CN106488901B - 用于合成茚类的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于合成2,3,4,5,6,7‑取代的茚类的新的工艺，所述2,3,4,5,6,7‑取代的茚类是对于形成某些柄型金属茂催化剂有用的前体。

Description

用于合成茚类的工艺
引言
本发明涉及用于合成2,3,4,5,6,7-取代的茚类的工艺，所述2,3,4,5,6,7-取代的茚类是对于形成某些柄型金属茂(ansa-metallocene)催化剂有用的前体。
发明背景
熟知的是，乙烯(以及通常地，α-烯烃类)在低压或中压下在某些过渡金属催化剂的存在下可以容易地聚合。这些催化剂通常被称为齐格勒-纳塔型催化剂(Ziegler-Nattatype catalyst)。
催化乙烯(以及通常地，α-烯烃类)的聚合的这些齐格勒-纳塔型催化剂中的特别的组包括铝氧烷活化剂和金属茂过渡金属催化剂。金属茂包括在两个η5-环戊二烯基型配体之间结合的金属。通常，η5-环戊二烯基型配体选自η5-环戊二烯基、η5-茚基以及η5-芴基。
还熟知的是，这些η5-环戊二烯基型配体可以以无数种方式被改性。一种特别的改性包括在两个环戊二烯基环之间引入连接基以形成柄型金属茂。
WO2011/051705描述了当用于聚乙烯的聚合时，展示特别地高的催化性能的某些柄型金属茂催化剂。WO2011/051705中描述的催化剂包括在两个相互连接的茚基部分之间结合的金属原子。茚基部分在每个茚基部分的2位、3位、4位、5位、6位和7位具有取代基，并且连接基(例如-CH2-CH2-)将各茚基部分的1-位连接在一起。
在此类柄型金属茂催化剂的合成中，首先形成期望的2,3,4,5,6,7-取代的茚前体并且然后通过插入将两个茚基部分的1-位连接在一起的连接基来使两个茚基部分交联。然后，产生的连接的双(2,3,4,5,6,7-取代的茚基)配体与期望的金属络合以形成柄型金属茂催化剂。
作为此合成程序的部分，对于用于形成期望的2,3,4,5,6,7-取代的茚前体的简单的、有效的且可缩放的工艺存在需求。
O’Hare等人(Organometallics 1992,11,48)描述了用于形成七甲基茚的工艺，所述七甲基茚作为用于形成某些金属茂催化剂[也就是，双(七甲基茚基)铁(II)、双(七甲基茚基)-六氟磷酸铁(III)、双(七甲基茚基)六氟磷酸钴(III)以及双(七甲基茚基)钴(II)]的前体。
由O’Hare等人描述的工艺包括若干不同的反应步骤。第一步包括使惕各酸与亚硫酰氯在回流下反应持续5小时。将过量的亚硫酰氯在78℃下蒸发掉。然后将产物在减压下(10mmHg,大约37℃)蒸馏以给出95％收率的无色液体(惕各酰氯(tigloyl chloride))。在随后的步骤中，将AlCl3的混合物在CS2中在-5℃下搅拌并且经过1小时的时间段缓慢地添加1,2,3,4-四甲基苯和惕各酰氯的混合物。在添加之后，混合物变成红棕色并且添加固体CS2。将混合物加温至室温并且搅拌过夜。然后，将混合物加热至50℃持续2小时并且然后倾入到冰和浓HCl的混合物中，之后，用二乙醚萃取并且经CaCl2干燥醚层。在蒸馏之后，获得深棕色粗制液体，其在减压下进一步地被蒸馏以给出85％收率的黄色油状液体(2,3,4,5,6,7-六甲基二氢茚-1-酮酮)。在另外的步骤中，使该酮与LiMe反应以形成七甲基茚。
尽管上文描述的工艺使形成期望的茚产物成为可能，然而对于形成可以被用于形成柄型金属茂催化剂(例如WO2011/051705中描述的那些)的特别的2,3,4,5,6,7-取代的茚类的改进的方法仍存在需求。特别地，对于简单的、有效的、提供良好的产物纯度并且适合于放大(scale-up)的改进的合成方法存在需求。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供用于制备以下示出的式I的化合物的工艺：
Figure BDA0001174186630000031
其中R1和R2各自是(1-10C)烷基；
并且其中该工艺包括以下步骤：
(i)使式A的化合物：
Figure BDA0001174186630000032
其中R1和R2各自是如上文所定义的；
与氯化剂或溴化剂反应以形成式B的化合物：
Figure BDA0001174186630000033
其中R1和R2各自是如上文所定义的并且X是氯或溴；
以及然后将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂添加至反应混合物以与化合物B反应，以形成式C的化合物：
Figure BDA0001174186630000041
其中R1和R2各自是如上文所定义的；
(ii)使式C的化合物与氢负离子转移试剂的溶液反应以使酮还原成对应的醇，并且然后通过将脱水剂添加至反应混合物以形成式I的化合物，也就是使醇脱水。
