CN102203108A - 用于从醇和氨制备胺的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供新型的基于钌的催化剂，以及用于通过在这样的催化剂的存在下使伯醇和氨反应以生成胺和水来制备胺的方法。根据本发明的方法，伯醇直接与氨反应，以高产率和高转化数产生伯胺和水。本反应被新型的钌络合物催化，该络合物优选地包含基于喹啉基或吖啶基的钳形配体。

Description

用于从醇和氨制备胺的方法
发明领域
本发明涉及新型的钌催化剂，并且涉及通过在这样的催化剂的存在下使醇与氨反应来制备伯胺的方法。
发明背景
胺是化学和生物学中非常重要的一类化合物。它们广泛地用于药物、精细化学品、农业化肥、聚合物、染料、颜料、乳化剂和增塑剂的生产中(1)。在胺中，末端伯胺(例如RNH2，其中R是有机基团)是最有用的，但是由于它们的高反应性，所以它们的选择性合成是具有挑战性的。
醇通过常规方法向胺转化通常包括两个至三个步骤，每个步骤通常需要分离和纯化，使得过程对于即使小规模的合成来说也是繁琐的(2)。已知有更少的方法用于醇向伯胺的逐步的一锅式的转化，但是这样的方法不是环境友好的并且不适合于大规模生产(3-6)。现有的用于伯胺的制备的方法通常利用化学计算量的毒性试剂并且导致差的选择性和非常低的原子经济(7-9)。报导了通过内烯烃的氢氨基甲基化制备直链仲胺和叔胺的吸引人的方法。胺也通过酰胺的还原制备，这通常在产生产物的混合物的苛刻条件下(11)。也报导了胺从醛的铱和铑催化的制备(12)。虽然需要高氢气压力以还原胺化醛，并且形成副产物醇，但是本方法表示了最先的与氨的均相催化还原胺化过程。还已知用于胺的合成的由路易斯酸催化的还原胺化方法(13、14)。最近，通过钯催化的氨在二氧六环中的芳基化实现了芳胺的合成(15)。伯胺可以被醇烃基化，以获得仲胺(16)。报导了用于仲胺和叔胺的合成的铵盐与醇的铱催化的多烃基化，但是伯胺的选择性合成仍然是难以完成的任务(17)。
在用于胺的商业生产的方法中(1、18)，到目前为止，被最大规模和最多地利用的是基于醇与氨的反应。然而，醇与氨的固体酸催化的反应需要非常高的温度(300-500℃)，并且形成伯胺、仲胺和叔胺的混合物，并且因为脱水，还形成大量的烯烃。醇和胺在高温和高压下的金属氧化物催化的反应还产生胺的混合物，并且为了催化剂稳定性必须在氢气压力下进行。此外，作为CO排出的结果，该反应形成烷烃。(18)
用于芳基和烃基伯胺的直接制备的氨与有机底物的催化偶联被认为是催化中十个最大的挑战中的两个(19)。活化胺(代替Mitsunobu过程)以进行排除了叠氮化物和肼的直接的亲核取代和以“N”为中心的化学的原子经济方法是制药行业中最需要的工艺之一(20)。伯胺的选择性催化合成是一个不合理的挑战，因为伯胺有比氨更强的亲核性并且在与诸如烃基卤化物或醛的亲电子试剂的反应中与氨竞争，产生仲胺(21)，仲胺也可以反应，导致产物的混合物的形成。
因此，在相对温和的条件下，伴随脱水的直接从醇和氨选择性催化合成伯胺而不产生废物在经济上和环境上是高度期望的。然而，这样的简便的方法是未知的。
钳形络合物可以具有突出的催化性质(22，23)。本发明的申请人之前报导了由PNP-和PNN-Ru(II)氢化物络合物催化的醇的脱氢(24)。虽然仲醇产生酮(25、26)，但是伯醇被高效率地转化为酯和二氢(25-26)。脱芳烃的PNN钳形络合物是特别地高效率的(28)；其在不存在受体或助催化剂的情况下，在中性条件下以高产率催化该过程。属于本发明的申请人的美国申请公开第US 2009/0112005号描述了用于通过在钌催化剂的存在下使伯胺和伯醇反应以生成酰胺化合物和分子氢来制备酰胺的方法。
考虑到胺在生化和化学体系中的普遍的重要性，避免现有技术方法的缺点的高效率的合成是高度期望的。
发明概述
本发明提供新型的基于钌的催化剂，以及通过在这样的催化剂的存在下使伯醇和氨反应以生成伯胺化合物和水来制备伯胺的方法。如本文所涵盖的，发明人已经发现用于制备胺的新型的方法，在其中伯胺在温和条件下直接从伯醇和氨制备，其排除了对化学计算量的毒性试剂、高压和苛刻的实验条件的需要。反应由新型的对空气稳定的钌钳形络合物均相催化，并且可以在水中、在各种有机溶剂中、在不存在溶剂的情况下或在水和有机溶剂的多相的或均相的混合物中进行。本方法的简便性、通用性和优良的原子经济使其对于在小规模应用和大规模应用二者中的醇向胺的转化来说都是有吸引力的。
本发明的方法，即醇和氨直接催化转化为胺和水在方案1中示出。这种新型的环境良好的反应可以用于从非常简单的底物产生各种胺，具有高原子经济并且不使用任何化学计算量的活化剂，因此不产生废物。
方案1：
Figure BPA00001310053200031
本发明的申请人已经意外地发现，新型的钌络合物催化伯醇与氨的反应，形成伯胺和H2O。在一个实施方案中，钌催化剂由式A的结构代表：
Figure BPA00001310053200032
其中
L1和L2每个独立地选自由以下组成的组：膦(PRaRb)、胺(NRaRb)、亚胺、硫化物(SR)、硫醇(SH)、亚砜(S(＝O)R)、含有选自氮和硫的至少一个杂原子的杂芳基；胂(AsRaRb)、(stibine)(SbRaRb)和由以下结构代表的N-杂环碳烯：
Figure BPA00001310053200041
L3是单齿双电子供体，例如CO、PRaRbRc、NO+、AsRaRbRc、SbRaRbRc、SRaRb、腈(RCN)、异腈(RNC)、N2、PF3、CS、杂芳基(例如吡啶、噻吩)、四氢噻吩和N-杂环碳烯；
R1和R2每个是氢或与它们所连接的碳一起表示稠合于式A的喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；
R、Ra、Rb、Rc、R3、R4和R5每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
Y是单阴离子配体，例如卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR、NR2；中性溶剂分子NH3、NR3或R2NSO2R，其中R是如上文所定义的。注意，当Y是中性时，整个分子携带正电荷。
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基(在其中R1和R2与它们所连接的碳一起表示稠合于式A的喹啉基部分的苯环的情况下)；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基(在其中R1和R2每个是氢的情况下)，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体(例如二氧化硅)和聚合部分(例如聚苯乙烯)。
在一个实施方案中，R1和R2每个是H，并且钌催化剂由以下结构代表：
