DE19854869A1 - Process for the preparation of ruthenium complexes - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Rutheniumkomplexen, die beispielsweise als Katalysatoren in Metathesereaktionen eingesetzt werden können.The invention relates to processes for the preparation of ruthenium complexes which for example, can be used as catalysts in metathesis reactions.
Bei der Olefinmetathese (Disproportionierung) findet in ihrer einfachsten Form eine reversible, metallkatalysierte Umalkylidenierung von Olefinen durch Bruch und Neuformierung von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen statt. Im Fall der Metathese acyclischer Olefine unterscheidet man beispielsweise zwischen einer Selbstmetathese, bei der ein Olefin in ein Gemisch zweier Olefine unterschiedlicher molarer Massen übergeht (beispielsweise Umsetzung von Propen zu Ethen und 2- Buten), und der Kreuz- oder Co-Metathese, die eine Umsetzung zweier unterschiedlicher Olefine beschreibt (beispielsweise von Propen mit 1-Buten zu Ethen und 2-Penten). Zu den weiteren Anwendungsgebieten der Olefinmetathese zählen Synthesen ungesättigter Polymere durch ringöffnende Metathesepolymerisation (ROMP) von cyclischen Olefinen und die acyclische Dien- Metathesepolymerisation (ADMET) von α,ω-Dienen. Neuere Anwendungen betref fen die selektive Ringöffnung von cyclischen Olefinen mit acyclischen Olefinen, sowie Ringschlußreaktionen (RCM), mit denen - vorzugsweise aus α,ω-Dienen - ungesättigte Ringe verschiedener Ringgröße hergestellt werden können.The simplest form of olefin metathesis (disproportionation) is one reversible, metal - catalyzed transalkylidation of olefins by breaking and Reforming of carbon-carbon double bonds takes place. In the case of For example, a distinction is made between the metathesis of acyclic olefins Self-metathesis, in which an olefin is mixed into a mixture of two different olefins molar masses (e.g. conversion of propene to ethene and 2- Butene), and the cross or co-metathesis, which is an implementation of two describes different olefins (for example of propene with 1-butene Ethene and 2-pentene). To the other fields of application of olefin metathesis count syntheses of unsaturated polymers by ring opening Metathesis Polymerization (ROMP) of Cyclic Olefins and the Acyclic Diene Metathesis polymerization (ADMET) of α, ω-dienes. Concerning newer applications open the selective ring opening of cyclic olefins with acyclic olefins, as well as ring closure reactions (RCM) with which - preferably from α, ω-dienes - Unsaturated rings of different ring sizes can be produced.
Als Katalysatoren für Metathesereaktionen eignen sich prinzipiell homogene und heterogene Übergangsmetallverbindungen, insbesondere Rutheniumverbindungen.In principle, homogeneous and are suitable as catalysts for metathesis reactions heterogeneous transition metal compounds, especially ruthenium compounds.
Heterogene Katalysatoren, beispielsweise Molybdän-, Wolfram- oder Rheniumoxide auf anorganischen oxidischen Trägern, zeichnen sich bei Reaktionen von nichtfunktionalisierten Olefinen durch hohe Aktivität und Regenerierbarkeit aus, müssen allerdings beim Einsatz funktionalisierter Olefine, wie Methyloleat, zur Aktivitätssteigerung oft mit einem Alkylierungsmittel vorbehandelt werden. Olefine mit protischen funktionellen Gruppen (wie Hydroxylgruppen, Carboxylgruppen oder Aminogruppen) führen zur spontanen Desaktivierung des Heterogenkontaktes.Heterogeneous catalysts, for example molybdenum, tungsten or rhenium oxides on inorganic oxidic supports, stand out in reactions of non-functionalized olefins characterized by high activity and regenerability, However, when using functionalized olefins, such as methyl oleate, Increased activity can often be pretreated with an alkylating agent. Olefins with protic functional groups (such as hydroxyl groups, carboxyl groups or Amino groups) lead to spontaneous deactivation of the heterogeneous contact.
In den letzten Jahren wurden vermehrt Anstrengungen unternommen, in protischem Medium und an Luftsauerstoff stabile Homogenkatalysatoren herzustellen. Besonderes Interesse haben dabei spezielle Ruthenium-Alkylidenverbindungen gefunden. Derartige Komplexe und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bekannt.Efforts have been made in recent years, in protic To produce medium and homogeneous catalysts stable in atmospheric oxygen. Special ruthenium alkylidene compounds are of particular interest found. Such complexes and processes for their preparation are known.
