CN104884506A - 将催化剂移除并返回至液相介质中的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种从液相中选择性移除组分且随后将所述组分返回至液相中的方法。使式(I)的新型化合物[SUP]-[[L]-[G]]a(I)与所述液相接触以使所述组分与化合物I结合，由此形成捕集的组分，将其从所述液相中分离且可返回至所述液相中，其中L为连接基团，G为具有选自Cl、Br、I、磺酸根如三氟甲烷磺酸根、重氮基、腈、酯和烷氧基的离去基团LG的芳基，取代基Q选自H、NR2、OR、CO2R、F、Cl、NO2、CN，和SUP为具有多个结合至其上的基团-[L]-[G]的载体。化合物I尤其可用于结合均相催化剂以将其从反应介质中移除并在随后阶段中将所述催化剂选择性返回至所述反应介质中。所述化合物特别可用于交叉偶联反应如Suzuki反应中。

Description

将催化剂移除并返回至液相介质中的方法
本发明涉及一种将催化剂移除并返回至液相介质中的方法和具有结合至载体上的侧基官能团的新型化合物如新型有机聚硅氧烷，及其在选择性结合和释放物种如催化剂中的用途。本发明还涉及一种将催化剂再用于连续反应中的方法和一种通过催化反应制备产物的方法，其中选择性结合可具有结合辅助配体的催化剂，从而将其从反应环境中移除。本发明还可包括纯化步骤，其中可借助所述新型化合物移除除了催化剂之外的过量试剂。随后可将催化剂在有或没有过量试剂的情况下释放回至反应环境中以进一步使用。特别地，本发明涉及一种通过均相催化方法在碳原子和选自碳、氮、氧或其它杂原子的另一原子之间形成新共价键的方法，其中可将催化剂选择性移除并返回至所述反应中。该类反应有时称为交叉偶联反应。本发明还涉及一种制备有机聚硅氧烷的方法。
官能化物质用于多个不同的应用中，包括作为催化剂用于溶液相合成和固相合成、固相萃取中，作为催化剂载体用于产物纯化和生物分子固定中。通常要求用于该类应用中的官能化物质在宽范围的操作条件下具有优异的物理和化学稳定性、宽的溶剂适用性、快速动力学以及对所需应用具有高的固有活性和选择性的官能团。此外，该类官能化物质的制备理想地相对简单且获自易得试剂，从而使合成经济且适于商业规模的生产。
官能化物质还已知用于从反应介质中移除组分如催化剂。然后，可对移除的结合组分进行进一步的处理如将所述组分回收或再循环以进一步使用。用于回收所需物质的已知处理包括分离技术、化学再生和煅烧。由于在一些情况下再循环尤其困难，这些处理可能是复杂的、昂贵的、低效的或者无效的。
在化学和药物工业中，从反应介质中回收和再利用催化剂(尤其是均相催化剂)对确保反应介质中的催化剂残留水平保持在可接受的低水平从而不携带在合成产物中而言是重要的。催化剂的回收和再利用在如下方面中提供了优点：控制操作成本，特别是因为活性催化剂可包含昂贵的金属和配体组分；和工艺效率以及降低废弃产物。在药物、农业化学和精细化学中，生产控制或安全问题可能要求催化剂的金属水平低于特定水平。已知用于回收催化剂和催化剂组分的各种方法包括相分离法，其中使用官能化配体如磺化季铵盐以在均相反应介质中提供分离的分离方法，其中要求水溶性和氟液/液萃取的氟标记。另一种分离方法包括配体的固体载体结合至磁性纳米颗粒上。还使用膜分离技术。这些分离方法往往较为复杂和昂贵，将催化剂从反应过程中移除以“离线”或者与该反应过程隔离地处理，这需要额外的催化剂进料以允许反应过程继续运行，同时回收废催化剂并处理以再利用。
由于金属的固有价值、某些金属的有限可得性、提高产物纯度以及由于环境考虑如降低废弃物处理或控制的要求，有效回收金属是重要的。仍需要能回收金属或其它含金属的物种如催化剂的物质。含金属的催化剂广泛用于化学和药物领域中，且用于宽范围的反应中，包括例如α芳基化、酰胺化、胺化、酯化、醚化、氰化和羰基化，催化中所用金属的实例包括过渡金属，例如铂、钯、铑、钌、铱、镍、铜和铁。
有机合成中的均相催化提供了诸如高活性、快速动力学的益处，然而催化剂的回收和再利用可能成问题，或者在某些情况下是不可能的。出于潜在的再利用目的，尤其重要的是任何处理方法均应确保催化剂保持其活性形式。非均相催化提供了快速纯化和处理，并且可以循环催化剂，尽管可能存在某些限制，包括上文所述的降低的活性和较慢的动力学。
本发明的目的是解决如下问题：如何提供高催化活性和快速动力学，且兼具反应产物的有效处理和纯化，同时有效使用和再利用催化剂。我们现已发现，可从反应介质中选择性移除催化剂达一段时间，然后返回至相同或不同的反应介质中，从而提供了在反应(例如有机合成)中使用均相催化的益处，同时获得非均相催化剂体系的益处如更易纯化，同时再生或回收催化剂。
在第一方面中，本发明提供了一种从液相介质中选择性移除组分并随后将所述组分返回至液相介质中的方法，包括：使式I的化合物与液相介质接触以使所述组分与化合物I结合，由此形成结合的组分；分离所述结合的组分和所述介质；随后将所述结合的组分返回至所述介质中，并处理所述结合的组分以从化合物I中释放出所述组分，其中化合物I具有下式：
[SUP]-[[L]-[G]]n   (I)
其中：
L为将G连接至SUP的基团，且选自：
i)-(CH2)h[S(O)d]m(CHD)nZm((CH2)nY(CH2)n)m，其中D选自H、CN、OH、-C(O)OR、-C(O)NR2、-C(O)OG、-CONRG，且Y选自O、NR、S(O)d、CO、CO2、-NRCOZm-、-ZmCONR-、-C＝N-、杂环，其中Z独立地为O、S、NR；和
ii)-(CH2)hP(＝O)(OR)O-(CH2)h；
且其中d独立地为0-2，优选为0；h为0-15，更优选为0-12，尤其为0-4，最佳为2或3；m独立地为0或1；且n独立地为0-4；且R独立地选自H或C1-12烷基(优选为C1-6烷基如甲基或乙基)或者苯基；或者L不存在，且G与SUP直接相连；
G选自烷基、芳基、杂环基和杂芳基，优选为具有1或2个芳环的芳族基团或杂芳族基团；
其中基团G具有：
i)离去基团LG，其优选选自Cl、Br、I、拟卤化物；和
ii)取代基Q，其选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N＝CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、-CONR2、-NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分如-O-C(O)-之间形成的环，其中醚氧与G结合，且羰基为基团L的一部分；
SUP为载体，优选为化学惰性载体，其具有多组n个结合至所述载体上的基团-[L]-[G]。
优选地，所述载体以提供0.1-5mmol、优选0.5-2mmol基团[L]-[G]/克载体的负载量的水平含有多个基团[L]-[G]。
术语“离去基团”是指能在特定条件下被置换的基团，包括Cl、Br、I、OH和拟卤化物。术语“拟卤化物”是化学领域中公知的，且在本文中以其常规含义使用，其意指就其作为离去取代基的性质而言显示出与卤素的显著相似性的取代基，包括磺酸根(包括三氟甲烷磺酸根)、重氮基、腈、酯和烷氧基。离去基团LG可位于基团[G]上的任何位置，条件是其在特定应用中足够地不稳定以起离去基团的作用。优选地，离去基团LG位于相对于基团[G]和[L]之间的键的对位上。