Figure BPA00001310053200042
在另一个实施方案中，R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环，并且钌催化剂由以下结构代表：
Figure BPA00001310053200051
本发明的钌催化剂的几个非限制性的实施方案是：
Figure BPA00001310053200052
取代基Ra和Rb每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基。一些非限制性的实例是甲基、乙基、异丙基、叔丁基、环己基、环戊基、苯基、2，4，6-三甲苯基等等。
取代基Y是单阴离子配体，例如卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR或NR2，其中R是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基。一些非限制性的实例是F、Cl、Br、I、OCOCH3、OCOCF3、OSO2CF3和其他阴离子配体。目前优选的Y配体是卤素，例如Cl。Y也可以是中性溶剂分子、NH3、NR3、R2NSO2R等等。当Y是中性的时，络合物带电荷，如下文就其中Y是溶剂配体的实施方案所示例的：
Figure BPA00001310053200061
溶剂配体分子(即Y＝溶剂分子)的实例包括但不限于丙酮、二烃基酮(例如2-丁酮)、环酮(例如环己酮)、THF、苯甲醚、二甲基亚砜、乙腈、CH2Cl2、甲苯、水、吡啶等等。
在目前优选的实施方案中，L3是CO。
在特别的实施方案中，钌催化剂由以下的式1的结构代表：
Figure BPA00001310053200062
在可选择的实施方案中，钌催化剂是通过使络合物A与硼氢化钠(NaBH4)反应获得的式A的催化剂的硼烷衍生物。硼烷衍生物由式B的结构代表。
Figure BPA00001310053200071
在一个特别的实施方案中，硼烷衍生物由式3的结构代表。络合物3在本文中有时被称为“RuH(BH3)(A-iPr-PNP)(CO)”。
Figure BPA00001310053200072
如本文所使用的术语“伯醇”是指式RCH2OH的化合物，其中R是有机基团。在本发明的方法中可以使用多种伯醇。在一个实施方案中，醇由式R6CH2OH代表，其中R6选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。在某些示例性的实施方案中，醇选自由以下组成的组：甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苄醇、邻甲氧基苄醇、间甲氧基苄醇或对甲氧基苄醇、邻卤代苄醇、间卤代苄醇或对卤代苄醇、吡啶-2-基-甲醇、2-呋喃基甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-甲基-1-丁醇、环己基甲醇和3-甲基环氧丙烷-3-基)甲醇。
如本文所使用的术语“氨”是指化合物“NH3”。通常，氨作为气体使用。然而，在可选择的实施方案中，当水被用作反应溶剂时，本发明涵盖使用氢氧化铵(NH4 +OH-)的水溶液。因此，根据该实施方案，氨作为氢氧化铵的水溶液提供。
如本文所使用的，术语“伯胺”是指式RNH2的化合物，其中R是有机基团。伯胺通常是式RNH2的化合物，其中R是有机基团。优选地，伯胺是式RCH2NH2的化合物，其中R是有机基团。在本发明的方法中可以制备多种伯胺。在一个实施方案中，由本发明的方法获得的伯胺由式R6CH2NH2代表，其中R6选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。
本发明的方法可以在存在或不存在溶剂的情况下进行。当存在溶剂时，溶剂可以是水性的(即水)、有机溶剂或其混合物。当使用水和有机溶剂的混合物时，溶剂系统可以形成均相溶液或多相混合物。有机溶剂的一些非限制性的实例是苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯和均三甲苯(1，3，5-三甲基苯)、二氧六环、THF、DME(二甲氧基乙烷)、苯甲醚和环己烷。
氨和伯醇可以以等摩尔量使用，然而，优选加入过量的氨。
在另一个实施方案中，本发明提供用于制备本发明的钌催化剂的前体。在一个实施方案中，前体由式2A的结构代表：
Figure BPA00001310053200081
其中
每个R独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
R1和R2每个是氢，或与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；并且
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基(在其中R1和R2与它们所连接的碳一起表示稠合于式A的喹啉基部分的苯环的情况下)；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基(在其中R1和R2每个是氢的情况下)，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体(例如二氧化硅)和聚合部分(例如聚苯乙烯)。
式2A的一个具体的实施方案是其中每个R是异丙基、R1和R2与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环的化合物，并且化合物具有式2的结构：
Figure BPA00001310053200091
本发明的详细描述
本发明涉及新型的钌催化剂，以及通过在这样的催化剂的存在下使伯醇和氨反应以生成氨和水作为仅有的产物来制备伯胺的方法。
本反应由新型的钌络合物催化，并且不需要碱或酸助催化剂，钌络合物优选地基于喹啉基或吖啶基配体。
在一个实施方案中，钌催化剂由以下的结构代表：
Figure BPA00001310053200092
其中
L1和L2每个独立地选自由以下组成的组：膦(PRaRb)、胺(NRaRb)、亚胺、硫化物(SR)、硫醇(SH)、亚砜(S(＝O)R)、含有选自氮和硫的至少一个杂原子的杂芳基；胂(AsRaRb)、
Figure BPA00001310053200101
(SbRaRb)和由以下结构代表的N-杂环碳烯：
L3是单齿双电子供体，例如CO、PRaRbRc、NO+、AsRaRbRc、SbRaRbRc、SRaRb、腈(RCN)、异腈(RNC)、N2、PF3、CS、杂芳基(例如吡啶、噻吩)和四氢噻吩；
R1和R2每个是氢，或与它们所连接的碳一起表示稠合于式A的喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；