上文定义的工艺的步骤(i)是“一锅”步骤(“one-pot”step)。因此,当步骤(i)中陈述将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂添加至反应混合物以与化合物B反应，以形成式C的化合物时，其意指将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂直接地添加至包含式B的化合物的反应混合物。在添加1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂之前，分离式B的化合物是不必要的。
合适地，步骤(ii)也是“一锅”反应，其中通过使式C的酮还原而形成的醇的脱水通过将脱水剂直接地添加至包含醇(还原的酮)的反应混合物来促进。在添加脱水剂之前，分离醇(还原的酮)是不必要的。
根据本发明的第二方面，提供用于制备如上文定义的式C的化合物的工艺，
其中该工艺包括以下步骤：
(i)使式A的化合物：
Figure BDA0001174186630000042
其中R1和R2各自是如上文所定义的；
与氯化剂或溴化剂反应以形成式B的化合物：
Figure BDA0001174186630000051
其中R1和R2各自是如上文所定义的并且X是氯或溴；
以及然后将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂添加至反应混合物以与化合物B反应，以形成式C的化合物：
Figure BDA0001174186630000052
其中R1和R2各自是如上文所定义的。
根据本发明的第三方面，提供形成如本文定义的式I的化合物的工艺，所述工艺包括使如本文定义的式C的化合物与氢负离子转移试剂的溶液反应以使酮还原成对应的醇并且然后使醇脱水以形成如本文定义的式I的化合物。
根据本发明的第四方面，提供用于形成式II的化合物的工艺
Figure BDA0001174186630000053
其中
R1、R2是如本文所定义的；并且
L是：式-[C(RxRy)]n-的桥接基团，其中n是1、2或3并且Rx和Ry各自独立地是氢、(1-6C)烷基、(2-6C)烯基、(2-6C)炔基或(1-6C)烷氧基；或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自(1-6C)烷基、(2-6C)烯基、(2-6C)炔基、(1-6C)烷氧基或苯基；
其中该工艺包括：
(i)通过如本文定义的工艺，形成式I的化合物；
(ii)使式I的化合物与下式的有机锂化合物、有机钠化合物或有机钾化合物反应：
MQ
其中M是锂、钠、或钾并且Q是(1-6C)烷基或芳基；
以形成以下示出的式D的化合物：
Figure BDA0001174186630000061
(iii)使两当量的上文示出的式D的化合物与一当量的具有以下示出的式E的化合物反应：
Z1-L-Z2
(E)
其中L是如前文所定义的并且Z1和Z2是合适的离去基团(例如卤素(例如氯或溴))，以形成式II的化合物。
根据本发明的第五方面，提供用于形成式III的化合物的工艺
Figure BDA0001174186630000071
其中R1、R2和L是如本文所定义的；
X是锆、铪或钛；
Y选自卤素、氢负离子、膦酸化或磺酸化的阴离子、或任选地被卤素、硝基、氨基、苯基、(1-6C)烷氧基、或Si[(1-4C)烷基]3取代的(1-6C)烷基、(1-6C)烷氧基、芳基或芳氧基。
其中该工艺包括：
(i)通过在上文本发明的第四方面中定义的工艺，形成式II的化合物；
(ii)使式II的化合物与下式的化合物反应：
X(Y)2(Z3)2
其中X和Y是如上文所定义的并且Z3是合适的离去基团(例如氯)。
本发明还涉及通过本文定义的工艺中的任一个可获得的、获得的、或直接地获得的如本文定义的式I、式II或式III的化合物。
在从属权利要求中公开优选的实施方案。
发明详述
定义
烷基
如本文所使用的术语“烷基”包括提到的典型地具有1个、2个、3个、4个、5个或6个碳原子的直链的或支链的烷基部分。此术语包括提到的诸如甲基、乙基、丙基(正丙基或异丙基)、丁基(正丁基、仲丁基或叔丁基)、戊基、己基及类似基团的基团。特别地，烷基可以具有1个、2个、3个或4个碳原子。
烯基
如本文所使用的术语“烯基”包括提到的典型地具有1个、2个、3个、4个、5个或6个碳原子的直链的或支链的烯基部分。该术语包括提到的包含1个、2个或3个碳碳双键(C＝C)的烯基部分。此术语包括提到的诸如乙烯基(ethenyl)(乙烯基(vinyl))、丙烯基(propenyl)(烯丙基(allyl))、丁烯基、戊烯基以及己烯基的基团，以及其顺式异构体和反式异构体两者。
炔基
如本文所使用的术语“炔基”包括提到的典型地具有1个、2个、3个、4个、5个或6个碳原子的直链的或支链的炔基部分。该术语包括提到的包含1个、2个或3个碳碳三键(C≡C)的炔基部分。此术语包括提到的诸如乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基以及己炔基的基团。
烷氧基
如本文所使用的术语“烷氧基”包括提到的-O-烷基，其中烷基是直链的或支链并且包含1个、2个、3个、4个、5个或6个碳原子。在一类实施方案中，烷氧基具有1个、2个、3个或4个碳原子。此术语包括提到的诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基及类似基团的基团。
