KR20080103961A - 유기금속 루테늄 착물, 및 사치환 및 기타 입체장애된올레핀의 제조를 위한 관련 방법 - Google Patents

유기금속 루테늄 착물, 및 사치환 및 기타 입체장애된올레핀의 제조를 위한 관련 방법 Download PDF

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제이콥 벌린
로버트 에이치. 그럽스
얀 슈로디
이안 씨. 스튜어드
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마터리아 인코포레이티드
캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지
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Abstract

본 발명은 카르벤 탄소 원자를 가지는 5원 헤테로시클릭 고리, 및 5원 헤테로시클릭 고리 내에 포함된 하나 이상의 질소 원자를 포함하고, 상기 질소 원자가 카르벤 탄소 원자에 직접 결합되어 있고 페닐 고리에 의해 치환되어 있으며, 상기 페닐 고리는 오르쏘 위치 중 어느 하나 또는 양자 모두에 수소를 가지고 하나 이상의 오르쏘 또는 메타 위치에 치환된 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 리간드를 가지는 루테늄 알킬리덴 착물에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 올레핀 복분해 반응, 특히, 폐환 복분해(ring-closing metathesis)를 통한 사치환된 시클릭 올레핀의 제조에 관한 것이다.
카르벤, 복분해, 폐환 복분해, 루테늄 알킬리덴 착물, 시클릭 올레핀

Description

유기금속 루테늄 착물, 및 사치환 및 기타 입체장애된 올레핀의 제조를 위한 관련 방법{ORGANOMETALLIC RUTHENIUM COMPLEXES AND RELATED METHODS FOR THE PREPARATION OF TETRA-SUBSTITUTED AND OTHER HINDERED OLEFINS}
본 발명은 일반적으로 올레핀 복분해(metathesis)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 유기금속 루테늄 착물, 및 이를 이용하여 입체장애된(hindered) 올레핀을 제조하는 올레핀 복분해 방법에 관한 것이다. 본 발명의 촉매 및 방법은 촉매 반응, 유기 합성 및 화학 산업 분야에 유용성을 가진다.
올레핀 복분해 촉매 반응은 강력한 기술로서, 최근 수년간 탄소-탄소 결합을 형성하기 위한 유용한 방법으로서 많은 주목을 받아 왔으며, 유기 합성 및 중합체 화학 분야에서 수많은 용도를 가진다. 문헌[R.H. Grubbs, Handbook of Metathesis, Vol. 2 and 3; Wiley VCH, Weinheim, 2003] 참조. 올레핀 복분해 반응 패밀리는 폐환 복분해 (RCM), 교차 복분해 (CM), 개환 복분해 중합 (ROMP) 및 아시클릭 디엔 복분해 중합 (ADMET)을 포함하나 이에 한정되지 않는다. 올레핀 복분해의 성공은 수 종의 확립된 전이 금속 착물, 예컨대, 슈로크(Schrock) 몰리브덴 촉매 및 그럽스(Grubbs) 루테늄 촉매의 개발에 기인한다. 문헌[R.H. Grubbs, Handbook of Metathesis, Vol. 1; Wiley VCH, Weinheim, 2003] 참조. 몰리브덴 촉 매는 일반적으로 활성이 매우 크지만, 공기, 습기, 및 올레핀 기질, 반응 용매 또는 불순물에 존재하는 특정 관능기에 대해서도 매우 민감하다. 루테늄 촉매는 몰리브덴 촉매보다 훨씬 강하다(robust).
원래의 1세대 루테늄 촉매는 주로, 화학식 (PR3)2(X)2Ru=CHRa (여기서, X는 할로겐 (예를 들어, Cl, Br 또는 I)을 나타내고, R은 알킬, 시클로알킬 또는 아릴기 (예를 들어, 부틸, 시클로헥실 또는 페닐)를 나타내고, Ra는 알킬, 알케닐 또는 아릴기 (예를 들어, 메틸, CH=CMe2, 페닐 등)를 나타냄)의 비스포스핀 착물이다. 이러한 종류의 촉매의 예는 미국 특허 제5,312,940호, 제5,969,170호 및 제6,111,121호에 기술되어 있고, 이들은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 이들 비스포스핀 착물은 상당 수의 올레핀 복분해 변환을 촉매하지만, 요망되는 것보다 낮은 활성을 나타낼 수 있다.
훨씬 증가된 활성을 가지는 2세대 복분해 촉매는 현재, 화학식 (L)(PR3)(X)2Ru=CHRa (여기서, L은 1,3-디메시틸이미다졸-2-일리덴 (IMES) 및 1,3-디메시틸-4,5-디히드로이미다졸-2-일리덴 (sIMES)과 같은 NHC 리간드를 나타내고, X는 할로겐 (예를 들어, Cl, Br 또는 I)을 나타내고, R은 알킬, 시클로알킬 또는 아릴기 (예를 들어, 부틸, 시클로헥실 또는 페닐)를 나타내고, Ra는 알킬, 알케닐 또는 아릴기 (예를 들어, 메틸, CH=CMe2, 페닐 등)를 나타냄)의 착물을 생성하도록 포스핀 리간드 중 하나를 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 리간드로 대체하여 제조되고 있다. 이러한 종류의 NHC 리간드 및 촉매의 예는 PCT 공개 공보 WO 99/51344 및 WO 00/71554에 기술되어 있으며, 이들은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 이러한 활성 루테늄 착물 중 몇몇의 합성 및 반응성의 추가적인 예는 문헌[A. Fuerstner, L. Ackermann, B. Gabor, R. Goddard, C.W. Lehmann, R. Mynott, F. Stelzer, and O.R. Thiel, Chem . Eur . J., 2001, 1, No. 15, 3236-3253; Blackwell H.E., O'Leary D.J., Chatterjee A.K., Washenfelder R.A., Bussmann D. A., Grubbs R.H. J. Am . Chem . Soc . 2000, 122, 58-71; Chatterjee A.K., Morgan J.P., Scholl M., Grubbs R.H. J. Am . Chem . Soc . 2000, 122, 3783-3784; Chatterjee A.K., Grubbs R.H. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, 3171-3174; Chatterjee A.K., Choi T.L., Sanders D.P., Grubbs R.H. J. Am . Chem . Soc . 2003, 125, 11360-11370]에 보고되어 있다. 이들 논문의 개시 사항은 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
올레핀 복분해 촉매 개발에 있어서의 이러한 진보에도 불구하고, 입체장애된 올레핀의 복분해는 여전히 어렵고, 사치환된 올레핀을 형성하기 위한 특정 복분해 반응은 낮은 수율 내지 중간 수율로 느리게 진행된다. 따라서, 입체장애된 올레핀과 효율적이고 효과적으로 복분해 반응을 수행할 수 있는 복분해 촉매에 대한 요구가 존재한다. 본 발명의 루테늄 촉매는 이러한 요구에 부응한다.
본 명세서에 개시된 유기금속 착물, 방법 및 반응계의 추가적인 특징 및 장 점은 하기와 같은 첨부된 도면과 함께 고려될, 하기 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 명세서에 개시된 폐환 복분해를 통한 사치환된 시클릭 올레핀의 제조 방법의 예시적인 실시태양을 도시한 반응식을 나타낸다.
도 2는 실시예 3, 특히, 표 3 내지 6에 보고된 촉매 6a, 6b, 6c 및 A (그래프에서는 C848로 지칭)를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해 결과를 도시한 도표이다.
도 3은 실시예 3, 특히, 표 9 내지 11에 보고된 촉매 7a, 7b 및 7c를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해 결과를 도시한 도표이다.
도 4는 실시예 7에 설명된 촉매 12에 대해 얻어진 단결정 X선 구조를 도시한다.
도 5는 실시예 8에 설명된, 촉매 12를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 6은 실시예 8에 설명된, C6D6 중 촉매 12를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 7은 실시예 9에 설명된, 촉매 12를 이용한 화합물 13의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 8은 실시예 9에 설명된, 촉매 12를 이용한 화합물 15의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 9은 실시예 19에 설명된, 촉매 24를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대 한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 10은 실시예 19에 설명된, C6D6 중 촉매 24를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 11은 실시예 20에 설명된, 촉매 24를 이용한 화합물 13의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 12는 실시예 20에 설명된, 촉매 24를 이용한 화합물 15의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 13은 실시예 21에 설명된, 촉매 25를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 14는 실시예 21에 설명된, C6D6 중 촉매 25를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 15는 실시예 22에 설명된, 촉매 25를 이용한 화합물 13의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 16은 실시예 22에 설명된, 촉매 25를 이용한 화합물 15의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 17은 실시예 23에 설명된, 촉매 26을 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 18은 실시예 24에 설명된, 촉매 6a, 6c, 27a 및 27c을 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 19는 실시예 25에 설명된, 촉매 6a 및 7a를 이용한 화합물 1의 폐환 복분해에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 20은 실시예 29 중 촉매 6a에 대한 화합물 15의 RCM 반응에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 21은 실시예 29 중 촉매 6a에 대한 화합물 13의 RCM 반응에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 22는 실시예 29 중 촉매 7a에 대한 화합물 15의 RCM 반응에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
도 23은 실시예 29 중 촉매 7a에 대한 화합물 13의 RCM 반응에 대한 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
<발명의 요약>
본 발명은 카르벤 탄소 원자를 가지는 5원 헤테로시클릭 고리, 및 5원 헤테로시클릭 고리 내에 포함된 하나 이상의 질소 원자를 포함하고, 상기 질소 원자가 카르벤 탄소 원자에 직접 결합되어 있고 페닐 고리에 의해 치환되어 있으며, 상기 페닐 고리는 오르쏘 위치 중 어느 하나 또는 양자 모두에 수소를 가지고 하나 이상의 오르쏘 또는 메타 위치에 치환된 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 리간드를 가지는 루테늄 알킬리덴 착물에 관한 것이다.
바람직한 실시태양에서, 본 발명은 하기 화학식 I의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매에 관한 것이다.
Figure 112008050906248-PCT00001
화학식 I의 촉매는 NHC 리간드 및 기타 나타낸 리간드를 함유한다. 화학식 I에서, X1 및 X2는 독립적으로 음이온성 리간드이고; "n"은 0, 1 또는 2이고; R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, 아릴, C1-C20 카르복실레이트, C1-C20 알콕시, C2-C20 알케닐옥시, C2-C20 알키닐옥시, 아릴옥시, C2-C20 알콕시카르보닐, C1-C20 알킬티오, C1-C20 알킬술포닐 및 C1-C20 알킬술피닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 치환기이고; L은 전자 2개를 공여하는 중성 리간드이고; "m"은 1 또는 2이다. R9 및 R10은 임의적으로는 서로 결합하여 상기 언급한 치환기 중 하나를 통해 시클릭 구조를 형성할 수 있다. L은 임의적으로는 R10에 결합하여 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성할 수 있으나, 킬레이팅 카르벤 리간드의 형성은 n이 0인 경우에만 일어난다. "m"이 헤테로아렌 리간드인 경우. 바람직하게는, 헤테로아렌 리간드 2, L은 피리딘 또는 치환된 피리딘이며, (비스)피리딘 촉매를 형성한다. (비스)피리딘 촉매를 도시한 실시예 28을 참조한다.