R、Ra、Rb、Rc、R3、R4和R5每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
Y是单阴离子配体，例如卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR、NR2；中性溶剂分子NH3、NR3或R2NSO2R，其中R是如上文所定义的。注意，当Y是中性时，整个分子携带正电荷。
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基(在其中R1和R2与它们所连接的碳一起表示稠合于式A的喹啉基部分的苯环的情况下)；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基(在其中R1和R2每个是氢的情况下)，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体(例如二氧化硅)和聚合部分(例如聚苯乙烯)。
在一个实施方案中，R1和R2每个是H，并且钌催化剂由以下结构代表：
Figure BPA00001310053200111
在另一个实施方案中，R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环，并且钌催化剂由以下结构代表：
Figure BPA00001310053200112
本发明的钌催化剂的几个非限制性的实施方案是：
Figure BPA00001310053200113
取代基Ra和Rb每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基。一些非限制性的实例是甲基、乙基、异丙基、叔丁基、环己基、环戊基、苯基、2，4，6-三甲苯基等等。
取代基Y是单阴离子配体，例如卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR或NR2，其中R是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基。一些非限制性的实例是F、Cl、Br、I、OCOCH3、OCOCF3、OSO2CF3和其他阴离子配体。目前优选的Y取代基是卤素，例如Cl。Y也可以是中性溶剂分子、NH3、NR3、R2NSO2R等等。当Y是中性时，络合物带电荷，如下文就其中Y是溶剂的实施方案所示例的：
Figure BPA00001310053200121
其中Y是溶剂的实施方案的实例包括但不限于丙酮、二烃基酮(例如2-丁酮)、环酮(例如环己酮)、THF、苯甲醚、二甲基亚砜、乙腈、CH2Cl2、甲苯、水、吡啶等等。
在一个目前优选的实施方案中，L3是CO。
在特别的实施方案中，钌催化剂由以下的式1的结构代表：
Figure BPA00001310053200122
在一个实施方案中，钌催化剂是通过使化合物A与硼氢化钠(NaBH4)反应获得的式A的催化剂的硼烷衍生物，如以下方案2图示。硼烷衍生物由式B的结构代表：
方案2
Figure BPA00001310053200131
在一个实施方案中，硼烷衍生物由式3的结构代表：
式3的硼烷衍生物可以通过方案3中提出的过程获得：
Figure BPA00001310053200133
应当理解，当催化剂包括一个或多个手性中心时，所有立体异构体都被包括在本发明的范围中。
在本发明的方法中可以使用多种伯醇。在一个实施方案中，醇由式RCH2OH代表，其中R是有机基团。在另一个实施方案中，醇由式R6CH2OH代表，其中R6选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、芳氧基烃基和烃氧基烃基。在某些示例性的实施方案中，醇选自由以下组成的组：甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苄醇、邻甲氧基苄醇、间甲氧基苄醇或对甲氧基苄醇、邻卤代苄醇、间卤代苄醇或对卤代苄醇、(吡啶-2-基)甲醇、2-呋喃基甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-甲基-1-丁醇、环己基甲醇和(3-甲基环氧丙烷-3-基)甲醇。
在本发明的方法中可以制备各种伯胺。在一个实施方案中，由本发明的方法获得的伯胺由式RNH2代表，其中R是有机基团。在另一个实施方案中，由本发明的方法获得的伯胺由式RCH2NH2代表，其中R是有机基团。优选地，由本发明的方法获得的伯胺由式R6CH2NH2代表，其中R6选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。
本发明的方法可以在存在或不存在溶剂的情况下进行。当存在溶剂时，溶剂可以是水性的(即水)、有机溶剂或其混合物。当使用水和有机溶剂的混合物时，溶剂系统可以形成均相溶液或多相混合物。有机溶剂的非限制性的实例是苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯均三甲苯(1，3，5-三甲基苯)、二氧六环、THF、DME、苯甲醚和环己烷。在一个实施方案中，当水被用作反应溶剂时，本发明涵盖使用氢氧化铵(NH4+OH-)的水溶液。
氨与伯醇的化学计量比可以变化，并且取决于用于反应的具体的醇和溶剂。在一个实施方案中，氨和醇可以以等摩尔的量加入。然而，在优选的实施方案中，使用过量的氨。氨的示例性的量在1atm至约1000atm之间，例如在5至500atm之间、5至100atm之间、5至20atm之间，优选地在7至10atm之间，例如5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10atm。醇的示例性的相应的量在1至100mmol之间或更高的量，例如100-500mmol，优选在1至10mmol之间，更优选在1至5mmol之间。
本发明的反应可以执行所需的长度，以实现伯醇向伯胺的转化，例如1小时至24小时或长于24小时。温度范围可以在室温至加热条件之间变化，例如高至200℃。
在另一个实施方案中，本发明的方法可以用于通过伯胺和伯醇的反应来制备仲胺。伯醇可以是上文描述的式R6CH2OH的醇中的任一个。伯胺可以具有，例如，式R7NH2，其中R7选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。在某些示例性的实施方案中，伯胺选自由以下组成的组：甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、苄胺、环己胺等等。根据该实施方案，所得到的仲胺具有式R6CH2NR7H。通常，伯醇和伯胺之间的生成仲胺的反应在升高的温度(例如160-180℃)在诸如二甲苯或均三甲苯的溶剂中进行，持续范围在24小时至72小时的时间段。然而，对于本领域的技术人员来说明显的是，反应条件可以被优化，如本领域的一般技术人员认为是合适的。