优选地，杂芳族基团选自：
合适的杂环基实例包括：
其中J和K为二价时，独立地选自O、NR、S和CH2，或者为三价时，独立地选自＝N-、＝CH-；且其中HET表示存在于成环HET环中的含杂原子物种。在这种情况下，基团G合适地经由基团G中的碳原子与基团L相连。基团Q可位于杂芳族基团中的任何位置。
本发明提供了一种将催化剂选择性移除并重新引入含所述催化剂的反应介质中的方法，包括：通过使式I的化合物与所述反应介质接触以使所述催化剂与式I的化合物结合而从所述反应介质中移除所述催化剂；处理结合的催化剂以使得所述催化剂以其第一活性形式释放至相同或不同的反应介质中。
优选地，载体SUP选自二氧化硅和氧化铝。尤其优选二氧化硅载体。二氧化硅或氧化铝载体具有一些未反应的羟基，且这些可部分或全部封端，优选被烷基、更优选C1-6烷基如丙基封端。载体SUP适当地包含连接在一起以形成交联基体如二氧化硅或氧化铝基体的重复单元，且至少一些硅原子或铝原子具有与其结合的基团-[L]-[G]。当载体SUP包含聚合物时，所述聚合物适当地选自聚苯乙烯、聚乙二醇、聚(乙烯吡咯烷)、聚(氧化乙烯)、聚(氯乙烯)、聚乙烯亚胺、聚丙烯腈、聚(乙烯亚氨基二乙酸)、聚磷腈(polyphazene)、聚硅氧烷、聚丙烯酰胺或树枝状聚合物，包括其嵌段或共聚物。可通过与一种或多种单体共聚而在聚合物链上连接官能团。替代地，官能化聚合物可通过官能化已形成的聚合物而制备，例如如Bergbreiter，Using Soluble Polymers to Recover Catalysts andLigands，Chem.Rev.102(10)，3345-3384(2002)所示，其通过参考引入。所述官能化聚合物可为交联的或未交联的。在一个方面中，所述聚合物为交联的且具有8-12的单体摩尔数：交联单体摩尔数的交联剂比。聚合物主链的示例性类别公开于Bergbreiter，Using Soluble Polymers toRecover Catalysts and Ligands，Chem.Rev.102(10)3345-3384(2002)中，其通过参考引入。
优选地，载体SUP包含二氧化硅，且基团G为任选取代的卤代芳基、杂芳基或烷基。当硅或铝原子不具有基团-[L]-[G]时，它们适当地具有所有由硅酸根或铝酸根氧原子满足的价态。硅酸根氧原子或铝酸根氧原子适当地被如下饱和：
其它重复单元的硅或铝原子；
氢；
直链或支化C1-12烷基；
式R8 3M1O1/2的端基、式R8 qM1(OR9)jOk/2或Al(OR9)3-pOp/2或R8Al(OR9)2-rOr/2的交联桥接成员或聚合物链，其中M1为Si或Ti；R8和R9独立地选自直链或支化C1-40烷基、芳基和C1-40烷芳基；k为1-3的整数，q为1-2的整数，且j为0-2的整数，从而使得j+k+q＝4，其中p为1-3的整数，且r为1-2的整数；和
其它已知的氧合金属桥接体系，其中所述金属为锆、硼、镁、铁、镍或镧系元素。
可将组分从第一液相介质中移除，并返回至第二液相介质中，但合适地第一液相介质和第二液相介质相同。更优选地，所述液相介质为反应介质，且所述组分参与所述介质中的化学反应。优选地，所述组分包含含金属如铂、钯、铑、钌、铱、镍、铜和铁的催化剂。
结合的组分可通过任何合适的方法如物理分离从第一液相介质中分离。结合的组分可通过化学处理如通过与化合物接触或者以物理方式(优选通过改变反应条件如温度、压力或pH值)，从而导致平衡偏移，由此使得结合的组分从化合物I释放至第二液相介质中。
在第二方面中，本发明提供了一种在包含催化剂的反应介质中在碳原子和第二碳原子或杂原子如氮和氧之间形成共价键的均相催化方法，其中将所述催化剂从所述反应介质中选择性移除并返回至所述反应介质中，所述方法包括：使催化剂CAT与式II化合物R"-LG接触，从而制得式III的有机金属物种R"-CAT-LG；用化合物IV R""[MET]e[X"]f处理III从而用基团R""置换离去基团LG，从而形成化合物V R"-R""并将催化剂CAT释放至所述反应介质中；其中R"和R""独立地选自芳基、杂芳基、苄基、烷基、乙烯基、烯丙基、炔基、酰基、磺酰基或杂环部分；LG为前文所定义的离去基团；[MET]选自能用于有机金属物种中的金属(优选Mg或Zn)和硼；X"选自卤素(优选F、Cl或Br)和OH；e为0或1；且f为1-4的整数，优选为1和2，对其进行选择以满足物种R""[MET]e的自由价。
催化剂CAT可为任何金属元素或含金属的化合物。在优选实施方案中，催化剂包含含选自如下的金属的金属物种：Pd、Ni、Fe、Cu、Pt、Rh、Ru和Ir。
优选地，R"和R""独立地选自芳基、杂芳基、烷基和杂环部分。
优选地，化合物IV R""[MET]e[X"]f选自R""LiX"、式R""MgX"的Grignard试剂(其中X"为Cl或Br)、R""B(X")2和R""ZnCl。
有利地，本发明能从反应介质中结合并移除用于均相反应中的催化剂，从而能将其再循环并延长其操作寿命，且提供所述催化剂在相同反应的不同批次中或者在不同反应中的应用灵活度，而无需“离线”处理或再生所述催化剂。均相反应可为连续的，且本发明可移除催化剂以进行处理，例如移除至其中将催化剂从反应过程中分离的区域中，同时继续所述反应过程。
在第三方面中，本发明提供了一种式I的新型化合物。
化合物I优选为包含二氧化硅载体和经由连接基团连接的芳基、杂芳基、杂环或烷基部分的新型有机聚硅氧烷。
在第四方面中，本发明提供了一种式(VI)的化合物：
[(O3/2)Si[L]G]a[Si(O4/2)]b[Si(O3/2)V]c
其中：
L为将G连接至(O3/2)Si-的基团，且选自：
i)-(CH2)h[S(O)d]m(CHD)nZm((CH2)nY(CH2)n)m，其中D选自H、CN、OH、-C(O)OR、-C(O)NR2、-C(O)OG、-CONRG，且Y选自O、NR、S(O)d、CO、CO2、-NRCOZm-、-ZmCONR-、-C＝N-、杂环如琥珀酰亚胺，其中Z独立地为O、S、NR；和
ii)-(CH2)hP(＝O)(OR)O-(CH2)h；
且其中d独立地为0-2，优选为0；h为0-15，更优选为0-12，最佳为0-4，尤其为2或3；m独立地为0或1；且n独立地为0-4；且R独立地选自H或C1-12烷基(优选C1-6烷基如甲基或乙基)或者苯基；
G为烷基(优选选自C1-12烷基，更优选C1-6烷基)、芳基、杂环基或杂芳基，优选具有1或2个芳族环的芳族基团或杂芳族基团，其选自：
合适杂环基的实例包括：
其中J和K为二价时，独立地选自O、NR、S和CH2，或者为三价时，独立地选自＝N-、＝CH-；且其中HET表示存在于成环HET环中的含杂原子物种；
其中LG为离去基团，且优选选自Cl、Br、I和拟卤化物，磺酸根(包括三氟甲烷磺酸根)、腈、重氮基、酯和烷氧基；且取代基Q选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N＝CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、-CONR2、-NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分如-O-C(O)-之间形成的环，其中醚氧与G结合，且羰基为基团L的一部分；