본 발명의 루테늄 촉매를 위한 바람직한 NHC 리간드는 하기 화학식 II 내지 V의 것들이다.
Figure 112008050906248-PCT00002
Figure 112008050906248-PCT00003
Figure 112008050906248-PCT00004
Figure 112008050906248-PCT00005
화학식 II 내지 V에서, R1, R2 및 R3은:
a) 각 R1은 독립적으로 1차 또는 2차 C1-C4 알킬기이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이거나; 또는
b) R1은 H이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이고, 단, 동일 페닐 고리 상의 R2 치환기 둘 다가 H는 아니다.
R4 및 R6은 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 아릴이거나, 또는 화학식 III 및 V에서는, 이들이 결합되어 있는 탄소와 함께 치환 또는 비치환된 4 내지 8원 융합 카르보시클릭 고리 또는 치환 또는 비치환된 융합 방향족 고리를 형성한다. R5 및 R7은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기이다. R8은 C1-C12 알킬 또는 C3-C12 시클로알킬이다.
본 발명의 다른 실시태양은 올레핀을, 복분해 조건 하에서, 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시키는, 올레핀 복분해 반응에 관한 것이다. 본 발명의 촉매는 예를 들어, 폐환 복분해 (RCM), 교차 복분해 (CM), 개환 복분해 중합 (ROMP) 및 아시클릭 디엔 복분해 중합 (ADMET)에 사용될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시태양은 폐환 복분해를 통한 사치환된 시클릭 올레핀의 제조에 관한 것이다. 이 실시태양에서, 본 발명은 사치환된 시클릭 올레핀을 제조하기 위한 폐환 복분해 방법을 제공한다. 상기 방법에서, 2개 이상의 말단성 올레핀을 가지며 각 말단성 올레핀의 베타탄소가 치환된 올레핀 화합물을, 복분해 조건 하에서, 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시켜 사치환된 시클릭 올레핀을 형성한다.
<발명의 상세한 설명>
본 발명은 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매에 관한 것이다. 유리하게는, 본 발명의 촉매는 사치환된 시클릭 올레핀을 형성하기 위한 폐환 복분해 (RCM) 반응을 촉매하여 현재의 올레핀 복분해 촉매보다 큰 효율/활성을 나타낸다. 또한, 이 촉매는 상기 논의한 복분해 반응 패밀리 중 알려진 다른 복분해 반응도 수행한다. 또한, 이 촉매는 알릴 탄소가 더 치환된 삼치환된 올레핀 및 이치환된 올레핀을 제조하기 위한 교차 복분해에서 특히 유용하다. 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매는 하기 화학식 I을 가진다:
<화학식 I>
Figure 112008050906248-PCT00006
화학식 I의 촉매에서, X1 및 X2는 독립적으로 음이온성 리간드이다. 바람직하게는, X1 및 X2는 할라이드이거나, 또는 다음 군 중 하나이다: C1-C20 알킬, 아릴, C1-C20 알콕시드, 아릴옥시드, C3-C20 알킬디케토네이트, 아릴디케토네이트, C1-C20 카르복실레이트, 아릴술포네이트, C1-C20 알킬술포네이트, C1-C20 알킬티오, C1-C20 알킬술포닐 또는 C1-C20 알킬술피닐. 임의적으로, X1 및 X2는 할로겐, C1-C5 알킬, C1-C5 알콕시 및 페닐로부터 선택되는 하나 이상의 기로 다시 더 치환될 수 있는 C1-C10 알킬, C1-C10 알콕시 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 잔기로 치환될 수 있다. 더욱 바람직한 실시태양에서, X1 및 X2는 할라이드, 벤조에이트, C1-C5 카르복실레이트, C1-C5 알킬, 페녹시, C1-C5 알콕시, C1-C5 알킬티오, 아릴 또는 C1-C5 알킬 술포네이트이다. 하기 논의하는 바와 같이, 본 발명의 촉매 중 다른 리간드도, 치환될 경우 이러한 치환기를 함유할 수 있다. 더욱더 바람직한 실시태양에서, X1 및 X2는 각각 할라이드, CF3CO2, CH3CO2, CFH2CO2, (CH3)3CO, (CF3)2 (CH3)CO, (CF3)(CH3)2CO, PhO, MeO, EtO, 토실레이트, 메실레이트 또는 트리플루오로메탄술포네이트이다. 가장 바람직한 실시태양에서, X1 및 X2는 각각 클로라이드이다.
변수 "n"은 R9 및 R10에 의해 치환된 알킬리덴 중 연속적인 이중 결합의 수로 정의된다. 변수 "n"은 0, 1 또는 2이다. 바람직하게는, "n"은 0이다.
R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, 아릴, C1-C20 카르복실레이트, C1-C20 알콕시, C2-C20 알케닐옥시, C2-C20 알키닐옥시, 아릴옥시, C2-C20 알콕시카르보닐, C1-C20 알킬티오, C1-C20 알킬술포닐 및 C1-C20 알킬술피닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 기이 다. 임의적으로는, R9 및 R10 치환기 각각은 할로겐, C1-C5 알킬, C1-C15 알콕시 및 페닐로부터 선택되는 하나 이상의 기로 다시 더 치환될 수 있는 C1-C10 알킬, C1-C10 알콕시 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 잔기로 치환될 수 있다. 또한, R9 및 R10과 임의의 다른 촉매 리간드들은 촉매 활성을 억제하지 않는 한 하나 이상의 관능기를 더 포함할 수 있다. 적절한 관능기의 예로는 히드록실, 티올, 티오에테르, 케톤, 알데히드, 에스테르, 에테르, 아민, 이민, 아미드, 니트로, 카르복실산, 디술피드, 카르보네이트, 이소시아네이트, 카르보디이미드, 카르보알콕시, 카르바메이트 및 할로겐을 포함하나 이에 한정되지 않는다. R9 및 R10은 임의적으로는 서로 결합하여 상기 언급한 치환기 중 하나를 통해 시클릭 구조를 형성할 수 있다.
이들 촉매의 바람직한 실시태양에서, R9 치환기는 수소, C1-C5 알킬 또는 아릴이고, R10 치환기는 C1-C2O 알킬, C2-C2O 알케닐 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직한 실시태양에서, R10 치환기는 C1-C5 알킬, C1-C5 알콕시, 페닐 및 관능기로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 잔기로 임의로 치환된 페닐 또는 비닐이다. 특히 바람직한 실시태양에서, R10은 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 플로라이드, -NO2, -NMe2, 메틸, 메톡시 및 페닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 잔기로 치환된 페닐 또는 비닐이다. 가장 바람직한 실시태양에서, R10 치환기는 페닐 또는 -C=C(CH3)2이다.
L은 전자 2개를 공여하는 당업계에 공지된 임의의 중성 리간드이다. 변수 "m"은 중성 공여자 리간드 L의 수로 정의된다. 변수 "m"은 1 또는 2이고, 바람직하게는 1이다. "m"이 1인 경우, L은 전자 2개를 공여하는 임의의 중성 리간드이다. L은 R10에 결합하여 n이 0인 경우 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성할 수 있다. "m"이 2인 경우, L은 헤테로아렌 리간드, 예컨대, 피리딘 또는 치환된 피리딘이다. 적절한 헤테로아렌 리간드의 예에 대해서는, 참조에 의해 그 전문이 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제6,759,537호 및 제6,818,586호를 참조할 수 있다. 바람직하게, 헤테로아렌 리간드는 피리딘 또는 치환된 피리딘이다.
바람직한 실시태양에서, L은 포스핀, 술폰화 포스핀, 포스파이트, 포스피나이트, 포스포나이트, 아르신, 스티빈, 에테르, 아민, 아미드, 이민, 술폭시드, 카르복실, 니트로실, 피리딘 및 티오에테르로 이루어진 군으로부터 선택된다. 더욱 바람직한 실시태양에서, L은 화학식 PR'R"R"의 포스핀이고, 여기서, R', R" 및 R"'은 각각 독립적으로 아릴; C1-C1O 알킬 (특히, 1차 또는 2차 알킬); 또는 C3-C6 시클로알킬이다. 가장 바람직한 실시태양에서, L은 P(시클로헥실)3, P(시클로펜틸)3, P(이소프로필)3 및 P(페닐)3로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직한 실시태양에서, L은 R10에 결합하여 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성할 수 있다. 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성할 경우, n은 0이다. 킬레이팅 카르벤 리간드의 L 부분은 R10에 결합되어도 여전히 전자 2개 공여 리간드이다. L은 스페이서 잔기를 통해 R10에 결합하거나 하지 않을 수 있다. 미국 특허 제6,921,735호는 킬레이팅 카르벤 리간드를 기술하고 있으며, 리간드와 카르벤 상의 R 치환기가 다양한 스페이스 잔기를 통해 어떻게 결합할 수 있는지에 대한 예에 관하여, 참조에 의해 본 명세서에 포함된다. 스페이서 잔기는 치환 또는 비치환일 수 있다. L 및 R10이 결합된 본 발명의 바람직한 촉매는 다음을 포함한다.
Figure 112008050906248-PCT00007
L 리간드 및 R10 치환기를 연결하는 킬레이팅 카르벤 리간드를 가진 루테늄 착물의 예는 문헌[Kingsbury, J. S.; Harrity, J. P. A.; Bonitatebus, P. J., Jr.; Hoveyda, A. H. J. Am . Chem . Soc . 1999, 121, 791 and Garber, S. B.; Kingsbury, J. S.; Gray, B. L.; Hoveyda, A. H. J. Am . Chem . Soc . 2000, 122, 8168]에도 기술되어 있다. 바람직하게는, R10은 L과 R10 사이의 2 내지 5 원자 길이의 스페이서 기, 예를 들어, 알킬기, 시클로알킬기 또는 아릴기를 통해 L에 결합한다. 바람직한 스페이서 기는 치환 또는 비치환 페닐기이다.