In der WO 93/20111 sind Ruthenium- und Osmiummetallcarbenkomplexe für die Olefinmetathesepolymerisation beschrieben. Die Komplexe weisen die Struktur RuX2(=CH-CH=CR2)L2 auf . Als Liganden L kommen Triphenylphosphan und sub stituiertes Triphenylphosphan zum Einsatz. Die Herstellung erfolgt beispielsweise durch Umsetzung von RuCl2(PPh3)3 mit geeigneten disubstituierten Cyclopropenen als Carben-Vorläufern. Die Synthese von Cyclopropen-Derivaten ist jedoch mehrstufig und wirtschaftlich wenig interessant.WO 93/20111 describes ruthenium and osmium metal carbene complexes for olefin metathesis polymerization. The complexes have the structure RuX 2 (= CH-CH = CR 2 ) L 2 . Triphenylphosphine and substituted triphenylphosphine are used as ligands L. They are produced, for example, by reacting RuCl 2 (PPh 3 ) 3 with suitable disubstituted cyclopropenes as carbene precursors. However, the synthesis of cyclopropene derivatives is multi-stage and of little economic interest.
Ähnliche Umsetzungen sind in WO 96/04289 beschrieben. Zudem sind Verfahren zur Olefinmetathesepolymerisation angegeben.Similar implementations are described in WO 96/04289. There are also procedures specified for olefin metathesis polymerization.
Eine Verwendung derartiger Katalysatoren für die Peroxidvernetzung von ROMP- Polymeren ist in WO 97/03096 beschrieben.Use of such catalysts for the peroxide crosslinking of ROMP Polymers is described in WO 97/03096.
In der WO 97/06185 sind ebenfalls Metathesekatalysatoren beschrieben, die auf Rutheniummetallcarbenkomplexen beruhen. Sie können neben dem vorstehend beschriebenen Verfahren auch durch Umsetzung von RuCl2(PPh3)3 mit Diazoalkanen hergestellt werden. Der Umgang mit Diazoalkanen stellt jedoch, besonders bei der Durchführung des Verfahrens in technischem Maßstab, ein Sicher heitsrisiko dar. WO 97/06185 likewise describes metathesis catalysts which are based on ruthenium metal-carbene complexes. In addition to the process described above, they can also be prepared by reacting RuCl 2 (PPh 3 ) 3 with diazoalkanes. However, handling diazoalkanes poses a security risk, especially when the process is carried out on a technical scale.
Zudem müssen die eingesetzten metallorganischen Startmaterialien der Formel RuCl2(PPh3)3 unter Einsatz eines großen Überschußes an Triphenylphosphan aus RuCl3 3 H2O hergestellt werden. Bei der Katalysatorsynthese an sich gehen dann nach Ligandenaustausch nochmals PPh3-Liganden verloren. Die eingesetzten Carben-Vorläufer erfordern mehrstufige Synthesen und sind nicht unbegrenzt haltbar.In addition, the organometallic starting materials of the formula RuCl 2 (PPh 3 ) 3 used have to be prepared from RuCl 3 3 H 2 O using a large excess of triphenylphosphine. In the catalyst synthesis itself, PPh 3 ligands are then lost again after ligand exchange. The carbene precursors used require multi-stage syntheses and are not stable indefinitely.
In Organometallics 1996, 15, 1960 bis 1962 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rutheniumkomplexen beschrieben, bei dem polymeres [RuCl2(Cyclooctadien)]x in i- Propanol in Gegenwart von Phosphan mit Wasserstoff un danach mit 1-Alkinen umgesetzt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit des Phosphanaustausches. Es wird ein undefiniertes Gemisch von Produkten erhalten. Zudem sind ausgehend von einem polymeren Startmaterial lange Reaktionszeiten erforderlich. Das im metallorganischen Edukt enthaltene Cyclooctadien trägt nicht zur Reaktion bei und geht verloren.Organometallics 1996, 15, 1960 to 1962 describes a process for the preparation of ruthenium complexes in which polymeric [RuCl 2 (cyclooctadiene)] x in i-propanol is reacted with hydrogen in the presence of phosphine and then with 1-alkynes. This eliminates the need for phosphine exchange. An undefined mixture of products is obtained. In addition, long reaction times are required starting from a polymeric starting material. The cyclooctadiene contained in the organometallic starting material does not contribute to the reaction and is lost.
