMes-Pd(dmba)Cl的示意性合成。将细粉状PdCl2(177毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入N-苄基二甲胺(160微升，143毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液在搅拌下加热至80℃，直至形成清澈的橙色溶液(大约20分钟)。加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IMes·HCl(375毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的IMes-Pd(dmba)Cl(555毫克，96％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.10(s，2H)，6.99(s，2H)，6.83-6.76(m，4H)，6.70(td，J＝7.6，1.2Hz，1H)，6.58(d，J＝7.2，1.2Hz，1H)，3.53(s，2H)，2.45(s，6H)，2.44(s，6H)，2.29(s，6H)，2.23(s，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：175.6，149.3，147.6，138.3，138.3，137.4，136.2，133.9，129.4，128.7，123.9，123.2，123.0，121.2，72.2，50.0，21.1，20.2，19.8。C30H37ClN3Pd(581.51)的分析计算值：C，61.96；H，6.41；N，7.23。实测值：C，62.02；H，6.37；N，7.40。
实施例5
图4D示出根据下面方法合成的ITbp-Pd(dmba)Cl的示意性合成。将细粉状PdCl2(177毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入N-苄基二甲胺(160微升，143毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液在搅拌下加热至80℃，直至形成清澈的橙色溶液(大约20分钟)。加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入ITbp·HCl(406毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的ITbp-Pd(dmba)Cl(494毫克，81％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.62(dd，J＝8.4，1.6Hz，2H)，7.42(dd，J＝8.0，1.2Hz，2H)，7.30-7.22(m，2H)，7.29(s，2H)，6.93-6.81(m，5H)，6.39(d，J＝7.2Hz)，3.51(s，2H)，2.42(s，6H)，1.51(s，18H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：176.7，151.8，148.0，146.7，137.6，137.5，131.8，129.8，128.7，125.1，125.1，124.7，123.0，121.6，72.4，49.6，36.7，32.8。C32H41ClN3Pd(609.56)的分析计算值：C，63.05；H，6.78；N，6.89。实测值：C，63.69；H，6.81；N，7.11。
实施例6
图4E示出根据下面方法合成的SIPr-Pd(dmba)Cl(dmba＝k2N，C-N，N-二甲基苄胺)的示意性合成。将细粉状PdCl2(177毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入N-苄基二甲胺(160微升，143毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液在搅拌下加热至80℃，直至形成清澈的橙色溶液(大约20分钟)。加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入SIPr·HCl(469毫克，1.10毫摩尔)，并将该混合物在80℃下搅拌48小时。或者，将该混合物在100℃下加热18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的SIPr-Pd(dmba)Cl(在80℃下328毫克，49％，在100℃下308毫克，46％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.36-7.28(m，4H)，7.22(m，1H)；7.10(dd，J＝7.2，1.6Hz，2H)，6.85(m，3H)，6.78(m，1H)，4.16(m，2H)，4.10(m，2H)，3.59(m，4H)，3.40(s，2H)，2.32(s，6H)，1.60(d，J＝6.8Hz，6H)，1.26(d，J＝6.8Hz，6H)，1.21(d，J＝6.8Hz，6H)，0.74(d，J＝6.8Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：205.4，150.7，148.0，147.9，146.3，136.9，136.0，128.8，125.3，124.4，124.0，122.8，121.7，72.6，54.2，49.5，29.0，28.4，27.0，26.3，24.3，23.6。C36H50ClN3Pd(666.68)的分析计算值：C，64.86；H，7.56；N，6.30。实测值：C，65.19；H，7.76；N，6.39。