본 발명의 촉매에서, 5원 NHC 고리를 포함하는 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 리간드, 즉, 카르벤 탄소 원자가 5원 시클릭 구조 내에 포함된 카르벤이 존재한다. 카르벤 탄소 원자를 포함하는 5원 시클릭 구조는 카르벤 탄소 원자에 직접 결합된 하나 이상의 질소 원자도 포함하며, 그 질소 원자는 페닐 고리에 의해 치환된다. 페닐 고리 자체는 오르쏘 위치 중 어느 하나 또는 양자 모두에 수소를 가지지만 (즉, 비치환), 하나 이상의 오르쏘- 또는 메타-위치에서 치환된다.
하기 바람직한 실시태양에 설명하는 바와 같이, 5원 NHC 고리는 몇몇 경우, 다환식 기의 일부일 수 있고, 페닐 고리는 다환 아릴기의 일부일 수 있다. 바람직한 NHC 리간드는 하기 화학식 II 내지 V의 것들이다.
<화학식 II>
Figure 112008050906248-PCT00008
<화학식 III>
Figure 112008050906248-PCT00009
<화학식 IV>
Figure 112008050906248-PCT00010
<화학식 V>
Figure 112008050906248-PCT00011
화학식 II 내지 V의 바람직한 NHC 리간드에서, 카르벤 탄소에 결합된 질소 원자에 결합된 페닐 고리 상의 치환 패턴을 정의하는 R1, R2 및 R3에 대한 2가지 바람직한 조합이 존재한다. 본 발명의 착물에 사용되는 NHC 리간드에서, 페닐 고리 상의 하나 이상의 오르쏘 위치는 수소라는 점을 주목해야 한다. 다시 말해, 페닐 고리는 항상 하나 이상의 오르쏘 위치에서 비치환이다. R1, R2 및 R3의 특정 바람직한 조합에서, 오르쏘 위치 둘 다는 수소이고, 따라서, 비치환이다. R1, R2 및 R3의 바람직한 조합은 다음과 같다:
a) 각 R1은 독립적으로 1차 또는 2차 C1-C4 알킬기이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이거나; 또는
b) R1은 H이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이고, 단, 동일 페닐 고리 상의 R2 치환기 둘 다가 H는 아니다.
조합 a)에서, R1은 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 이소프로필이다. 각 별도 의 R2는 바람직하게는 H, 이소부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 네오헥실 또는 페닐이고, 가장 바람직하게는 H이다. 각 R3은 바람직하게는 H, 이소부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 네오헥실 또는 페닐이고, 가장 바람직하게는 H이다.
조합 b)에서, R1 및 R3이 H이고 R2가 열거된 치환기 중 하나인 경우, NHC 리간드의 페닐기는 비스-메타 치환되고, R1 및 R3, 및 R2가 각각 열거된 치환기 중 하나인 경우, NHC 리간드의 페닐기는 비스-메타 및 파라-치환된다. R1이 H이기 때문에, 조합 b)에서, 동일한 페닐 고리 상의 R2 둘 다가 H가 아니라는 단서는, 비치환된 페닐 또는 파라-치환된 페닐을 가지는 NHC 리간드를 제외시킨다. R2는 바람직하게 2차 또는 3차 C3-C10 알킬 또는 아릴이고; 더욱 바람직하게는, 이소부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 네오헥실 또는 페닐이고, 가장 바람직하게는 tert-부틸이다. R3은 바람직하게는 H, 이소부틸, tert-부틸, 네오펜틸, 네오헥실 또는 페닐이고, 가장 바람직하게는 H이다.
본 발명의 착물에서 사용되는 NHC 리간드에서, R4 및 R6은 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 아릴이거나, 또는 화학식 III 및 V에서는, 이들이 결합되어 있는 탄소와 함께 치환 또는 비치환된 4 내지 8원 융합 카르보시클릭 고리 또는 치환 또는 비치환된 융합 방향족 고리를 형성한다. 바 람직하게, R4 및 R6은 H, C1-C4 알킬 또는 융합 시클로헥실 또는 페닐 (화학식 III 및 V에서)이다. R5 및 R7은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기이고, 바람직하게는 H 또는 C1-C4 알킬이다.
화학식 IV 및 V의 NHC 리간드에서, R8은 C1-C12 알킬 또는 C3-C12 시클로알킬이다. 바람직하게, R8은 메틸, 에틸 또는 이소프로필이고, 가장 바람직하게는 메틸이다.
본 발명의 촉매를 위한 바람직한 NHC 리간드의 예는 하기에 나타낸 바와 같다.
Figure 112008050906248-PCT00012
NHC 리간드의 합성
본 발명의 촉매를 형성하는데 사용되는 화학식 II 및 III의 NHC 리간드는 다른 공지된 NHC 리간드, 예컨대, 상기 논의한 2세대 복분해 촉매를 제조하기 위해 사용되는 공지의 방법을 이용하여 아닐린 유도체로부터 제조할 수 있다. 사용된 아닐린 유도체는 원하는 치환기 및 치환 패턴을 가진다. 전형적으로, 아닐린 유도체 2 당량을 글리옥살과 반응시켜 합성을 개시한다. 동일한 아닐린 2 당량을 사용함으로써 대칭적인 NHC 리간드가 얻어진다. 비대칭 NHC 리간드는 상이한 2종의 아닐린 유도체를 이용하여 제조할 수 있다. 비대칭 NHC 리간드에 대해서는, 아닐린 유도체를 바람직하게는 2개의 별도 단계에서 글리옥살과 반응시켜 생성물의 혼합물을 피한다.
별법으로, 화학식 II 및 III의 NHC 리간드는 동일한 아닐린 2 당량을 옥살릴 클로라이드와 반응시켜 제조할 수 있다. 비스아미드 생성물의 후속 환원에 의해 디아민이 수득되고, 이는 당업계에 공지된 기법에 의해, 바로 NHC 리간드 전구체인 염으로 변환될 수 있다. 상이하게 치환된 NHC 리간드에 대하여, 전형적으로 1종의 아닐린을 에틸 클로로옥소아세테이트와 반응시키고, 이 반응의 생성물을 제2 아닐린과 반응시킨다. 다시, 비스아미드 생성물의 환원에 의해 디아민이 수득되고, 이는 당업계에 공지된 기법에 의해, 바로 NHC 리간드 전구체인 염으로 변환될 수 있다. 화학식 II 및 III의 NHC 리간드의 제조예는 하기 실시예 1, 6, 12, 13 및 17에 나타냈다.
화학식 IV 및 V의 NHC 리간드의 염 전구체는 블레셔트(Blechert) 및 공동연구자들이 문헌[Organometallics 2006, 25, 25-28]에 기술한 것과 비슷한 방법에 의해 제조될 수 있다: 먼저, 디아민 R8NH-(CH2)2-NH2를 버크왈드-하트위그(Buchwald-Hartwig) 조건 하에서 아릴화시켜 R8NH-(CH2)2-NH[C6HR1(R2)2R3]를 얻고, 이를 그후 NH4BF4의 존재 하에서 트리에틸오르쏘포르메이트와 반응시켜 화학식 IV의 NHC 리간드의 HBF4 염 전구체를 얻는다. 화학식 V의 NHC 리간드의 염 전구체는 퓌르스트너(Fuerstner) 및 공동연구자들이 문헌[Organometallics 2004, 23, 280-287]에 기술한 방법에 따라, N-(치환된 페닐)이미다졸 (여기서, 치환된 페닐은 C6HR1(R2)2R3 임)을 알킬 할라이드 (여기서, 알킬은 R8임)와 반응시켜 제조할 수 있다. 화학식 IV 및 V의 NHC 리간드는 이들의 상응하는 NHC 염의 탈양자화에 의해 제조될 수 있다.
촉매의 합성
본 발명의 루테늄 촉매는 당업계에 공지된 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 촉매는 리간드 교환 반응을 통해, 예를 들어, 1세대 루테늄 카르벤 착물 (상술)에서 중성 전자 공여 리간드 중 하나를 NHC 리간드로 치환함으로써 제조된다. 예를 들어, 본 발명의 촉매는 화학식 (PR3)(X)2Ru=CHR의 착물에서 포스핀 리간드를 상술한 NHC 리간드로 대체함으로써 제조될 수 있다. 상기 배경기술에서 논의한 바와 같이, 이러한 합성 방법은 당업계에 공지되어 있다. 실시예 2, 7, 11, 12, 14 및 15는 이러한 방법에 의한 본 발명의 루테늄 촉매의 제조를 예시한다.
복분해 반응
본 발명의 루테늄 촉매는 특히 효율적인 올레핀 복분해 촉매이다. 따라서, 본 발명의 한 실시태양은 올레핀을 복분해 조건 하에서 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시키는, 올레핀 복분해 반응이다. 본 발명의 촉매는 예를 들어, 폐환 복분해 (RCM), 교차 복분해 (CM), 자가 복분해 (교차 복분해의 일종), 개환 복분해 중합 (ROMP) 및 아시클릭 디엔 복분해 중합 (ADMET)에 사용될 수 있다.
본 발명의 촉매를 위한 복분해 조건은 다른 올레핀 복분해 반응에서 사용되는 것과 동일하며, 다른 공지된 올레핀 복분해 촉매와 동일하다. 일반적으로 말하자면, 올레핀 복분해 반응은 약 10℃ 내지 약 70℃ 범위의 온도에서 약 5분 내지 약 24시간 범위의 시간 동안 실행된다. 본 발명의 촉매는 다른 올레핀 복분해 촉매에 대해 알려진 것과 동일한 양으로 사용될 수 있다. 전형적으로 촉매 약 1 내지 약 10 mol%, 약 5 mol%가 더 자주 사용된다.
본 발명의 루테늄 촉매는 사치환된 시클릭 올레핀의 제조를 위한 복분해 반응에서 특히 유용하다. 본 발명의 촉매는 올레핀 복분해를 통한 사치환된 시클릭 올레핀의 제조에 대해 현저히 증가된 효율/활성을 가진다. 보다 효율적인 이러한 올레핀의 제조에 대한 요구에 부합하기 위해, 본 발명의 다른 실시태양은 사치환된 시클릭 올레핀을 제조하기 위한 폐환 복분해 방법이다. 이 방법은 2개 이상의 말단성 올레핀을 가지며 각 말단성 올레핀의 베타 탄소가 치환된 올레핀 화합물을, 복분해 조건 하에서, 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시켜 사치환된 시클릭 올레핀을 형성시킨다.
올레핀 화합물의 바람직한 군은 하기 화학식 VI에 따른 구조를 갖는 것들이다.
Figure 112008050906248-PCT00013
화학식 VI에서, Q는 히드로카르빌렌, 치환된 히드로카르빌렌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌렌 및 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌렌으로부터 선택된다. Q1 및 Q2는 독립적으로 수소, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 및 기타 기, 예컨대, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로부터 선택된다. 입체장애된 시클릭 올레핀의 제조에서, Q1 및 Q2 양자 모두가 수소일 수는 없고, 더욱 바람직하게는 양자 모두 수소가 아니다.