In J. Chem. Soc. Commun. 1997, 1733 bis 1734 ist eine Synthese des Methylenkom plexes RuCl2(=CH2)(PCy3)2 beschrieben, die von Dichlormethan und dem Ruthenium-Polyhydrid RuH2(H2)2(PCy3)2 ausgeht. Der Ruthenium-Polyhydrid- Komplex ist jedoch schwer zugänglich. Zudem sind lange Reakionszeiten erforderlich.In J. Chem. Soc. Commun. 1997, 1733 to 1734 a synthesis of the methylene complex RuCl 2 (= CH 2 ) (PCy 3 ) 2 is described, which starts from dichloromethane and the ruthenium polyhydride RuH 2 (H 2 ) 2 (PCy 3 ) 2 . However, the ruthenium-polyhydride complex is difficult to access. Long reaction times are also required.
Die bekannten Synthesewege zur Herstellung von Metathesekatalysatoren des Typs RuX2(=CH-CH2R)(PR'3)2 sind aus den genannten Gründen unwirtschaftlich.The known synthetic routes for the production of metathesis catalysts of the RuX 2 (= CH-CH 2 R) (PR ' 3 ) 2 type are uneconomical for the reasons mentioned.
In der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten DE-A198 00 934 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rutheniumkomplexen des Typs RuX2(=CH-CH2R)L1L2 beschrieben, bei dem RuX3 in einem inerten Lösungsmittel in Gegenwart eines Reduktionsmittels und von Wasserstoff und anschließend mit Alkinverbindungen umgesetzt wird. The older, not prepublished DE-A198 00 934 describes a process for the preparation of RuX 2 (= CH-CH 2 R) L 1 L 2 ruthenium complexes, in which RuX 3 in an inert solvent in the presence of a reducing agent and Hydrogen and then reacted with alkyne compounds.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Ruthenium-Alkylidenkomplexen des Typs RuX2(=CH-CH2R)L1L2, das in einer schnellen und atomökonomischen Umsetzung, ausgehend von einfach zugänglichen Ausgangsstoffen, ohne Ligandenaustausch und ohne Ligandenüberschuß in hoher Ausbeute zu den gewünschten Produkten führt. Das Verfahren soll zudem ohne aufwendige Aufarbeitungsschritte auskommen, unter milden Reaktionsbedingungen durchführbar sein und zudem kostengünstig sein.The object of the present invention is to provide a process for the preparation of ruthenium-alkylidene complexes of the type RuX 2 (= CH-CH 2 R) L 1 L 2 , which can be carried out in a rapid and atomically economical implementation, starting from easily accessible starting materials, without ligand exchange and without Ligand excess leads to the desired products in high yield. In addition, the process should do without complex workup steps, should be able to be carried out under mild reaction conditions and should also be inexpensive.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von
Rutheniumkomplexen der allgemeinen Formel I
The object is achieved according to the invention by a process for the preparation of ruthenium complexes of the general formula I.
RuX2(=CH-CH2R)L1L2 (I)
RuX 2 (= CH-CH 2 R) L 1 L 2 (I)
in der
X ein anionischer Ligand ist,
R Wasserstoff oder ein, gegebenenfalls substituierter, C1-20-Alkylrest
oder C6-20-Arylrest ist, und
L1 und L2 unabhängig voneinander neutrale Elektronendonor-Liganden sind,
durch
in the
X is an anionic ligand,
R is hydrogen or an optionally substituted C 1-20 alkyl radical or C 6-20 aryl radical, and
L 1 and L 2 are independently neutral electron donor ligands,
by
- a) Umsetzung von RuX3 mit einem Dien in einem Lösungsmittel auf Basis eines oder mehrerer aliphatischer sekundärer Alkohole in Gegenwart oder Abwesenheit eines Reduktionshilfsmittels, und sodann mit L1 und L2 in Gegenwart mindestens einer koordinierenden schwachen Base und von Wasserstoff und ohne Isolierung von Zwischenstufena) Reaction of RuX 3 with a diene in a solvent based on one or more aliphatic secondary alcohols in the presence or absence of a reducing aid, and then with L 1 and L 2 in the presence of at least one coordinating weak base and of hydrogen and without isolation of intermediates
-
b) b) anschließende Umsetzung mit Verbindungen der allgemeinen
Formel II
R-C∼CH (II)
in der R die oben angegebene Bedeutung hat, in Gegenwart einer lös lichen Chloridquelle.b) b) subsequent reaction with compounds of the general formula II
RC∼CH (II)
in which R has the meaning given above, in the presence of a soluble chloride source.