芳基
如本文所使用的术语“芳基”包括提到的包含6个、7个、8个、9个或10个环碳原子的芳香族环体系。芳基常常是苯基，但可以是具有两个或更多个环的多环环体系，环中的至少一个是芳香族的。此术语包括提到的诸如苯基、萘基及类似基团的基团。
卤素
如本文所使用的术语“卤素(halogen)”或“卤素(halo)”包括提到的F、Cl、Br或I。特别地，卤素可以是F或Cl，其中Cl是更常见的。
被取代的
如本文所使用的关于部分的术语“被取代的”意指在所述部分中的氢原子中的一个或更多个，特别地多达5个，更特别地1个、2个或3个，彼此独立地被对应数目的所描述的取代基替代。如本文所使用的术语“任选地被取代的”意指被取代的或未被取代的。
当然，将理解的是，取代基仅仅在其化学上是可能的位置处，本领域技术人员能够判断(实验地或理论地)特定的取代是否是可能的，而没有不恰当的努力。例如，如果结合至具有不饱和(例如烯属)键的碳原子，那么具有游离氢的氨基或羟基可以是不稳定的。另外，当然将理解的是，本文描述的取代基可以自身被任何取代基取代，服从如技术人员所理解的前面提及的对合适的取代的限制。
式I、式II和式III的化合物
如上文所指示的，本发明涉及通过本文定义的工艺制备式I、式II和式III的化合物。
在本文定义的式I、式II和式III的化合物中，R1和R2各自独立地选自(1-10C)烷基。合适地，R1和R2各自独立地选自(1-3C)烷基。在实施方案中，R1和R2各自独立地选自(1-2C)烷基。在特定的实施方案中，R1和R2两者均是甲基。
合适地，Ra和Rb各自独立地选自(1-4C)烷基、(2-4C)烯基或(2-4C)炔基。甚至更合适地，Ra和Rb各自独立地选自甲基、丙基以及烯丙基。最合适当地，Ra和Rb两者均是甲基。
在实施方案中，L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自甲基、丙基和烯丙基。
在实施方案中，L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自甲基和烯丙基。
在实施方案中，L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiMe2或–Si(Me)(烯丙基)。
在特定的实施方案中，L是-CH2-CH2-、或基团–SiMe2或–Si(Me)(烯丙基)。
在特定的实施方案中，L是-CH2-CH2-、或–SiMe2。
在实施方案中，X是锆或铪。
在特定的实施方案中，X是锆。
在特定的实施方案中，X是铪。
在实施方案中，每个Y基团是相同的。
在实施方案中，Y选自卤素、(1-6C)烷基或苯基，其中烷基或苯基任选地被卤素、硝基、氨基、苯基、(1-6C)烷氧基、或Si[(1-4C)烷基]3取代。
在实施方案中，Y选自卤素或(1-6C)烷基，所述烷基任选地被卤素、硝基、氨基、苯基、(1-6C)烷氧基、或Si[(1-4C)烷基]3取代。
在另一个实施方案中，Y选自卤素或(1-6C)烷基，所述烷基任选地被卤素、苯基、或Si[(1-2C)烷基]3取代。
在另一个实施方案中，Y选自氯、溴、或(1-4C)烷基，所述烷基任选地被卤素、苯基、或Si[Me]3取代。
在特定的实施方案中，Y选自氯或(1-4C)烷基，所述烷基任选地被苯基或Si[Me]3取代。
在另外的实施方案中，Y是氯、溴或甲基。
在另外的实施方案中，Y是氯或溴。
在另外的实施方案中，Y是氯。
在另一个实施方案中，Y是甲基。
在特定的实施方案中，R1和R2两者均是甲基；L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自甲基、丙基以及烯丙基；X是锆或铪；并且Y选自氯、溴、或(1-4C)烷基，所述烷基任选地被卤素、苯基或Si[Me]3取代。
在特定的实施方案中，R1和R2两者均是甲基；L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自甲基和烯丙基；X是锆或铪；并且Y选自氯、溴、或(1-4C)烷基。
用于产生式I的化合物的工艺
如前文所描述的，本发明提供用于制备以下示出的式I的化合物的工艺：
Figure BDA0001174186630000111
所述工艺包括上文定义的步骤(i)和步骤(ii)。
本发明的工艺提供许多独特的优点。首先，用于本发明的第一方面的本文定义的工艺的步骤(i)和步骤(ii)两者均是独立的“一锅”步骤。当相比于现有技术中描述的合成方法时，这提供更简易的工艺。其还提供一些另外的优点。
例如当与由O’Hare等人(Organometallics 1992,11,48)描述的工艺比较时，本发明的工艺的步骤(i)具有以下优点：
·可以减少反应时间和温度，从而使得反应是更有成本效益的并且更适合用于放大。
·取消对蒸馏的需要，蒸馏是耗时的且能源密集型的。
·该工艺可以使用不同于O’Hare等人方法中使用的SOCl2的氯化剂(例如比如草酰氯)，SOCl2可以是有害的，因为其引起严重烧伤。
