(Z)

本发明属于金属催化合成技术领域，尤其涉及一种(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法。

背景技术：

目前，最接近的现有技术：烯烃是一类常见的有机化合物，化学性质相对比较稳定，同时由于双键的存在，烯烃易于进行衍生化反应得到高附加值的产物。烯烃可以通过石油裂解工业大量得到，也可以经由wittig反应、julia反应、炔烃还原和烯烃复分解等经典反应在实验室制备。但是，这些方法制备的1,2-二取代烯烃通常是e式和z式烯烃的混合物，很难通过分离得到纯净的(e)-或(z)-烯烃。然而，同一烯烃的e构型和z构型具有相同的分子构成，相似的物理化学性质，但构型的不同使得它们在某些化学反应中呈现不同的反应性能，存在区域、立体、非对映体和对映体选择性控制等难题。鉴于1,2-二取代烯烃在现代合成化学中的广泛应用，如何通过催化手段实现混合烯烃内部z/e烯烃的互变异构，从而选择性的得到e式或z式烯烃具有重要的科学意义和工业价值。

光催化体系是常用的催化e-烯烃合成z-烯烃的方法，目前已经有了较多的报道。然而，催化z-烯烃异构化转化为e-烯烃的方法，目前仅有两个成功报道的例子。这两种方法使用的都是昂贵的金属钯催化剂，第一种方法需要使用10mol％的催化剂，且对于拉电子取代的底物不适用；

第二种方法的催化剂用量为5mol％，但是反应需要添加2.2当量的三丁基锡氢试剂(该试剂剧毒且在空气中易燃)；

综上所述，现有技术存在的问题是：1.催化效率低，催化剂的用量大(5-10mol％)；2.催化剂为贵金属催化剂，昂贵且不够环保；3.底物适用范围小或者需要当量的外加试剂；

解决上述技术问题的难度：开发地球丰产金属催化剂替代贵金属催化剂，核心难题是催化效率，着手点是发展合适的配体，络合金属后实现催化循环的高效运转。

解决上述技术问题的意义：相比于已知方法，本发明的方法开发的催化剂为钴金属盐和简单配体的组合，催化剂廉价、绿色环保且高效，同时底物的适用范围广，为合成(e)-1,2-二取代烯烃提供了一种更为高效和经济的方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法。

本发明是这样实现的，一种(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法以cox2和pnp或pao配体的组合为催化剂，在活化试剂的存在下，-30℃～80℃温度反应0.5分钟～48小时制得(e)-烯烃；

所述(z)-烯烃、cox2、pnp或pao配体、活化试剂的摩尔比为1：0.00001-0.10：0.00001-0.10：0.00003-0.30；

所述(z)-烯烃的结构式为r1，r2任选自取代的芳基、c1-c16的烷基、c1-c16的环烷基、c1-c16的烷氧基、f、cl、br、i中的一种；x为f、cl、br、i、oac、cf3so3中的任意一种。

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的原料为纯的(z)-构型烯烃或(z)-构型和(e)-构型烯烃的混合物。

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的产物(e)-烯烃其结构式为其中r1，r2任选自取代的芳基、c1-c16的烷基、c1-c16的环烷基、c1-c16的烷氧基、f、cl、br、i中的一种。

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的pao配体或为其对映体或消旋体，r3任选自c1-c16的烷基、环烷基或芳基中的一种，r4和r5任选自氢、c1-c16的烷基、环烷基或芳基中的一种。

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的催化剂钴金属盐coxn1和pnp或pao配体的络合物，其中，x选自h、烷基，芳基、卤素f、cl、br、i、拟卤化物、羧酸、磺酸、膦酸的阴离子中的任意一种；n1为x的个数，为1、2、3，n2为配体二苯胺上氢的个数，为0或1；r3任选自c1-c16的烷基、环烷基或芳基中的一种，r4和r5任选自氢、c1-c16的烷基、环烷基或芳基中的一种；

