烯烃中键稳定性的比较(烯烃复分解反应)

烯烃中键稳定性的比较(烯烃复分解反应)(1)

烯烃复分解反应(Olefin Metathesis)

反应机理链接:http://chem.kingdraw.cn/Shortlink?id=20201204160452

烯烃的复分解反应,是指在金属催化剂的作用下,两个底物烯烃中由双键连接的两部分发生交换,生成了两个新的烯烃的化学过程。自发现以来便在医药和聚合物工业中有了广泛应用。相对于其他反应,该反应副产物及废物排放少,更加环保。

2005年的诺贝尔化学奖颁给了化学家伊夫·肖万、罗伯特·格拉布和理查德·施罗克,以表彰他们在烯烃复分解反应研究和应用方面所做出的卓越贡献。

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烯烃复分解反应最初应用在石油工业中,以SHOP法的产物α-烯烃为原料,高温高压下生产高级烯烃。传统的反应催化剂如WCl6-EtOH-EtAlCl2,由金属卤化物与烷化剂反应制取。

按照反应过程中分子骨架的变化,烯烃复分解反应可以分为五种类型:(1)交叉复分解反应(CM);(2)关环复分解反应 (RCM,);(3)开环交叉复分解反应(ROCM);(4)开环易位聚合反应(ROMP);(5)非环双烯的易位聚合反应(ADMEP)。

常用的催化剂都为卡宾配合物,Grubbs催化剂含钌,Schrock催化剂含钼或钨。它们也可催化炔烃复分解反应及相关的聚合反应。

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Schrock催化剂具有活性高的特点,因此它在空气中不稳定,对氧气和水较为敏感,并且在参与反应时对官能团的兼容性也比较差,同时价格昂贵。

Grubbs一代催化剂是根据Schrock催化剂改进的可用于烯烃复分解的催化剂,反应活性较低,并且只可以和端位烯烃发生反应,对于官能团的适应性较好,并且在空气中稳定,可以在室温保存,对于潮湿也不敏感,甚至在反应中可以用水或醇作为溶剂;此外它容易制得,是一种商业化的催化剂。

Grubbs二代催化剂将一代催化剂的磷配体之一换成了氮杂卡宾配体,这大大的改变了中心金属的电子分布情况,使得这种催化剂非常活泼但是更加稳定易于操作,在反应中可以和多种反应底物进行烯烃复分解反应,甚至底物可以是缺电子体系,也可以含有杂原子。和一代催化剂相比,二代催化剂在反应中具有更高的催化活性,并且反应时间也相应减少。

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反应机理

烯烃复分解反应是个循环反应,过程为:首先金属卡宾配合物与烯烃反应,生成含金属杂环丁烷环系的中间体。该中间体分解,得到一个新的烯烃和新的卡宾配合物。接着后者继续发生反应,又得到原卡宾配合物。

引发:

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催化循环:

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