WO2018000402A1 - 二(β-二亚胺基)稀土胺化物在催化酮和硼烷硼氢化反应中的应用 - Google Patents
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Classifications
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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- C07F5/02—Boron compounds
- C07F5/04—Esters of boric acids
Definitions
- bis( ⁇ -diimido) rare earth amides relates in particular to the use of bis( ⁇ -diimido) rare earth amides for catalyzing the reaction of ketones with borane hydroboration.
- Organic borate esters can be used not only as plasticizers, fluxes in welding processes, textile flame retardants, coupling agents, lubricant additives, etc., but also as an important raw material in organic synthesis.
- a method for efficiently synthesizing an alcohol by reacting a carbonyl compound with a borane equivalent to form a borate ester and then hydrolyzing it is a method for efficiently synthesizing an alcohol (Abdul afeez A. Oluyadi; Shuhua Ma; and Clare N. Muhoro, Organometallics 2013, 32, 70- 78)
- the technical scheme adopted by the present invention is: the application of bis( ⁇ -diimido) rare earth silicon amide in catalyzing the reaction of ketone with borane hydroboration; the bis( ⁇ -diimido) rare earth silicon
- the chemical structure of the amine is:
- Ln represents a trivalent rare earth metal ion selected from the group consisting of ruthenium or osmium.
- the present invention also discloses a method for catalyzing a borohydride reaction of a ketone with a borane by a bis( ⁇ -diimido) rare earth amine compound, comprising the steps of:
- an inert gas atmosphere is added to a reaction bottle subjected to dehydration and deoxidation treatment to add a catalyst to the reaction [1Me-C 6 H 4 -NC(Me)CHC(Me)NC 6 H 4 -2-Me] 2 Ln-N(SiMe 3 ) 2 , then add the ketone, mix well, add borane, react for 8 ⁇ 10 min, terminate the reaction with CDC1 3 , remove the solvent under reduced pressure, and add the remaining solution. Wash with hexane (3 x 5 ml) to give the product.
- the present invention further discloses a method for preparing a borate ester, comprising the steps of:
- the ketone is selected from an aromatic ketone or a heterocyclic ketone; the chemical structure of the aromatic ketone is
- R is one of an electron withdrawing group or an electron donating group, and may be selected from halogen, methyl; the ketone of the heterocyclic ring is selected from 2-acetylfuran or 2-acetylthiophene;
- the catalyst can be used in an amount of 0.5% by mole of the ketone, the molar ratio of pinacol borane to ketone is 1:1, the reaction temperature is room temperature, and the reaction time is 8 to 10 minutes. Preferably 8 minutes.
- R 1 is derived from a starting ketone.
- the present invention has the following advantages compared with the prior art:
- the present invention uses a rare earth metal catalytic system for the first time to catalyze the borohydride reaction of a ketone with a borane, and provides a new scheme for the preparation of a boronic ester by a borohydride carbonylation reaction with a borane, and expands the second ( ⁇ -).
- the bis( ⁇ -diimido) rare earth amine compound of the present invention catalyzes a high catalytic activity for borohydride hydrogenation of ketone with borane (catalyst dosage is only 0.5%), mild reaction conditions (room temperature)
- the reaction time is short (8 ⁇ 10 min), the reaction yield is high, the reaction is simple and controllable, the post-treatment is simple, and the reaction adopts a solvent-free system, which reduces environmental pollution.
- the catalyst of the present invention has good universality for different substitution positions, aromatic ketones with different electronic effects, and heterocyclic ketones, and provides more boronate compounds for different substituent structures.