Es wurde gefunden, daß die vorstehenden Rutheniumkomplexe direkt aus RuX3, vorzugsweise RuCl3.3(H2O) durch einfache Reaktion mit Dienen und sodann mit Liganden L1 und L2, Wasserstoff und terminalen Alkinen der allgemeinen Formel II, vorzugsweise in Gegenwart von Reduktionshilfsmitteln ohne Isolierung von Zwischenstufen in sehr guten Ausbeuten erhalten werden können. Die Rutheniumkomplexe enthalten dabei keine vinylischen Substituenten am Carbenkohlenstoffatom. Die Ausgangsstoffe sind kostengünstig herstellbar und leicht verfügbar.It was found that the above ruthenium complexes directly from RuX 3 , preferably RuCl 3 .3 (H 2 O), by simple reaction with dienes and then with ligands L 1 and L 2 , hydrogen and terminal alkynes of the general formula II, preferably in the presence reduction aids can be obtained in very good yields without isolation of intermediates. The ruthenium complexes contain no vinyl substituents on the carbene carbon atom. The raw materials are inexpensive to manufacture and readily available.
Zunächst erfolgt die Umsetzung von RuX3 mit dem Dien und sodann mit den Liganden L1 und L2 in einem Lösungsmittel auf Basis eines oder mehrerer aliphatischen sekundärer Alkohole, vorzugsweise in Gegenwart eines Reduktionshilfsmittels, mindestens einer koordinierenden schwachen Base und von Wasserstoff. Das Lösungsmittel basiert auf einem oder mehreren aliphatischen sekundären Alkoholen. Diese Alkohole weisen vorzugsweise 3 bis 10, besonders bevorzugt 3 bis 6 C-Atome auf. Besonders bevorzugt sind Isopropanol, 2-Butanol, Cyclohexanol oder ein Gemisch davon. Speziell bevorzugt wird Isopropanol eingesetzt.First, RuX 3 is reacted with the diene and then with the ligands L 1 and L 2 in a solvent based on one or more aliphatic secondary alcohols, preferably in the presence of a reducing aid, at least one coordinating weak base and hydrogen. The solvent is based on one or more aliphatic secondary alcohols. These alcohols preferably have 3 to 10, particularly preferably 3 to 6, carbon atoms. Isopropanol, 2-butanol, cyclohexanol or a mixture thereof are particularly preferred. Isopropanol is particularly preferably used.
Die koordinierende schwache Base ist ein sekundäres oder vorzugsweise ein tertiäres Amin. Ein Beispiel für ein sekundäres Amin ist Dicyclohexylamin. Besonders bevorzugt sind tertiäre aliphatische Amine, insbesondere Trialkylamine, in denen die Alkylreste 1 bis 12, vorzugsweise 2 bis 6 C-Atome aufweisen. Besonders bevorzugt wird Triethylamin eingesetzt. Die koordinierende schwache Base, insbesondere das Triethylamin, wird vorzugsweise in mindestens stöchiometrischer Menge, bezogen auf RuX eingesetzt. Dabei wird das Reaktionsgemisch vorzugsweise vor der Zugabe des Liganden L mit der koordinierenden schwachen Base vorbehandelt. The coordinating weak base is a secondary, or preferably a tertiary Amine. An example of a secondary amine is dicyclohexylamine. Especially Preferred are tertiary aliphatic amines, especially trialkylamines, in which the Alkyl radicals have 1 to 12, preferably 2 to 6, carbon atoms. Particularly preferred triethylamine is used. The coordinating weak base, especially that Triethylamine, is preferably obtained in at least a stoichiometric amount used on RuX. The reaction mixture is preferably added before the addition of the ligand L pretreated with the coordinating weak base.
Das Reaktionsgemisch wird vor der Zugabe des Liganden L mit einem Dien vorzugsweise C4 bis C10-Dien, insbesondere Isopren, vorzugsweise in Gegenwart eines Reduktionshilfsmittels, insbesondere eines Alkali- oder Erdalkalicarbonats, umgesetzt. Als Alkali- oder Erdalkalicarbonat kommen besonders bevorzugt Natriumcarbonat und/oder Calciumcarbonat zum Einsatz. Dabei beträgt das Molverhältnis von Dien zu RuX3 vorzugsweise mindestens 5 : 1 und das Molverhältnis von Alkali- und/oder Erdalkalicarbonat zu RuX3 0,1 bis 1, besonders bevorzugt etwa 0,5.Before the addition of the ligand L, the reaction mixture is reacted with a diene, preferably C 4 to C 10 diene, in particular isoprene, preferably in the presence of a reducing aid, in particular an alkali metal or alkaline earth metal carbonate. Sodium carbonate and / or calcium carbonate are particularly preferably used as alkali or alkaline earth carbonate. The molar ratio of diene to RuX 3 is preferably at least 5: 1 and the molar ratio of alkali and / or alkaline earth carbonate to RuX 3 is 0.1 to 1, particularly preferably about 0.5.