化学定义
如本文所使用的，术语烃基，在单独地或作为另一个基团的一部分使用时，在一个实施方案中是指“C1至C12烃基”并且表示直链和支链的、饱和的或不饱和的(例如烯基、炔基)基团并且可以含有混合的结构，不饱和的基团仅为烃基链中的碳原子的数目大于或等于两个时。优选含有1至6个碳原子的烃基基团(C1至C6烃基)。优选含有1至4个碳原子的烃基基团(C1至C4烃基)。饱和的烃基基团的实例包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、叔戊基和己基。烯基基团的实例包括但不限于乙烯基、烯丙基、丁烯基等等。炔基基团的实例包括但不限于乙炔基、丙炔基等等。相似地，术语“C1至C12亚烃基”表示1至12个碳的二价基团。
烃基基团可以是未被取代的，或被选自由以下组成的组的一个或多个取代基取代：卤素、羟基、烃氧基、芳氧基、烃基芳氧基、杂芳氧基、氧代、环烃基、苯基、杂芳基、杂环基、萘基、氨基、烃基氨基、芳基氨基、杂芳基氨基、二烃基氨基、二芳基氨基、烃基芳基氨基、烃基杂芳基氨基、芳基杂芳基氨基、酰基、酰氧基、硝基、羧基、氨基甲酰基、甲酰胺、氰基、磺酰基、磺酰基氨基、亚硫酰基、亚硫酰基氨基、硫醇、烃硫基、芳硫基或烃基磺酰基基团。任何取代基可以是未被取代的或进一步被这些上述的取代基中的任一个取代。以例证的方式，“烃氧基烃基”是被烃氧基基团取代的烃基。
在本文中单独地或作为另一个基团的一部分使用的术语“环烃基”是指“C3至C8环烃基”并且表示任何饱和的或不饱和的(例如环烯基、环炔基)单环或多环基团。环烃基基团的非限制性的实例是环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。环烯基基团的实例包括环戊烯基、环己烯基等等。环烃基基团可以是未被取代的，或被上文对于烃基限定的取代基中的任何一个或多个取代。相似地，术语“环亚烃基”意指二价的如上文所定义的环烃基，其中环烃基基团在将两个分离的额外的基团连接在一起的两个位置键合。烃基环烃基基团表示键合于环烃基基团的烃基基团。
在本文中单独地或作为另一个基团的一部分使用的术语“芳基”表示含有6-14个环碳原子的芳族环体系。芳环可以是单环、双环、三环等等。芳基基团的非限制性的实例是苯基、萘基，包括1-萘基和2-萘基等等。芳基基团可以是未被取代的或被上文对于烃基限定的一个或多个基团通过可用的碳原子取代。烃基芳基基团表示键合于芳基基团的烃基基团(例如苄基)。
在本文中单独地或作为另一个基团的一部分使用的术语“杂芳基”表示含有选自氮、硫和氧的至少一个杂原子环原子的杂芳族体系。杂芳基含有5个或更多个环原子。杂芳基基团可以是单环、双环、三环等等。在该表述中还包括苯并杂环。如果环原子是氮，那么本发明还涵盖含氮的杂芳基的N-氧化物。杂原子的非限制性的实例包括噻吩基、苯并噻吩基、1-萘并噻吩基、噻蒽基、呋喃基、苯并呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、吲哚基、异吲哚基、吲唑基、嘌呤基、异喹啉基、喹啉基、吖啶基、萘啶基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、哌啶基、咔啉基、噻唑基、噁唑基、异噻唑基、异噁唑基等等。杂芳基基团可以是未被取代的或被上文对于烃基限定的一个或多个基团通过可用的原子取代。烃基杂芳基基团表示键合于杂芳基基团的烃基基团。
在本文中单独地或作为另一个基团的一部分使用的术语“杂环”或“杂环基”表示具有例如氧、硫和/或氮的1至4个杂原子的五元至八元环。这些五元至八元环可以是饱和的、完全不饱和的或部分不饱和的。杂环的非限制性的实例包括哌啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、吡唑啉基、吡唑烷基、吗啉基、硫代吗啉基、吡喃基、硫代吡喃基、哌嗪基、二氢吲哚基、二氢呋喃基、四氢呋喃基、二氢噻吩基、四氢噻吩基、二氢吡喃基、四氢吡喃基等等。杂环基基团可以是未被取代的，或被上文对于烃基限定的一个或多个基团通过可用的原子取代。烃基杂环基基团表示键合于杂环基基团的烃基基团。
术语“烃氧基”是指键合于氧的烃基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等等。术语“芳氧基”是指键合于氧的芳基，例如苯氧基等等。术语“卤素”是指F、Cl、Br或I。术语“酰胺”是指RCONH2、RCONHR或RCON(R)2，其中R如本文所定义。术语“酯”是指RCOOR，其中R如本文所定义。术语“氰基”是指CN基团。术语“硝基”是指“NO2”基团。
连接式A中的吡啶环的无机载体可以是例如二氧化硅、硅胶、玻璃、玻璃纤维、二氧化钛、氧化锆、氧化铝和氧化镍。
连接式A中的吡啶环的聚合物可以，例如，选自聚烯烃、聚酰胺、聚对苯二甲酸二乙酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、天然橡胶、聚异戊二烯、丁二烯-苯乙烯无规共聚物、丁二烯丙烯腈共聚物、聚碳酸酯、聚缩醛、聚苯硫醚、环烯烃共聚物、苯乙烯-丙烯腈共聚物、ABS、苯乙烯-马来酸酐共聚物、氯丁二烯聚合物、异丁烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯等等。
如本文所使用的，术语“喹啉基”是指由以下结构代表的基团：
Figure BPA00001310053200171
如本文所使用的，术语“吖啶基”是指由以下结构代表的基团：
Figure BPA00001310053200172
如本领域的技术人员所容易地理解的且如本文所描述的，喹啉基或吖啶基官能团可以连接于本发明的钌催化剂。
示例性过程：
苄醇在钌催化剂1(0.1mol％)的存在下在回流的均三甲苯(沸点163℃)中与氨反应。如表1条目1-3所示，在1小时之后观察到98％醇的转化率，获得69％的苄胺和28％的N-亚苄基苄胺。在更长的反应时间，观察到苄胺的略微更高的产率。在较低的温度在回流的对二甲苯(沸点138℃)中，在3小时之后获得相似的结果(表1，条目4)。当反应在甲苯(沸点110.5℃)中进行相同时间时，苄醇的转化效率较低(表1，条目5)，但是在13h之后，发生了苄醇的99％转化，以提供87％收率的苄胺和N-亚苄基苄胺(12％)。使用二氧六环(沸点100℃)作为溶剂并且进一步降低反应温度导致较低的转化率(表1，条目7)。
表1。通过钌络合物1催化，从苄醇和氨直接合成苄胺。络合物1(0.01mmol)、苄醇(10mmol)、氨(7.5atm)和溶剂(3ml)在Fischer-Porter烧瓶中加热回流。使用气相色谱法(GC)分析醇的转化率和产物的产率。