V为任选取代的C1-12烷基、C2-12烯基或C2-12炔基、或芳基或C1-12烷芳基硫醚、亚砜、砜、胺或聚烷基胺或膦或其它含磷基团；
硅酸根氧原子的自由价被一个或多个选自如下的基团饱和：
式VI的其它基团的硅原子；
氢；
直链或支化C1-12烷基；
式R8 3M1O1/2的端基、式R8 qM1(OR9)jOk/2或Al(OR9)3-pOp/2或R8Al(OR9)2-rOr/2的交联桥接成员或聚合物链，其中M1为Si或Ti；
R8和R9独立地选自直链或支化C1-40烷基、芳基和C1-40烷芳基；k为1-3的整数，q为1-2的整数，且j为0-2的整数，从而使得j+k+q＝4；p为1-3的整数；且r为1-2的整数；和
其它已知的氧合金属桥接体系，其中所述金属为锆、硼、镁、铁、镍或镧系元素；且
a、b和c为整数，a大于0，且a、b和c使得当b为0时，a:c之比为0.001-1000，且当b为1或更大时，a:b之比为0.001-1000。
有利的是，本发明的有机聚硅氧烷能捕集组分如催化剂，由此将其从反应介质中移除，且当与其它物种接触或者改变反应条件时，允许所述催化剂释放回至所述反应介质中。所述催化剂可与所述有机聚硅氧烷结合并释放，且释放至所述反应介质中以在第二反应中起催化剂的作用。第二反应可包括相同的底物或不同的底物。
式(VI)的化合物为官能化的二氧化硅，且有利地不以任何明显的程度溶胀于所述反应介质中，因此允许在连续工艺条件下通过用于筒中以与所述反应介质接触而使用化合物VI。式VI的化合物也是化学和物理稳定的，且可以以高纯度水平制备，从而使得化合物VI能用于可能需要高质量控制水平的制备药物、农业化学品等的方法中。聚苯乙烯基物质可能限于用于某些溶剂中，且不能在高于约80℃的温度下使用。
式VI的有机聚硅氧烷化合物可用于宽范围的溶剂中，且不限于其在低于80℃的反应温度下的应用。
其它优点包括固定和刚性结构、不溶于有机溶剂中、耐老化性、较易纯化和高重复使用性。此外，用于制备式VI的化合物的方法灵活，从而允许由少量共同中间体制备宽范围的具有不同连接基团L或含取代基Q和LG的基团G的官能化物质。
式VI的化合物的孔隙率可由微孔变化至大孔，且片段VI中的官能团以及其它取代基的负载量可根据需要变化。式VI的化合物具有紧密连接至非常稳定且惰性的介质上的各官能团的附加优点。
优选地，连接基团L为将G连接至(O3/2)Si-的二价基团，且选自：
i)-(CH2)h(CHD)n(Y)m(CH2)h-，其中D选自H、CN、OH和C(O)OR，Y选自-N(R)-、-O-、-S(O)d、-CO2-、-CON(R)-、-N(R)CO-、-C(R)＝N-和环状二价部分，优选
d为0-2，优选为0；h独立地为0-4，优选为2或3；m独立地为0或1；n为0-4；且R独立地为H、C1-6或苯基，优选H、甲基或乙基；
ii)-(CH2)hS(O)d(CH2)n(Y)m(CH2)h，其中Y选自-CO2-、-CON(R)-和-N(R)CO-；h独立地为0-4，优选为2或3；m独立地为0或1；n独立地为0-4且d为0-2，优选为0；且R独立地为H、C1-6或苯基，优选H、甲基或乙基；和
iii)-(CH2)hP(＝O)(OR)O-(CH2)h，其中h独立地为0-4，优选为2或3。
在优选实施方案中，将O3/2Si二氧化硅基团连接至基团G的连接基团L在所述二氧化硅基团和基团G之间具有至少3个原子的链。适当地，连接基团L在所述二氧化硅基团和基团G之间具有不超过15个原子的链长，优选2-13个原子如不超过12个原子。在尤其优选的实施方案中，连接基团L包含至少3个部分，与所述二氧化硅基团键接的-CH2CH2-、连接原子和任选的连接部分。优选地，连接原子位于从所述二氧化硅基团起沿该连接基团的第三个原子处，且选自碳、氧、硫、磷和氮。作为连接原子，尤其优选硫和碳。取决于连接原子，基团L可分别称为碳连接的、氧连接的、硫连接的、磷连接的或氮连接的。
优选地，连接基团L为-[CH2CH2S(O)0-2]0-1[CH2]0-3[A"]0-1，其中A"选自：
-NH(CO)-，
-CH(CH2CO)(CO)NCH2-，
-N(CO)(CO)，其中基团G包含芳族环且羰基碳原子与所述芳族环中的相邻碳原子直接结合，
-N(CH3)-，
-O(CO)0-1-。
优选的碳连接基团L的实例包括-(CH2)3-、-CH2CH2CHC((O)OCH3)-、-CH2CH2CH(CN)-、-CH2CH2CH(CN)CONH(CH2)1-4-、-(CH2)2-3NHCO-、-(CH2)2-3CONH-、(CH2)3O(CH2)2CHOHCH2NHCH2-、-(CH2)3O(CH2)2CHOHCH2S-和-(CH2)3NHCH2-。优选的硫连接基团的实例包括-CH2CH2S、-CH2CH2S(CH2)1-4SCH2-、-CH2CH2S(CH2)1-4NHCO-、-CH2CH2SCH2CONH(CH2)0-2、-CH2CH2S(CH2)2NH(CH2)0-2-、-CH2CH2S(CH)(CH2CO)(CO)NCH2-和-(CH2)2P(＝O)(OR)O-。
在与所述优选连接基团组合下，基团G优选为邻、间或对溴苯基。
离去基团LG适当地选自卤化物和拟卤化物。离去基团可根据具体反应和与化合物I一起使用的催化剂来选择。
在优选实施方案中，当待结合的催化剂包含Pd时，LG为Br；当所述催化剂包含Cu时，LG为I；和当所述催化剂包含Fe时，LG为Cl。当所述催化剂包含Ni时，LG适当地为酯、腈或烷氧基如甲氧基。在尤其优选的实施方案中，当基团G为芳基时，芳基G在相对于连接基团L的苯环间位或对位具有溴取代基。
在优选实施方案中，基团G的取代基Q选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N＝CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、CONR2、NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分如-O-C(O)-之间形成的环，其中醚氧与G结合，且羰基为基团L的一部分。适当地，当G为芳基时，取代基Q位于相对于连接基团L的邻位或间位。
在另一优选实施方案中，具有取代基Q的芳基G可在两种形式之间平衡，且任选可衍生化。通过选择合适的取代基Q，平衡的移动可受到反应条件如pH值改变的影响或者通过添加组分被影响，从而提供了一种控制或调节平衡所处位置和控制催化剂的结合或释放水平的方法。
优选的具有取代基Q的基团G的实例可处于两种形式之间的平衡中。当Q为OH时，其优选位于邻位，且连接基团L包含能与所述OH取代基可逆成环的基团，优选L包含侧酸或酯基CO2R，其中所述OH取代基和酸或酯基可成环。当Q为NR2、优选为NHR或NH2时，该基团可通过改变pH值而可逆形成铵离子N+H3或N+R3，或者在游离CO2存在下形成-N(R)CO2H。取代基Q可为-OR，优选为-OCH3，且在三烷基硅烷存在下可可逆地转化成-O+(R)-SiR3。当取代基Q为CO2H时，改变pH值可可逆地将该基团转化成羧酸根阴离子。当R为NH2时，可加成丙酮或其它羰基官能团以将胺衍生为相应的亚胺，例如在丙酮的情况下，反应可通过用水洗涤而逆转。通过改变反应条件或者引入其它组分，基团Q可以以多种形式存在，因此能控制平衡位置。