实施例7
图4F示出根据下面方法合成的IPr-PdCl-(k2N，C-(S)-α-MeBnNMe2)的示意性合成。将细粉状(CH3CN)2PdCl2(259毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入(S)-α，N，N-三甲基苄胺(173微升，157毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液加热5分钟至80℃并加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)。继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得米色固体状的IPr-PdCl-(k2N，C-(S)-a-MeBnNMe2)(542毫克，80％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.46(t，J＝8.0Hz，2H)，7.34(d，J＝4.4Hz，2H)；7.30-7.25(m，3H)，7.24(d，J＝1.6Hz，1H)；7.19(d，J＝1.6Hz)，7.04(m，1H)，6.80(td，J＝7.2，1.2Hz，1H)，6.74(m，1H)，6.70(dd，J＝7.2，2.0Hz，1H)，6.55(d，J＝6.8Hz，1H)，3.81(m，1H)，3.67(m，1H)，3.10(q，J＝6.4Hz，1H)，2.92(m，1H)，2.45(m，1H)，2.37(s，3H)，2.27(s，3H)，1.52(d，J＝6.8Hz，3H)，1.44(d，J＝6.8Hz，3H)，1.20(d，J＝6.8Hz，3H)，1.17(d，J＝5.6Hz，3H)，1.15(d，J＝5.6Hz，3H)，1.08(d，J＝6.8Hz，3H)，0.96(d，J＝6.4Hz，3H)，0.90(d，J＝6.8Hz，3H)，0.46(d，J＝6.4Hz，3H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：178.0，154.5，149.4，147.9，147.6，144.8，144.7，136.5，136.1，136.0，129.8，129.5，125.2，125.2，124.1，123.8，123.7，122.7，121.1，75.3，50.0，46.6，29.0，29.0，28.4，28.2，27.0，26.8，26.0，25.3，23.6，23.4，22.8，22.6。
实施例8
图4G示出根据下面方法合成的IPr-PdCl-[k2N，C-3，5-(MeO)2BnNMe2]的示意性合成。将细粉状(CH3CN)2PdCl2(259毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入3，5-二甲氧基-N，N-二甲基苄胺(205毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液加热5分钟至80℃并加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)。继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)并将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(3∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得黄色固体状的IPr-PdCl-[k2N，C-3，5-(MeO)2BnNMe2](491毫克，68％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.39(t，J＝7.6Hz，2H)，7.27(dd，J＝7.6，1.6Hz，2H)，7.18(dd，J＝7.6，1.2Hz，2H)，7.13(s，2H)，6.12(d，J＝2.4Hz，3H)，5.99(d，J＝2.4Hz，3H)，3.71(s，3H)，3.69(m，2H)，3.49(s，3H)，3.33(s，2H)，2.94(m，2H)，2.33(s，6H)，1.47(d，J＝6.4Hz，6H)，1.18(d，J＝6.8Hz，6H)，1.03(d，J＝7.2Hz，6H)，0.99(d，J＝6.4Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：175.5，161.8，157.4，149.1，148.2，145.4，136.8，129.3，127.9，123.8，123.7，123.7，99.9，95.2，73.4，55.1，54.9，49.6，29.0，27.0，26.6，26.5，24.2，23.4。
实施例9