- Example 1 [2-Me-C 6 H 4 -NC(Me)CHC(Me)NC 6 H 4 -2-Me] 2 Pr-N(SiMe 3 ) 2 catalyzes acetophenone and frequency Hydroboron borohydride
- reaction 8 (0.5% dosage), then add 0.084 mL of p-chloroacetophenone with a syringe, dissolve the catalyst, mix well, add 0.088 mL of pinacol borane with a syringe, stir the mixture at room temperature, reaction 8
- Example 7 [2-Me-C 6 H 4 -NC(Me)CHC(Me)NC 6 H 4 -2-Me] 2 Pr-N(SiMe 3 ) 2 catalyzes 2-acetylthiophene with frequency Hydronium borohydride
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Abstract
一种二(β‑二亚胺基)稀土胺化物在催化酮与硼烷硼氢化反应中的应用,催化剂分子式为[2‑Me‑C 6H 4‑NC(Me)CHC(Me)N‑C 6H 4‑2‑Me] 2LnN(SiMe 3) 2,Ln表示稀土金属,选自Nd,Pr中的一种。该催化剂能使硼烷与酮在温和的条件下(室温),以极短的时间(8‑10分钟)发生加成反应,得到极高的产率。为首例采用稀土化合物催化该类反应。
Description
说明书
发明名称:二 (β-二亚胺基)稀土胺化物在催化酮和硼垸硼氢化反应中 的应用
技术领域
[0001] 本发明涉及的二 (β-二亚胺基)稀土胺化物的应用, 具体涉及二 (β-二亚胺基)稀土 胺化物在催化酮与硼烷硼氢化反应中的应用。
背景技术
[0002] 有机硼酸酯不仅可用作增塑剂、 焊接过程中的助熔剂、 纺织品阻燃剂、 偶联剂 、 润滑油添加剂等, 也是有机合成中一类重要的原料。 例如, 利用羰基化合物 与硼烷当量反应生成硼酸酯, 然后水解得到醇, 是一种高效合成醇的方法 (Abdul afeez A. Oluyadi; Shuhua Ma; and Clare N. Muhoro, Organometallics2013, 32, 70-78)
。 因此, 对于硼酸酯的合成, 仍是化学工作者研究的热点。 硼烷与羰基化合物 1 : 1当量发生硼氢化反应, 是一种直接合成硼酸酯的方法, 且具有原子经济性。 但 研究表明在没有催化剂的情况下, 一些硼烷 (如频哪醇硼烷) 很难发生硼氢化 反应, 目前文献上报道的关于催化硼烷与羰基化合物反应合成硼酸酯的催化体 系主要是关于主族金属配合物以及过渡金属配合物 (参见: Zhi Yang Mingdong Zhong; Xiaoli Ma; Susmita De; Chakkittakandiyil Anusha; Pattiyil Parameswaran; Herbert W. Roesky, Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54; Terrance J. Hadlington;
Markus Hermann; Gemot Frenking; Cameron Jones, J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3028-3031)。 迄今为止, 稀土金属配合物作为催化剂催化该类反应目前还未见 报道, 也未见到有关二 (β-二亚胺基) 稀土胺化物催化羰基化合物和硼烷发生硼 氢化反应的报道。
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0003] 本发明的发明目的是提供一种二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化物的应用, 即以二 (β-
二亚胺基)稀土胺化物为高效催化剂催化酮与硼烷发生硼氢化反应的应用。 在提 供 降低催化剂本身制备难度, 降低后处理成本。
[0004] 本发明采用的技术方案是: 二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化 物在催化酮与硼烷硼氢化反应中的应用; 所述二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化物的化 学结构式为:
[0005] 上述二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化物的分子式可表示为 [2-Me-C 6H 4
-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Ln-N(SiMe 3) 2, 式中 Ln表示正三价的稀土金属 离子, 选自镨或钕中的一种。
[0006] 本发明还公幵了二 (β-二亚胺基)稀土胺化物催化酮与硼烷发生硼氢化反应的方 法, 包括以下步骤:
[0007] 无水无氧环境下, 惰性气体氛围下, 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入催化 齐 lj [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Ln-N(SiMe 3) 2, 然后加入酮, 混合均匀, 再加入硼烷, 反应 8~10 min, 用 CDC1 3终止反应, 反应液减压除去溶 剂, 剩余液再加入己烷 (3 x 5 ml) 洗涤, 得到产物。
[0008] 本发明进一步的公幵了一种硼酸酯的制备方法, 包括以下步骤:
[0009] 无水无氧环境下, 惰性气体氛围中, 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入催化 齐 lj [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Ln-N(SiMe 3) 2, 然后加入酮, 混合均匀, 再加入硼烷, 反应 8~10 min, 用 CDC1 3终止反应, 反应液减压除去溶 齐 1J, 剩余液再加入己烷 (3 x 5ml) 洗涤, 得到相应不同取代硼酸酯。
; 其中 R为吸电子基团或给电子基团中的一种, 可选自卤素, 甲基; 所述杂环类 的酮选自 2-乙酰呋喃或 2-乙酰噻吩; 所述硼烷选自频哪醇硼烷; 所述催化剂用量 可为酮摩尔数的 0.5%, 频哪醇硼烷与酮的摩尔比为 1:1, 反应为温度为室温, 反 应吋间为 8〜10分钟, 优选 8分钟。
[0011] 上述技术方案可表示如下:
[0012] R 1来自于原料酮。
发明的有益效果
有益效果
[0013] 由于上述技术方案的运用, 本发明与现有技术相比有如下优点:
[0014] 1.本发明首次采用稀土金属催化体系催化酮与硼烷发生硼氢化反应, 为采用羰 基化合物与硼烷发生硼氢化反应制备硼酸酯提供了新的方案, 拓展了二 (β-二亚 胺基)稀土胺化物的应用。
[0015] 2.本发明公幵的二 (β-二亚胺基)稀土胺化物催化酮与硼烷发生硼氢化反应的催 化活性高 (催化剂用量仅为 0.5%), 反应条件温和 (室温), 反应吋间短 (8~10 min), 且反应产率高, 反应简单可控, 后处理简单, 反应采用无溶剂体系, 减少了对 环境的污染。
[0016] 3.本发明公幵的催化剂对于不同取代位置、 不同电子效应的芳香酮以及对杂环 酮有着较好的普适性, 为得到不同取代基结构的硼酸酯化合物提供更多的选择
本发明的实施方式
[0017] 下面结合实施例对本发明做进一步描述:
[0018] 实施例一: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化苯 乙酮与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0019] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0026 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2 (0.5mol<¾用量, 下同);), 然后用 注射器加入 0.065 mL苯乙酮, 催化剂溶解, 混合均匀, 再用注射器加入 0.081 mL 频哪醇硼烷, 混合物在室温下搅拌, 反应 lO min后, 加入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产 率为 95%, 之后减压除去 CDCl ^n甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到 相应的频哪醇硼酸酯 C 6H 5CH(CH 3)OB(OC(CH 3) 2C(CH 3) 20)。 Ή NMR (400 MHz, CDC1 3): δ 7.36-7.20 (m, 5Η, ArH), 5.25 (q, 1H, CH), 1.48(d, J=4 Hz, 3H, CH 3 ), 1.22 + 1.19(two s, 6H each). nB { Ή} NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.18 (s, B-0)。
[0020] 实施例二: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化对 氟苯乙酮与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0021] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0028 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量 )), 然后用注射器加入 0.073 mL对氟苯乙酮, 催化剂溶解, 混合均匀 , 再用注射器加入 0.088 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8 min后, 力口 入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 99<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 ρ-Ρ 6Η Η(。Η 3)ΟΒ(( ^Η 3) 2 C(CH 3) 20)。 Ή NMR (400 MHz, CDC1 3): δ 7.34-7.31 (m, 2Η, ArH), 7.01-6.96 (m, 2H, ArH), 5.22(q, J=8 Hz, 1H, CH ), 1.47 (d, J=4 Hz, 3H, CH 3), 1.23 + 1.20(two s, 6H each). nB { Ή} NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.13 (s, B-0)。
[0022] 实施例三: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化对 氯苯乙酮与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0023] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0030 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量), 然后用注射器加入 0.084 mL对氯苯乙酮, 催化剂溶解, 混合均匀, 再用注射器加入 0.088 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8