在第五方面中，本发明提供了式I的化合物、优选式VI的化合物的用途，用于从反应介质中选择性移除组分从而可对所述组分进行处理且随后将所述组分返回至反应介质中。
适当地，待从反应介质中移除的组分为一种或多种催化剂和未反应的进料。通常随后不将未反应的进料返回至反应介质中。在优选实施方案中，待移除的组分包含具有或不具有辅助配体的金属，更优选周期表第8、9、10或11族的金属。优选金属的实例包括钯、铂、铑、钌、铱、镍、铜和铁，其任选包含辅助配体。
在第六方面中，本发明包括催化剂CAT与式I的化合物、优选式VI的化合物的有机金属物种，其中CAT包含具有或不具有辅助配体的金属。催化剂CAT优选包含钯、铂、铑、铱、钌、铜、镍或铁，其任选包含辅助配体。催化剂CAT优选在前文所定义的具有取代基Q和离去基团LG的基团G处结合至化合物I。优选地，催化剂CAT插在基团G的芳基、杂芳基或烷基与离去基团LG之间，如下式VII所示：
[SUP]-[L]-[G]-[CAT]-[LG]
用于处理式VII的物种的化合物合适地具有前文所定义的式R""[MET]e[X"]f(化合物IV)或为其盐，优选碱金属盐M"X"如R""B(OH)3 -K+，且在与式VII的化合物接触之后，催化剂CAT被释放至反应介质中。从反应介质中选择性移除催化剂允许补充或改变进料、移除杂质或副产物，而没有在该处理中与在反应介质中保留均相催化剂相关的缺点。
催化剂CAT适当地用于通过均相催化过程形成新碳-碳、碳-氮、碳-氧或其它碳-杂原子键的均相催化方法中，其中可将所述催化剂选择性移除并返回至所述反应中，所述方法：包括将催化剂加成至式R"-LG的化合物中，其中LG为前文所定义的离去基团，从而制得式VIII的有机金属物种R"-CAT-LG；对化合物VIII进行处理，由此使得LG被选自芳基、杂芳基、苄基、烷基、乙烯基、烯丙基、炔基、烯基或杂环部分的基团置换，从而提供式IX的物种R"-CAT-R""；其中R"和R""独立地选自芳基、杂芳基、苄基、烷基、乙烯基、烯丙基、炔基、烯基或杂环部分。
用于处理式VIII的物种的化合物适当地具有前文所定义的式R""[MET]e[X"]f或为其盐，且在与式VIII化合物接触之后，制得式IX的化合物和[MET]e[X"]f+1。然后，可对式IX的化合物进行处理以将催化剂CAT释放至反应介质中并形成化合物R"-R""。然后，适当地通过与式I或VI的化合物结合而从反应介质中回收催化剂，由此允许对反应介质进行处理，以例如移除副产物、未反应的反应物等，或者允许引入新反应物或者在不存在催化剂下改变反应条件。然后可根据需要，将捕集的催化剂返回至所述反应介质中。
优选地，LG为卤化物或前文所定义的拟卤化物如三氟甲烷磺酸根；或者在使用特定金属的催化条件下，为醇盐、酯和腈。
我们发现，本发明的有机聚硅氧烷尤其适于回收宽范围反应中所用的金属催化剂，在所述反应中，在金属催化剂的催化下，芳基、乙烯基、杂环或烷基硼酸与芳基、苄基、烷基、乙烯基、烯丙基、炔基、烯基、酰基、磺基或杂环、卤化物或拟卤化物反应。
在第七方面中，本发明提供一种通过均相催化制备反应产物的方法，包括：使进料在均相催化剂存在下在反应介质中反应，从而直接或间接制备反应产物；使所述催化剂与式I的化合物、优选式VI的化合物接触以从所述反应介质中移除所述催化剂，从而制得包含与式I的化合物、优选式VI的化合物结合的催化剂的有机金属物种；对所述催化剂进行处理，将所述催化剂返回至所述反应介质中；并使第二进料在返回的均相催化剂存在下反应，从而制得第二反应产物或同一反应产物的第二批次。
第一进料和第二进料可相同或不同。对药物制备过程而言，出于调节原因，第一进料和任意随后的进料有利地是相同的。借助合适的分析和质量控制，可使用不同的进料。催化剂的移除允许延长催化剂的寿命，且式I的化合物有利地通过从反应介质中移除过量的进料以及待再生的催化剂而纯化反应产物。所述催化剂当从反应介质中移除时暂时呈非均相形式，和通过使结合的催化剂与第二进料接触而释放至所述反应介质中。
从反应介质中移除催化剂以形成有机金属物种、对所述物种进行处理和将所述催化剂重新引入相同或不同的反应介质中的方法可根据需要进行重复。
该方法允许移除过量的试剂，由此改进产物分离。
在另一优选方面中，本发明提供了一种通过均相催化制备包含偶合二芳基、芳基-杂芳基、芳基-烷基、杂芳基-烷基、二杂芳基、二烷基反应产物的反应产物的方法，包括：使包含式R""[MET]e[X"]f或R""[MET]e[X"]f -M"+的化合物的进料与式R"Br的化合物在包含金属的均相催化剂存在下在反应介质中反应，从而制得式R"-R""的偶合二芳基产物；使所述催化剂与如上所定义的式I的化合物、优选式VI的化合物接触以从反应介质中移除催化剂；通过与前文所定义的式R""[MET]e[X"]f的化合物接触而对所述催化剂进行处理，从而将其返回至所述反应介质中；并使所述返回的金属催化剂与另一进料接触以进行另一反应，从而制得第二反应产物。
催化剂可适当地包含任何适于所实施的反应的金属。根据本发明方法用于处理的合适催化剂的实例包括Pt、Pd、Ni、Fe、Cu、Ir、Ru、Rh。本发明能从反应介质中移除金属催化剂并将其与任何可存在的结合辅助配体一起重新引入反应介质中。
尤其是对Suzuki反应而言，催化剂可适当地包含Pd、Ni和Fe；对形成C-N和C-O键而言，包含Pd、Cu、Ni和Fe；对形成C-C键而言，包含Pd、Ni、Fe、Cu、Ir、Ru、Rh。合适钯催化剂的实例包括与如下基团组合的钯：包括单齿和双齿膦的膦、亚磷酸酯、亚磷酰胺、卡宾、含氮配体和含氧配体，以及这些基团中两种或更多种的组合。特定钯催化剂的实例包括乙酸钯、双(三苯基膦)氯化钯或双(三苯基膦)乙酸钯和四(三苯基膦)钯(0)(包括三-二亚苄基丙酮二钯(0))以及其它钯配体盐及其它金属。
本发明能从宽范围的催化反应中移除催化剂，所述反应包括α芳基化(金属烯醇化物)、酰胺化、胺化、醚化、酯化、氰化(氰根离子)和羰基化反应。其中可使用本发明移除和重新引入催化剂的具体反应实例包括Miyaura硼基化(频哪醇硼基化)、Buchwald Hartwig胺化(伯或仲胺)、Ullman醚化、Ullmann胺化(Goldberg反应)、用于加氢甲酰化的羰基化(形成酯、酸、酰胺和二酮)、Chan Lam胺化、Mizoroki Heck反应(烯烃)、Sonogashira反应(炔)、Hiyama反应(ArSi)、Kumada Corriu反应、Negishi反应、还原Heck反应、Tsuji Trost反应(烯醇化物)、Stille反应和SuzukiMiyaura反应。
制备反应产物的方法可以以间歇方法进行，尽管可使用连续方法。将催化剂和进料适当地进料至反应区中。本发明的化合物适当地位于围绕反应区的再循环回路的独立床如常规筒设置中。反应在反应区中进行，然后使反应混合物通过独立床并与本发明的化合物接触。所述催化剂以及根据需要未反应的进料在所述床中结合，且将贫含这些组分的反应混合物在别处进料。然后使包含与先前所用那些相同或不同的组分或偶合部分的新进料通过所述床，并从所述床中释放出催化剂并携带回至其中实施第二或随后的反应的反应区中。