图4H示出根据下面方法合成的IPr-PdCl-[k2N，C-PhCH＝NOH]的示意性合成。将细粉状(CH3CN)2PdCl2(259毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入(E)-苯甲醛肟(127毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液加热5分钟至80℃并加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)，继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)并将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(1∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得黄色固体状的IPr-PdCl-[k2N，C-PhCH＝NOH](291毫克，45％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.40(t，J＝8.0Hz，2H)，7.24(dd，J＝8.0，1.6Hz，2H)，7.18(dd，J＝7.6，1.2Hz，2H)，7.15(s，1H)，7.13(s，2H)，6.72(dd，J＝7.2，1.2Hz，1H)，6.68(td，J＝8.4，1.2Hz，1H)，6.46(d，J＝6.4Hz，3H)，6.42(td，J＝6.4，1.6Hz，3H)，3.43(s，2H)，3.00(s，2H)，1.74(宽s，1H)，1.14(d，J＝7.2Hz，6H)，1.11(d，J＝6.8Hz，6H)，0.95(d，J＝6.4Hz，6H)，0.90(d，J＝6.8Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：182.0，154.2，152.0，146.8，146.0，145.2，137.0，136.1，129.3，124.5，123.9，123.8，123.2，122.2，121.0，28.6，28.0，26.3，26.0，23.9，22.4。
实施例10
图4I示出根据下面方法合成的IPr-PdCl-[k2N，C-2-PhPy]的示意性合成。将细粉状(CH3CN)2PdCl2(259毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入2-苯基吡啶(150微升，163毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液加热5分钟至80℃并加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)。继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(1∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得黄色固体状的IPr-PdCl-[k2N，C-2-PhPy](300毫克，44％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：9.30(d，J＝0.8Hz，1H)，7.57(td，J＝8.0，1.6Hz，1H)，7.45(d，J＝8.4Hz，1H)，7.38(t，J＝8.0Hz，2H)，7.33(dd，J＝8.0，1.6Hz，2H)，7.30(dd，J＝7.6，1.6Hz，1H)，7.28(s，2H)，7.18(dd，J＝7.6，1.6Hz，2H)，6.96(td，J＝7.6，1.2Hz，1H)，6.93(dd，J＝7.6，1.6Hz，1H)，6.89(td，J＝7.6，1.6Hz，3H)，6.73(dd，J＝7.2，0.8Hz，3H)，3.36(m，2H)，3.30(m，2H)，1.50(d，J＝6.4Hz，6H)，1.18(d，J＝6.8Hz，6H)，1.05(d，J＝6.8Hz，6H)，0.80(d，J＝6.8Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：178.8，164.3，155.7，150.1，147.8，146.4，145.0，137.8，137.5，135.9，129.9，128.9，125.0，124.2，124.0，123.1，122.8，121.4，117.4，29.0，28.5，26.6，26.2，23.2，22.0。
实施例11
图4J示出根据下面方法合成的IPr-PdCl-[k2N，C-2-PhPy]的示意性合成。将细粉状(CH3CN)2PdCl2(259毫克，1.00毫摩尔)悬浮在CH3CN(5毫升)中，加入2-苄基吡啶(170微升，178毫克，1.05毫摩尔)。将该溶液加热5分钟至80℃并加入细粉状K2CO3(691毫克，5.00毫摩尔)。继续搅拌直至如淡黄色溶液形成所指示的钯环形成完成(5-10分钟)。加入IPr·HCl(467毫克，1.10毫摩尔)，将该混合物在80℃下搅拌18小时。过滤和蒸发该反应混合物。通过柱色谱法纯化所得产物。将产物施加到用CH2Cl2预平衡的硅胶垫(2.5×8厘米)上后，使用CH2Cl2(100毫升)洗脱杂质。用CH2Cl2-乙酸乙酯(1∶1，体积/体积，150毫升)洗脱该纯NHC-钯环，并蒸发溶剂。产物用己烷(25毫升)研磨。在高真空中干燥后，获得黄色固体状的IPr-PdCl-[k2N，C-2-PhPy](464毫克，66％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：8.80(d，J＝0.8Hz，1H)，7.56(宽m，1H)，7.42(宽m，4H)，7.20(s，2H)，7.07(d，J＝7.6，2H)，7.01(宽m，1H)，6.89(t，J＝6.8Hz，1H)，6.74-6.68(m，3H)，6.61(m，1H)，3.79-3.76(宽m，2H)，3.37(宽m，3H)，2.37(宽m，1H)，1.64(宽s，3H)，1.54(宽s 3H)，1.30(宽s，3H)，1.22(宽s，3H)，1.00(宽s，3H)，0.95(宽s，3H)，0.42(宽s，3H).13CNMR(CDCl3，100MHz)δ：176.1，159.4，153.2，150.1，149.6，148.2(宽)，147.5(宽)，145.4(宽)，140.2，137.3，136.5(宽)，136.0(宽)，130.0(宽)，129.4(宽)，125.7，125.2(宽)，125.0，124.6(宽)，124.2(宽)，123.6(宽)，123.0(宽)，122.3，121.1，49.2，28.9，28.8，26.7，26.3，24.0，23.2。