Figure BPA00001310053200182
a反应在回流的溶剂中进行。b油浴的温度。
为了测试增加氨相对于醇的浓度是否可以减少亚胺的形成(例如通过捕获所涵盖的中间体醛并且防止其与伯胺反应)，在甲苯中的络合物1(0.01mmol)、苄醇(2.5mmol)和氨(8atm)在Fischer-Porter管中回流加热130分钟，以得到苄胺(64.6％)和N-亚苄基苄胺(19.3％)，而苄醇的转化率是84.7％(与表1的条目6相比较)。因此，增加氨的浓度不影响亚胺形成的程度。
1-己醇被选择作为用于研究简单的脂肪醇的直接胺化反应的基准底物(benchmark substrate)。形成了1-己胺和二己胺，后者的产率在较高的反应温度和较长的反应时间下增加(表2)。当反应在回流的甲苯中进行15h时，以63％的产率获得1-己胺，而主要的副产物是相应的亚胺(表2，条目3)。当同一个反应被延长至24h时，二己胺的产率从3％增加至18％，而1-己胺产率降低至58％(表2，条目4)。
表2。通过钌络合物1催化，从1-己醇和氨直接合成1-己胺。络合物1(0.01mmol)、1-己醇(10mmol)、氨(7.5atm)和溶剂(3ml)在Fischer-Porter烧瓶中加热回流。使用GC分析胺的转化率和产物的产率。
Figure BPA00001310053200191
Figure BPA00001310053200192
*相应的亚胺是主要的副产物。三己胺作为副产物被形成。
相对于醇，研究在回流的甲苯中，通过络合物1(0.1mol％)催化，使用氨直接胺化醇的范围(表3)。芳基甲醇经历容易的反应，以良好的产率提供苄胺。在苯环上具有给电子基团的苄醇比具有吸电子基团的苄醇(表3，条目3)反应得更快(表3，条目1、2)。富集电子的杂芳基甲醇展现出对于伯胺的优良的选择性。吡啶-2-基-甲醇和2-呋喃基甲醇分别以96％和94.8％的产率转化为相应的伯胺(表3，条目4、5)。如同1-己醇，1-戊醇也反应以导致1-戊胺(61％)和二戊胺(34.6％)的形成(表3，条目6)。2-苯基乙醇相似地反应，但是仲胺的形成较不利(表3，条目7)。2-甲氧基乙醇展现对于伯胺的非常良好的选择性，以94.5％的产率提供2-甲氧基乙胺(表3，条目8)。获得合成芳基和杂芳基甲胺的良好的选择性。增加在烃基醇的β位的位阻减弱了亚胺和相应的仲胺的形成，并且因此增加了伯胺的选择性和产率(表3，条目9-11)。值得注意的是，(3-甲基环氧丙烷-3-基)甲醇中的应变的(strained)4-元环(表3，条目9)保持完整，导致伯胺的高产率。反应在纯醇中也有效地发生，不需要加入的溶剂(表3，条目6、9)。
表3。通过钌络合物1催化，从醇和氨直接合成胺。络合物1(0.01mmol)、醇(10mmol)、氨(7.5atm)和甲苯(3ml)在Fischer-Porter中加热。使用GC分析醇的转化率和产物的产率。
Figure BPA00001310053200201
Figure BPA00001310053200202
*纯净的反应(Neat Reaction)。
Figure BPA00001310053200211
相应的亚胺是所有反应中的主要副产物(通过GC-MS和MS(ESI)分析)；其产率未确定。
Figure BPA00001310053200212
二戊胺的产率。
由于在反应中化学计算量的水的产生不影响络合物1的催化，所以研究使用水作为反应介质的可能性。有趣的是，通过络合物1的醇与氨直接胺化“在水上”进行得非常好，具有对于伯胺的优良的选择性。虽然水是天然的最环保的可能溶剂，但是其目前的在催化中的应用是有限的(28)。水的非常过量的存在是有利的，因为其可以已经导致伯胺的进一步反应形成的亚胺的水解，并且因此增强朝向伯胺的选择性(表4，条目1-3)。苄胺和2-苯基乙醇在室温下不溶于水，在加热时形成均相溶液，并且因此反应可以被认为是“在水中”。脂肪醇，例如1-己醇，即使在加热时也不与水可混合，并且反应发生“在水上”(29)(表4，条目4)。出乎意料的是，当水溶性醇([吡啶-2-基]甲醇和2-甲氧基乙醇)“在水中”经受直接胺化反应时，反应变为非常缓慢，即使在延长的加热(30h)之后，并且转化是效率较低的，与在甲苯中的优良的反应形成强烈的对比(表3，条目4和8)。
表4。通过钌络合物1催化，从醇和氨在水中以及在水上直接合成胺。络合物1(0.01mmol)、醇(10mmol)、氨(7.5atm)和水(3ml)在Fischer-Porter中加热回流。使用GC分析醇的转化率和产物的产率。
Figure BPA00001310053200213
Figure BPA00001310053200214
Figure BPA00001310053200222
相应的亚胺是条目1-3中主要的副产物；相应的酸是条目6-8中的副产物。
Figure BPA00001310053200223
相应的酸在水层中发现。*己酰胺在水层中发现。
Figure BPA00001310053200224
2ml水和2ml甲苯的混合物作为溶剂使用。§1ml水和2ml二氧六环的混合物作为溶剂使用。
本发明的发明人已经进一步发现，本发明的钌催化剂的硼烷衍生物也在根据本发明的用于将伯醇转化为伯胺的方法中作为催化剂。这样的硼烷衍生物通过使用硼氢化钠(NaBH4)处理钌催化剂来获得。例如，络合物3(RuH(BH3)(A-iPr-PNP)(CO))可以用于以优良的产率将苄醇转化为苄胺，如以下方案4所示：
方案4：
Figure BPA00001310053200225
应当注意，可以使用氢氧化铵的水溶液代替氨气。在水中的反应具有某些实际的优势，如水层和有机层在反应的末端在冷却时分离，以及产物的进一步的纯化可以通过真空蒸馏进行。直链伯胺的选择性通过使用共溶剂，例如在水中的甲苯或二氧六环，得到改进(表4，条目5-7)。
除了商业上重要的伯胺的选择性合成之外，本发明还提供用于在复杂天然产物和药物的合成中自醇直接制成胺官能团而不产生废物的工具。
所有被引用的参考文献的公开内容以引用方式并入，如同在本文中被全文提出一样。
实验细节部分
实施例1
基于吖啶的钳形络合物RuHCl(A-iPr-PNP)(CO)1的制备
通过新型的富含电子的三齿PNP配体2与RuHCl(PPh3)3(CO)在甲苯中在65℃下反应2h(方案5)，定量制备了新型的基于吖啶的钳形络合物RuHCl(A-iPr-PNP)(CO)1。1的31P{1H}NMR显示出在69.35ppm处的单重峰。1的1H NMR谱展现出Ru-H的在-16.09ppm处的三重共振。“臂”亚甲基质子在3.50ppm和5.24ppm处产生两个双重三重峰(2JHH＝12.8Hz，2JPH＝3.7Hz)。对于吖啶环的C9H的一个单重共振出现在8.15ppm处，代表相对于配体2的相应的质子(8.61ppm)的0.46ppm的高场位移，表明了吖啶在与钌络合时被减弱的芳香性。通过单晶X射线衍射研究确定络合物1的结构，其揭示了围绕钌中心的被扭曲的八面体几何构型(30)。在络合时，吖啶减弱了其平面性并且变为在芳基环的中部弯曲，以采取具有167.6°的二面角的船形。络合物1在空气中在数月期间是稳定的，便于实际应用。
