КАТАЛИЗАТОРЫ МЕТАТЕЗИСА ОЛЕФИНОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛЕКУЛ И МАТЕРИАЛОВ
Нобелевская лекция, Декабрь 8, 2005
Роберт Х. Груббс
Калифорнийский технологический институт (Калтех), Факультет химии и химической технологии, Пасадена, Калифорния, 91125, США.
Это история нашего изучения реакции метатезиса олефинов, реакции, которая была основным предметом моих самостоятельных исследований. Как и в каждой истории научного открытия, в ней имеется три компонента: само открытие, вытекающие из него применения и, возможно самое важное, люди, участвовавшие в этой работе. Начавшись с наблюдений, сделанных в ходе выполнения внешне совсем посторонней работы, наши исследования в области фундаментальной химии этого превращения стали увлекательным путешествием, с крупными достижениями, часто проистекающими из настоящих чудес, ошибок и простой интуиции. В конечном счете, эти усилия завершились тем, что метатезис олефинов стал важнейшим инструментом органического синтеза из числа тех, что имеются в настоящее время 1. Многое в современной металлорганической и полимерной химии, как нам известно, началось со случайного наблюдения, сделанного в начале 1950-х годов исследователями лаборатории Циглера в Мюльхайме, Германия 2. В течение всего этого времени, Циглер продолжал работу, начатую в ходе Второй Мировой Войны, по изучению использования комплексов алкиалюминия для олигомеризации этилена с целью получения смазочных масел. Случайно он заметил, что в этой реакции из этилена образуется 1-бутен вместо углеводородов C10–C20, которые получаются при нормальном течении реакции. Последующий анализ автоклава, в котором проводилась реакция, показал наличие никеля. При целенаправленном введении солей никеля к реакционной смеси, вновь наблюдалось образование 1-бутена. Это открытие с той поры послужило основанием для удивительной химии и катализа соединений никеля. Кроме того, как только было обнаружено, что никель обладает неожиданной реакционной способностью, были исследованы соли также и других металлов. В частности, при использовании галогенидов титана и циркония в сочетании с алкилалюминием, были получены новые формы полиэтилена. Впоследствии Натта показал, что аналогичные катализаторы могут промотировать образование стереорегулярных полимеров из пропилена. За эту работу Циглеру и Натта была присуждена Нобелевская премия 1963 года по химии. Применение каталитических систем Циглер-Наттовского типа для полимеризации циклических олефинов принесло дополнительные неожиданные результаты. Группа исследователей компании DuPont обнаружила, что полимеризация норборнена не приводит к образованию насыщенного полимера, как это ожидалось, а вместо этого дает ненасыщенный полимер, в котором одно из колец оказывается открытым. Будучи весьма неожиданным, происхождение этого полимера удивительного строения не было до конца раскрыто до последнего времени. Впоследствии Натта получил сходные результаты, когда он предпринял попытку заполимеризовать циклопентен при использовании галогенидов вольфрама и молибдена – в этом случае он также получил ненасыщенный полимер с раскрытым циклом. И наконец, Бэнкс и Бэйли из компании Phillips Petroleum Co., в ходе изучения возможности полимеризации пропилена на молибдате кобальта в качестве катализатора, вместо этого обнаружили образование этилена и 2-бутена. Эти три наблюдения, кажущиеся совершенно чужеродными, были началом, указывающим на фундаментально новую реакцию олефинов 3. Мое участие в разгадке этой головоломки началось в 1968–69, когда я был аспирантом в Стэнфорде. Джим Коллиман, руководитель моей аспирантской работы, только что вернулся из поездки в компанию Phillips Petroleum, где он познакомился с удивительной реакцией, в которой пропилен превращался этилен и 2-бутен. Во время группового семинара (Барри Шарплесс, Нобелевская премия 2001 года, также был членом грумы Коллимана в то время), мы начали обсуждать возможные механизмы этой трансформации. Под влиянием моих познаний в области механизмов реакций в органической химии, которые я приобрел, будучи курсовиком и дипломником в лабораториях Мерле Батисте, а также как аспирант под руководством Рона Бреслоу, я почувствовал, что этот неизвестный механизм реакции может стать идеальным предметом для исследования. Около того времени Н. Калдерон со своей группой в компании Goodyear создали растворимую каталитическую систему, которая не только была способна индуцировать полимеризацию в результате раскрытия цикла, но также превращала пропилен в этилен и 2-бутен. Наблюдения Калдерона позволили установить, что полимеризация циклических олефинов, наблюдавшаяся исследователями компании DuPont и Натта, и перестановка фрагментов ациклических олефинов, наблюдавшаяся Бэнксом и Бэйли, были родственными реакциями. Он также установил, что механизм этой реакции, скорее всего, включает в себя разрыв двойной связи углерод-углерод, нежели перенос алкильных групп между алкенами в результате разрыва одинарных связей. Это первое важное высказывание о механизме реакции подготовило почву для последующих исследований. Бэнкс и Бэйли выдвинули предположение о «квазициклобутановом» механизме, объясняющим их реакцию обмена, что также согласовалось с результатами Кальдерона. Были предложены также другие механизмы для объяснения этих превращений, в настоящее время называемых метатезисом олефинов. Общим для всех этих механизмов было попарное участие атомов углерода в интермедиатах реакции. Теоретические исследования этой реакции, проведенные Франком Манго в компании Shell, подтвердили этот парный обмен двухуглеродных фрагментов4.