实施例12
下面实施例描述如图5中所示的本发明化合物的阴离子交换反应的一般方法。图6A示出IPr-Pd(dmba)OAc的示意性合成。向AgOAc(167毫克，1毫摩尔)在CH2Cl2(2毫升)中的悬浮液中，加入IPr-Pd(dmba)Cl(665毫克，1毫摩尔)在CH2Cl2(3毫升)中的溶液。将该混合物搅拌1小时并在硅胶(2克)存在下蒸发至干。在用CH2Cl2-乙酸乙酯∶甲醇(5∶1，体积/体积)梯度0至100％的色谱法(Combiflash，12克色谱柱(cartridge))之后，获得白色固体状的IPr-Pd(dmba)OAc(663毫克，96％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.32(t，J＝7.6Hz，2H)，7.22(宽d，J＝7.6Hz，2H)，7.12(s，2H)，7.10(宽d，J＝7.6Hz，2H)，6.68(t，J＝7.2Hz，2H)，6.61(m，3H)，6.38(d，J＝7.6Hz，1H)，3.24(s，2H)，3.20(m，2H)，2.81(m，2H)，2.18(s，6H)，1.40(s，3H)，1.33(d，J＝6.4Hz，6H)，1.10(d，J＝6.4Hz，6H)，0.93(d，J＝6.8Hz，6H)，0.79(d，J＝6.4Hz，6H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：178.3，176.0，148.2，148.0，147.0，145.1，136.0，135.8，129.6，125.4，124.2，124.1，123.8，122.4，121.7，72.3，49.2，28.7，28.5，26.3，25.3，23.0，22.8。C38H51N3O2Pd(688.25)的分析计算值：C，66.31；H，7.47；N，6.11。实测值：C，66.70；H，7.63；N，6.31。
实施例13
图6B示出IPr-Pd(dmba)OCOCF3的示意性合成。向AgOCOCF3(221毫克，1毫摩尔)在CH2Cl2(2毫升)中的悬浮液中，加入IPr-Pd(dmba)Cl(665毫克，1毫摩尔)在CH2Cl2(3毫升)中的溶液。将该混合物搅拌1小时并在硅胶(2克)存在下蒸发至干。在用CH2Cl2-乙酸乙酯梯度0至100％的色谱法(Combiflash，12克色谱柱)之后，获得白色固体状的IPr-Pd(dmba)OCOCF3(733毫克，99％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.42(t，J＝7.6Hz，2H)，7.30(d，J＝7.6Hz，2H)，7.25(s，2H)，7.21(d，J＝7.6Hz，2H)，6.80(td，J＝6.8，1.2Hz，2H)，6.70(m，2H)，6.70(d，J＝7.6Hz，1H)，3.34(s，2H)，3.29(m，2H)，2.84(m，2H)，2.24(s，6H)，1.36(d，J＝6.8Hz，6H)，1.19(d，J＝6.8Hz，6H)，1.03(d，J＝6.8Hz，6H)，0.88(d，J＝6.8Hz，6H).13CNMR(CDCl3，100MHz)δ：177.3，160.8(q，2JC-F＝35Hz)，147.6，146.7，145.9，145.0，136.0，135.8，135.4，129.7，125.7，124.5，124.3，123.9，122.7，121.0，160.8 116.6(q，1JC-F＝292Hz)，72.0，49.1，28.6，28.5，26.3，26.3，23.0，22.4。C38H48F3N3O2Pd(742.22)的分析计算值：C，61.49；H，6.52；N，5.66。实测值：C，62.06；H，6.67；N，5.77。
实施例14
下面实施例描述本发明的预催化剂在Suzuki-Miyaura交叉偶联反应中的应用。
图7A示出使用弱碱的2-氯-1，3-二甲苯和1-萘基硼酸之间的Suzuki-Miyaura交叉偶联示意性合成。在带有搅拌棒的管中，用隔膜密封1-萘基硼酸(722毫克，4.2毫摩尔)、Cs2CO3(1.95克，6.0毫摩尔)和IPr-Pd(dmba)Cl(27毫克，0.040毫摩尔)，并用Ar(3×)回填该管。向该管中加入无水DMF(12毫升)并将该混合物加热至120℃。逐滴加入2-氯-1，3-二甲苯(530微升，562毫克，4.0毫摩尔)。将该反应混合物加热过夜，冷却并在醚(20毫升)和水(20毫升)之间分相。醚层用水(4×20毫升)洗涤，干燥(MgSO4)并蒸发。在硅胶上使用己烷作为洗脱剂的柱色谱法后，获得蜡质白色固体状的产物(359毫克，39％)。1H-和13C NMR谱与文献中描述的相同(例如，如Navarro，O.；Kelly，R.A.，III；Nolan，S.P.J.Am.Chem.Soc.2003，125，16194-16195中所述)。
图7B示出使用强碱的2-氯-1，3-二甲苯和1-萘基硼酸之间的Suzuki-Miyaura交叉偶联示意性合成。在带有搅拌棒的管中，用隔膜密封1-萘基硼酸(1.35克，7.9毫摩尔)和t-BuONa(793毫克，8.3毫摩尔)，并用Ar(3×)回填该管。加入2-氯-1，3-二甲苯(1.00毫升，1.06克，7.5毫摩尔)。注入在i-PrOH(试剂级，8毫升)中含有IPr-Pd(dmba)Cl(50毫克，0.075毫摩尔)的溶液，并通过用热枪加热来活化该催化剂。将该反应混合物在室温下搅拌过夜，除去溶剂，使残留物在CH2Cl2(30毫升)和水(50毫升)之间分相。分离有机层，干燥(MgSO4)并蒸发。如上所述，在硅胶上使用己烷作为洗脱剂的柱色谱法后，获得蜡质白色固体状的产物(1.31克，75％)。