拟卤化物为氰化物、氰酸、盐、异氰酸盐；膦酸的阴离子为碳酸根、甲酸根、乙酸根、丙酸根、甲基磺酸根、三氯甲基磺酸根、苯基磺酸根、甲苯磺酸根；

催化剂结构式为：

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的活化试剂任选自三乙基硼氢化钠、三乙基硼氢化锂、三异丁基硼氢化钠、叔丁醇钠、叔丁醇钾、硅烷、硼烷等中的任意一种。

进一步，所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法的有机溶剂是二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲苯、二氯甲烷、正己烷、苯、四氯化碳、乙腈、石油醚、环己烷、乙酸乙酯、三氯甲烷、n,n-二甲酰胺中的任意一种。

本发明的另一目的在于提供一种由所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法转化的(e)-烯烃。

本发明的另一目的在于提供一种由所述(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法转化的(e)-β-甲基苯乙烯类化合物。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明以钴金属盐和pnp或pao配体的组合为催化剂，实现(z)-烯烃异构化转化，高效率、高立体选择性的得到相应的(e)-烯烃。

与传统方法相比，本发明使用钴金属盐和易于合成的pao配体为催化剂，催化(z)-烯烃发生c-c单键旋转，异构化转化为相应的(e)-烯烃。本发明方法催化剂高效、廉价易得，原料可以是通过wittig反应制得的e/z-烯烃混合物，反应过程和后处理操作简单，为合成(e)-烯烃提供了一种高效的方法。鉴于(e)-烯烃尤其是(e)-β-甲基苯乙烯类化合物在药物、食品和香料化学等领域中的应用，本发明方法具有非常高的工业化应用前景和价值。

(e)-烯烃的应用举例

本发明钴催化(z)-烯烃异构化，高效转化为相应(e)-烯烃的方法。与现有方法相比，该方法所使用的催化剂为廉价金属钴盐和简单易得配体的组合，反应无需其他任何的有毒过渡金属(如钌、铑、钯等)盐类的加入，此外，原料更为廉价易得，官能团容忍性好，反应条件温和，操作简便，原子经济性100％。

附图说明

图1是本发明实施例提供的(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的(z)-烯烃异构化转化为(e)-烯烃的方法包括以下步骤：

s101：以cox2和pnp或pao配体的组合为催化剂；

s102：在活化试剂的存在下，-30℃～80℃温度反应0.5分钟～48小时制得(e)-烯烃。

本发明是以(z)-烯烃或(z)-烯烃和(e)-烯烃的混合物为原料，在三乙基硼氢化钠存在下，在有机溶剂中或无需溶剂，以cox2和pnp或pao配体的组合或其络合物作为催化剂反应制得的，可用下式表示：

(z)-烯烃的结构式为其中，r1和r2如前所述；pnp和pao配体及其钴配合物的结构通式分别如下所示(为任意光学纯的结构、或其对映体或消旋体，不受图示所限)。r3、r4任选自氢、c1-c16的烷基、环烷基或芳基，r5任选自c1-c16的烷基、环烷基或芳基；x选自h、烷基，芳基、卤素(f、cl、br、i)、拟卤化物(氰化物、氰酸、盐、异氰酸盐)、羧酸、磺酸、膦酸的阴离子(碳酸根、甲酸根、乙酸根、丙酸根、甲基磺酸根、三氯甲基磺酸根、苯基磺酸根、甲苯磺酸根)中的任意一种；n为x的个数，为1、2、3。

(z)-烯烃、cox2、pnp或pao配体、三乙基硼氢化钠的摩尔比为1：0.00001-0.10：0.00001-0.10：0.00003-0.30，1：0.0005-0.05：0.0005-0.05：0.0015-0.15，尤其推荐(z)-烯烃、cox2、pnp或pao配体、三乙基硼氢化钠的摩尔比为1：0.001：0.0012：0.003。

反应温度推荐为-30℃～80℃，进一步推荐0℃～60℃，尤其推荐25℃。

反应时间推荐为0.5分钟-48小时，进一步推荐10分钟-3小时，尤其推荐1小时。

本发明中提到的烷基，均推荐碳数为1～16的基团，进一步推荐碳数为1～10，尤其推荐碳数为1～6的。本发明提到的环烷基，均推荐碳数为3～16的基团，进一步推荐碳数为3～10，尤其推荐碳数为3～6的。本发明提到的芳基，均指苯基、萘基和含n，o，s的杂芳基。