이 촉매는 알릴 탄소가 더 치환된 삼치환된 올레핀 및 이치환된 올레핀을 제조하기 위한 교차-복분해에 유용하다. 따라서, 본 발명의 실시태양은, 본 발명의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매를, 복분해 조건 하에서, 2종의 올레핀과 접촉시키는 교차 복분해 반응에 관한 것이다. 제1 올레핀은 β-탄소가 일치환되고, α-탄소는 비치환되거나 일치환된다. 제2 올레핀은 β-탄소가 이치환되거나 β-탄소가 일치환되지만, 알릴 탄소가 추가로 치환된다. 두 올레핀 모두 α-탄소는 일치환되거나 비치환된다.
삼치환된 올레핀의 예는 화학식 Q1Q2C=CHQ3으로 나타내어지는 것들이다. Q1, Q2 및 Q3는 독립적으로, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드 로카르빌, 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 및 기타 기, 예컨대, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로부터 선택된다. Q1, Q2 및 Q3 중 몇 개는 시클릭 올레핀의 일부로서 결합될 수도 있다.
이치환된 올레핀은 예를 들어, 화학식 Q1Q2C=CH2 또는 Q1HC=CHQ2로 나타내어 진다. Q1 및 Q2는 독립적으로 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 및 기타 기, 예컨대, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로부터 선택된다. 시클릭 올레핀의 경우 Q1 및 Q2는 결합될 수도 있다.
화학식 Q1HC=CHCQ2Q3Q4는 알릴 탄소가 추가로 치환된 이치환된 올레핀의 대표적인 예이다. 이 화학식에서, Q1, Q2, Q3 및 Q4는 독립적으로 수소, 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 및 기타 기, 예컨대, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로부터 선택되며, 단, Q2, Q3 및 Q4 중 2개 이상은 수소가 아니다. 올레핀이 시클릭 올레핀인 경우, Q1, Q2, Q3 및 Q4는 결합할 수 있다.
용어 "히드로카르빌"이란 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 포화 및 불포화 종을 포함하는, 탄소원자수 1 내지 약 30, 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 약 24, 가장 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 약 12인 일가 히드로카르빌 라디칼, 예컨대, 알킬기, 알케닐기, 아릴기 등을 의미한다. 용어 "저급 히드로카르빌"은 탄소원자수 1 내지 6, 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 4인 히드로카르빌기를 의도하며, 용어 "히드로카르빌렌"은 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 포화 및 불포화 종을 포함하는, 탄소원자수 1 내지 약 30, 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 약 24, 가장 바람직하게는 탄소원자수 1 내지 약 12인 이가 히드로카르빌 잔기를 의도한다. 용어 "저급 히드로카르빌렌"은 탄소원자수 1 내지 6인 히드로카르빌 기를 의도한다. "치환된 히드로카르빌"이란 상기 논의된 하나 이상의 치환기로 치환된 히드로카르빌을 의미하며, 용어 "헤테로원자-함유 히드로카르빌" 및 "헤테로히드로카르빌"이란 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 히드로카르빌을 의미한다. 유사하게, "치환된 히드로카르빌렌"은 상기 논의된 하나 이상의 치환기로 치환된 히드로카르빌렌을 의미하며, 용어 "헤테로원자-함유 히드로카르빌렌" 및 헤테로히드로카르빌렌"이란 하나 이상의 탄소 원자가 헤테로원자로 대체된 히드로카르빌렌을 의미한다. 달리 명시하지 않는 한, 용어 "히드로카르빌" 및 "히드로카르빌렌"은 각각, 치환되고/되거 나 헤테로원자를 함유하는 히드로카르빌 및 히드로카르빌렌 잔기를 포함하도록 해석된다.
실시예 1: 오르쏘 치환된 NHC 리간드 합성
Figure 112008050906248-PCT00014
N, N' - 디아릴 옥사미드의 제조를 위한 일반적 방법. 0℃에서 THF (200 mL) 중 아닐린 C6H4RNH2 (100 mmol, 2 당량) 및 염기 (100 mmol, 2 당량)의 교반된 용액에 옥살릴 클로라이드 (4.36 mL, 50 mmol)를 적가하였다. 이 반응을 위해 트리에틸아민 또는 NaOH 수용액을 염기로서 사용할 수 있다. 첨가 시, 반응을 실온으로 가온시키고, 1시간 동안 교반하였다. 그후, 반응 혼합물을 진공에서 농축하고 물 (100 mL)로 희석하였다. 여과에 의해 백색 침전물을 수집하고, 희석 HCl (100 mL) 및 물 (2x100 mL)로 세척한 뒤 진공에서 건조하였다. 이 방법에 의해 하기 N,N'-디아릴 옥사미드를 제조하였다:
N, N' - 비스 (o- 톨릴 ) 옥사미드 . 백색 고체로서 98% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00015
N, N' - 비스 (2- 에틸페닐 ) 옥사미드 . 백색 고체로서 71% 수율로 수득.
N, N' - 비스 (2- 이소프로필페닐 ) 옥사미드 . 백색 고체로서 60% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00016
N, N' - 디아릴에틸렌디아민 히드로클로라이드 3의 제조를 위한 일반적 방법. 실온에서 보란-테트라히드로푸란 착물 (THF 중 1M 용액, 125 mL, 6.25 당량)을 옥사미드에 교반하면서 적가하였다. 반응 혼합물을 밤새 환류하고, 실온으로 냉각시킨 뒤, 가스 발생이 더 이상 관찰되지 않을 때까지 조심스럽게 물을 적가하여 과량의 보란을 급냉시켰다. 반응 혼합물을 진공에서 농축하고, 에테르로 추출하고, 유기 추출물을 Na2SO4 상에서 건조하였다. 그후 에테르 중 2M HCl (30 mL, 3 당량)을 건조 유기 추출물에 첨가하고, 생성된 백색 침전물을 여과에 의해 수집하고, 소량의 에탄올로 세척하고, 진공에서 건조하였다. 이 방법에 의해 하기 N,N'-디아릴에틸렌디아민 히드로클로라이드를 제조하였다:
N, N' - 비스(o-톨릴)에틸렌디아민 히드로클로라이드 3a (즉, R = 메틸인 화합물 3). 백색 고체로서 89% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00017
N, N' - 비스(2-에틸페닐)에틸렌디아민 히드로클로라이드 3b (즉, R = 에틸인 화합물 3). 백색 고체로서 74% 수율로 수득.
N, N' - 비스(2-이소프로필페닐)에틸에틸렌디아민 히드로클로라이드 3c (즉, R = 이소프로필인 화합물 3). 백색 고체로서 91% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00018
NHC 리간드 전구체 4 또는 디히드로이미다졸륨 염 4의 제조를 위한 일반적 방법. 250 mL의 둥근 바닥 플라스크 중 디아민 히드로클로라이드 3에 트리에틸 오르쏘포르메이트 (150 mL)를 첨가하였다. 플라스크에 증류 헤드를 장착하고 약 1시간 동안 가열하는 동안 에탄올이 78 내지 80℃에서 증류된 뒤, 트리에틸 오르쏘포르메이트가 135 내지 140℃에서 증류되었다. 그런 다음, 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고, 헥산으로 희석하고, 백색 침전물을 여과에 의해 수집한 뒤, 헥산 및 에테르로 세척하고, 진공에서 건조시켰다. 이 방법에 의해 하기 디히드로이미다졸륨 염을 제조하였다:
1,3- 비스 (o- 톨릴 )-4,5- 디히드로이미다졸륨 4a (즉, R = 메틸인 화합물 4). 백색 고체로서 93% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00019
1,3- 비스 (2- 에틸페닐 )-4,5- 디히드로이미다졸륨 4b (즉, R = 에틸인 화합물 4). 백색 고체로서 74% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00020
1,3- 비스 (2- 이소프로필페닐 )-4,5- 디히드로이미다졸륨 4c (즉, R = 이소프로필인 화합물 4). 백색 고체로서 84% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00021
실시예 2: 촉매 합성
Figure 112008050906248-PCT00022
오르쏘 -치환된 촉매 6의 제조를 위한 일반적 방법. 아르곤 하에서 톨루엔 (57 mL) 중 디히드로이미다졸륨 염 4 (반응식 3의 화합물 4) (2.3 g, 6.7 mmol, 1.15 당량)의 현탁액에 포타슘 비스(트리메틸실릴)아미드 (1 .4 g, 7.0 mmol, 1.23 당량)를 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 30분간 교반한 뒤, 화합물 5 (4.7 g, 5.7 mmol)를 첨가하고, 실온에서 1.5 시간 동안 교반을 계속하였다. 그런 다음, 반응 혼합물을 농축하고 컬럼 크로마토그래피에 의해 촉매 6을 단리하고 진공에서 건조하였다. 이 방법에 의해 오르쏘-치환된 촉매를 제조하였다:
촉매 6a (즉, R = 메틸인 화합물 6). 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피 후 66% 수율로 수득 (미반응 5를 먼저 1:9 EtOAc-헥산으로 용출시킨 뒤, 촉매 6a를 1:3 EtOAc-헥산으로 용출시킴). 갈색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00023
촉매 6b (즉, R = 에틸인 화합물 6). 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피 후 60% 수율로 수득 (미반응 5를 먼저 1:9 EtOAc-헥산으로 용출시킨 뒤, 촉매 6b를 1:3 EtOAc-헥산으로 용출시킴). 갈색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00024
촉매 6c (즉, R = 이소프로필인 화합물 6). 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피 후 68% 수율로 수득 (미반응 5를 먼저 1:10 EtOAc-헥산으로 용출시킨 뒤, 촉매 6c를 1:3 EtOAc-헥산으로 용출시킴). 갈색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00025
오르쏘 -치환된 촉매 7의 제조를 위한 일반적 방법. CH2Cl2 (25 mL) 중 촉매 6 (2.1 g, 2.5 mmol)의 용액에 2-이소프로폭시-β-메틸스티렌 (0.89 g, 5.1 mmol, 2 당량)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 1시간 동안 환류시킨 뒤, 메탄올 중 2N HCl (1.8 mL, 3.6 mmol, 1.5 당량)를 첨가하고, 혼합물을 1시간 더 환류시키고, 진공에서 증발시켜 건조상태로 만들었다. 잔류물을 최소량의 CH2Cl2에 용해시키고, 펜탄을 첨가하여 촉매 7을 침전시켰다. 이를 여과에 의해 수집하고 진공에서 건조하였 다. 이 방법에 의해 하기 오르쏘-치환된 촉매를 제조하였다:
촉매 7a (즉, R = 메틸인 화합물 7). 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피 후 71% 수율로 수득 (1:5 EtOAc-헥산으로 용출시킴). 녹색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00026
촉매 7b (즉, R = 에틸인 화합물 7). 실리카 겔 상의 컬럼 크로마토그래피 후 68% 수율로 수득 (1:5 EtOAc-헥산으로 용출시킴). 녹색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00027
촉매 7c (즉, R = 이소프로필인 화합물 7). 녹색 결정형 고체로서 77% 수율로 수득.