.·还可以避免CS2的使用，CS2是可燃的、有毒的且具有非常低的闪点。
·反应可以在室温下进行，如果期望这样的话。
·本发明的工艺还使酮(即式C的化合物)能够以高的收率和改进的纯度(在本文描述的实施例中，以96％收率获得六甲基茚酮(Ind#＝O))被产生。
此外，该工艺的总收率是高的(在本文提供的实施例中，94％)并且产物的纯度也是高的。
在步骤(ii)中，已经发现氢负离子转移试剂的使用减少用于使酮还原的反应时间。此外，用于使还原的酮脱水以形成式I的化合物所需的时间也通过本发明的工艺中采用的“一锅”步骤(ii)反应来减少。
反应的第一步骤[步骤(i)]包括使式A的化合物：
Figure BDA0001174186630000121
其中R1和R2各自是如本文所定义的；
与氯化剂或溴化剂反应以形成式B的化合物：
Figure BDA0001174186630000122
其中R1和R2各自是如本文所定义的并且X是氯或溴；
以及然后将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂添加至反应混合物以与化合物B反应，以形成式C的化合物：
Figure BDA0001174186630000131
此全部步骤作为“一锅”反应进行，其中初始反应以形成化合物B，随后添加需要的试剂(1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂)以随后形成化合物C。
构成步骤(i)的反应可以在任何合适的溶剂中进行。本领域的技术人员将知道如何选择用于此反应的合适的溶剂。无毒的极性溶剂例如二氯甲烷、THF、醚类(例如甲基叔丁基醚(MtBE)或二氧六环)等等是可以被使用的溶剂的实例。在特定的实施方案中，溶剂是二氯甲烷。
本领域技术人员将能够选择用于此反应的合适的反应条件(反应气氛、反应温度、反应持续时间以及后处理程序)。
合适地，步骤(i)的工艺可以在室温下(例如20-25℃)进行或反应混合物可以被加热例如直到多达80℃的温度，这取决于使用的溶剂。
步骤(i)的持续时间合适地在1小时和24小时之间，且16小时或更少的反应时间通常是优选的。
合适地，步骤(i)在惰性气氛例如比如氮气气氛下进行。
任何合适的氯化剂或溴化剂可以被用于与式A的化合物的反应。合适地，氯化剂选自由以下组成的组：草酰氯、PCl3、PCl5以及SOCl2，并且溴化剂选自由以下组成的组：PBr3和PBr5。
在实施方案中，氯化剂被用于形成式B的化合物，其中X是氯。在另外的实施方案中，氯化剂选自草酰氯、PCl3和/或PCl5。在特定的实施方案中，草酰氯被用作氯化剂。
式A的化合物和氯化剂之间的反应可以耗费从1小时至20小时。合适地，反应在室温下发生持续多达15小时，或更优选地多达12小时。
式A的化合物和氯化剂或溴化剂之间反应以形成式B的化合物之后，将路易斯酸催化剂连同1,2,3,4-四甲基苯添加至反应混合物。
可以使用任何合适的路易斯酸催化剂。在实施方案中，路易斯酸催化剂选自AlCl3、AlBr3以及BCl3。在特定的实施方案中，路易斯酸催化剂是AlCl3。
合适地，将路易斯酸催化剂添加至反应混合物，之后添加1,2,3,4-四甲基苯。可以将反应混合物冷却例如至小于10℃，之后添加路易斯酸催化剂。
允许式B的化合物和1,2,3,4-四甲基苯之间的反应进行持续多达6小时，并且更优选地多达4小时。
反应可以通过添加酸(例如浓盐酸)以及任选地使反应混合物冷却(例如通过添加冰)来猝灭。
然后，使用标准技术从反应混合物中萃取产物，即式C的化合物。
在此工艺的步骤(ii)中，使式C的化合物与氢负离子转移试剂的溶液反应以使酮还原成对应的醇，然后使所述醇脱水以形成如本文定义的式I的化合物。
再次，此反应可以作为“一锅”反应进行。此反应步骤的第一部分包括式C的化合物的还原。这提供式CR的化合物：
Figure BDA0001174186630000141
此还原通过使用氢负离子转移试剂的溶液来实现。氢负离子转移试剂的合适的实例包括LiAlH4和NaBH4。在特定的实施方案中，氢负离子转移试剂是LiAlH4在合适的溶剂例如比如THF中的溶液。
此反应合适地在惰性气氛例如氮气气氛中进行。还原反应合适地进行持续多达6小时，并且更优选地多达4小时。
反应可以在任何合适的温度下进行。例如，可以使用在0℃至30℃的范围内的温度。合适地，使氢负离子转移试剂的溶液冷却例如至小于10℃，之后添加式C的化合物。
还原反应合适地例如通过添加水来猝灭。然后使还原的式C的化合物(化合物CR)通过添加脱水剂来脱水。可以使用任何合适的脱水剂。合适地，脱水剂是酸，例如浓硫酸、浓盐酸或浓磷酸。将脱水剂直接添加至反应混合物使式C的化合物的还原形式(化合物CR)有效地脱水以提供期望的式I的化合物。
用于脱水步骤的反应时间典型地多达60分钟，并且更优选地多达30分钟。
然后使用标准技术萃取期望的式I的化合物。
用于产生式II的化合物的工艺
根据本发明的第四方面，提供用于形成式II的化合物的工艺
Figure BDA0001174186630000151
其中
R1、R2和L是如本文所定义的。
该工艺包括：
(i)通过如本文定义的工艺，形成式I的化合物；