本发明方法的反应可以在无溶剂下进行，也可以在在极性或非极性溶剂中进行，如二氧六环、四氢呋喃、乙醚、甲苯、二氯甲烷、正己烷、苯、四氯化碳、乙腈、石油醚、环己烷、乙酸乙酯、三氯甲烷、n,n-二甲酰胺中等。

本发明方法可以通过重结晶、薄层层析、柱层析或减压蒸馏加以分离得到产物。

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。

实施例1：钴催化z式烯烃异构化转化为e式烯烃

操作步骤：25℃下，在一干燥的反应试管中加入cocl2(0.01mmol)，pnp或pao配体(0.01mmol)，e/z-混合烯烃(10mmol)，甲苯(1ml)，注射入三乙基硼氢化钠(0.03mmol)，然后在室温下搅拌10分钟后柱层析分离得到产物。

产物1：(e)-茴香烯。

无色油状液体，产率98％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.28-7.21(j＝6.8,2.2hz,2h),6.83(dd,j＝6.8,2.2hz,2h),6.34(dq,j＝16.0,1.6hz,1h),6.15-6.03(m,1h),3.79(s,3h),1.85(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物2：(e)-甲基异丁香酚。

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.30(d,j＝8.4hz,1h),6.62(dq,j＝16.0,1.8hz,1h),6.50-6.40(m,2h),6.16-6.04(m,1h),3.82(s,3h),3.80(s,3h),1.87(dd,j＝6.8,1.8hz,3h).

产物3：(e)-甲基丁香酚。

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ6.92-6,88(m,1h),6.86(dd,j＝8.6,1.8hz,1h),6.82-6.76(m,1h),6.34(dq,j＝15.8,1.6hz,1h),6.16-6.05(m,1h),3.89(s,3h),3.87(s,3h),1.87(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物4：(e)-细辛醚。

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ6.95(s,1h),6.66(dq,j＝16.0,1.6hz,1h),6.50(s,1h),6.16-6.04(m,1h),3.89(s,3h),3.86(s,3h),3.82(s,3h),1.89(dd,j＝6.8,1.6hz,3h).

产物5：(e)-榄香脂素。

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ6.56(s,2h),6.33(dq,j＝15.8,1.8hz,1h),6.22-6.10(m,1h),3.87(s,6h),3.84(s,3h),1.88(dd,j＝6.8,1.8hz,3h).

产物6:(e)-1-methoxy-3-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率96％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.20(dd,j＝8.0,7.8hz,1h),6.95-6.90(m,1h),6.89-6.85(m,1h),6.80-6.70(m,1h),6.37(dd,j＝16.0,1.6hz,1h),6.30-6.18(m,1h),3.80(s,3h),1.88(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物7：(e)-1-methoxy-2-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率98％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.39(d,j＝7.8hz,1h),7.21-7.14(m,1h),6.95-6.87(m,1h),6.84(d,j＝8.0hz,1h),6.71(d,j＝16.0hz,1h),6.28-6.16(m,1h),3.84(s,3h),1.90(d,j＝6.6hz,3h).

产物8：(e)-prop-1-en-1-ylbenzene.

无色油状液体，产率92％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.37-7.25(m,4h),7.22-7.14(m,1h),6.40(dq,j＝15.8,1.6hz,1h),6.30-6.15(m,1h),1.88(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物9：(e)-1-methyl-4-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率98％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.22(d,j＝8.2hz,2h),7.09(d,j＝8.2hz,2h),6.36(dq,j＝16.0,1.6hz,1h),6.24-6.12(m,1h),2.32(s,3h),1.86(dd,j＝6.8,1.6hz,3h).

产物10：(e)-1-ethyl-4-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.25(d,j＝8.0hz,2h),7.12(d,j＝8.0hz,2h),6.37(dq,j＝16.0,1.hz,1h),6.24-6.12(m,1h),2.61(q,j＝7.8hz,2h),1.86(dd,j＝6.8,1.hz,3h),1.22(t,j＝7.6hz,3h).