方案5.配体2和络合物1的合成。
Figure BPA00001310053200231
图解：a)i.二异丙基膦/MeOH，50℃，48h；ii.三乙胺，常温，1h，83％。b)RuHCl(PPh3)3(CO)/甲苯，65℃，2h，定量或RuHCl(PPh3)3(CO)/THF，常温，9h，82％。
实施例2——合成方法
一般实验
所有与金属络合物和膦配体的实验都在配备有MO 40-2惰性气体纯化器或使用标准Schlenk技术的真空气氛手套箱中在纯氮气氛下进行。所有溶剂都是试剂级或更高级别。将所有未氘化的溶剂在钠/苯甲酮羰游基(ketyl)上回流并且在氩气气氛下蒸馏。氘化溶剂以被接收时的状态使用。将所有溶剂使用氩气脱气并且在手套箱中保存在
Figure BPA00001310053200232
分子筛。通过真空蒸馏纯化催化反应中使用的大多数化学品。然而，当使用商品级试剂时，获得相同的产物产率。将从Barnstead NANOpure DIamondTM水净化系统获得的超纯水用于在水中的催化反应。根据文献的程序制备4，5-双(溴甲基)吖啶(31)和RuHCl(CO)(PPh3)3(32)。
使用Bruker AMX-500NMR谱仪分别记录在500、100和162MHz处的1H、13C和31P NMR谱。1H和13C{1H}NMR化学位移以依照四甲基硅烷的ppm低场报道。31P NMR化学位移以从H3PO4的百万分之一低场报道，并且参照磷酸的在D2O中的外部85％溶液。在NMR追踪实验中使用的缩写：b，宽峰；s，单重峰；d，二重峰；t，三重峰；q，四重峰；m，多重峰，v，虚位移(virtual)。
4，5-双(溴甲基)吖啶(3A)34：1H NMR(CDCl3)：5.31(s，4H，ArCH2)，7.39(dd，3JH，H＝8.5Hz，，4JH，H＝7.9Hz，2H，ArH)，7.82(d，3JH，H＝6.7Hz，2H，ArH)，7.86(d，3JH，H＝8.5Hz，2H，ArH)，8.65(s，1H，ArH).
4，5-双-(二异丙基膦甲基)吖啶(2)：向配备有磁力转子的烘箱干燥过的100mL Schlenk烧瓶中加入4，5-双(溴甲基)吖啶(3，2g，5.48mmol)、
Figure BPA00001310053200241
色固体。使用乙醚(4×15mL)洗涤残留物，并且在减压下除去乙醚以获得亮黄色固体。将其从戊烷/丙酮混合物中重结晶，以获得2.0g(83％)的4，5-双[(二异丙基膦)甲基]吖啶(2)。31P{1H}NMR(C6D6)：12.35(s).1H NMR(CDCl3)：1.03(m，24H，2×P(CH(CH3)2)2)，1.82(m，4H，(P-CH(CH3)2)2)，3.72(d，2JP，H＝2.4Hz，4H，2×P-CH2)，7.39(dd，3JH，H＝7.9Hz，4JH，H＝6.7Hz，2H，ArH)，7.73(d，3JH，H＝7.9Hz，2H，ArH)，7.81(d，3JH，H＝6.7Hz，2H，ArH)，8.61(s，1H，ArH).13C{1H}NMR(CDCl3)：19.45(d，2JPC＝11.5Hz，P(CH(CH3)2)2)，19.74(d，2JPC＝13.5Hz，P(CH(CH3)2)2)，23.32(d，1JPC＝18.1Hz，2×P-CH2)，23.75(d，1JPC＝14.3Hz，P(CH(CH3)2)2)，125.38(s，C1，C8，A-PNP)，125.58(d，4JPC＝2.0Hz，C2，C7，A-PNP)，126.59(s，C8a，C9a，A-PNP)，129.80(d，3JPC＝12.3Hz，C3，C6，A-PNP)，136.32(s，C9，A-PNP)，139.44(d，2JPC＝7.5Hz，C4，C5，A-PNP)，148.82(d，3JPC＝2.9Hz，C4a，C10a，A-PNP).通过DEPT 135确定各信号的归属。
Figure BPA00001310053200251
且在真空下干燥过夜，以定量的产率(191mg)得到纯络合物1。31P{1H}NMR(C6D6)：69.35(s).1H NMR(C6D6)：-16.09(vt，2JPH＝19.2Hz，1H，Ru-H)，0.88(q，3JPH＝15.6Hz，3JHH＝7.3Hz，6H，P(CH(CH3)2)2)，1.03(q，3JPH＝12.8Hz，3JHH＝6.4Hz，6H，P(CH(CH3)2)2)，1.53(重叠m，2H，P(CH(CH3)2)2)，1.54(q，3JPH＝13.7Hz，3JHH＝7.3Hz，6H，P(CH(CH3)2)2)，1.79(q，3JPH＝14.7Hz，3JHH＝7.3Hz，6H，P(CH(CH3)2)2)，2.17(m，2H，P(CH(CH3)2)2)，3.50(dt，2JHH＝12.8Hz，2JPH＝3.7Hz，2H，-CHHP)，5.24(dt，2JHH＝12.8Hz，2JPH＝3.7Hz，2H，-CHHP)，7.06(t，3JHH＝7.3Hz，2H，ArH)，7.33(d，3JH，H＝7.3Hz，2H，ArH)，7.48(d，3JH，H＝8.2Hz，2H，ArH)，8.15(s，1H，ArH).13C{1H}NMR(C6D6)：18.60(s，P(CH(CH3)2)2)，19.42(t，2JPC＝2.9Hz，P(CH(CH3)2)2)，20.86(s，P(CH(CH3)2)2)，21.94(s，P(CH(CH3)2)2)，24.07(t，1JPC＝12.6Hz，P(CH(CH3)2)2)，25.83(t，1JPC＝10.3Hz，P(CH(CH3)2)2)，31.98(t，1JPC＝6.0Hz，2×CH2P)，124.66(s，C1，C8，A-PNP)，129.1(s，C2，C7，A-PNP)，134.15(d，2JPC＝20.12Hz，C4，C5，A-PNP)，135.03(t，3JPC＝3.4Hz，C3，C6，A-PNP)，135.70(s，C8a，C9a，A-PNP)，142.13(s，C9，A-PNP)，151.37(t，3JPC＝2.0Hz，C4a，C10a，A-PNP)，203.40(t，2JPC＝11.4Hz，Ru-CO).通过DEPT 135确定信号的归属。IR(KBr，颗粒)：2048.7(νRuH)，1881.9(νCO)cm，-1MS(ESI，MeOH)：569(100％，(M-Cl)+)；MS(ESI，CH3CN)：569(42％，M-Cl)+，610(100％，[(M-Cl)(CH3CN)]+).