Figure 112008050906248-PCT00028
실시예 3: RCM에서의 촉매 성능
Figure 112008050906248-PCT00029
디메틸 2,2- 디(2-메틸알릴)말로네이트의 폐환 복분해 . 둥근 바닥 플라스크 내 촉매를 CH2Cl2 중 디메틸 2,2-디(2-메틸알릴)말로네이트의 0.1 M 용액에 촉매를 첨가하였다. 플라스크에 환류 응축기 및 버블러(bubbler) 배출구를 장착하였다. 아르곤을 이용하여 5분간 반응 혼합물에 살포한 뒤, 원하는 온도로 가열하였다. 분취액을 IPA 중 THMP의 1M 용액으로 처리하고, 급냉시킨 혼합물을 60℃에서 1시간 동안 가열하고, 이를 물로 희석하고 EtOAc로 추출함으로써, 촉매 제거 후 분취액의 GC 분석에 의해 반응 진행을 모니터하였다. 본 발명의 촉매의 활성을 하기에 나타낸 올레핀 복분해 촉매 (A)와 비교하였다:
Figure 112008050906248-PCT00030
Figure 112008050906248-PCT00031
Figure 112008050906248-PCT00032
Figure 112008050906248-PCT00033
Figure 112008050906248-PCT00034
Figure 112008050906248-PCT00035
Figure 112008050906248-PCT00036
Figure 112008050906248-PCT00037
Figure 112008050906248-PCT00038
Figure 112008050906248-PCT00039
2세대 촉매, 및 상기 보고한 킬레이팅 카르벤 리간드를 가지는 2세대 촉매를 이용하여 수행한 RCM 결과를 도 2 및 도 3에 나타낸 그래프에 추가로 도시한다. 도 2는 촉매 6a, 6b 및 6c가 화합물 1의 RCM에 있어서 촉매 A보다 훨씬 우수한 성능을 나타낸다는 것을 보여준다. 실제로 촉매 6a, 6b 및 6c에 의해 촉매된 반응은 촉매 A에 의해 촉매된 반응에 비해 (약 20% 전환율) 훨씬 높은 전환율에 다다랐다 (약 70 내지 약 90% 전환율). 또한, 도 2에 나타낸 데이터는 촉매 6a, 6b 및 6c가 높은 전환율에 다다르기 위해 짧은 반응 시간 및 온건한(mild) 온도를 필요로 한다는 것을 예증한다. 예를 들어, 촉매 12에 대해 60℃에서 7시간 걸린 것에 비해 촉매 6a는 40℃에서 겨우 15분 내에 높은 전환율 (즉, 80% 초과)을 나타낸다. 도 3은 촉매 7a, 7b 및 7c가 화합물 1의 RCM에 있어서 촉매 A보다 훨씬 활성이 높지만, 촉매 6a, 6b 및 6c보다는 활성이 낮다는 것을 나타낸다.
실시예 4: 교차 복분해 연구
입체장애 올레핀을 포함하는 교차-복분해에서의 촉매 성능
글로브박스 내에서, 4 mL 바이알을 약 1 mL의 적합한 입체장애 올레핀 용액 (CH2Cl2 중 2M), 그후 5-헥센 1 당량으로 충전하였다. 시험 촉매 적당량을 바이알에 첨가한 뒤, 이를 밀봉하고 원하는 온도로 가열하였다. 분취액을 IPA 중 THMP의 1M 용액으로 처리하고, 급냉시킨 혼합물을 60℃에서 1시간 동안 가열하고, 이를 물로 희석하고 EtOAc로 추출함으로써, 촉매 제거 후 분취액의 GC 분석에 의해 반응 진행을 모니터하였다. 비교를 위해 동일한 교차-복분해 반응을 촉매 A를 이용하여 실시하였다.
40℃에서 촉매 6a 및 A 1 mol%를 이용한 5-데센 (5C10) 및 2,5-디메틸-3-헥센의 교차 복분해 (CM)
Figure 112008050906248-PCT00040
Figure 112008050906248-PCT00041
40℃에서 촉매 6b, 6c, 6a 및 A 1 mol%를 이용한 5-데센 (5C10) 및 2-메틸-1-노넨의 교차 복분해
Figure 112008050906248-PCT00042
Figure 112008050906248-PCT00043
실시예 5: 메틸 올레에이트의 자가-복분해에서의 촉매 성능
글로브박스 내에서, 4 mL 바이알을 약 10 g의 메틸 올레에이트로 충전하였다. 벤젠 중 촉매 6a의 스톡 용액 적당량을 바이알에 첨가한 뒤, 이를 밀봉하고 40℃로 가열하였다. 분취액을 IPA 중 THMP의 1M 용액으로 처리하고, 급냉시킨 혼합물을 60℃에서 1시간 동안 가열하고, 이를 물로 희석하고 EtOAc로 추출함으로써, 촉매 제거 후 분취액의 GC 분석에 의해 반응 진행을 모니터하였다.
40℃에서 촉매 6a 및 A 2, 5 및 20 ppm을 이용한 순수 메틸 올레에이트의 자가 복분해 (SM)
Figure 112008050906248-PCT00044
Figure 112008050906248-PCT00045
실시예 6: 염 10의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00046
디아민 9의 제조. 이는 2단계 방법이다. 1단계에서, 0℃에서 이소프로판올 (16 ml) 및 물 (16 ml) 중 3,5-디-tert-부틸아닐린 (1.83 g, 8.9 mmol)에 물 중 글리옥살 40% 용액 (465 ㎕, 4.1 mmol)을 첨가하였다. 반응을 7시간 동안 교반하고, 이 기간 도중 이를 실온으로 가온하였다. 반응 혼합물을 유리 프릿을 통해 여과하고, 여액을 CH2Cl2에 용해시키고, MgSO4 상에서 건조하고, 다른 유리 프릿을 통해 여과하고 농축하였다. 그후 이 조질 반응물을 Et2O (50 ml) 중에 용해시키고, 0℃에서 Et2O (50 ml) 중 LAH (570 mg, 15 mmol)에 첨가하였다. 반응을 36시간 동안 교반하고 실온으로 가온하였다. 반응을 H2O (570 ㎕), 15% NaOH/H2O (570 ㎕) 및 H2O (2 ml)로 급냉시키고, 유리 프릿을 통해 여과하고 MgSO4 상에서 건조시키고, 다른 유리 프릿을 통해 여과하고 농축하였다. 그후 반응 혼합물을 플래쉬 컬럼 크로마토그래피 (30% EtOAc/헥산)에 의해 정제하여 9를 오일로서 수득하였다 (786 mg, 2단계에 걸쳐 36%).
Figure 112008050906248-PCT00047
HRMS (EI+) C30H49N2에 대한 계산치 437.3896. 실측치 437.3902.
NHC 리간드 전구체 10의 제조. 디아민 9 (786 mg, 1.8 mmol)에 (EtO)3CH (3 ml, 18 mmol), NH4BF4 (189 mg, 1.8 mmol) 및 포름산 (2방울)을 첨가하였다. 반응을 90℃에서 48시간 동안 교반하였다. Et2O를 가하여 염을 침전시켰다. 그런 다음, 반응 혼합물을 여과하고, 고체를 Et2O로 세척하고 수집하여 8 (633 mg, 66%)을 백색 고체로서 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00048
디아민 9의 다른 제조방법:
Figure 112008050906248-PCT00049
N, N' - 비스 (3,5-디-t- 부틸페닐 ) 옥사미드 . 0℃에서 THF (200 mL) 중 3,5-디-t-부틸아닐린 (10.28 g, 50 mmol) 및 트리에틸아민 (7.0 mL, 50 mmol)의 교반된 용액에 옥살릴 클로라이드 (2.16 mL, 25 mmol)를 적가하였다. 첨가하면서, 반응을 실온으로 가온시키고, 1시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 반응 혼합물을 진공에서 농축하고 물 (100 mL)로 희석하였다. 여과에 의해 백색 침전물을 수집하고, 희석 HCl (100 mL) 및 물 (2x100 mL)로 세척하고, 진공에서 건조하였다. N,N'-비스(3,5-디-t-부틸페닐) 옥사미드 9.07 g (78%)을 백색 고체로서 수득하였다.
N, N' - 비스(3,5-디-t-부틸페닐)에틸렌디아민 (9). 실온에서 THF 중 BH3-THF의 1M 용액 (125 mL, 125 mmol)을 고체 옥사미드 (9.06 g, 19.52 mmol)에 교반하면서 적가하였다. 그후, 생성된 균질한 혼합물을 15시간 동안 환류하고, 실온으로 냉각시키고, 물을 첨가하여 조심스럽게 급냉시켰다. 그런 다음, 혼합물을 농축하고 에테르로 추출하였다. 컬럼 크로마토그래피 (2:1 헥산 - 디클로로메탄, 실리카 겔)에 의해 무색 오일로서의 6.51 g (76%)의 순수한 9, 및 1.27 g의 순수하지 않은 9 (3,5-디-t-부틸아닐린으로 오염됨)를 얻어, 후자를 크로마토그래피로 2차 정제하였다. 9의 합한 수율은 86%였다.
Figure 112008050906248-PCT00050
HRMS (EI+) C30H49N2에 대한 계산치 437.3896. 실측치 437.3902.
실시예 7: 촉매 12의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00051
촉매 12의 제조. 글로브 박스 내에서, NHC 리간드 전구체 10 (156 mg, 0.3 mmol), KOt-Bu(F6) (66 mg, 0.3 mmol) 및 루테늄 착물 11 (132 mg, 0.22 mmol)을 톨루엔 중에서 모두 혼합하였다. 플라스크를 꺼내어 증기 후드(fume hood)에서 18시간 동안 60℃에서 교반하였다. 그런 다음, 반응 혼합물을 바로 플래쉬 컬럼 크로마토그래피 (5% Et2O/헥산, 2회 실시)에 의해 정제하여 촉매 12 (34 mg, 20%)를 녹색 오일로 수득하였다. 그후 촉매를 벤젠으로부터 동결건조하여 담녹색 고체를 얻었다. 1H NMR에 의한 촉매 12로의 전환율은 50%였다는 점을 주목하여야 한다.
Figure 112008050906248-PCT00052
HRMS (EI+) C41H58N2OCl2Ru에 대한 계산치 766.2970. 실측치 766.3007. 도 4는 촉매 12에 대해 얻어진 단결정 X선 구조를 도시한다.