产物11：(e)-n,n-dimethyl-4-(prop-1-en-1-yl)aniline.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.22(d,j＝8.8hz,2h),6.68(d,j＝8.8hz,2h),6.31(dq,j＝15.8,1.6hz,1h),6.09-5.97(m,1h),2.93(s,6h),1.84(dd,j＝6.8,1.6hz,3h).

产物12：(e)-1-fluoro-4-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率95％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.31-7.22(m,2h),7.01-6.93(m,2h),6.35(dq,j＝15.6,1.6hz,1h),6.20-6.08(m,1h),1.86(dd,j＝6.8,1.6hz,3h).

产物13：(e)-1-chloro-4-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.27-7.20(m,4h),6.35(dq,j＝15.8,1.6hz,1h),6.27-6.15(m,1h),1.87(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物14：(e)-1-bromo-4-(prop-1-en-1-yl)benzene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.39(d,j＝8.4hz,2h),7.18(d,j＝8.4hz,2h),6.37-6.28(dq,j＝16.0,1.4hz,1h),6.28-6.16(m,1h),1.86(dd,j＝6.4,1.4hz,3h).

产物15：(e)-1-(prop-1-en-1-yl)-4-(trifluoromethyl)benzene.

无色油状液体，产率89％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.53(d,j＝8.4hz,2h),7.40(d,j＝8.4hz,2h),6.42(d,j＝16.2hz,1h),4.39-6.29(m,1h),1.91(d,j＝5.8hz,3h).

产物16：(e)-1-(prop-1-en-1-yl)naphthalene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ8.16-8.09(m,1h),7.87-7.79(m,1h),7.73(d,j＝8.4hz,1h),7.56-7.37(m,4h),7.13(dq,j＝15.4,1.8hz,1h),6.30-6.18(m,1h),1.99(dd,j＝6.8,1.8hz,3h).

产物17：(e)-2-(prop-1-en-1-yl)naphthalene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.80-7.71(m,3h),7.65(s,1h),7.56(dd,j＝8.6,1.8hz,1h),7.47-7.35(m,2h),6.55(dq,j＝15.6,1.6hz,1h),6.42-6.30(m,1h),1.96-1.89(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物18：(e)-2-(prop-1-en-1-yl)thiophene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.07(d,j＝5.2hz,1h),6.95-6.89(m,1h),5.1(d,j＝3.4hz,1h),6.52(dq,j＝15.8,1.6hz,1h),6.13-6.01(m,1h),1.84(dd,j＝6.6,1.6hz,3h).

产物19：(e)-3-(prop-1-en-1-yl)pyridine.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ8.54(d,j＝2.2hz,1h),8.42(dd,j＝5.0,1.6hz,1h),7.66-7.61(m,1h),7.24-7.17(m,1h),6.38(d,j＝16.2hz,1h),6.36-6.25(m,1h),1.91(d,j＝5.2hz,3h).

产物20：(e)-1-(but-1-en-1-yl)-4-methoxybenzene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.27(d,j＝8.6hz,2h),6.83(d,j＝8.6hz,2h),6.32(d,j＝16.2hz,1h),6.17-6.07(m,1h),3.80(s,3h),2.26-2.15(m,2h),1.08(t,j＝7.6hz,3h).

产物21：(e)-1-(hept-1-en-1-yl)-4-methoxybenzene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.27(d,j＝8.8hz,2h),6.83(d,j＝8.8hz,2h),6.32(d,j＝16.0hz,1h),6.08(dt,j＝16.0,6.8hz,1h),3.79(s,3h),2.21-2.14(m,2h),1.50-1.40(m,2h),1.39-1.24(m,4h),0.90(t,j＝7.0hz,3h).

产物22：(e)-1,2-diphenylethene[(e)-1a].

白色固体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.56-7.49(m,4h),7.40-7.32(m,4h),7.30-7.23(m,2h),7.12(s,2h).

产物23：(e)-(2-methylpent-3-en-2-yl)benzene.