用于1的制备可选择的方法：向RuHCl(PPh3)3(CO)(95.3mg，0.1mmol)在THF(5ml)中的悬浮液中加入配体2(48mg，0.11mmol)，并且在室温搅拌混合物9小时。过滤橙色溶液，并且在真空下蒸发滤液至干。将橙色残留物溶解在最少的THF(0.5mL)中并且缓慢加入戊烷(5mL)中，以沉淀橙色固体，将橙色固体过滤并且在真空下干燥(50mg，82％)。
RuH(BH3)(A-iPr-PNP)(CO)(化合物3)的合成：
在氮气气氛下向络合物1(121mg，0.2mmol)在THF(3ml)中的悬浮液中加入在THF(2ml)中的NaBH4(0.21mmol)。在室温搅拌混合物2小时。过滤无色的溶液，并且蒸发溶剂。在真空下干燥络合物过夜，以定量的产率(117mg)得到AcPNP-硼烷钌络合物(式3的(RuH(BH3)(A-iPr-PNP)(CO))。通过NMR并且通过单晶X射线晶体分析完全地表征该络合物。31P{1H}NMR(苯-d6)：51.57(s).1H NMR(甲苯-D8，291K)：-9.27(td，2JPH＝22.0Hz，2JHH＝2.7Hz，1H，Ru-H)，-5.40(br s，1H，BH3)，0.78(q，3JPH＝11.0Hz，3JHH＝6.4Hz，6H，P(CH(CH3)2)2)，1.22-1.32(重叠3q，18H，P(CH(CH3)2)2)，1.51(m，2H，P(CH(CH3)2)2)，2.04(m，2H，P(CH(CH3)2)2)，2.35(dt，2JHH＝13.7Hz，2JPH＝2.7Hz，2H，-CHHP)，3.47(d，2JHH＝15.6Hz，1H，Ar-CHH-Ar)，3.63(d，2JHH＝13.7Hz，2H，-CHHP)，4.85(d，2JHH＝15.6Hz，1H，Ar-CHH-Ar)，6.53(d，3JHH＝7.3Hz，2H，ArH)，6.81(t，3JH，H＝7.3Hz，2H，ArH)，7.01(d，3JH，H＝7.3Hz，2H，ArH).13C{1H}NMR(C6D6)：15.13(t，2JPC＝2.3Hz，P(CH(CH3)2)2)，19.80(t，2JPC＝2.0Hz，P(CH(CH3)2)2)，19.84(s，P(CH(CH3)2)2)，20.22(s，P(CH(CH3)2)2)，21.19(t，1JPC＝8.6Hz，P(CH(CH3)2)2)，26.75(t，1JPC＝14.3Hz，P(CH(CH3)2)2)，32.28(t，1JPC＝11.5Hz，2×CH2P)，38.66(s，C9，ArCH2Ar)，124.40(s，C2，C7，A-PNP)，127.27(s，C4，C5，A-PNP)，127.58(s，C1，C8，A-PNP)，129.39(t，3JPC＝2.9Hz，C3，C6，A-PNP)，141.12(s，C8a，C9a，A-PNP)，152.18(t，3JPC＝3.4Hz，C4a，C10a，A-PNP)，207.7(t，2JPC＝14.3Hz，Ru-CO).IR(KBR颗粒)：2413，2357，2333，1913，1462，1437，1036cm-1.C28H44BNOP2Ru的分析计算值：C，57.54；H，7.59.实测值：C57.49；H，7.56.
用于醇向胺的催化直接胺化的一般程序：在真空气氛手套箱中，在纯氮气的气氛下，将络合物1(0.01mmol)、醇(10mmol)和溶剂(3mL，如果适用)加入90mL Fischer-Porter管中。将管从箱取出，并且将氨(7.5atm)充入Fischer-Porter管中，并且在被保护罩覆盖的油浴中回流反应混合物特定的时间(报告中的表1-3)。在冷却至室温之后，使用GC分析产物，GC以甲苯或均三甲苯作为内标，使用在HP6890系列GC系统上的HP-5交联5％PH ME硅氧烷柱(30m×0.32mm×0.25μm膜厚度)。
用于醇向胺的在水中的催化直接胺化的一般程序：在真空气氛手套箱中，在纯氮气的气氛下，将络合物1(0.01mmol)和醇(10mmol)置于90mL体积的Fischer-Porter中。将Fischer-Porter从手套箱取出，并且在氩气的气氛下加入脱气水(3mL)。将氨(7.5atm)充入Fischer-Porter中，并且在被保护罩覆盖的油浴中回流反应混合物特定的时间(报告中的表4)。在冷却至室温之后，使用GC分析产物，GC以均三甲苯作为内标，使用在HP6890系列GC系统上的HP-5交联5％PH ME硅氧烷柱(30m×0.32mm×0.25μm膜厚度)。
虽然已经图示和描述了本发明的某些实施方案，但是明显的是，本发明不限于本文所描述的实施方案。许多改良、改变、变化、替换和等效方案对于本领域的技术人员来说将是明显的，而不偏离由以下权利要求所描述的本发明的精神和范围。
参考文献和注释
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17.R.Yamaguchi，S.Kawagoe，C.Asai，K.Fujita，Org.Lett.10，181(2008).作者在该文章的第15号参考文献中声明：“我们尚未在伯胺的选择性合成上获得成功”。
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30.络合物1的结构数据将在适当的时间公开。
31.Chiron，J.Galy，J，-P.synlett.2003，2349(2003).
32.Ahmad，N.；Levison，J.J.；Robinson，S.D.；Uttley，M.F.Inorg.Synth.15，45(1974).