실시예 8: 촉매 활성 연구.
스톡 용액의 제조. 2 ml 부피의 플라스크 내에 촉매 12 (14 mg)를 넣고, 이를 글로브 박스 내로 옮겼다. 글로브 박스 내에서, CD2Cl2 2 ml을 가하여 스톡 용액 Z를 제조하였다. 그후 용액 Z 0.44 ml를 다른 2 ml 부피 플라스크로 옮겨, CD2Cl2를 이용하여 2 ml로 희석하여 스톡 용액 Y를 제조하였다.
Figure 112008050906248-PCT00053
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 Z (3.1 mg의 12, 0.004 mmol) 0.44 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. CD2Cl2 (0.36 ml), 그후, 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 30℃로 가열하였다. 도 5는 시간에 따른 전환율의 그래프로서, 사치환된 올레핀을 형성하기 위한 폐환 복분해 (RCM)에 대한 12의 현저하게 개선된 반응성을 예증한다.
온도의 영향을 조사하기 위하여 60℃에서 C6D6 중에서 이 연구를 반복하였다. 촉매 12 (3.1 mg, 0.004 mmol) 및 C6D6 (0.8 ml)을 스크류 캡 NMR 튜브에서 혼합하고, 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 60℃로 가열하였다. 시간에 따른 전환율의 그래프를 도 6에 도시하였다. 확인할 수 있는 바와 같이, 24시간 후 88%의 전환율이 달성되었으며, 겨우 7시간 내에 83%의 전환율이 달성되었다.
실시예 9: 입체장애가 적은 올레핀을 이용한 RCM 연구
Figure 112008050906248-PCT00054
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 Y (0.6 mg의 12, 0.0008 mmol) 0.4 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. CD2Cl2 (0.4 ml)을 첨가하고, NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜(ejected) 13 (20.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다(injected). 시간에 따른 전환율의 그래프를 도 7에 도시하였다.
Figure 112008050906248-PCT00055
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 Y (0.6 mg의 12, 0.0008 mmol) 0.4 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. CD2Cl2 (0.4 ml)을 첨가하고, NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 15 (19.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 8은 시간에 따른 전환율의 그래프를 도시한다.
실시예 10: 안정성 연구.
촉매 12의 놀라운 특징은 그의 안정성이다. 기질 부재 하의 용액 (CH2Cl2 또는 벤젠) 중에서, 촉매 12는 4주 이상 동안 안정하다. 고체로서, 촉매 12는 공기 중에서 5주 이상 안정하다. 마지막으로, 상술한 촉매 반응 도중, 30℃에서 실시된 반응에 대하여, 1H NMR에 의해 원래(original) 촉매가 관찰되지 않은 유일한 시점은 162시간째였다. 60℃에서 실시된 반응에 대하여, 원래 촉매는 24.8시간 째에서 1H NMR에 의해 전혀 관찰되지 않았다. 전체적으로, 촉매 12는 안정성이 높았다.
실시예 11: 촉매-18의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00056
촉매-18. 글로브 박스 내에서, C6D6 중 NHC 리간드 전구체 10 (14 mg, 0.03 mmol), KOt-Bu(F6) (6 mg, 0.03 mmol) 및 루테늄 착물 17 (14 mg, 0.02 mmol)을 스크류 캡 NMR 튜브 중에서 모두 혼합하였다. NMR 튜브를 배출시켜, 증기 후드에서 1시간 동안 60℃에서 가열하였다. 촉매 18로의 전환율은 양자 NMR에 의해 52%로 측정되었다.
Figure 112008050906248-PCT00057
착물 18이 비교적 불안정하다는 것을 주목해야 한다. 피리딘 리간드가 PCy3에 의해 대체된 포스핀 유사체도 불안정하다. NHC 상의 tert-부틸기가 너무 커서 이들이 각각 피리딘 및 포스핀을 활발하게 분리시키는 것으로 여겨진다. 이들 착물은 순간적(transient) 안정성 때문에 촉매 반응에 대해 적합성이 낮다.
실시예 12: 더 작은 비스-메타 치환기를 가지는 NHC의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00058
디아민 염 20. 이는 2단계 방법이다. 1단계에서, 0℃에서 이소프로판올 (40 ml) 및 물 (40 ml) 중 3,5-디-메틸아닐린 (2.5 ml, 20 mmol)에 물 중 글리옥살 40% 용액 (1.15 ml, 10 mmol)을 첨가하였다. 반응을 7시간 동안 교반하고, 이 기간 도중 이를 실온으로 가온하였다. 반응 혼합물을 유리 프릿을 통해 여과하고, 여액을 CH2Cl2에 용해시키고, MgSO4 상에서 건조하고, 다른 유리 프릿을 통해 여과하고 농축하였다. 그후 이 조질 반응 생성물을 THF (37 ml) 중에 용해시키고, 여기에 0℃에서 NaBH4 (1.5 g, 40 mmol)를 첨가하였다. 농축 HCl (1.6 ml)를 25분에 걸쳐 적가하였다. 반응을 1시간 동안 교반한 뒤, 4N HCl (75 ml)를 첨가하였다. 반응을 1시간 동안 교반한 뒤, 여과하였다. 여액을 Et2O로 광범위하게 세척하여 디아민 염 20 (438 mg, 2단계에 걸쳐 13%)을 회백색 고체로 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00059
NHC 리간드 전구체 21. HC(OEt)3 (10 ml)을 디아민 염 20에 첨가하고, 반응을 90℃에서 14시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 여과하고 Et2O로 세척하여 NHC 리간드 전구체 21 (290 mg, 71%)을 회백색 고체로 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00060
HRMS (EI+) C19H23N2에 대한 계산치 279.18613. 실측치 279.18572.
Figure 112008050906248-PCT00061
촉매 22. 글로브 박스 중 스크류 캡 NMR 튜브 내에서, NHC 리간드 전구체 21 (9 mg, 0.03 mmol), KOt-Bu(F6) (6 mg, 0.03 mmol) 및 루테늄 착물 11 (13 mg, 0.02 mmol)을 C6D6 중에서 모두 혼합하였다. NMR 튜브를 배출시켜, 증기 후드에서 2.5시간 동안 60℃에서 가열하였다. 촉매 22로의 전환율은 양자 NMR에 의해 14%로 측정되었다.
Figure 112008050906248-PCT00062
착물 22가 비교적 불안정하다는 것을 주목해야 한다. 메타-메틸기의 크기가 충분히 크지 않고 분해 없이 착물을 다루기 어려운 것으로 보인다. 이러한 이유로, 이 착물은 촉매 반응에 대해 부적합하다.
실시예 13: 불포화 메타-치환된 NHC 리간드의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00063
NHC 리간드 전구체 23. 톨루엔 (5 ml) 중 3,5-디tert-부틸아닐린 (3 g, 14.6 mmol)의 용액을 톨루엔 (5 ml) 중 파라포름알데히드 (220 mg, 7.3 mmol)의 용액에 첨가하였다. 그후 반응을 100℃에서 1.5시간 동안 교반하였다. 반응을 40℃로 냉각시키고, 6N HCl (1.2 ml, 7.3 mmol)을 첨가하였다. 반응을 5분간 교반하고, 글리옥살 (837 ㎕, 7.3 mmol)을 가하고, 반응을 5분간 더 교반하였다. 반응을 100℃에서 14시간 동안 교반하고, 실온으로 냉각하고, 컬럼 크로마토그래피 (5% MeOH/CH2Cl2)에 의해 정제하여 갈색 포움을 수득하였다. 이 포움을 Et2O로 세척하여 806 mg (23%)의 23을 백색 고체로서 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00064
HRMS (EI+) C31H45N2에 대한 계산치 445.3583. 실측치 445.3561.
실시예 14: 촉매 24의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00065
루테늄 촉매 24. 글로브 박스 내에서, NHC 리간드 전구체 23 (63 mg, 0.13 mmol), 루테늄 전구체 11 (78 mg, 0.13 mmol) 및 KOt-Bu(F6) (29 mg, 0.13 mmol)을 톨루엔 중에서 혼합하였다. 플라스크를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 60℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응을 농축하고, 플래쉬 컬럼 크로마토그래피 (5% → 20% Et2O/펜탄)에 의해 정제하였다. 이 컬럼에서 3개의 밴드를 단리할 수 있었는데, 처음 갈색 밴드 2개, 그후 녹색 밴드 1개였다. 두번째 갈색 밴드가 원하는 생성물이었으나, 컬럼 1개를 거친 후에는 완전히 순수하지 않았다. 10% Et2O/펜탄으로 다시 컬럼에 걸어 1H NMR에 의해 완전히 순수한 것으로 나타난 갈색 오일 생성물을 수득하였으며 (9 mg, 9%), 다른 분획은 여전히 약간 순수하지 않았다 (18 mg, 18%). 생성물을 벤젠으로부터 동결건조시켜 고체를 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00066
HRMS (EI+) C41H56Cl2N2ORu에 대한 계산치 764.2814. 실측치 764.2842.
실시예 15: 촉매 25의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00067
루테늄 촉매 25. 글로브 박스 내에서, NHC 리간드 전구체 23 (162 mg, 0.34 mmol), 루테늄 전구체 5 (150 mg, 0.27 mmol) 및 KOt-Bu(F6) (74 mg, 0.34 mmol)을 C6D6 중에서 혼합하고 실온에서 2.5시간 동안 교반하였다. 플라스크를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 반응을 농축하고, 플래쉬 컬럼 크로마토그래피 (2.5% → 5% Et2O/펜탄)에 의해 정제하여 갈색 오일을 수득하였다. 갈색 오일을 벤젠으로부터 동결건조시켜 25를 갈색 고체 (66 mg, 25%)로서 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00068
실시예 16: 촉매 26의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00069
루테늄 촉매 26. 스크류 캡 NMR 튜브 중, 루테늄 화합물 25 (10 mg, 0.01 mmol), 2-이소프로폭시-3-비닐비페닐 (5 mg, 0.02 mmol) 및 CuCl (1 mg, 0.01 mmol)를 글로브 박스 내, CD2Cl2 (1 ml) 중에서 혼합하였다. 반응을 40℃에서 29시간 동안 가열하고, 농축하고, 컬럼 크로마토그래피 (10% → 25% Et2O/펜탄)에 의해 정제하여 회녹색 오일을 수득하였다. 이 오일을 벤젠으로부터 동결건조하여 촉매 26 (2 mg, 25%)을 고체로서 수득하였다.