实施例15
下面实施例描述本发明的预催化剂在Buchwald-Hartwig胺化反应中的应用。
图7C示出用2，6-二异丙基苯胺将2-氯-1，3-二甲苯Buchwald-Hartwig胺化的示意性合成。在带有搅拌棒的小瓶中装入t-BuONa(173毫克，1.8毫摩尔)。向该小瓶中加入在甲苯(试剂级；2毫升)中含有IPr-Pd(dmba)Cl(13.3毫克，0.020毫摩尔)的溶液。接连加入2-氯-1，3-二甲苯(135微升，141毫克，1.0毫摩尔)和2，6-二异丙基苯胺(225微升，212毫克，1.2毫摩尔)。用Ar气流吹扫小瓶上方的气氛，将小瓶加盖，密封并在120℃下加热18小时。将粗制反应混合物转移到圆底烧瓶中，除去挥发性溶剂。余下的残留物通过在硅胶上的柱色谱法(Combiflash，12克色谱柱，己烷5分钟，然后己烷-乙酸乙酯0至100％梯度15分钟)纯化。获得无色油状的产物(167毫克，59％)。1H-和13C NMR与文献中描述的相同(例如，如Wolfe，J.P.；Tomori，H.；Sadighi，J.P.；Yin，J.；Buchwald，S.L.J.Org.Chem.2000，65，1158-1174中所述)。
实施例16
下面实施例描述本发明的预催化剂在Heck-Mizoroki交叉偶联反应中的应用。
图7D示出4-溴-2，6-二甲基苯胺和丙烯酸叔丁酯之间的Heck-Mizoroki反应的示意性合成。在带有搅拌棒的小瓶中装入4-溴-2，6-二甲基苯胺(200毫克，1.0毫摩尔)、K2CO3(276毫克，2.0毫摩尔)和IPr-Pd(dmba)Cl(13.3毫克，0.020毫摩尔)。该小瓶用Ar(3×)回填，经由注射器加入NMP(用Ar吹扫；2毫升)和丙烯酸叔丁酯(175微升，154毫克，1.2毫摩尔)。将该混合物加热至140℃过夜，冷却并在乙醚(20毫升)和水(20毫升)之间分相。醚层用水(2×20毫升)洗涤并干燥(MgSO4)，并蒸发溶剂。通过在硅胶上的柱色谱法(Combiflash，12克色谱柱，己烷-乙酸乙酯0至10％梯度20分钟)纯化后，获得浅黄色油状的产物(225毫克，91％)。1H NMR(CDCl3，400MHz)δ：7.48(d，J＝16.0Hz，1H)，7.15(s，2H)，6.19(d，J＝16.0Hz，1H)，2.19(s，6H)，1.53(s，9H).13C NMR(CDCl3，100MHz)δ：167.2，145.0，144.3，128.6，124.3，121.5，115.3，79.8，28.3，17.6。利用类似过程(NMP，体积0.4毫升)，以IMes-Pd(dmba)Cl(11.6毫克，0.020毫摩尔)作为可替换的预催化剂获得产物(88％，217毫克)。
定义
为方便起见，在此列出说明书、实施例和所附权利要求书中所用的某些术语。
术语“催化量”是本领域中公认的并且是指相对于反应物的亚化学计量。
术语“烷基”是指饱和脂族基团，包括直链烷基、支链烷基、环烷基(脂环族基团)、烷基取代的环烷基和环烷基取代的烷基，所有这些都任选被取代。在一些实施方案中，直链或支链烷基在其主链中具有30个或更少碳原子(例如，对直链而言C1-C30，对支链而言C3-C30)，在一些情况下，具有20个或更少碳原子。
术语“杂烷基”是指其中一个或多个碳原子被杂原子替代的本文所述的烷基。合适的杂原子包括氧、硫、氮、磷和类似原子。术语“环杂烷基”是指其中一个或多个碳原子被杂原子替代的环烷基。
术语“芳基”是指任选取代的芳族碳环基团，其具有单环(例如，苯基)、多环(例如，联苯基)或多个稠环，其中至少一个是芳族的(例如，1，2，3，4-四氢萘基、萘基、蒽基或菲基)。也就是说，至少一个环可以具有共轭的π电子体系。该芳基可以任选如本文所述被取代。“碳环芳基”是指其中芳环上的环原子是碳原子的芳基。碳环芳基包括单环碳环芳基和多环或稠合化合物，如萘基。
“杂环芳基”或“杂芳基”是其中芳环中的至少一个环原子是杂原子且其余环原子是碳原子的芳基。合适的杂原子包括氧、硫、氮、磷和类似原子。合适的杂芳基包括呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡咯基、N-低碳烷基吡咯基、吡啶基-N-氧化物、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、吲哚基和类似基团，所有这些都任选被取代。
术语“芳烷基”是指被芳基取代的亚烷基。合适的芳烷基可以包括苄基、吡啶甲基和类似基团，并且可以任选被取代。芳基部分可以具有5-14个环原子，烷基部分可以具有最多10个(包括10个)碳原子。“杂芳基烷基”是指被杂芳基取代的亚烷基。
术语“胺”和“氨基”是本领域公认的，并且是指未取代和取代胺，例如可以用通式：N(R’)(R”)(R”’)表示的部分，其中R’、R”和R”’各自独立地代表按照价态规则允许的基团。
术语triflyl、tosyl、mesyl和nonaflyl是本领域公认的，并且分别是指三氟甲磺酰基、对甲苯磺酰基、甲磺酰基和九氟丁磺酰基。术语triflate、tosylate、mesylate和nonaflate是本领域公认的，并且分别是指三氟甲磺酸根、对甲苯磺酸根、甲磺酸根和九氟丁磺酸根官能团和包含所述基团中性(例如酯)形式或离子(例如盐)形式的分子。
术语“羰基”是本领域公认的并且是指基团C＝O。
术语“羧基”、“羰基”和“酰基”是本领域公认的并且可以包括如下面通式所示的部分：