当化合物I或VI包含二氧化硅或氧化铝载体时，适于官能化以制得式I或VI的化合物的二氧化硅和氧化铝包括任何分别具有表面Si(OH)或Al(OH)部分的二氧化硅或氧化铝。所述二氧化硅或氧化铝可通过用烯基三烷氧基硅烷如获自Sigma Aldrich的乙烯基三甲氧基硅烷(目录号235768)处理市售二氧化硅或氧化铝而制备。硫连接的化合物可通过在产生自由基的条件下用硫醇处理而提供硫连接的式I或VI的化合物而制备。官能化的三烷氧基硅烷可通过与物种反应以制得所需官能团而制备，然后将其涂覆于现有二氧化硅或氧化铝载体上或者与之反应。
当化合物I或VI包含聚合物如聚苯乙烯载体时，市售官能化单体如官能化苯乙烯与单体如苯乙烯在存在或不存在共聚物添加剂下使用标准技术共聚提供官能化的聚合物载体。替代地，还可使用常规方法对预先形成聚合物进行官能化。
现在借助下文说明性实施例阐述本发明。
实施例1—制备4-溴苯基酰胺基乙基硫醚乙基二氧化硅
将半胱胺盐酸盐(193.10g，1.7mol)搅拌并加热至120℃。当物料熔融时，经30分钟添加乙烯基三甲氧基硅烷(229.95g，1.55mol)和过氧化叔丁基(2.0ml，10.89mmol)。将所述非均相混合物在120-130℃下再加热1小时，然后第二次添加过氧化叔丁基(2.0ml，10.9mmol)。将所述反应混合物在该温度下搅拌2小时，所述溶液其后变为均相。然后将所述溶液冷却至室温，从而提供粗产物。
将上文该粗产物、二氧化硅(1.00kg，70-230目)和甲苯(2.5L)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤并用甲苯、乙醇和水洗涤，然后在烧结漏斗上干燥，直至可流动。将该半干物料与水(2L)的混合物搅拌，并将pH探针小心地浸入该溶液中。经10分钟添加氢氧化钠溶液(853ml，1.5M)。在添加期间，监测溶液的pH值，并要求pH 8.8-9.2的终点。将所述混合物再搅拌20分钟，然后过滤，用水和甲醇洗涤，并在真空烘箱中干燥。结构通过NMR技术证实。
将4-溴苯甲酸(1.2g，6mmol，1.05eq.，基于官能团(FG)负载量)和DMF(15ml)的混合物在室温下搅拌5分钟，从而提供无色溶液。在持续搅拌下，添加二异丙胺(1.05eq.，基于FG负载量)，随后以5分钟的间隔添加O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐(1.6g，6mmol，1.05eq.，基于FG负载量)。再经5分钟后，添加获自上文的产物(5.0g)并继续搅拌1小时，其后将反应混合物过滤，用甲醇、1M Na2CO3水溶液、水和甲醇洗涤并干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例2A—制备4-溴苯基酰胺基丙基二氧化硅
将二氧化硅(50g，70-200微米，)、3-氨基丙基三甲氧基硅烷(11.2g，62.5mmol)和甲苯(140ml)在回流下加热4小时。然后将所述反应冷却并过滤。将固体用甲醇洗涤并在真空烘箱中干燥。
将4-溴苯甲酸(1.21g，6mmol)和DMF(15ml)在室温下搅拌5分钟，从而提供无色颜色。在持续搅拌下，添加二异丙胺(1.58g，6mmol)，随后以5分钟间隔添加O-(苯并三唑-1-基)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐(2.28g，6mmol)。再经5分钟后，添加3-氨基丙基官能化的二氧化硅(获自上文)(5.00g，1.25mmol/g官能团负载量)，并继续搅拌1小时，其后将所述反应混合物过滤，将所述二氧化硅用甲醇、水、1M Na2CO3水溶液、水和甲醇洗涤，并在真空烘箱中干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例2B：制备4-溴苯基酰胺基丙基二氧化硅
将苯甲酸(2.11g，10.5mmol)和DMF(25ml)的溶液在室温下搅拌5分钟。在室温下添加三乙胺(2.00g，20.0mmol)并继续搅拌，在5分钟后，添加HBTU(3.98g，10.5mmol)，随后在5分钟后，添加氨基丙基三甲氧基硅烷(1.79g，10.0mmol)。再将所述反应混合物在室温下振荡1小时。
将上述粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50mL)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，并用甲苯和甲醇洗涤，随后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例3—制备溴苯基二氧化硅：
将溴苯基三甲氧基硅烷(1.00g，3.6mmol)、二氧化硅(5.00g，70-230)和甲苯(20ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤并用甲苯洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例4：制备4-溴苯基硫醚乙基二氧化硅
将三甲氧基乙烯基硅烷(1.48g，10.0mmol)、4-溴苯硫酚(2.27g，12.0mmol)、AIBN(0.08g)和甲苯(10ml)的混合物加热至50℃。保持该温度6小时，每小时添加AIBN(0.08g)，且在3小时后添加另外的4-溴苯硫酚(1.14g，6.0mmol)。
将上述粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤并用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例5—制备3-溴苄基琥珀酰亚胺基硫醚乙基二氧化硅：
将巯基琥珀酸(99.87g，0.67mol)加热，直至达到80℃的内部釜温，然后滴加乙烯基三甲氧基硅烷(81.34g，0.59mol)和过氧化二叔丁基(1.74ml，9.5mmol)的溶液。再将所述混合物加热2小时，达到105℃的温度。进一步添加过氧化二叔丁基(1.74ml，9.5mmol)，并将所述混合物再回流1小时。一旦满足(借助质子NMR样品分析)反应完全，则添加甲醇(120ml)，将所述物料冷却至室温。
将二氧化硅(0.38kg，70-200μm，)、甲苯(1.0L)和获自步骤1的物料(0.59mol)在回流下加热4小时。然后将所述反应冷却，将固体物质用甲醇、氢氧化钠、水和甲醇洗涤，然后在烧结漏斗上干燥，直至流动。
将3-溴苄胺盐酸盐(8.90g，40mmol)、碳酸钠水溶液(50ml，1M)和甲苯(50ml)搅拌并加热至约100℃达1小时(或者直至全部固体溶解)，其后将所述混合物冷却，相分离。然后将有机相添加至琥珀酸乙基硫醚二氧化硅(29g，1.4mmol/g负载量)、甲烷磺酸(0.19g，2mmol)和甲苯(50ml)的混合物中。将所得混合物在回流下在Dean-Stark条件下加热4小时，然后冷却。将固体过滤，用甲苯和甲醇洗涤，并在真空烘箱中干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例6：制备2-溴苯基硫醚乙基二氧化硅