Die Reduktion mit Wasserstoff erfolgt in Gegenwart einer koordinierenden schwachen Base, vorzugsweise eines sekundären oder tertiären Amins. Besonders bevorzugt wird Triethylamin eingesetzt.The reduction with hydrogen takes place in the presence of a coordinating one weak base, preferably a secondary or tertiary amine. Especially Triethylamine is preferably used.
Die Umsetzung des Reaktionsgemisches mit einem 1-Alkin erfolgt in Gegenwart einer löslichen Chloridquelle, insbesondere eines Erdalkalimetallchlorids. Besonders bevorzugt wird Magnesiumchlorid eingesetzt.The reaction mixture is reacted with a 1-alkyne in the presence a soluble chloride source, especially an alkaline earth metal chloride. Especially magnesium chloride is preferably used.
Dabei beträgt die Temperatur in diesem Umsetzungsschritt (a) vorzugsweise 0 bis 100°C, besonders bevorzugt 20 bis 80°C, insbesondere 40 bis 60°C. Der Druck beträgt dabei vorzugsweise 0,1 bis 100 bar, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 bar, insbesondere 0,8 bis 1,5 bar. Die Umsetzung erfolgt für einen Zeitraum von vorzugsweise 10 Minuten bis 100 Stunden, besonders bevorzugt eine Stunde bis 10 Stunden. Das Molverhältnis von Liganden L1 und L2 zusammengenommen zum eingesetzten Rutheniumsalz beträgt vorzugsweise 2 bis 20 : 1, besonders bevorzugt 2 bis 5 : 1. Nach der Umsetzung im Schritt (a) wird das Reaktionsgemisch vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von -80 bis 100°C, besonders bevorzugt -40 bis 50°C, insbesondere -30 bis 20°C mit einem 1-Alkin umgesetzt. Dabei beträgt das molare Verhältnis von ursprünglich eingesetztem Rutheniumsalz zu 1-Alkin vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 10. Die Umsetzung erfolgt vorzugsweise bei einem Druck von 0,1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,5 bar, insbesondere 1 bis 1,4 bar für einen Zeitraum von vorzugsweise 30 Sekunden bis 10 Stunden, besonders bevorzugt eine Minute bis eine Stunde. The temperature in this reaction step (a) is preferably 0 to 100 ° C., particularly preferably 20 to 80 ° C., in particular 40 to 60 ° C. The pressure is preferably 0.1 to 100 bar, particularly preferably 0.5 to 5 bar, in particular 0.8 to 1.5 bar. The reaction takes place for a period of preferably 10 minutes to 100 hours, particularly preferably one hour to 10 hours. The molar ratio of ligands L 1 and L 2 taken together to the ruthenium salt used is preferably 2 to 20: 1, particularly preferably 2 to 5: 1. After the reaction in step (a), the reaction mixture is preferably at a temperature in the range from -80 to 100 ° C, particularly preferably -40 to 50 ° C, in particular -30 to 20 ° C with a 1-alkyne. The molar ratio of the ruthenium salt to 1-alkyne originally used is preferably 1: 1 to 1:10. The reaction is preferably carried out at a pressure of 0.1 to 10 bar, particularly preferably 0.8 to 1.5 bar, in particular 1 up to 1.4 bar for a period of preferably 30 seconds to 10 hours, particularly preferably one minute to one hour.
Zur Herstellung der Komplexe der allgemeinen Formel I ist keine Isolierung des Zwischenproduktes aus Schritt (a) erforderlich, jedoch möglich.To prepare the complexes of the general formula I, no isolation of the Intermediate from step (a) required, but possible.
Die Aufarbeitung des erhaltenen Reaktionsgemisches erfolgt vorzugsweise durch Abfiltrieren des ausgefallenen Feststoffes, Waschen und Trocknen.The reaction mixture obtained is preferably worked up by Filter off the precipitated solid, wash and dry.
In den Rutheniumkomplexen der allgemeinen Formel I ist X ein einzähniger anionischer Ligand, beispielsweise Halogen, Pseudohalogen, Carboxylat, Diketonat. Besonders bevorzugt bedeutet X Halogen, insbesondere Brom oder Chlor, speziell Chlor. Besonders bevorzugt wird bei der Umsetzung RuCl3.3H2O eingesetzt.In the ruthenium complexes of the general formula I, X is a monodentate anionic ligand, for example halogen, pseudohalogen, carboxylate, diketonate. X particularly preferably denotes halogen, in particular bromine or chlorine, especially chlorine. RuCl 3 .3H 2 O is particularly preferably used in the reaction.