Figure GPA00001029698300301
其中W是H、OH、O-烷基、O-烯基或其盐。当W是O-烷基时，该式代表“酯”。当W是OH时，该式代表“羧酸”。术语“羧酸根”是指阴离子羧基。通常，当上式的氧原子被硫替代时，该式代表“硫羰基”。当W是S-烷基时，该式代表“硫醇酯”。当W是SH时，该式代表“硫代羧酸0”。另一方面，当W是烷基时，上式代表“酮”基团。当W是氢时，上式代表“醛”基团。
术语“烯基”和“炔基”是指在长度和可能的取代方面与上述烷基类似但分别含有至少一个碳双键或碳三键的不饱和脂族基团。术语“烯基烷基”是指被烯基取代的烷基。术语“炔基烷基”是指被炔基取代的烷基。
术语“烷氧基-”或“烷基氧基-”是指基团O-烷基。
术语“卤素”是指-F、-Cl、-Br或-I。
术语“磺酸根”按其在本领域中的通常含义给出，并且是指基团SO3W’，其中W’可以是电子对、氢、烷基、环烷基或芳基。
本文所用的术语“取代”意在包括有机化合物的所有允许的取代基，“允许”在本领域普通技术人员已知的化学价态规则范围内。在一些情况下，“取代”可以一般指用本文所述的取代基替代氢。但是，本文所用的“取代”不包括确定分子用的关键官能团的替代和/或变动(例如以致该“取代”官能团通过取代变成不同的官能团)。例如，“取代的醛”必须仍包含醛部分并且在此定义中不能通过取代改性变成例如羧酸。在宽的方面中，允许的取代基包括有机化合物的无环和环状的、支链和直链的、碳环和杂环的、芳族和非芳族的取代基。说明性的取代基包括例如本文所述的那些。对适当的有机化合物而言，允许的取代基可以是一种或多种并且相同或不同。对本发明而言，杂原子如氮可具有氢取代基和/或满足该杂原子价态的本文所述的有机化合物的任何允许的取代基。本发明不以任何方式受到有机化合物的允许取代基的限制。
取代基的实例包括但不限于烷基、芳基、芳烷基、环烷基、杂环烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、全卤代烷氧基、芳烷氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂芳基烷基、杂芳烷氧基、叠氮基、氨基、卤素、烷基硫基、氧代、酰基烷基、羧酸酯、羧基、-羧酰氨基、硝基、酰氧基、氨基烷基、烷基氨基芳基、烷基芳基、烷基氨基烷基、烷氧基芳基、芳基氨基、芳烷基氨基、烷基磺酰基、-羧酰氨基烷基芳基、-羧酰氨基芳基、羟基烷基、卤代烷基、烷基氨基烷基羧基-、氨基羧酰氨基烷基-、氰基、烷氧基烷基、全卤代烷基、芳基烷氧基烷基和类似基团。
尽管本文已经描述和举例说明本发明的几个实施方案，但本领域普通技术人员容易想出用于实施本文所述的功能和/或获得本文所述的结果和/或一个或多个优点的各种其它方式和/或结构，这些变动和/或修改都被认为在本发明的范围内。更通常地，本领域技术人员容易认识到，本文所述的所有参数、尺寸、材料和构造是说明性的，实际参数、尺寸、材料和/或构造取决于利用本发明教导的具体应用。本领域技术人员会认识到或能够仅使用常规实验确定本文所述的本发明具体实施方案的许多等同方案。因此，要理解的是，前述实施方案仅作为实例给出，在所附权利要求及其等同物的范围内，本发明可以以不是具体描述和要求保护的其它方式实施。本发明涉及本文所述的各个特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法。此外，如果这些特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法并不相互不一致，则两个或更多个这类特征、体系、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合也包括在本发明的范围内。
除非明确作出相反的说明，本说明书和权利要求书中所用的量词“一个”或“一种”应理解为是指“至少一个”或“至少一种”。
本说明书和权利要求书中的用语“和/或”应被理解为是指“其中任一或两者”的要素如此连接，即在一些情况下要素联合存在和在另一些情况下要素分别存在。除非明确地作出相反的说明，不是通过“和/或”用语具体指明的要素的其它要素可任选存在，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当与开放式词语如“包含”、“包括”联用时，“A和/或B”可以在一个实施方案中是指A但无B(任选包括不是B的要素)；在另一实施方案中是指B但无A(任选包括不是A的要素)；在再一实施方案中是指A和B(任选包括其它要素)等。
本说明书和权利要求书中所用的“或”应被理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当隔开一串要素项时，“或”或“和/或”应被解释为包括性的，即包括许多或一连串要素中的至少一个，而且包括多于一个的要素项和任选包括其它未列举的项。只有清楚作出相反说明的用语，如“仅一个”或“恰好一个”或在权利要求书中使用时的“由...组成”是指包括许多或一连串要素中的恰好一个要素。通常，当前面带有排他性术语，如“任一”、“之一”、“仅一个”或“恰好一个”时，本文所用的术语“或”只应被解释为表示排他性的择一选择(即“这个或那个但非两者”)。权利要求书中所用的“基本由...组成”具有如专利法领域中所用的其普通含义。