(ii)使式I的化合物与下式的有机锂化合物、有机钠化合物或有机钾化合物反应：
MQ
其中M是锂、钠、或钾并且Q是(1-6C)烷基或芳基；
以形成以下示出的式D的化合物：
Figure BDA0001174186630000161
(iii)使两当量的上文示出的式D的化合物与一当量的具有以下示出的式E的化合物反应：
Z1-L-Z2
(E)
其中L是如前文所定义的并且Z1和Z2是合适的离去基团(例如卤素(例如氯或溴))，以形成式II的化合物。
此工艺的步骤(i)是前文所定义的。
在此工艺的步骤(ii)中，使式I的化合物合适地与有机锂化合物(即M是锂)反应。合适的有机锂化合物的实例是正丁基锂。
合适地，在步骤(ii)中，Z1和Z2是相同的并且选自氯或溴，尤其溴。
任何合适的溶剂可以被用于此工艺的此工艺步骤(ii)和(iii)并且本领域技术人员将能够选择合适的反应条件。
其中L是-CH2-CH2-的化合物还可以通过以下形成：
(i)使式D1的化合物
Figure BDA0001174186630000171
(其中M是锂、钠、或钾；并且R1和R2是如前文所定义的)与BrCN在合适的溶剂的存在下反应以形成以下示出的式E1的化合物
Figure BDA0001174186630000172
以及
(ii)使式E1的化合物与C10H8.M在合适的溶剂的存在下反应以形成式A的化合物。
式D1的化合物可以通过本领域熟知的技术来容易地合成。
任何合适的溶剂可以被用于上文工艺的步骤(i)。特别地合适的溶剂是二乙醚。
类似地，任何合适的溶剂可以被用于上文工艺的步骤(ii)。合适的溶剂可以是例如甲苯、THF、DMF等等。
为了避免疑义，在上文工艺的步骤(ii)中使用的C10H8.M试剂是萘基锂(lithiumnaphthalenide)、萘基钠(sodium naphthalenide)或萘基钾(potassium naphthalenide)。在实施方案中，C10H8.M是萘基钠。
工艺步骤(ii)和(iii)在本领域中另外定义。例如，可以参考WO2011/051705(见第11页第22行至第14页第13行以及实施例–第17页第11行至第19页第1行)，其全部内容通过引用据此并入。
此外，在J.Organomet.Chem.,694,(2009),1059-1068中描述用于合成乙烯-双-六甲基茚基二钠配体(di-sodium ethylene-bis-hexamethylindenyl ligand)的工艺。
根据本发明的第五方面，提供用于形成式III的化合物的工艺
Figure BDA0001174186630000181
其中R1、R2和L是如本文所定义的；
X是锆、铪或钛；
Y选自卤素、氢负离子、膦酸化或磺酸化的阴离子、或任选地被卤素、硝基、氨基、苯基、(1-6C)烷氧基、或Si[(1-4C)烷基]3取代的(1-6C)烷基、(1-6C)烷氧基、芳基或芳氧基。
其中该工艺包括：
(i)通过上文定义的工艺，形成式II的化合物；
(ii)使式II的化合物与下式的化合物反应：
X(Y)2(Z3)2
其中X和Y是如上文所定义的并且Z3是合适的离去基团(例如氯)。
此工艺的步骤(i)是上文所定义的。
此工艺的步骤(ii)典型地包括形成式IIa的化合物：
Figure BDA0001174186630000191
其中R1、R2、M和L是如上文所定义的；
之后与X(Y)2(Z3)2反应。
用于形成式IIa的化合物的合适的技术是本领域已知的(见例如WO2011/051705)。合适地，式IIa的化合物通过使式II的化合物与如前文定义的化合物MQ(例如正丁基锂)反应来形成。
在此工艺的步骤(ii)中，Y是如本文所定义的配体并且Z3合适地是卤化物，例如氯或溴，尤其氯。
在实施方案中，Y和Z3是相同的并且合适地是卤化物，例如溴或氯，尤其氯。已经形成式III的化合物之后，可以使该化合物反应以用如本文定义的不同于卤化物的另一个Y基团替代Y基团。
合适地，在如上文定义的工艺的步骤(ii)中，M是Li并且式IIa的化合物通过使式II的化合物与式MQ的有机锂化合物反应来形成。
在实施方案中，化合物X(Y)2(Z3)2作为溶剂化物被提供。特别地，该化合物可以作为X(Y)2(Z3)2.THFp被提供，其中p是整数(例如2)。
任何合适的溶剂可以被用于上文定义的工艺的步骤(ii)。合适的溶剂可以是例如二乙醚、甲苯、THF、二氯甲烷、氯仿、己烷、DMF、苯等等。
本领域技术人员将能够选择用于此类合成的合适的反应条件(例如温度、压力、反应时间、搅动等等)。
应用
如先前所指示的，式I的化合物是用于形成本文定义的式II的配体和式III的金属茂催化剂的极其重要的前体。式III的催化剂对于聚乙烯的聚合是特别地有用的。
如前文所讨论的，当与α-烯烃的聚合中使用的当前金属茂化合物比较时，这些催化剂化合物呈现优越的催化性能。特别地，当与α-烯烃的聚合中使用的当前金属茂化合物比较时，本发明的化合物呈现明显地增强的催化活性。此外，通过在本发明的化合物的存在下的α-烯烃聚合产生的聚合物比使用其他催化剂制备的聚合物典型地具有更高的分子量，而没有多分散性的伴随的增加。此类材料被工业高度重视。