Figure 112008050906248-PCT00070
실시예 17: 파라-치환된 NHC 리간드의 제조
Figure 112008050906248-PCT00071
NHC 리간드 전구체 27. 4-tert부틸아닐린 (5.87 ml, 37 mmol), i-PrOH (60 ml) 및 물 (60 ml)의 용액에 글리옥살 (1.92 ml, 16.8 mmol)을 첨가하였다. 반응을 1시간 동안 교반한 뒤, 액체를 가만히 따라냈다(decanted off). 남은 끈끈한 고체를 i-PrOH로 세척한 뒤, 남은 용매가 있으면 진공하에서 제거하였다. 그런 다음, THF (62 ml)를 플라스크에 첨가하고, 이를 0℃로 냉각시켰다. NaBH4 (2.57 g, 68 mmol)를 용액에 첨가하였다. 농축 HCl (2.7 ml)를 0.5 시간에 걸쳐 적가하고, 반응을 2시간 동안 교반하였다. 4N HCl (150 ml)을 천천히 가한 뒤, 반응을 0.5 시간 동안 교반하고, 여과하고, 여액을 Et2O로 세척하여 백색 고체를 얻었다. 이 여액에 HC(OEt)3 (20 ml)를 가하고, 반응을 100℃에서 18시간 동안 교반하였다. 반응물을 여과하였다. 여액을 Et2O로 세척하여 전구체 27을 백색 고체로서 얻었다 (80 mg, 1%).
Figure 112008050906248-PCT00072
HRMS (EI+) C23H31N2에 대한 계산치 335.2487. 실측치 335.2476.
실시예 18: 촉매 28의 제조
Figure 112008050906248-PCT00073
루테늄 화합물 28 ( 비교예 ). 글로브 박스 내에서, NHC 리간드 전구체 27 (5 mg, 0.014 mmol), 루테늄 전구체 17 (10 mg, 0.014 mmol) 및 KOt-Bu(F6) (3 mg, 0.014 mmol)를 스크류 캡 NMR 튜브 내, C6D6 중에서 혼합하였다. 튜브를 박스로부터 꺼내어, 60℃의 오일 배쓰에 침지시켰다. 용액은 즉시 갈색으로 변하였고, 새로운 종 (28)이 순간적으로 관찰되었다.
Figure 112008050906248-PCT00074
실시예 19: 촉매 활성
표준 활성 시험을 이용하여 본 발명의 신규한 촉매의 유용성을 측정하였다.
<촉매 24>
Figure 112008050906248-PCT00075
스톡 용액의 제조. 촉매 24 (9 mg)를 2 ml 부피의 플라스크에 넣고, 글로브 박스에 넣었다. 글로브 박스 내에서, CD2Cl2 2 ml을 첨가하여 스톡 용액 X를 제조하였다. 그후 0.33 ml의 X를 다른 2 ml 부피의 플라스크로 옮기고, CD2Cl2를 이용하여 2 ml로 희석하여 스톡 용액 W를 제조하였다.
Figure 112008050906248-PCT00076
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 X 0.67 ml (3 mg의 24, 0.004 mmol)를 스크류 캡 NMR 튜브로 옮겼다. CD2Cl2 (0.13 ml), 그후 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 30℃로 가열하였다. 도 9는 시간에 따른 전환율의 그래프를 나타낸다.
온도의 영향을 조사하기 위해 60℃에서 C6D6 중 이 실험을 반복하였다. 촉매 24 (3 mg, 0.004 mmol) 및 C6D6 (0.8 ml)를 스크류 캡 NMR 튜브 중에서 혼합하고, 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 60℃로 가열하였다. 도 10은 C6D6 중 시간에 따른 전환율의 그래프를 나타낸다.
실시예 20: 입체장애가 적은 올래핀을 이용한 RCM 활성.
Figure 112008050906248-PCT00077
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 W (0.6 mg의 24, 0.0008 mmol) 0.8 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 13 (20.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 11은 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
Figure 112008050906248-PCT00078
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 W (0.6 mg의 24, 0.0008 mmol) 0.8 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 15 (19.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다(injected). 도 12는 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
실시예 21: 안정성 연구.
<촉매 25>
Figure 112008050906248-PCT00079
스톡 용액의 제조. 2 ml 부피의 플라스크 내에 촉매 25 (11 mg)를 넣고, 이를 글로브 박스에 넣었다. 글로브 박스 내에서, CD2Cl2 2 ml을 가하여 스톡 용액 V를 제조하였다. 그후 용액 V 0.4 ml를 다른 2 ml 부피 플라스크로 옮겨, CD2Cl2를 이용하여 2 ml로 희석하여 스톡 용액 U를 제조하였다.
Figure 112008050906248-PCT00080
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 V (3 mg의 25, 0.003 mmol) 0.55 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮겼다. CD2Cl2 (0.25 ml), 그후 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 글로브 박스로부터 꺼내어 30℃로 가열하였다. 시간에 따른 전환율의 그래프를 도 13에 나타냈다. 2시간 이후에 더이상의 전환은 관찰되지 않았다.
온도의 영향을 조사하기 위해 60℃에서 C6D6 중 이 실험을 반복하였다. 촉매 25 (3 mg, 0.003 mmol) 및 C6D6 (0.8 ml)를 스크류 캡 NMR 튜브 중에서 혼합하 고, 10 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 60℃로 가온된 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음 NMR 튜브를 배출시켜, 1 (21.5 ㎕, 0.08 mmol)을 가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 14는 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
실시예 22: 입체장애가 적은 올레핀을 이용한 활성 연구.
Figure 112008050906248-PCT00081
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 U (0.6 mg의 25, 0.0008 mmol) 0.55 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮기고, CD2Cl2 0.25 ml을 가했다. NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 13 (20.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 15는 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
Figure 112008050906248-PCT00082
글로브 박스 내에서, 스톡 용액 U (0.6 mg의 25, 0.0008 mmol) 0.55 ml을 스크류 캡 NMR 튜브에 옮기고, CD2Cl2 0.25 ml을 가했다. NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 15 (19.5 ㎕, 0.08 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 16은 시간에 따른 전환율의 그래프이다.
실시예 23: 활성 연구.
<촉매 26>
Figure 112008050906248-PCT00083
Figure 112008050906248-PCT00084
글로브 박스 내에서, 스크류 캡 NMR 튜브 중, 촉매 26 (2 mg, 0.002 mmol)을 CD2Cl2 (0.4 ml)와 혼합하였다. NMR 튜브를 밀봉하고, 30℃로 가온한 500 MHz NMR로 옮겼다. 그런 다음, NMR 튜브를 배출시켜 1 (11 ㎕, 0.04 mmol)을 첨가하고, 데이터 수집을 위해 튜브를 끼웠다. 도 17은 시간에 따른 전환율의 그래프이며, 1에서 2로의 90% 전환율을 나타내기 위해 촉매 26에 대해 필요한 반응 시간이 촉매 12에 비해 현저하게 감소되었음을 예증한다.
실시예 24: 디메틸 2,2-디(2-메틸알릴)말로네이트의 폐환 복분해에서의 촉매 6a, 6c, 27a 및 27c의 활성.
Figure 112008050906248-PCT00085
사용된 방법은 촉매 27a 및 27c를 이용한, 실시예 3에 설명된 것과 동일한 것이다. 촉매 6a, 6c, 27a 및 27c에 대한 결과는 도 18에 나타냈다. 도 18에 나타낸 결과는 촉매 27a 및 27c보다 촉매 6a 및 6c의 디메틸 2,2-디(2-메틸알릴)말로네이트의 폐환 복분해에서의 성능이 더 우수하다는 것을 예증한다. 이러한 결과는 질소 원자 간에 비치환된 브릿지(bridge)를 가지는 NHC 리간드를 기재로 한 촉매의 성능이 동일한 브릿지의 각 탄소 상에 폐닐 치환기를 가지는 촉매보다 우수하다는 것을 의미한다.
실시예 25: 40℃ 및 60℃에서 톨루엔 중 촉매 6a 및 7a 5 mol%를 이용한 디메틸 2,2-디(2-메틸알릴)말로네이트의 폐환 복분해.
메틸렌 클로라이드를 톨루엔으로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 3에 설명한 것과 유사한 방법을 사용하였다. 결과는 도 19에 나타냈다.
실시예 26: 촉매 12 및 촉매 B를 RCM에 의한 사치환된 올레핀의 제조를 위한 동일한 반응 조건 하에서 비교하였다. 반응은 60℃에서 기질 0.08 mmol, 촉매 0.004 mmol 및 C6D6 0.8 ml을 이용하여 실시하였다. 비교 표를 아래에 나타낸다.
Figure 112008050906248-PCT00086
이들 기질 중 2종, D 및 G는 두 촉매 모두에 의해 생성물로 완전히 전환되었다. 기질 E를 제외한 모든 다른 기질에 대해서 촉매 12가 촉매 B에 비해 개선된 전환율을 제공하였다. 기질 H는 추가적인 논의를 보장한다. 촉매 B의 사용은 3종의 화합물, 즉, 생성물로의 43% 전환, 재배열된 부산물로의 32% 전환 및 잔여 출발 물질 (H) 25%의 혼합물을 생성시켰다. 촉매 12의 사용에 의해 기질 H이 완전히 소진되었으나, 생성물로 60% 전환되고 부산물로 40% 전환되었다. 흥미롭게도, 촉매 10은 생성물로의 43% 전환율을 나타냈으나, 부산물은 형성되지 않았다. 루테늄 올레핀 복분해 촉매의 분해로부터 형성된 루테늄 히드리드 종은 CD2Cl2 중 40℃에서 올레핀의 이동(migration)을 촉매하는 것으로 알려져 있다 (문헌[Hong, S. H.; Day, M. W.; Grubbs, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7414]). 형성된 임의의 히드리드가 소진되도록 첨가된 10% 2,6-디클로로퀴논과 함께 촉매 B 및 12를 사용하여 반응을 반복하자 (Hong, S. H.; Sanders, D. P.; Lee, C. W.; Grubbs, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 17160) 촉매 B는 매우 불량한 전환율을 나타냈으나, 촉매 12는 부산물 형성 없이, 생성물로의 78% 전환율을 나타냈다. 전체적으로, 촉매 12는 모든 기질에 대하여 촉매 B와 동등하거나 그보다 우수한 성능을 나타냈다.
실시예 26: 사치환된 올레핀을 형성하기 위한 상이한 폐환 복분해 반응에서의 촉매 A, 12 및 7a의 비교
실시에 8에 설명한 것과 유사한 방법을 이용하여 폐환 복분해 반응을 설정하고 그 진행 과정을 추적하였다. 결과는 하기 표 16에 요약하였다.