如本文说明书和权利要求书中所用的，针对一串的一个或多个要素的用语“至少一个”应被理解为是指选自该一串要素中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包括该一串要素中具体列举的各个和每个要素中的至少一个，且不排除该一串要素中的任何要素组合。这种定义也允许任选存在除用语“至少一个”所针对的一串要素中具体指明的要素以外的要素，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B的至少一个”(或等同地，“A或B的至少一个”，或等同地，“A和/或B的至少一个”)可以在一个实施方案中是指至少一个A，任选包括多于一个A且不存在B(任选包括不是B的要素)；在另一实施方案中是指至少一个B，任选包括多于一个B且不存在A(任选包括不是A的要素)；在再一实施方案中是指至少一个A，任选包括多于一个A和至少一个B，任选包括多于一个B(任选包括其它要素)；等等。
在权利要求书以及在上述说明书中，所有过渡用语，如“包含”、“包括”、“带有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“拥有”等都理解为是开放式的，即是指包括但不限于。如United States Patent OfficeManual of Patent Examining Procedures，Section 2111.03中所述，只有过渡用语“由...组成”和“基本由...组成”分别是封闭式或半封闭式的过渡用语。

Claims (53)

1.一种合成含过渡金属的预催化剂的方法，包括：
使全都一起包含在单个反应室中的至少三种组分反应形成具有下面结构之一的含过渡金属的预催化剂，
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素、磺酸根或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；是单键或双键；且n是1至3的整数。
2.权利要求1的方法，其中R1-8各自独立地为氢、烷基、环烷基、烷氧基、氨基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳、氮、磷、氧或硫；C是氮、磷、氧或硫；D是氮、磷、砷、锑、氧、硫、硒或碲；且n是1至3的整数。
3.权利要求1的方法，其中A和B是氮；D是氮、磷或硫；R1和R2是任选被甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、异丙氧基、三氟甲基或苯基取代的芳环；R3和R4是苯基、叔丁基或连接在一起形成六元环；R5和R6是氢、叔丁基、甲氧基、三氟甲基，或连接在一起形成芳环；R7和R8是甲基、异丙基、叔丁基、苯基、苯氧基、羟基，R7和R8连接在一起形成环；或R7和R8中的至少一个连接到
Figure FPA00001029698200014
的一部分上以形成环。
4.权利要求1的方法，其中M是Pd，R1和R2是被甲基、乙基、异丙基、叔丁基或其组合所取代的芳环，A和C是氮，且D是氮或磷。
5.权利要求1的方法，其中所述含过渡金属的预催化剂具有下面结构，
Figure FPA00001029698200021
6.权利要求1的方法，其中所述含过渡金属的预催化剂具有下面结构，
7.权利要求1的方法，其中所述反离子是BF4、PF6或Ar4B，其中Ar是芳基。
8.权利要求1的方法，其中所述中性配体包括腈、醚或醇。
9.权利要求1的方法，其中所述中性配体是乙腈、四氢呋喃或甲醇。
10.权利要求1的方法，其中所述含过渡金属的预催化剂在氧存在下稳定。
11.权利要求1的方法，其中所述含过渡金属的预催化剂在水存在下稳定。
12.权利要求1的方法，其中所述三种组分之一是含钯化合物。
13.权利要求1的方法，其中所述含钯化合物是PdCl2。
14.权利要求1的方法，其中所述含钯化合物是(CH3CN)2PdCl2。
15.权利要求1的方法，其中所述三种组分之一是N-杂环卡宾配体前体。
16.权利要求1的方法，其中所述N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure FPA00001029698200031
R1-4各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-4中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；
Figure FPA00001029698200032
是单键或双键；n是1至3的整数；且Z是卤素、磺酸根、羧酸根、BF4、PF6或Ar4B，其中Ar是芳基。
17.权利要求16的方法，其中所述N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure FPA00001029698200033
18.权利要求16的方法，其中所述N-杂环卡宾配体前体具有下面结构，
Figure FPA00001029698200034
19.权利要求1的方法，其中所述三种组分之一是具有下面结构的化合物，
Figure FPA00001029698200035
其中R5-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R5-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；C是烷基或芳基；D是杂原子；X是卤素或羧酸根；
Figure FPA00001029698200036
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团。
20.权利要求1的方法，进一步包括碱。
21.权利要求20的方法，其中所述碱是无机碱。
22.权利要求20的方法，其中所述碱是碳酸盐、磷酸盐、卤化物或氢化物。
23.权利要求20的方法，其中所述碱是碳酸钾、碳酸铯、碳酸钠。
24.权利要求20的方法，其中所述碱是K2CO3。
25.权利要求1的方法，进一步包括溶剂。
26.权利要求25的方法，其中所述溶剂是极性溶剂。