min后, 加入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 92<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正
己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 ; C1-C 6H 5CH(CH 3 )OB(OC(CH 3) 2C(CH 3) 20)。 Ή NMR (400 MHz, CDC1 3): δ 7.31-7.26 (m, 4H, ArH), 5.21(q, J=6.4 Hz, 1H, CH ), 1.47 (d, J=6.4 Hz, 3H, CH 3), 1.24 + 1.21 (two s, 6H each). nB { Ή } NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.23 (s, B-0)。
[0024] 实施例四: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化邻 甲基苯乙酮与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0025] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0021 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量), 然后用注射器加入 0.059 mL邻甲基苯乙酮, 催化剂溶解, 混合均匀 , 再用注射器加入 0.066 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8 min后, 力口 入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 94<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 o-Me-C 6H 5CH(CH 3)OB(OC(CH 3) 2 C(CH 3) 20)。 Ή NMR (400 MHz, CDC1 3): δ 7.53 (d, J=5.2, 1H, ArH), 7.19-7.09(m, 3H, ArH), 5.43(q, 1H, CH ), 2.33 (s, 3H, CH 3), 1.45(d, 3H, CH 3), 1.22 + 1.19(two s, 6H each). nB { Ή } NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.10(s, B-0)。
[0026] 实施例五: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化对 甲基苯乙酮与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0027] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0021 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量), 然后用注射器加入 0.059 mL邻甲基苯乙酮, 催化剂溶解, 混合均匀 , 再用注射器加入 0.066 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8 min后, 力口 入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 92<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 ρ-Με 6Η Η(。Η 3)ΟΒ(( ^Η 3) 2 C(CH 3) 20)。 Ή NMR (CDC1 3, 400 MHz) δ: 7.26~7.24(d, 2Η, ArH), 7.13-7.1 1 (d, 2H, ArH), 5.21 (q, 1H, CH), 2.32 (s, 3H, CH 3), 1.47 (d, 3H, CH 3), 1.23 + 1.21 (two s, 6H each). nB { Ή } NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.13(s, B-0)。
[0028] 实施例六: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化 2- 乙酰呋喃与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0029] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0021 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量), 然后用注射器加入 0.045 mL 2-乙酰呋喃乙酮, 催化剂溶解, 混合均 匀, 再用注射器加入 0.066 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8 min后, 加入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 90<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 2-C 4H 3OCOCH(CH 3)OB(OC(CH 3) 2 C(CH 3) 20)。 Ή NMR (CDC1 3, 400 MHz) δ: 7.33 (s, 1H), 6.28(m, 1H), 6.23(m, 1H, C 4H 30), 5.24 (q, J=6.4Hz, 1H, CH), 1.54 (d, J=6.4, 3H, CH 3), 1.25(s, 12H, CH 3). 11 B{ Ή} NMR (CDC1 3, 128 MHz): 22.21(s, B-0)。