L1 und L2 sind neutrale Elektronendonor-Liganden. Beispiele hierfür sind Amine,
Phosphane, Arsane und Stibane, vorzugsweise Phosphane. Besonders bevorzugt sind
L1 und L2 ausgewählt aus Phosphanen der allgemeinen Formel III
L 1 and L 2 are neutral electron donor ligands. Examples include amines, phosphines, arsanes and stibans, preferably phosphines. L1 and L2 are particularly preferably selected from phosphines of the general formula III
PR1R2R3 (III)
PR 1 R 2 R 3 (III)
in der R1 und R2 unabhängig Phenylreste oder organische sterisch hindernde Reste sind und R3 Wasserstoff, ein gegebenenfalls substituierter, C1-20-Alkylrest oder C6-20- Arylrest oder wie R1 definiert ist. Unter "sterisch hindernder Rest" werden solche Reste verstanden, die eine räumlich anspruchsvolle Struktur aufweisen. Beispiele derartiger Reste sind i-Propyl, tert.-Butyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl, Phenyl oder Menthyl. Vorzugsweise wird ein Cyclohexylrest als sterisch hindernder Rest eingesetzt. Besonders bevorzugt sind alle drei Reste R1, R2 und R3 sterisch hindernde Reste oder Phenylreste, insbesondere Cyclohexylreste. Die Reste R1, R2 und R3 können jeweils geeignete Substituenten tragen. Beispiele derartiger Substituenten sind C1-6-Alkylrest, vorzugsweise C1-3-Alkylreste, C1-3-Fluoralkylreste, Halogenatome, Nitrogruppen, Aminogruppen, Ester- und Säurefunktionen, -OH, C1-6-Alkoxygruppen oder Sulfonatgruppen. Vorzugsweise sind die Reste nicht substituiert. L1 und L2 werden vorzugsweise in einem Molverhältnis von 1,5 bis 4, besonders bevorzugt etwa 2, bezogen auf RuX3, eingesetzt. in which R 1 and R 2 are independently phenyl radicals or organic sterically hindering radicals and R 3 is hydrogen, an optionally substituted C 1-20 alkyl radical or C 6-20 aryl radical or as R 1 is defined. "Sterically hindering residue" is understood to mean those residues which have a spatially demanding structure. Examples of such radicals are i-propyl, tert-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, phenyl or menthyl. A cyclohexyl radical is preferably used as the sterically hindering radical. All three radicals R 1 , R 2 and R 3 are particularly preferably sterically hindering radicals or phenyl radicals, in particular cyclohexyl radicals. The radicals R 1 , R 2 and R 3 can each carry suitable substituents. Examples of such substituents are C 1-6 alkyl, preferably C 1-3 alkyl, C 1-3 fluoroalkyl, halogen atoms, nitro groups, amino groups, ester and acid functions, -OH, C 1-6 alkoxy groups or sulfonate groups. The radicals are preferably not substituted. L 1 and L 2 are preferably used in a molar ratio of 1.5 to 4, particularly preferably about 2, based on RuX 3 .
Der Rest R ist Wasserstoff oder ein, gegebenenfalls substituierter C1-20-, vorzugsweise C1-6-Alkylrest oder C6-20-, vorzugsweise C6-8-Arylrest. Für die Substituenten gilt das vorstehend Gesagte. Besonders bevorzugt sind als Rutheniumkomplex der allgemeinen Formel I die Komplexe RuCl2(=CH- CH3)(PCy3)2 und RuCl2(=CH-CH2-Ph)(PCy3)2 wobei Cy einen Cyclohexylrest und Ph einen Phenylrest bedeuten.The radical R is hydrogen or an optionally substituted C 1-20 , preferably C 1-6 alkyl radical or C 6-20 , preferably C 6-8 aryl radical. What has been said above applies to the substituents. Particularly preferred as the ruthenium complex of the general formula I are the complexes RuCl 2 (= CH-CH 3 ) (PCy 3 ) 2 and RuCl 2 (= CH-CH 2 -Ph) (PCy 3 ) 2 where Cy is a cyclohexyl radical and Ph is a phenyl radical mean.