将三甲氧基乙烯基硅烷(1.48g，10.0mmol)、2-溴苯硫酚(2.27g，12.0mmol)、AIBN(0.08g)和甲苯(10ml)的混合物加热至50℃。保持该温度6小时，每小时添加AIBN(0.08g)，且在3小时后添加另外的2-溴苯硫酚(1.14g，6.0mmol)。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例7：制备3-溴苯基硫醚乙基二氧化硅
将三甲氧基乙烯基硅烷(1.48g，10.0mmol)、3-溴苯硫酚(2.27g，12.0mmol)、AIBN(0.08g)和甲苯(10ml)的混合物加热至50℃。保持该温度6小时，每小时添加AIBN(0.08g)，且在3小时后添加另外的3-溴苯硫酚(1.14g，6.0mmol)。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例8：制备4-氯苯基硫醚乙基二氧化硅
将三甲氧基乙烯基硅烷(1.48g，10.0mmol)、4-氯苯硫酚(2.17g，15.0mmol)、AIBN(0.08g)和甲苯(10ml)的混合物加热至50℃。保持该温度6小时，每小时添加AIBN(0.08g)，且在3小时后添加另外的4-氯苯硫酚(1.00g，7.0mmol)。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例9：制备4-溴苯基亚砜乙基二氧化硅
将获自实施例4的产物(1.00g)和DCM(14ml)的混合物在冰浴中冷却，在搅拌下添加mCPBA(1.0eq.，基于FG负载量)。将所述混合物经2小时回暖至室温，然后过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例10：制备4-溴苯基砜乙基二氧化硅
将获自实施例4的产物(5.00g)和DCM(14ml)的混合物在冰浴中冷却，在搅拌下添加mCPBA(4.0eq.，基于FG负载量)。将所述混合物经2小时回暖至室温，然后过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例11：制备N-(4-溴苯基)-N-甲基氨基丙基二氧化硅
将氯丙基三甲氧基硅烷(1.99g，10.0mmol)、4-溴-N-甲基苯胺(4.65g，25.0mmol)、溴化钠(1.13g，11.0mmol)和DMF(10ml)的混合物加热至100℃，并在该温度下搅拌17.5小时。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例12：制备4-溴苯甲酸丙酯二氧化硅
将4-溴苯甲酸(4.02g，20.0mmol)、碳酸铯(3.26g，10.0mmol)和DMF(10ml)的混合物加热至50℃并搅拌30分钟。然后添加溴化钠(1.23g，12.0mmol)、氯丙基三甲氧基硅烷(1.99g，10.0mmol)和DMF(10ml)，并将所得混合物在80℃下加热16小时。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例13：制备4-溴苯基乙基二氧化硅
将三甲氧基(2-苯乙基)硅烷(0.50g，2.2mmol)和DCM(5ml)的混合物在冰浴中冷却并滴加溴(1.40g，8.8mmol)。将所得混合物经1小时搅拌并回暖至室温，然后用DCM(5ml)稀释并用Na2S2O7水溶液(10ml，1M)分配。分离有机相，并用水(10ml)和盐水(20ml)洗涤，然后添加甲苯(10ml)并真空移除DCM。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例14：制备4-溴苯氧基丙基官能化的二氧化硅
将氯丙基三甲氧基硅烷(1.99g，10.0mmol)、碘化钠(1.80g，12.0mmol)和DMF(10ml)的混合物加热至50℃达1.5小时。然后添加4-溴苯酚(5.19g，30.0mmol)、碳酸钾(2.07g，15.0mmol)和DMF(10ml)，并将所得混合物在80℃下加热22.5小时。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例15：制备4-溴苯基硫醚乙基；丙基官能化的二氧化硅
将获自实施例4的产物、三甲氧基丙基硅烷(1.0mmol/g二氧化硅进料)和甲苯(3.5ml/g二氧化硅，或最低50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用甲苯和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例16：制备溴邻苯二甲酰亚胺基丙基官能化的二氧化硅
将氯丙基三甲氧基硅烷(1.99g，10.0mmol)、邻苯二甲酰亚胺(3.68g，25.0mmol)、碳酸铯(3.58g，11.0mmol)、溴化钠(1.13g，11.0mmol)和DMF(10ml)的混合物搅拌并加热至55℃达16小时。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(10.00g，70-230目)和甲苯(50ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
将获自上文的产物(6.00g)和DCM(30ml)的混合物冷却至0℃，并滴加溴(1.0eq.，基于FG负载量)。将所述反应混合物经4小时回暖至室温，然后过滤，用DCM、水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例17：苯基4-三氟甲烷磺酸酯硫醚丙基官能化的二氧化硅
将氯丙基三甲氧基硅烷(3.62g，18.0mmol)、苯硫酚(5.75g，46.0mmol)、溴化钠(2.06g，20.0mmol)、碳酸钾(3.78g，27.0mmol)和DMF(18ml)的混合物搅拌并加热至100℃达18小时。
将上文所得的粗产物、二氧化硅(22.00g，70-230目)和甲苯(80ml)的混合物在回流下加热4小时。在冷却后，将所述反应混合物过滤，用水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
将获自上文的产物(8.00g)、4-硝基苯基三氟甲烷磺酸酯(1.0eq.，基于FG负载量)、碳酸钾(1.0eq.，基于FG负载量)和DMF(25ml)的混合物在室温下搅拌4小时，然后过滤并用水和甲醇洗涤，然后干燥。结构通过NMR技术证实。
实施例18—制备负载型钯催化剂
将(双(二叔丁基膦)二茂铁)二氯化钯试样(1mmol)分配至反应管中。添加苯基硼酸(3mmol)和碳酸钾(3mmol)。添加实施例3中制得的负载型芳基Br(5mmol)。向所述反应混合物中添加乙腈(20相对体积)和水(5相对体积)。将所述反应搅拌并加热至60℃。在1小时后借助GCMS分析所述反应，表明苯基硼酸完全消耗。所述负载型芳基Br包含颜色且溶剂为极浅黄色。催化剂被着色，且颜色由溶液染至所述负载型芳基溴上。当洗涤载体时，释放催化剂，所述载体可用于新的反应中。
实施例19—从Suzuki反应中移除钯