27.权利要求25的方法，其中所述溶剂是乙腈、丙酮、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇二甲醚、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜。
28.权利要求25的方法，其中所述溶剂是乙腈。
29.权利要求1的方法，进一步包括无机盐。
30.权利要求1的方法，其中所述至少三种组分是含钯化合物、N-杂环卡宾配体前体和具有下面结构的化合物，
Figure FPA00001029698200041
其中R5-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R5-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；C是烷基或芳基；D是杂原子；X是卤素、磺酸根或羧酸根；
Figure FPA00001029698200042
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团。
31.权利要求1的方法，其中所述至少三种组分在反应前不键接。
32.权利要求1的方法，其中所述方法由方案1表示，
Figure FPA00001029698200043
方案1
33.一种包含具有下面结构之一的化合物的物质组合物，
Figure FPA00001029698200051
其中M是Pd、Pt或Ru；R1-8各自独立地不存在，或为氢、烷基、环烷基、杂烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团，或其中R1-8中的任两个连接形成环烷基、环杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳或杂原子；B是杂原子；C是烷基或芳基；D是杂原子；X1是卤素、磺酸根或羧酸根；X2是中性配体；Y是反离子；
Figure FPA00001029698200052
是烷基、杂烷基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；
Figure FPA00001029698200053
是单键或双键；且n是1至3的整数；
其中所述化合物不具有下面结构，
Figure FPA00001029698200054
34.权利要求33的组合物，其中R1-8各自独立地为氢、烷基、环烷基、烷氧基、氨基、芳基、杂芳基或它们的取代衍生基团；A是碳、氮、磷、氧或硫；B是氮、磷、氧或硫；D是氮、磷、砷、锑、氧、硫、硒或碲；且n是1至3的整数。
35.权利要求33的组合物，其中A和B是氮；D是氮、磷或硫；R1和R2是任选被甲基、乙基、异丙基、叔丁基、甲氧基、异丙氧基、三氟甲基或苯基取代的芳环；R3和R4是苯基、叔丁基或连接在一起形成六元环；R5和R6是氢、叔丁基、甲氧基、三氟甲基，或连接在一起形成芳环；R7和R8是甲基、异丙基、叔丁基、苯基、苯氧基、羟基，R7和R8连接在一起形成环；或R7和R8中的至少一个连接到
Figure FPA00001029698200062
的一部分上以形成环。
36.权利要求33的组合物，其中M是Pd，R1和R2是被甲基、异丙基或其组合所取代的芳环，A和B是氮，且D是氮或磷。
37.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200063
38.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
39.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200071
40.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200072
41.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200073
42.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200074
43.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200075
44.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200081
45.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200082
46.权利要求33的组合物，其中所述化合物具有下面结构，
Figure FPA00001029698200083
47.权利要求33的组合物，其中所述反离子是BF4、PF6或Ar4B，其中Ar是芳基。
48.权利要求33的组合物，其中所述中性配体包括腈、醚或醇。
49.权利要求33的组合物，其中所述中性配体是乙腈、四氢呋喃或甲醇。
50.权利要求33的组合物，其中所述化合物在氧存在下稳定。
51.权利要求33的组合物，其中所述化合物在水存在下稳定。
52.一种包含具有下面结构的化合物的物质组合物，
Figure FPA00001029698200084
其中
Figure FPA00001029698200085
是单键或双键。
53.一种包含具有下面结构的化合物的物质组合物，
Figure FPA00001029698200086
其中
Figure FPA00001029698200091
是单键或双键。
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