因此，本发明还提供当通过本文定义的工艺制备时的式III的化合物。
实施例
现在将参考附图描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出六甲基茚酮(Ind#＝O)的1H NMR光谱；
图2示出六甲基茚酮(Ind#＝O)的分子结构；
图3示出六甲基茚(Ind#H)的1H NMR光谱；并且
图4示出六甲基茚(Ind#H)的分子结构。
实施例1
一般反应方案：
Figure BDA0001174186630000211
将41.8g惕各酸[反式-2-甲基丁烯酸](417mmol,1当量)溶解在1LDCM中。向此混合物添加52.9g草酰氯(417mmol,1当量)，其用100mL部分的二氯甲烷(DCM)内洗(wash in)。将五滴N,N-二甲基甲酰胺用移液管吸取到剧烈地搅拌的溶液中，引起大量的冒泡。将反应留在氮气下搅拌持续12h，之后冷却至8℃。在N2的流下迅速地添加61.2g三氯化铝(459mmol,1.1当量)，引起小的温度升高并且产生的DCM浆料变成浅橙色。使50g 1,2,3,4-四甲基苯(TMB)(372mmol,0.90当量)与100mL DCM混合并且转移至压力平衡的滴液漏斗。将TMB溶液以迅速逐滴的方式添加至搅拌的反应混合物，产生从深橙色至红色的颜色变化。在室温下搅拌持续另外的四小时之后，构成500mL浓HCl和500g冰的溶液，并且首先逐滴地并且然后更迅速地经过10分钟转移至反应混合物以使其猝灭。这引起深红色浆料脱色成浅粉色溶液。使搅拌停止并且将DCM层倾倒出，之后用500mL DCM又萃取水层两次。将合并的有机层用500mL去离子水洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并且在真空中(40℃,550毫巴)减少。获得96％收率的作为浅棕色油的产物(77.25g,357mmol)。
Ind#＝O的质子NMR在图1中被示出并且分子结构在图2中被示出。
将100mL LiAlH4(在THF中2.0M；200mmol,0.5当量)与100mL干燥的、脱气的THF合并并且将混合物在N2下冷却至8℃。将86.53gInd#＝O(400mmol,1当量)溶解在150mL干燥的、脱气的THF中并且将此以迅速逐滴的方式经过10分钟的过程添加至搅拌的反应混合物，引起温度的小的升高。将反应搅拌持续四小时，之后用14.4mL H2O(800mmol,2当量)经过约30分钟小心地分批地猝灭。首先缓慢地添加113mL浓H2SO4(>95％；2mol,5当量)，引起颜色经过30分钟变化成中度深灰色。将反应用另外的500mL H2O猝灭并且用DCM(3x 500mL)萃取。将合并的有机层用另外的500mL H2O洗涤，经硫酸镁干燥并且在真空中(40℃,250毫巴)减少，提供98％收率的作为深棕色油的产物(78.51g,392mmol)。
Ind#H的质子NMR在图3中被示出并且分子结构在图4中被示出。
实施例2
此合成基于R1＝CH3和R2＝C2H5
3-乙基-惕各酰氯的合成
Figure BDA0001174186630000221
(E)-2-甲基戊-2-烯酰氯
将一当量的草酰氯(26.45g,208mmol)在N2的流下添加至包含一当量的在DCM(500mL)中的(E)-2-甲基戊-2-烯酸(23.85g,208mmol)的2L反应容器。在搅拌的同时，将五滴干燥的DMF用移液管吸取到混合物中，产生冒泡。将反应留在回流状态持续2小时。90分钟之后，取出小份，示出反应已经完成。
1H NMR(CDCl3):δ1.08(t,3H,J＝7.6Hz,Meb),δ1.88(q,3H,J＝1.0Hz,Mea),δ2.26(quinq,2H,J＝7.5,0.9Hz,CH2),δ6.87(tq,1H,J＝7.4Hz,1.3Hz,乙烯基-H)
13C{1H}NMR(CDCl3):δ12.57(Meb),δ13.23(Mea),δ22.93(CH2),δ154.23(乙烯基-H)
(Ind#,3-乙基)＝O的合成
Figure BDA0001174186630000222
3-乙基-2,4,5,6,7-五甲基-
2,3-二氢-1H-茚-1-酮
将反应器冷却至8℃并且允许平衡。将1.1当量的三氯化铝(30.6g,230mmol)在N2的流下添加至反应器。混合物几乎立即从浅黄色变成深橙色。将0.9当量的四甲基苯(25.0g,176mmol)在100mL DCM中稀释并且转移至压力平衡的漏斗。将此混合物经过15分钟逐滴地添加至反应容器，其中观察到颜色从深橙色变化至血红色。然后，将溶液留下搅拌持续两小时，在此之后，构成100mL浓HCl和100g冰的溶液并且用于猝灭反应。在此后处理期间，反应混合物从血红色变化颜色至浅橙色溶液。将产物用DCM(3x 100mL)萃取并且合并的有机层用去离子水(3x 100mL)洗涤，之后使用无水MgSO4干燥。将此过滤并且在真空中除去DCM溶剂以提供100％收率的米黄色固体(41.8g,214mmol)。
1H NMR(CDCl3):δ0.56(t,3H,J＝7.5Hz,Meb),δ1.28(d,3H,J＝7.2Hz,Mea),