将(双(二叔丁基膦)二茂铁)二氯化钯试样(0.05mmol)分配至反应管中。添加4-溴苯腈(1mmol)、苯基硼酸(1.1mmol)和碳酸钾(1.1mmol)。向所述反应混合物中添加乙腈(5相对体积)和水(5相对体积)。将所述反应搅拌并加热至60℃。在18小时后借助GCMS分析所述反应，表明4-溴苯腈完全消耗。添加在实施例3中制得的负载型芳基Br(0.5mmol)，并将所述混合物在60℃下搅拌过夜。所述负载型芳基Br包含颜色且溶剂为极浅黄色。
实施例20—负载型钯催化剂在Suzuki反应中的应用
将4-溴苯腈(1mmol)、苯基硼酸(1.1mmol)和碳酸钾(1.1mmol)添加至反应管中。向所述反应混合物中添加乙腈(5相对体积)和水(5相对体积)。将在实施例18中制得的连接有Pd配体有机金属物种的负载型芳基溴添加至所述反应中。将所述反应搅拌并加热至60℃。在18小时后借助GCMS分析所述反应，表明4-溴苯腈完全消耗。添加所述负载型芳基Br(0.5mmol)，并将所述混合物在60℃下搅拌过夜。所述负载型芳基Br包含颜色且溶剂为极浅黄色，催化剂被着色。可洗涤所述载体以释放出所述催化剂，然后根据需要再使用。

Claims (27)

1.一种从液相介质中选择性移除组分并随后将所述组分返回至液相介质中的方法，包括：使下式I的化合物与液相介质接触以使所述组分与化合物I结合，由此形成结合的组分；分离所述结合的组分和所述介质；随后将所述结合的组分返回至所述介质中，并处理所述结合的组分以从化合物I中释放出所述组分，其中化合物I具有下式：
[SUP]-[[L]-[G]]a     (I)
其中：
L为将G连接至SUP的基团，其选自：
i)-(CH2)h[S(O)d]m(CHD)nZm((CH2)nY(CH2)n)m，其中D选自H、CN、OH、-C(O)OR、-C(O)NR2、-C(O)OG、-CONRG，且Y选自O、NR、S(O)d、CO、CO2、-NRCOZm-、-ZmCONR-、-C=N-、杂环，其中Z独立地为O、S、NR；和
ii)-(CH2)hP(=O)(OR)O-(CH2)h；
且其中d独立地为0-2；h为0-15；m独立地为0或1；且n独立地为0-4；
且R独立地选自H或C1-12烷基和苯基；或者L不存在，且G与SUP直接相连；
G选自烷基、芳基、杂环基和杂芳基；其中基团G具有：
a.离去基团LG；和
b.取代基Q，其选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N=CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、-CONR2、-NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分如-O-C(O)-之间形成的环，其中醚氧与G结合，且羰基为基团L的一部分；
SUP为载体，其具有多组n个结合至所述载体上的基团-[L]-[G]。
2.根据权利要求1的方法，其中所述组分包括催化剂，且所述液相介质包括含所述催化剂的反应介质，所述方法包括：通过使式I的化合物与所述反应介质接触以使所述催化剂与式I的化合物结合而从所述反应介质中移除所述催化剂；处理结合的催化剂以将所述催化剂释放至相同或不同的反应介质中。
3.根据权利要求1或2的方法，其中载体SUP选自聚合物、二氧化硅和氧化铝。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中化合物I为有机聚硅氧烷，其中载体SUP包含二氧化硅且基团G为任选取代的卤代芳基、卤代杂芳基或卤代烷基。
5.式I的化合物：
[SUP]-[[L]-[G]]a   (I)
其中：
L为将G连接至SUP的基团，其选自：
i)-(CH2)h[S(O)d]m(CHD)nZm((CH2)nY(CH2)n)m，其中D选自H、CN、OH、-C(O)OR、-C(O)NR2、-C(O)OG、-CONRG，且Y选自O、NR、S(O)d、CO、CO2、-NRCOZm-、-ZmCONR-、-C=N-、杂环，其中Z独立地为O、S、NR；和
ii)-(CH2)hP(=O)(OR)O-(CH2)h；
且其中d独立地为0-2；h为0-15；m独立地为0或1；且n独立地为0-4；
且R独立地选自H或C1-12烷基和苯基；或者L不存在，且G与SUP直接相连；
G为具有选自Cl、Br、I和拟卤化物的离去基团LG和选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N=CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、-CONR2、-NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分之间形成的环的取代基Q的烷基、芳基、杂环基和杂芳基；
SUP为载体，其具有多组n个结合至所述载体上的基团-[L]-[G]。
6.根据权利要求5的化合物，其中SUP包含二氧化硅，且所述化合物具有式VI：
[(O3/2)Si[L]G]a[Si(O4/2)]b[Si(O3/2)V]c
其中：
L为将G连接至(O3/2)Si-的基团，其选自：
i)-(CH2)h[S(O)d]m(CHD)nZm((CH2)nY(CH2)n)m，其中D选自H、CN、OH、-C(O)OR、-C(O)NR2、-C(O)OG、-CONRG，且Y选自O、NR、S(O)d、CO、CO2、-NRCOZm-、-ZmCONR-、-C=N-、杂环，其中Z独立地为O、S、NR；和
ii)-(CH2)hP(=O)(OR)O-(CH2)h；
且其中d独立地为0-2；h为0-15；m独立地为0或1；且n独立地为0-4；
且R独立地选自H或C1-12烷基或者苯基；或者L不存在，且G与SUP直接相连；
G为烷基、芳基、杂环基、杂芳基和杂芳族基团；
其中LG为选自Cl、Br、I和拟卤化物、磺酸根(包括三氟甲烷磺酸根)、腈、重氮基、酯和烷氧基的离去基团；且取代基Q选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N=CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、-CONR2、-NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分如-O-C(O)-之间形成的环，其中醚氧与G结合，且羰基为基团L的一部分；
V为任选取代的C1-12烷基、C2-12烯基、或C2-12炔基、或芳基、或C1-12烷芳基硫醚、亚砜、砜、胺或聚烷基胺或膦或其它含磷基团；
硅酸根氧原子的自由价被一个或多个选自如下的基团饱和：
式VI的其它基团的硅原子；
氢；
直链或支化C1-12烷基；
式R8 3M1O1/2的端基、式R8 qM1(OR9)jOk/2或Al(OR9)3-pOp/2或R8Al(OR9)2-rOr/2的交联桥接成员或聚合物链，其中M1为Si或Ti；R8和R9独立地选自直链或支化C1-40烷基、芳基和C1-40烷芳基；k为1-3的整数，q为1-2的整数，且j为0-2的整数，从而使得j+k+q=4；p为1-3的整数；且r为1-2的整数；和
其它已知的氧合金属桥接体系，其中所述金属为锆、硼、镁、铁、镍或镧系元素；且
a、b和c为整数，a大于0，且a、b和c使得当b为0时，a:c之比为0.001-1000，且当b为1或更大时，a:b之比为0.001-1000。