Zu einer bevorzugten Ausführungsform wird in einer Ein-Topf-Reaktion (unter Inertgas-Atmosphäre) RuCl3xH2O mit Na2CO3 oder CaCO3 in Isopropanol, 2- Butanol oder Cyclohexanol vorgelegt und nach Zugabe von Isopren erwärmt. Nach Entfernen überschüssigen Isoprens im Vakuum werden der Reaktionsmischung Triethylamin und stöchiometrische Mengen Phosphan, in einer bevorzugten Ausführungsform zwei Äquivalente Tricyclohexylphosphan, zugesetzt. In Wasserstoffatmosphäre von 0,1 bar bis 100 bar, bevorzugt 0,5 bis 5 bar, besonders bevorzugt 0,8 bis 1,5 bar wird die Mischung anschließend für 10 min bis 100 h bei Temperaturen von 0°C bis 100°C gerührt und nachfolgend MgCl2x6H2O zugegeben. Anschließend wird die so erhaltene Reaktionsmischung bei Temperaturen von -80°C bis 100°C, bevorzugt bei -40°C und 50°C im molaren Verhältnis von 1 : 1 bis 1 : 10 bezogen auf das eingesetzte Rutheniumchlorid, mit einem 1-Alkin der Zusammensetzung HC∼CR bei Drücken von 0,1 bis 10 bar, bevorzugt bei 0,8 bis 1,5 bar, in einem Zeitraum von 30 bis 180 min kontinuierlich umgesetzt. Bei dem hierbei annähernd quantitativ aus der Lösung ausfallenden Feststoff handelt es um den gewünschten Alkylidenkomplex, der nach Trocknung direkt als hochaktiver Metathesekatalysator für sämtliche der einleitend beschriebenen Metathesereaktionen eingesetzt werden kann.In a preferred embodiment, RuCl 3 xH 2 O with Na 2 CO 3 or CaCO 3 in isopropanol, 2-butanol or cyclohexanol is introduced in a one-pot reaction (under an inert gas atmosphere) and heated after the addition of isoprene. After excess isoprene has been removed in vacuo, triethylamine and stoichiometric amounts of phosphane, in a preferred embodiment two equivalents of tricyclohexylphosphine, are added to the reaction mixture. In a hydrogen atmosphere of 0.1 bar to 100 bar, preferably 0.5 to 5 bar, particularly preferably 0.8 to 1.5 bar, the mixture is then stirred for 10 minutes to 100 hours at temperatures from 0 ° C. to 100 ° C. and then MgCl 2 x6H 2 O added. The reaction mixture thus obtained is then at a temperature of -80 ° C to 100 ° C, preferably at -40 ° C and 50 ° C in a molar ratio of 1: 1 to 1:10, based on the ruthenium chloride used, with a 1-alkyne the composition HC∼CR at pressures of 0.1 to 10 bar, preferably at 0.8 to 1.5 bar, continuously implemented over a period of 30 to 180 min. The solid which precipitates from the solution approximately quantitatively is the desired alkylidene complex which, after drying, can be used directly as a highly active metathesis catalyst for all of the metathesis reactions described in the introduction.
In der Regel ist die gesamte Reaktions- und Aufarbeitungssequenz nach 2 bis 100 h, vorzugsweise nach 3 h bis 8 h beendet und liefert Metathesekatalysatoren des Typs RuCl2(=CHCH2R)(PR'3)2(R = H, alkyl, aryl) in Ausbeuten von mindestens 60 bis 98% bezogen auf RuCl3 sowie das eingesetzte Phosphan. As a rule, the entire reaction and workup sequence is complete after 2 to 100 h, preferably after 3 h to 8 h, and gives metathesis catalysts of the RuCl 2 (= CHCH 2 R) (PR ' 3 ) 2 (R = H, alkyl, aryl) in yields of at least 60 to 98% based on RuCl 3 and the phosphine used.
Als Reaktoren eignen sich allgemein Glas- oder Stahlbehälter, welche gegebenenfalls druckstabil sein sollten.Glass or steel containers are generally suitable as reactors, which should be pressure stable if necessary.
Die Erfindung wird durch das Beispiel näher erläuter.The invention is illustrated by the example.
1,09 g (3,95 mmol) RuCl3.3H2O und 198 mg CaCO3 (1,98 mmol) werden unter
Schutzgas in 150 ml Isopropanol mit 4 ml Isopren (40,0 mmol) versetzt, und die
Reaktionsmischung wird im geschlossenen Kolben 1 bis 2 h auf 85°C erhitzt, wobei
eine Farbänderung von rot über braunschwarz nach orangerot beobachtet wird. Die
Heizung wird entfernt, das Volumen der Lösung um ca. 20 bis 30 ml reduziert und
die Mischung nach Zugabe von 2 ml Triethylamin (14,4 mmol) für 5 min gerührt.