[0030] 实施例七: [2-Me-C 6H 4-NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2催化 2- 乙酰噻吩与频哪醇硼烷硼氢化反应
[0031] 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中, 氩气保护下加入 0.0030 g催化剂 [2-Me-C 6H 4 -NC(Me)CHC(Me)N-C 6H 4-2-Me] 2Pr-N(SiMe 3) 2
(0.5%用量), 然后用注射器加入 0.070 mL 2-乙酰噻吩乙酮, 催化剂溶解, 混合均 匀, 再用注射器加入 0.094 mL频哪醇硼烷, 混合物在室温搅拌, 反应 8 min后, 加入 0.5 mLCDCl 3, 核磁产率为 92<¾。 减压除去 CDC1 3和甲苯, 加入正己烷 (3x5 mL)洗涤, 抽干, 得到相应的频哪醇硼酸酯 2-C 4H 3SCOCH(CH 3)OB(OC(CH 3) 2 C(CH 3) 20)。 Ή NMR (CDC1 3, 400 MHz) δ: 7.18 (m, 1Η), 6.95(m, 1H), 6.91(m, 1H. C 4H 3S), 5.48 (q, J=6.4Hz, 1H, CH), 1.59 (d, J=6.4, 3H, CH 3), 1.24 + 1.23(two s, 6H each). nB{ Ή} NMR (CDC1 3, 128 M): 22.19(s, B-0)。
Claims
[权利要求 1] 二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化物在催化酮与硼烷硼氢化反应中的应用; 所述二 ( -二亚胺基)稀土硅胺化物的化学结构式为:
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的应用, 其特征在于 所述 Ln选自镨或钕。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的应用, 其特征在于 所述酮选自芳香酮、 杂环 酮中的一种; 硼烷为频哪醇硼烷。
; 其中 R为卤素或者甲基; 所述杂环酮选自 2-乙酰呋喃或者 2-乙酰噻 吩。
[权利要求 5] 根据权利要求 1所述的应用, 其特征在于: 所述二 (β-二亚胺基)稀土硅 胺化物的用量为酮摩尔数的 0.5%; 硼烷与酮的摩尔比为 1: 1。
[权利要求 6] 根据权利要求 1所述的应用, 其特征在于: 所述硼氢化反应温度为室 温, 反应吋间为 8〜10 min。
[权利要求 7] 二 (β-二亚胺基)稀土胺化物催化酮与硼烷发生硼氢化反应的方法, 包 括以下步骤: 无水无氧环境下, 惰性气体氛围下, 在经过脱水脱氧处 理的反应瓶中加入二 (β-二亚胺基)稀土硅胺化物, 然后加入酮, 混合
均匀, 再加入硼烷, 反应 8〜10 min, 用 CDC1 3终止反应, 反应液减 压除去溶剂, 剩余液再加入己烷洗涤, 得到产物; 所述二 (β-二亚胺 基)稀土硅胺化物的化学结构式为:
[权利要求 8] 根据权利要求 7所述的方法, 其特征在于: 所述 Ln选自镨或钕; 所述 酮选自芳香酮、 杂环酮中的一种; 所述硼烷为频哪醇硼烷; 所述二 (β -二亚胺基)稀土硅胺化物的用量为酮摩尔数的 0.5%; 所述硼烷与酮的 摩尔比为 1:1 ; 所述硼氢化反应温度为室温。
[权利要求 9] 一种硼酸酯的制备方法, 包括以下步骤: 无水无氧环境下, 惰性气体 氛围下, 在经过脱水脱氧处理的反应瓶中加入催化剂, 然后加入酮, 混合均匀, 再加入硼烷, 反应 8〜10 min, 用 CDC1 3终止反应, 反应 液减压除去溶剂, 剩余液再加入己烷洗涤, 得到相应不同取代硼酸酯
[权利要求 10] 根据权利要求 9所述硼酸酯的制备方法, 其特征在于: 所述酮选自芳 香酮、 杂环酮中的一种; 所述硼烷为频哪醇硼烷; 所述催化剂的用量 为酮摩尔数的 0.5%; 所述硼烷与酮的摩尔比为 1:1, 反应温度为室温
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Cited By (1)
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US11440924B2 (en) * | 2017-04-15 | 2022-09-13 | Soochow University | Method for preparing borate ester on basis of tricyclopentadienyl rare earth metal complex |
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CN103396426A (zh) * | 2013-07-12 | 2013-11-20 | 上海工程技术大学 | 手性硼酸衍生物及其制备方法和应用 |
CN104140436A (zh) * | 2014-07-23 | 2014-11-12 | 苏州大学 | 一种β–二亚胺基二价稀土硼氢配合物及其制备方法与应用 |
CN106188119A (zh) * | 2016-06-30 | 2016-12-07 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 二(β‑二亚胺基)稀土胺化物在催化酮和硼烷硼氢化反应中的应用 |
-
2016
- 2016-07-01 WO PCT/CN2016/088051 patent/WO2018000402A1/zh active Application Filing
Patent Citations (3)
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