无色油状液体，产率>99％，e/z>99/1。1hnmr:(400.0mhz,cdcl3)δ7.42-7.33(m,2h),7.31-7.25(m,2h),7.20-7.12(m,1h),5.68(dq,j＝11.4,1.8hz,1h),5.48-5.35(m,1h),1.70(dd,j＝6.2,1.6hz,3h),1.38(s,6h)。

实施例2：e/z混合烯烃和e-烯烃的区域选择性硅氢化反应对比

反应操作：25℃下，在一干燥的反应试管中加入[fe](0.05mmol)，烯烃(1mmol)，苯硅烷(phsih3)(1.2mmol)，四氢呋喃(thf)(1ml)，注射入乙基溴化镁(etmgbr)(0.11mmol)，然后在室温下搅拌24小时后柱层析分离得到产物。

反应1以e/z混合的β-甲基苯乙烯为原料，产物为支链和末端硅氢化产物的混合物，比例为1.1：1；反应2以e-β-甲基苯乙烯为原料，产物为支链硅氢化产物。

产物24：phenyl(1-phenylpropyl)silane

无色液体，产率95％。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.44-7.33(m,3h),7.35-7.21(m,4h),7.14(t,j＝7.3hz,1h),7.07(d,j＝7.3hz,2h),4.37-4.24(m,2h),2.43-2.33(m,1h,),1.99-1.77(m,2h),0.93(t,j＝7.2hz,3h)；13cnmr(101mhz,cdcl3)δ142.5,135.4,131.8,129.9,128.0,127.5,127.3,125.1,34.2,24.2,13.7.

产物25：phenyl(3-phenylpropyl)silane

无色液体。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.54-7.47(m,2h),7.40-7.28(m,3h),7.26-7.17(m,2h),7.14-7.08(m,3h),4.26(t,j＝3.2hz,2h),2.57(t,j＝7.6hz,2h),1.80-1.70(m,2h),1.08-0.89(m,2h)；13cnmr(101mhz,cdcl3)δ142.5,135.0,132.2,129.3,128.2,128.0,1287.8,125.4,38.7,26.7,9.6；

实施例3：e/z混合烯烃和e-烯烃的非对映体选择性硫-酰胺化反应对比

反应操作：25℃下，在一干燥的反应试管中加入烯烃(1mmol)，对甲基苯硫酚(1.5mmol)，乙腈(ch3cn)(2ml)，碘(i2)(0.3mmol)和二甲基亚砜(dmso)(1.5mmol)，然后升温至80℃搅拌24小时后柱层析分离得到产物。

反应1以e/z混合的β-甲基苯乙烯为原料，硫-酰胺化产物的非对映体选择性为3：1；反应2以e-β-甲基苯乙烯为原料，硫-酰胺化产物的非对映体选择性大于20：1，产物27：n-1-phenyl-2-(p-tolylthio)propyl)acetamide

黄色固体，产率78％。1hnmr(cdcl3,500mhz):δ7.37-7.31(m,4h),7.32-7.28(m,3h),7.15(d,j＝7.1hz,2h),6.23(d,j＝6.2hz,1h),5.14(dd,j1＝4.4hz,j2＝6.3hz,1h),3.67-3.57(m,1h),2.35(s,3h),2.02(s,3h),1.20(d,j＝6.3hz,3h)；13cnmr(cdcl3,125mhz):δ169.6,138.9,137.9,133.0,131.2,130.2,128.7,127.9,127.6,56.7,50.1,23.6,21.3,18.1.

实施例4：e/z混合烯烃和e-烯烃的非对映体选择性环氧化反应对比

反应操作：25℃下，在一干燥的反应试管中加入烯烃(1mmol)，甲醇(3ml)，双氧水(h2o2)(30％,0.3ml)，氢氧化钠水溶液(naoh)(5mol/ml)，室温搅拌反应3小时后柱层析分离得到产物。

反应1以e/z混合的β-甲基苯乙烯为原料，环氧化产物的非对映体选择性为1：4；反应2以e-β-甲基苯乙烯为原料，环氧化产物化产物的非对映体选择性大于99：1，产物28：(trans)-2-methyl-3-phenyloxirane

无色液体，产率81％。1hnmr(400mhz,cdcl3)δ7.36–7.22(m,5h),3.58(d,j＝2.2hz,1h),3.05(dq,j＝5.2,2.0hz,1h),1.44(d,j＝5.2hz,3h).

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。