Figure 112008050906248-PCT00087
실시예 27: 촉매 7a를 이용한 교차 복분해 (CM) 결과
CM 반응을 위한 일반적 방법. 화염-건조된 넥이 2개인 10 mL 둥근 바닥 플라스크에 환류 응축기를 부착하고, 장치를 아르곤으로 플러싱하였다. 플라스크를 고체 촉매 및 자기 막대로 충전하였다. 두번째 넥을 격벽(septum)으로 차단하고, 탈기된 건조 C6H6 (2.5 mL)를 주사기를 통해 첨가하였다. 그런 다음, 시약을 주사기를 통해 동시적으로 첨가하였다. 용액을 오일 배쓰를 이용하여 60℃로 가열하고, 아르곤 하에서 18시간 동안 교반하였다. 그런 다음, 용액을 실온으로 냉각하고, 농축하였다. 1H NMR에 의해 이 조질 반응 혼합물의 전환율을 측정하고, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피에 의해 원하는 생성물을 단리하여 수율을 측정하였다.
Figure 112008050906248-PCT00088
Figure 112008050906248-PCT00089
실시예 28: 비스(피리딘) 촉매 28의 제조.
Figure 112008050906248-PCT00090
질소-충전한 글로브 박스 내에서, 촉매 6a (0.1 g, 0.126 mmol)에 피리딘 (3.0 mL)을 첨가하고, 용액을 촉매 6a가 전부 용해될 때까지 교반하였다. 원하는 생성물을 펜탄을 사용한 침전에 의해 단리하였다 (0.070 g, 0.104 mmol, 83% 수율). 녹색 결정형 고체.
Figure 112008050906248-PCT00091
실시예 29: 촉매 6a 및 7a를 이용한 폐환 복분해 반응
실시예 22에 설명한 폐환 반응을 기질 13 및 15에 대하여 촉매 6a 및 7a를 사용하여 반복하여, 상응하는 이- 및 삼치환된 올레핀을 형성하였다. 결과를 도 20 내지 23에 나타냈다. 도 20은 촉매 6a에 대한 RCM 반응에 대한 시간에 따른 기질 15의 전환율의 그래프이다. 도 21은 촉매 6a에 대한 RCM 반응에 대한 시간에 따른 기질 13의 전환율의 그래프이다. 도 22는 촉매 7a에 대한 RCM 반응에 대한 시간에 따른 기질 15의 전환율의 그래프이다. 도 23은 촉매 7a에 대한 RCM 반응에 대한 시간에 따른 기질 13의 전환율의 그래프이다.

Claims (16)

  1. 카르벤 탄소 원자를 가지는 5원 헤테로시클릭 고리, 및 5원 헤테로시클릭 고리 내에 포함된 하나 이상의 질소 원자를 포함하고, 상기 질소 원자가 카르벤 탄소 원자에 직접 결합되어 있고 페닐 고리에 의해 치환되어 있으며, 상기 페닐 고리는 오르쏘 위치 중 어느 하나 또는 양자 모두에 수소를 가지고 하나 이상의 오르쏘 또는 메타 위치에 치환된 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 리간드를 가지는 루테늄 알킬리덴 착물.
  2. 하기 화학식 I의 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 (metathesis) 촉매.
    <화학식 I>
    Figure 112008050906248-PCT00092
    상기 식에서,
    X1 및 X2는 독립적으로 음이온성 리간드이고;
    n은 0, 1 또는 2이고;
    R9 및 R10은 각각 독립적으로 수소이거나, 또는 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐, C2-C20 알키닐, 아릴, C1-C20 카르복실레이트, C1-C20 알콕시, C2-C20 알케닐옥시, C2-C20 알키닐옥시, 아릴옥시, C2-C20 알콕시카르보닐, C1-C20 알킬티오, C1-C20 알킬술포닐 및 C1-C20 알킬술피닐로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 치환기이거나; 또는 R9 및 R10은 임의적으로는 서로 결합하여 상기 열거된 치환기 중 하나를 통해 시클릭 구조를 형성할 수 있고;
    m은 1 또는 2이고;
    m이 1인 경우, L은 전자 2개를 공여하는 중성 리간드이고, 임의적으로는 R10에 결합하여 n이 0인 경우 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성하고;
    m이 2인 경우, L은 헤테로아렌 리간드이고;
    NHC는 카르벤 탄소 원자를 가지는 5원 헤테로시클릭 고리, 및 5원 헤테로시클릭 고리 내에 포함된 하나 이상의 질소 원자를 포함하고, 여기서, 상기 질소 원자는 카르벤 탄소 원자에 직접 결합되어 있고 페닐 고리에 의해 치환되어 있으며, 상기 페닐 고리는 오르쏘 위치 중 어느 하나 또는 양자 모두에 수소를 가지고 하나 이상의 오르쏘 또는 메타 위치에 치환된 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 리간드이다.
  3. 제2항에 있어서, NHC 리간드가 하기 화학식 II 내지 V의 리간드로부터 선택되는 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
    <화학식 II>
    Figure 112008050906248-PCT00093
    <화학식 III>
    Figure 112008050906248-PCT00094
    <화학식 IV>
    Figure 112008050906248-PCT00095
    <화학식 V>
    Figure 112008050906248-PCT00096
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3은:
    a) 각 R1은 독립적으로 1차 또는 2차 C1-C4 알킬기이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C10 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이거나; 또는
    b) R1은 H이고; 각 R2는 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이고; 각 R3은 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 페닐, 치환 또는 비치환 나프틸, 또는 치환 또는 비치환 안트라세닐이거나, 또는 할로, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되는 관능기이고, 단, 동일 페닐 고리 상의 R2 치환기 둘 다가 H는 아니며;
    R4 및 R6은 각각 독립적으로 H, 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기, 치환 또는 비치환 아릴이거나, 또는 화학식 III 및 V에서는, 이들이 결합되어 있는 탄소와 함께 치환 또는 비치환된 4 내지 8원 융합 카르보시클릭 고리 또는 치환 또는 비치환된 융합 방향족 고리를 형성하고;
    R5 및 R7은 독립적으로 H, 또는 치환 또는 비치환 C1-C8 알킬기이고;
    R8은 C1-C12 알킬 또는 C3-C12 시클로알킬이다.
  4. 제3항에 있어서, NHC 리간드가 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
    Figure 112008050906248-PCT00097
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    X1 및 X2가 할라이드이거나, 또는 벤조에이트, C1-C5 카르복실레이트, C1-C5 알킬, 페녹시, C1-C5 알콕시, C1-C5 알킬티오, 아릴 및 C1-C5 알킬 술포네이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 치환 또는 비치환된 기이고;
    n이 0 또는 1이고;
    R9가 수소, C1-C5 알킬 또는 아릴이고;
    R10이 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된 치환 또는 비치환된 기이고;
    m이 1이고;
    L이 포스핀, 술폰화 포스핀, 포스파이트, 포스피나이트, 포스포나이트, 아르신, 스티빈, 에테르, 아민, 아미드, 이민, 술폭시드, 카르복실, 니트로실, 피리딘 및 티오에테르로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R10에 결합하여 n이 0인 경우 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성하는 것인,
    N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
  6. 제5항에 있어서,
    X1 및 X2가 각각 할라이드, CF3CO2, CH3CO2, CFH2CO2, (CH3)3CO, (CF3)2 (CH3)CO, (CF3)(CH3)2CO, PhO, MeO, EtO, 토실레이트, 메실레이트 또는 트리플루오로메탄술포네이트이고;
    n이 0 또는 1이고;
    R9가 수소, C1-C5 알킬 또는 아릴이고;
    R10이 C1-C20 알킬, C2-C20 알케닐 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된 치환 또는 비치환된 기이고;
    m이 1이고;
    L이 화학식 PR'R"R'"인 포스핀이고, 여기서, R', R" 및 R'"은 각각 독립적으로 아릴, C1-C10 알킬 또는 C3-C6 시클로알킬이거나, R10에 결합하여 n이 0인 경우 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성하는 것인,
    N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
  7. 제6항에 있어서,
    X1 및 X2가 각각 클로라이드이고;
    n이 0이고;
    R9가 수소이고;
    R10이 페닐, 비닐 또는 -C=C(CH3)2이고;
    m이 1이고;
    L이 P(시클로헥실)3, P(시클로펜틸)3, P(이소프로필)3 및 P(페닐)3로 이루어진 군으로부터 선택되거나, R10에 결합하여 킬레이팅 카르벤 리간드를 형성하는 것인,
    N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
  8. 제7항에 있어서, 화학식 I의 촉매가 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
    Figure 112008050906248-PCT00098
  9. 제5항에 있어서, 화학식 I의 촉매가 하기 화학식으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
    Figure 112008050906248-PCT00099
  10. 제7항에 있어서, L이 P(시클로헥실)3, P(시클로펜틸)3, P(이소프로필)3 및 P(페닐)3로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매.
  11. 제5항에 있어서, L이 P(시클로헥실)3, P(시클로펜틸)3, P(이소프로필)3 및 P(페닐)3로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테 늄 올레핀 복분해 촉매.
  12. 2개 이상의 말단성 올레핀을 가지며 각 말단성 올레핀의 베타탄소가 치환된 올레핀 화합물을, 복분해 조건 하에서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시켜 사치환된 시클릭 올레핀을 형성하는 단계를 포함하는, 사치환된 시클릭 올레핀을 제조하기 위한 폐환 복분해(ring-closing metathesis) 방법.
  13. 제12항에 있어서, 올레핀 화합물이 하기 화학식 VI의 화합물인 폐환 복분해 방법.
    <화학식 VI>
    Figure 112008050906248-PCT00100
    상기 식에서,
    Q는 히드로카르빌렌, 치환된 히드로카르빌렌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌렌 및 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고;
    Q1 및 Q2는 독립적으로 히드로카르빌, 치환된 히드로카르빌, 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술 포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택되고, 여기서, 치환된 히드로카르빌 및 치환된 헤테로원자-함유 히드로카르빌은 알킬, 아릴, 할라이드, 히드록실, 술프히드릴, 시아노, 시아나토, 티오시아나토, 아미노, 니트로, 니트로소, 술포, 술포나토, 보릴, 보로노, 포스포노, 포스포나토, 포스피나토, 포스포, 포스피노 및 실릴옥시로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 기로 치환된다.
  14. 제12항에 있어서, 촉매가 약 1 내지 약 10 mol% 범위의 양으로 존재하는 방법.
  15. 올레핀을 복분해 조건하에서 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는, 올레핀 복분해 방법.
  16. 올레핀, 및 알릴 탄소에 추가의 치환을 가지는 삼치환 올레핀 또는 이치환 올레핀을, 복분해 조건하에서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 N-헤테로시클릭 카르벤 (NHC) 루테늄 올레핀 복분해 촉매와 접촉시키는 단계를 포함하는, 교차 복분해(cross-metathesis) 방법.
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