7.根据权利要求5或6的化合物，其中L为将G连接至(O3/2)Si-的二价基团，且选自：
i)-(CH2)h(CHD)(Y)m(CH2)h-，其中D选自H、CN、OH和C(O)OR，Y选自-N(R)-、-O-、-S(O)d、-CO2-、-CON(R)-、-N(R)CO-、-C(R)=N-和环状二价部分，d为0-2，h独立地为0-4，m独立地为0或1且R独立地为H、C1-6或苯基；
ii)-(CH2)hS(O)d(CH2)n(Y)m(CH2)h，其中Y选自-CO2-、-CON(R)-和-N(R)CO-，h独立地为0-4，m独立地为0或1，n独立地为0-4且d为0-2，且R独立地为H、C1-6或苯基；和
iii)-(CH2)hP(=O)(OR)O-(CH2)h，其中h独立地为0-4。
8.根据权利要求5-7中任一项的化合物，其中连接基团L在二氧化硅基团和基团G之间具有至少3个原子且不超过15个原子的链。
9.根据权利要求5-8中任一项的化合物，其中连接基团L选自：
-(CH2)3-
-CH2CH2CHC((O)OCH3)-
-CH2CH2CH(CN)-
-CH2CH2CH(CN)CONH(CH2)1-4-
-(CH2)2-3NHCO-
-(CH2)2-3CONH-
-(CH2)2O(CH2)2CHOHCH2NHCH2-
-(CH2)2O(CH2)2CHOHCH2S-
-(CH2)3NHCH2-
-CH2CH1S-
-CH2CH2S(CH2)1-4SCH2-
-CH2CH2S(CH2)1-4NHCO-
-CH2CH2SCH2CONH(CH2)0-2-
-CH2CH2S(CH2)2NH(CH2)0-2-
-CH2CH2S(CH)(CH2CO)(CO)NCH2-
-(CH2)2P(=O)(OR)O-。
10.根据权利要求5-9中任一项的化合物，其中离去基团LG选自卤化物、磺酸根、重氮基、腈、酯和烷氧基。
11.根据权利要求5-10中任一项的化合物，其中基团G的取代基Q选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N=CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、CONR2、NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分之间形成的环。
12.根据权利要求5-11中任一项的化合物，其中基团G包含任选取代的溴苯基部分或任选取代的溴杂芳基部分。
13.根据权利要求5-12中任一项的化合物，其中G包含芳基或杂芳基，且取代基Q位于相对于连接基团L的邻位或间位。
14.根据权利要求13的化合物，其中Q选自H、NR2、N+R3、-N(R)CO2H、-N=CR2、OR、-O+(R)SiR3、CO2R、CO2 -、CONR2、NRC(O)R、F、Cl、NO2、CN和在基团Q和基团L的一部分之间形成的环，其中R为C1-6烷基。
15.根据权利要求5-14中任一项的化合物，其中G包含选自如下的杂芳基：
和选自如下的杂环基：
其中J和K为二价时，独立地选自O、NR、S和CH2，或者为三价时，独立地选自=N-、=CH-；且其中HET表示存在于成环HET环中的含杂原子物种。
16.根据前述权利要求中任一项的化合物，其中连接基团L为-[CH2CH2S(O)0-2]0-1[CH2]0-3[A"]0-1-，其中A"选自：
-NH(CO)-，
-CH(CH2CO)(CO)NCH2-，
-N(CO)(CO)，其中基团G包含芳族环且羰基碳原子与所述芳族环中的相邻碳原子直接结合，
-N(CH3)-，和
-O(CO)0-1-。
17.如权利要求5-16中任一项所定义的式I或VI的化合物的用途，其用于从反应介质中选择性移除组分，从而可对所述组分进行处理，和随后将所述组分返回至所述反应介质中。
18.根据权利要求17的用途，其中待从反应介质中移除的组分为一种或多种催化剂和未反应的进料。
19.根据权利要求17或18的用途，其中待移除的组分包括含过渡金属和任选的配体的催化剂。
20.一种包含催化剂CAT和如权利要求5-16中任一项所定义的式I或VI的化合物的有机金属物种，其中催化剂CAT包含具有或不具有辅助配体的金属。
21.根据权利要求20的有机金属物种，其具有式VII：
[SUP]-L-G-CAT-LG       (VII)
其中SUP、L、G和LG如权利要求5-14中任一项所定义。
22.根据权利要求20或21的有机金属物种，其中催化剂CAT包含钯、铂、铑、铱、钌、铜、镍或铁和任选地包含辅助配体。
23.一种在包含催化剂的介质中在碳原子和第二碳原子或杂原子之间形成共价键的均相催化方法，其中将所述催化剂从所述反应介质中选择性移除并返回至所述反应介质，所述方法：包括使催化剂CAT与式II的化合物R"-LG接触，从而制得式III的有机金属物种R"-CAT-LG；用化合物IV R""[MET]e[X"]f处理III以用基团R""置换离去基团LG，从而形成化合物V R"-R""并将催化剂CAT释放至所述反应介质中，其中：
i)R"和R""独立地选自芳基、杂芳基、苄基、烷基、乙烯基、烯丙基、炔基、酰基、磺酰基或杂环部分；
ii)LG为选自卤素、拟卤素和OH的离去基团；
iii)[MET]选自能用于有机金属物种中的金属和硼；
iv)X"选自卤素和OH；
v)e为0或1，且f为1-4的整数，对其进行选择以满足物种R""[MET]e-的自由价。
24.根据权利要求23的用于制备包含式R"-R""的产物的反应产物的方法，其中R"和R""独立地选自芳基、杂芳基、苄基、烷基、烯基、乙烯基、烯丙基、炔基、酰基、磺酰基或杂环部分，所述方法：包括在反应介质中使包含式R""[MET]e[X"]f的化合物的进料与式R"Br的化合物在包含金属的均相催化剂存在下反应，从而制得式R"-R""的偶合产物；使所述催化剂与如权利要求5-15中任一项所定义的式I或VI的化合物接触，从而从所述反应介质中移除所述催化剂；通过与前文所定义的式R""[MET]e[X"]f的化合物接触而处理所述催化剂；和处理所述催化剂从而将其返回至所述反应介质中，并使返回的金属催化剂与另一进料接触以实施另一反应，从而制备第二反应产物。
25.根据权利要求23或24的方法，其中基团R"和R""独立地选自芳基和杂芳基。
26.根据权利要求23-25中任一项的方法，其中所述产物通过选自如下的反应制备：Miyaura硼基化、Buchwald Hartwig胺化、Ullman醚化、Ullmann胺化(Goldberg反应)、用于加氢甲酰化的羰基化(形成酯、酸、酰胺和二酮)、Chan Lam胺化、Mizoroki Heck反应、Sonogashira反应、Hiyama反应、Kumada Corriu反应、Negishi反应、还原Heck反应、TsujiTrost反应、Stille反应和Suzuki Miyaura反应。
27.根据权利要求23-26中任一项的方法，其中所处催化剂选自乙酸钯、双(三苯基膦)氯化钯或双(三苯基膦)乙酸钯和四(三苯基膦)钯、FeCl2、CuX，其中X为卤化物、NiCl2或Ni环辛二烯(NiCOD)或者包含选自第8、9、10或11族的金属催化剂或前体。
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