Anschließend werden 2,24 g Tricyclohexylphosphan (7,99 mmol) zugegeben. Nach
10 min Rühren wird nun das Schutzgas durch Wasserstoff mit 0,6 bis 0,8 bar
Überdruck ersetzt und die Reaktionslösung 45 min auf 65°C erhitzt, wobei sich
bereits nach 15 min eine orangegelbe Suspension gebildet hat. Nach Abkühlung der
Suspension auf Raumtemperatur wird Wasserstoff durch Schutzgas ersetzt, und nach
Zusatz von 1,60 g (7,87 mmol) MgCl2x6H2O werden über einen Zeitraum von 90
min kontinuierlich 220 ml Acetylen (ca. 4,6 mmol) zudosiert. Nach erfolgter Zugabe
wird die Suspension noch 10 min weitergerührt, zur Entfernung von Restmengen
Acetylen wird kurzzeitig Vakuum angelegt. Der aus der Lösung ausgefallene violette
Feststoff wird abfiltriert, mit Wasser und Methanol gewaschen und im Vakuum
getrocknet.
Ausbeute: 2,85 g (93%)1.09 g (3.95 mmol) RuCl 3 .3H 2 O and 198 mg CaCO 3 (1.98 mmol) are mixed with 4 ml isoprene (40.0 mmol) under protective gas in 150 ml isopropanol, and the reaction mixture is Heated to 85 ° C in a closed flask for 1 to 2 h, a color change from red to brown-black to orange-red being observed. The heating is removed, the volume of the solution is reduced by about 20 to 30 ml and the mixture is stirred for 5 min after the addition of 2 ml of triethylamine (14.4 mmol). 2.24 g of tricyclohexylphosphine (7.99 mmol) are then added. After stirring for 10 minutes, the protective gas is now replaced by hydrogen at a pressure of 0.6 to 0.8 bar and the reaction solution is heated to 65 ° C. for 45 minutes, an orange-yellow suspension having formed after only 15 minutes. After the suspension has cooled to room temperature, hydrogen is replaced by protective gas, and after adding 1.60 g (7.87 mmol) of MgCl 2 x6H 2 O, 220 ml of acetylene (approx. 4.6 mmol) are continuously added over a period of 90 min. added. After the addition is complete, the suspension is stirred for a further 10 min. A vacuum is briefly applied to remove residual amounts of acetylene. The violet solid which has precipitated out of the solution is filtered off, washed with water and methanol and dried in vacuo.
Yield: 2.85 g (93%)
Claims (11)
RuX2(=CH-CH2R)L1L2 (I)
in der
X ein anionischer Ligand ist,
R Wasserstoff oder ein, gegebenenfalls substituierter, C1-20-Alkylrest oder C6-20-Arylrest ist, und
L1 und L2 unabhängig voneinander neutrale Elektronendonor-Liganden sind,
durch
- a) Umsetzung von RuX3 mit einem Dien in einem Lösungsmittel auf Basis eines oder mehrerer aliphatischer sekundärer Alkohole in Gegenwart oder Abwesenheit eines Reduktionshilfsmittels, und sodann mit L1 und L2 in Gegenwart mindestens einer koordinierenden schwachen Base und von Wasserstoff und ohne Isolierung von Zwischenstufen
- b) anschließende Umsetzung mit Verbindungen der allgemeinen For
mel II
R-C∼CH (II)
in der R die oben angegebene Bedeutung hat, in Gegenwart einer löslichen Chloridquelle.
RuX 2 (= CH-CH 2 R) L 1 L 2 (I)
in the
X is an anionic ligand,
R is hydrogen or an optionally substituted C 1-20 alkyl radical or C 6-20 aryl radical, and
L 1 and L 2 are independently neutral electron donor ligands,
by
- a) Reaction of RuX 3 with a diene in a solvent based on one or more aliphatic secondary alcohols in the presence or absence of a reducing aid, and then with L 1 and L 2 in the presence of at least one coordinating weak base and of hydrogen and without isolation of intermediates
- b) subsequent reaction with compounds of the general formula II
RC∼CH (II)
in which R has the meaning given above, in the presence of a soluble chloride source.
PR1R2R3 (III)
in der R1 und R2 unabhängig voneinander Phenylreste oder organische sterisch hindernde Reste sind und R3 Wasserstoff, ein gegebenenfalls substituierter C1-12-Alkylrest oder C6-20-Arylres oder wie für R1 definiert ist.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that L 1 and L 2 are selected from phosphines of the general formula III
PR 1 R 2 R 3 (III)
in which R 1 and R 2 are independently phenyl radicals or organic sterically hindering radicals and R 3 is hydrogen, an optionally substituted C 1-12 alkyl radical or C 6-20 aryl radical or as defined for R 1 .
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