δ1.70(m,2H,CH2),δ2.23(s,3H,Ar-Me),δ2.28(s,3H,Ar-Me),δ2.28(s,3H,Ar-Me),δ2.62(s,3H,Ar-Me),δ2.74(quin,1H,J＝7.3Hz,CH),δ2.74(quin,1H,J＝7.3Hz,CH),δ3.45(ddd,1H,J＝7.4,6.1,3.6Hz,CH)
MS(ESI):实测为231.17446；计算为231.17434。
(Ind#,3-乙基)H的合成
Figure BDA0001174186630000231
1-乙基-2,4,5,6,7-五甲基-1H-茚
将一当量的3-乙基-2,4,5,6,7-五甲基-2,3-二氢-1H-茚-1-酮(22.4g,97mmol)添加至在施兰克管(schlenk tube)中的50mL的干燥的、脱气的THF。经过30分钟逐滴地添加0.5当量的LiAlH4(24.2mL,48mmol)并且将产生的混合物留在氮气下搅拌持续2小时。这引起反应混合物变成浅橙色。将施兰克管冷却至0℃并且反应通过逐滴地添加一当量的去离子水(1.74mL,97mmol)猝灭。在经过20分钟逐滴地添加五当量的浓H2SO4(26.1mL,483mmol)之后，反应混合物变成深棕色。将产生的溶液转移至2L反应容器并且在N2的流下搅拌持续30分钟。然后将反应用250mL去离子水猝灭并且用DCM(3x 500mL)萃取。将合并的有机层用去离子水(3x 100mL)洗涤，经无水MgSO4干燥，过滤，并且溶剂在真空中除去以给出80.6％收率的浅棕色固体(16.8g,78mmol)。
1H NMR(CDCl3):δ0.46(t,3H,J＝7.4Hz,Meb),δ1.97(dqd,1H,J＝13.9,7.4,3.7Hz,CH),δ2.09(d,1H,J＝0.8Hz,Mea)δ2.14(m,1H,CH),δ2.29(s,3H,Ar-Me),δ2.29(s,3H,Ar-Me),δ2.36(s,3H,Ar-Me),δ2.37(s,3H,Ar-Me),δ3.36(t,1H,J＝4.5Hz,CH),δ6.62(quin,1H,J＝1.5Hz)
MS(ESI):实测为215.17966；预计为215.17943。
Ind#,3-乙基Li的合成
Figure BDA0001174186630000241
1-乙基-2,4,5,6,7-五甲基-茚基锂
将一当量的1-乙基-2,4,5,6,7-五甲基-1H-茚(16.8g,78mmol)溶解在50mL DCM中并且转移至施兰克管。将溶剂在真空中除去，之后添加100mL戊烷。将1.1当量的正丁基锂(34.5mL,86mmol)在0℃下逐滴地添加至在搅拌下的深棕色混合物。允许溶液加温达到室温并且留下搅拌持续16小时。将产生的黄色悬浮液在空气敏感的玻璃料上过滤。将粉末用戊烷(2x50mL)洗涤并且然后在真空下干燥以形成52.4％收率的白色固体(9.05g,41mmol)。
1H NMR(C5D5N):δ1.47(t,3H,J＝7.3Hz,Meb),δ2.45(s,3H,Ar-Me),δ2.46(s,3H,Ar-Me),δ2.65(s,3H,Ar-Me),δ2.66(s,3H,Ar-Me),δ2.89(s,3H,Mea),δ3.31(q,2H,J＝7.3Hz,CH2),δ6.37(s,1H,Ar-H)。
7Li NMR(C5D5N):δ1.06(s)。
(Ind*,3-乙基)2ZrCl2的合成
Figure BDA0001174186630000251
在手套箱内的施兰克管中，将两当量的Ind#,3-乙基Li(3g,13.6mmol)添加至一当量的ZrCl4(1.59g,6.84mmol)，并且在100mL苯中在氮气下在室温下搅拌持续16小时。允许混合物沉降，并且过滤混合物。将溶液干燥以提供27.0％收率的橙色固体(1.09g,1.85mmol)。此固体包括外消旋异构形式和内消旋异构形式两者的相等的混合物，所述混合物证明通过从己烷、戊烷、Et2O和苯中分步结晶是不可分离的。从甲苯中进一步重结晶产生分离的外消旋-(Ind*,3-乙基)2ZrCl2的浅黄色沉淀。
1H NMR(C6D6):δ1.00(t,6H,J＝7.6Hz,Me),δ1.58(s,6H,Ar-Me),δ2.09(s,6H,Ar-Me),δ2.16(s,6H,Ar-Me),δ2.38(s,6H,Ar-Me),δ2.60(s,6H,Ar-Me),δ2.81(dq,2H,J＝15.3,7.7Hz,CH2),δ3.31(dq,2H,J＝15.1,7.5Hz,CH2),δ6.09(s,2H,Ar-H)。
在前述描述中、在权利要求和附图中公开的特征单独地和以任何组合地两者均可以是用于以其多种形式实现本发明的材料。

Claims (22)

1.一种用于制备以下示出的式I的化合物的工艺：
Figure FDA0002314575270000011
其中：
R1和R2各自是1-10C烷基；
并且其中所述工艺包括以下步骤：
(i)使式A的化合物：
Figure FDA0002314575270000012