Claims (33)

1.一种钌催化剂，其由式A的结构代表：
其中
L1和L2每个独立地选自由以下组成的组：膦(PRaRb)、胺(NRaRb)、亚胺、硫化物(SR)、硫醇(SH)、亚砜(S(＝O)R)、含有至少一个选自氮和硫的杂原子的杂芳基；胂(AsRaRb)、
Figure FPA00001310053100012
(SbRaRb)和由以下结构代表的N-杂环碳烯：
Figure FPA00001310053100013
L3是选自由以下组成的组的单齿双电子供体：CO、PRaRbRc、NO+、AsRaRbRc、SbRaRbRc、SRaRb、腈(RCN)、异腈(RNC)、N2、PF3、CS、杂芳基和四氢噻吩；
R1和R2每个是氢，或与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；
R、Ra、Rb、Rc、R3、R4和R5每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
Y是卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR、NR2、NH3、NR3、R2NSO2R或中性溶剂分子，其中R是如上文所定义的；
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体和聚合部分，或
通过使所述催化剂与硼氢化钠(NaBH4)反应获得的所述催化剂的硼烷衍生物。
2.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中R1和R2每个是H，并且所述钌催化剂由以下结构代表：
Figure FPA00001310053100021
3.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成苯环，并且所述钌催化剂由以下结构代表：
Figure FPA00001310053100022
4.根据权利要求1所述的钌催化剂，由以下结构中的任一个代表：
Figure FPA00001310053100031
5.根据权利要求1所述的钌催化剂，由式1的结构代表：
Figure FPA00001310053100032
6.一种根据权利要求1所述的钌催化剂的硼烷衍生物，由式B的结构代表：
Figure FPA00001310053100041
7.根据权利要求6所述的硼烷衍生物，由式3的结构代表：
8.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中Y是卤素。
9.根据权利要求1所述的钌催化剂，其中L3是CO。
10.一种用于制备伯胺的方法，包括在根据权利要求1所述的钌催化剂或其硼烷衍生物的存在下使伯醇和氨反应，由此生成所述伯胺的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其中R1和R2每个是H，并且所述钌催化剂由以下结构代表：
Figure FPA00001310053100043
12.根据权利要求10所述的方法，其中R1和R2与它们所连接的碳原子一起形成苯环，并且所述钌催化剂由以下结构代表：
Figure FPA00001310053100051
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述钌催化剂由以下结构中的任一个代表：
Figure FPA00001310053100052
14.根据权利要求10所述的方法，其中所述钌催化剂由式1的结构代表：
Figure FPA00001310053100061
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式B的结构代表：
Figure FPA00001310053100062
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述硼烷衍生物由式3的结构代表：
17.根据权利要求10所述的方法，其中所述伯醇由式R6CH2OH代表，其中R6选自由以下组成的组：烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基和烃氧基烃基。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述醇选自由以下组成的组：甲醇、乙醇、1-丙醇、1-丁醇、1-戊醇、1-己醇、苄醇、邻甲氧基苄醇、间甲氧基苄醇或对甲氧基苄醇，邻卤代苄醇、间卤代苄醇或对卤代苄醇、吡啶-2-基-甲醇、2-呋喃基甲醇、2-苯基乙醇、2-甲氧基乙醇、2-甲基-1-丁醇、环己基甲醇和(3-甲基环氧丙烷-3-基)甲醇。
19.根据权利要求10所述的方法，其中所述反应在溶剂的存在下进行。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述溶剂是水或选自由以下组成的组的有机溶剂：苯、甲苯、邻二甲苯、间二甲苯或对二甲苯、均三甲苯(1，3，5-三甲基苯)、二氧六环、THF、DME、苯甲醚和环己烷。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述溶剂是水，并且氨作为氢氧化铵的水溶液提供。
22.根据权利要求19所述的方法，其中所述溶剂是水和有机溶剂的混合物。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述水和所述有机溶剂形成均相溶液。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述水和所述有机溶剂形成多相混合物。
25.根据权利要求10所述的方法，其中所述反应在不存在溶剂的情况下进行。
26.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法在加热下或在惰性气体下进行。
27.根据权利要求10所述的方法，其中使用过量的氨。
28.根据权利要求1的式A的钌催化剂或其硼烷衍生物在通过在所述催化剂的存在下使伯醇和氨反应来制备胺中的用途。
29.一种用于制备伯胺的方法，包括在由式A的结构代表的钌催化剂或通过使所述催化剂与硼氢化钠(NaBH4)反应获得的所述催化剂的硼烷衍生物的存在下使伯醇与氨反应，由此形成所述伯胺的步骤：
Figure FPA00001310053100081
其中
L1和L2每个独立地选自由以下组成的组：膦(PRaRb)、胺(NRaRb)、亚胺、硫化物(SR)、硫醇(SH)、亚砜(S(＝O)R)、含有选自氮和硫的至少一个杂原子的杂芳基、胂(AsRaRb)、
Figure FPA00001310053100082
(SbRaRb)和由以下结构代表的N-杂环碳烯：
Figure FPA00001310053100083
L3是选自由以下组成的组的单齿双电子供体：CO、PRaRbRc、NO+、AsRaRbRc、SbRaRbRc、SRaRb、腈(RCN)、异腈(RNC)、N2、PF3、CS、杂芳基和四氢噻吩；
R1和R2每个是氢或与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；
R、Ra、Rb、Rc、R3、R4和R5每个独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
Y是卤素、OCOR、OCOCF3、OSO2R、OSO2CF3、CN、OH、OR、NR2、NH3、NR3、R2NSO2R或中性溶剂分子，其中R是如上文所定义的；
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体和聚合部分。
30.一种化合物，其由式2A的结构代表：
Figure FPA00001310053100091
其中
每个R独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
R1和R2每个是氢，或与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；并且
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体(例如二氧化硅)和聚合部分(例如聚苯乙烯)。
31.根据权利要求30所述的化合物，由式2的结构代表：
32.由式2A的结构代表的化合物在制备根据权利要求1所述的钌催化剂中的用途：
Figure FPA00001310053100101
其中
每个R独立地是烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基或烃基杂芳基；
R1和R2每个是氢，或与它们所连接的碳一起表示稠合于喹啉基部分从而形成吖啶基部分的苯环；并且
X代表位于所述吖啶基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个、五个、六个或七个取代基；或位于所述喹啉基部分上的任何碳原子上的一个、两个、三个、四个或五个取代基，并且选自由以下组成的组：氢、烃基、环烃基、芳基、杂环基、杂芳基、烃基环烃基、烃基芳基、烃基杂环基、烃基杂芳基、卤素、硝基、酰胺、酯、氰基、烃氧基、烃基氨基、芳基氨基、无机载体(例如二氧化硅)和聚合部分(例如聚苯乙烯)。
33.一种用于制备由式B的结构代表的钌催化剂的方法，包括使根据权利要求1所述的式A的钌催化剂与硼氢化钠(NaBH4)反应的步骤：
Figure FPA00001310053100102
其中R1、R2、L1、L2、L3、Y和X如权利要求1中定义。
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