其中R1和R2各自是如上文所定义的；
与氯化剂或溴化剂反应以形成式B的化合物：
Figure FDA0002314575270000013
其中R1和R2各自是如上文所定义的并且X是氯或溴；
以及将1,2,3,4-四甲基苯和路易斯酸催化剂添加至反应混合物以与化合物B反应，以形成式C的化合物：
Figure FDA0002314575270000021
其中R1和R2各自是如上文所定义的；
(ii)使所述式C的化合物与氢负离子转移试剂的溶液反应，随后将脱水剂添加至反应混合物以形成式I的化合物。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中R1和R2各自独立地选自1-3C烷基。
3.根据权利要求2所述的工艺，其中R1和R2两者均是甲基。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的工艺，其中在步骤(i)中，所述氯化剂选自由以下组成的组：草酰氯、PCl3、PCl5以及SOCl2并且所述溴化剂选自由以下组成的组：PBr3和PBr5。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的工艺，其中在步骤(i)中，使用氯化剂并且所述氯化剂选自由以下组成的组：草酰氯、PCl3以及PCl5。
6.根据权利要求5所述的工艺，其中所述氯化剂是草酰氯。
7.根据权利要求1-3和6中任一项所述的工艺，其中所述路易斯酸催化剂选自AlCl3、AlBr3以及BCl3。
8.根据权利要求7所述的工艺，其中所述路易斯酸催化剂是AlCl3。
9.根据权利要求1-3、6和8中任一项所述的工艺，其中所述式B的化合物和1,2,3,4-四甲基苯之间的所述反应通过添加酸被猝灭。
10.根据权利要求1-3、6和8中任一项所述的工艺，其中在步骤(ii)中，所述氢负离子转移试剂的溶液选自LiAlH4和NaBH4的溶液。
11.根据权利要求10所述的工艺，其中所述氢负离子转移试剂是LiAlH4。
12.根据权利要求1-3、6、8和11中任一项所述的工艺，其中在步骤(ii)中，所述脱水剂是选自由以下组成的组的酸：硫酸、盐酸或磷酸。
13.一种用于形成式II的化合物的工艺，
Figure FDA0002314575270000031
其中
R1、R2是如权利要求1中所定义的；并且
L是：式-[C(RxRy)]n-的桥接基团，其中n是1、2或3并且Rx和Ry各自独立地是氢、1-6C烷基、2-6C烯基、2-6C炔基或1-6C烷氧基；或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自1-6C烷基、2-6C烯基、2-6C炔基、1-6C烷氧基或苯基；
其中所述工艺包括：
(i)通过如权利要求1至12中任一项中定义的工艺，形成式I的化合物；
(ii)使所述式I的化合物与下式的有机锂化合物、有机钠化合物或有机钾化合物反应：
MQ
其中M是锂、钠、或钾并且Q是1-6C烷基或芳基；
以形成以下示出的式D的化合物：
Figure FDA0002314575270000041
(iii)使两当量的上文示出的式D的化合物与一当量的具有以下示出的式E的化合物反应：
Z1-L-Z2
(E)
其中L是如上文所定义的并且Z1和Z2是离去基团，以形成式II的化合物。
14.根据权利要求13所述的工艺，其中L是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-或基团–SiRaRb，其中Ra和Rb各自独立地选自甲基、丙基和烯丙基。
15.根据权利要求13所述的工艺，其中在步骤(ii)中，使所述式I的化合物与有机锂化合物反应。
16.根据权利要求14所述的工艺，其中在步骤(ii)中，使所述式I的化合物与有机锂化合物反应。
17.根据权利要求15所述的工艺，其中所述有机锂化合物是正丁基锂。
18.根据权利要求16所述的工艺，其中所述有机锂化合物是正丁基锂。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的工艺，其中Z1和Z2是相同的并且选自氯或溴。
20.一种用于形成式III的化合物的工艺，
Figure FDA0002314575270000051
其中
R1、R2是如权利要求1至3中任一项中所定义的；
L是如在权利要求13或14中所定义的；
X是锆、铪或钛；
Y选自卤素、氢负离子、膦酸化或磺酸化的阴离子、或任选地被卤素、硝基、氨基、苯基、1-6C烷氧基、或Si[1-4C烷基]3取代的1-6C烷基、1-6C烷氧基、芳基或芳氧基，
其中所述工艺包括：
(i)通过如上文权利要求13至19中任一项中定义的所述工艺，形成式II的化合物；
(ii)使所述式II的化合物或其盐与下式的化合物反应：
X(Y)2(Z3)2
其中X和Y是如上文所定义的并且Z3是离去基团。
21.根据权利要求20所述的工艺，其中Z3是卤化物。
22.根据权利要求20-21中任一项所述的工艺，其中X是锆或铪。
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