Моя независима карьера началась в Мичиганском государственном университете в 1969 году, где я предложил альтернативный парный механизм и инициировал экспериментальную работу в этом направлении. Однако вскоре после этого начала появляться растущая масса доказательств против такого механизма. В ходе изучения влияния ациклических олефинов в определении молекулярного веса полипентенамеров, Шовен и Хэррисон обнаружили продукты, которые не согласовывались с существованием диолефиновых комплексов металлов, что предполагается в механизмах «квалициклобутанового» типа. Вместо этого они предположили, что реакция протекает не через образование диолефинового комплекса металла, а скорее через одноуглеродный металл-карбеновый комплекс и металлоциклобутаны, интермедиаты, содержащие нечетное число атомов углерода. В аналогичном исследовании, Катц предположил сходный механизм, где ему удалось объяснить то наблюдение, которое Шовен счел не согласующимся с его непарным механизмом.
Схема 1. RCM (реакция метатезиса с замыканием цикла) 1,7-октадиена.
Впоследствии Чак Кэйси занялся поиском модели этого превращения с использованием заранее полученных карбеновых комплексов, а Шроку удалось установить, что металл-карбеновые комплексы на самом деле могут быть получены в условиях, сходных с теми, которые используются при получении катализаторов типа Циглера-Натта 5. Объединив эту новую информацию в нашем рассмотрении механизма реакции, мы разработали эксперимент, который позволил бы разрешить в подробностях все неоднозначности эксперимента Шовена. Прежде чем использовать реакцию перекрестного метатезиса, которая была необходима для анализа роли алкильных групп в интермедиатах, мы вместо этого выбрали для изучения наиболее простую из всех возможных реакцию: изотопное замещение в реакции метатезиса с замыканием цикла (RCM). RCM 1,7-октадиена дает циклогексен и этилен (схема 1). Циклогексен является одним из небольшого числа простых циклических олефинов, которые не вступают в последующие реакции метатезиса. Следовательно, судьба двух олефиновых связей в молекуле 1,7-октадиена может быть определена путем исследования продуктов реакции метатезиса. Если работают парные механизмы, в которых задействуется четное число атомов углерода, тогда два оставшихся атома углерода будут вынуждены соединиться друг с другом. И, наоборот, в соответствии с механизмом Шовена следовало ожидать обмена двумя терминальными атомами углерода. Для исследования этого вопроса была использована смесь 1,1,8,8-тетрадейтеро-1,7-октадиена и 1,7-октадиена. В простейшем случае, механизм с участием четного числа атомов углерода должен был дать только этилен и тетрадейтероэтилен, тогда как механизм с участием нечетного числа атомов углерода должен был дать статистическую смесь этилена, дидейтероэтилена и тетрадейтероэтилена в соотношении 1:2:1. Тщательный анализ всех наших экспериментов показал, что в этой реакции кинетически образуется статистическая смесь этиленов, результат, согласующийся с предсказаниями, сделанными при использовании механизма Шовена. Последующие исследования Катца сходных систем дали дополнительную поддержку этому заключению 6.
При определении ключевого интермедиата реакции в реакции метатезиса олефинов, эти комбинированные исследования механизма реакции сделали возможным использование осознанного дизайна для дальнейшей оптимизации катализатора. До настоящего времени, катализаторы метатезиса получались с использованием нестабильных каталитических систем неопределенного строения. В результате подтверждения непарного механизма Шовена, идентификация новых металл-алкилиденовых (металл-карбеновых) комплексов, способных промотировать метатезис олефинов, становится нашей целью для дальнейшего усовершенствования эффективности реакции. Фред Тебе, сотрудник Шрока время его работы в компании DuPont, разработал одну из первых каталитических систем для реакции метатезиса с известным строением. Было обнаружено, что известный сейчас как реагент Теббе, комплекс титана 1, металл-карбеновый прекурсор, показывает метатезисную активность в дополнение к его способности катализировать реакции сложных эфиров типа реакции Виттига.
Схема 2. Получение металлоцикла, который можно выделить.
Как только строение катализатора Тебе было твердо установлено, исходное вещество и производный от него карбеновый комплекс теперь можно было наблюдать в ходе реакции метатезиса, делая его идеальной системой для изучения механизма реакции. В частности, мы заинтересовались изучением стереохимии промежуточных металлоциклов. Наши первоначальные попытки по выделению металлоциклических комплексов оказались безуспешными, пока Тому Говарду не удалось по счастливой случайности выделить металлоцикл 2 в результате использования DMAP, который содействует удалению алюминия (схема 2). Позднее Тому удалось показать, что этот металлоцикл располагается в наинизшем для этих каталитических систем энергетическом состоянии. Кроме того, было обнаружено, что 2 является активным катализатором метатезиса. Это наблюдение явилось первым примером промежуточных металлоциклов и показало, что металлоциклы могут действовать как кинетически полноценные катализаторы в реакциях метатезиса олефинов 7. При использовании каталитических систем Теббе с известным строением, были проведены дополнительные исследования механизма реакции и ее синтетических возможностей. Лаура Джильям установила, что метатезис, проводимый с использованием этой системы, является по своей сути «живым», что позволяет использовать ее для получения полимеров с определенной структурой. Получение полимеров и последующий анализ стало главным приоритетом в моей группе при дальнейшем изучении этих явлений. Это было то время, когда Шрок проводил 4-месячный творческий отпуск в Калтехе, где мы опубликовали в соавторстве статью, показывающую, что один из его танталовых катализаторов может также служить живым инициатором реакции полимеризации. Действительно, сейчас хорошо известно, что в действительности все охарактеризованные инициаторы реакции метатезиса могут быть использованы для получения полимерных молекул в результате живой полимеризации 8. Последующие исследования, проведенные в лаборатории Шрока закончились разработкой и синтезом большого числа весьма эффективных молибденовых и вольфрамовых катализаторов реакции метатезиса, историческое развитие которых будет обсуждено в его лекции. Несмотря на активность каталитических систем Шрока, использование этих металлорганических катализаторов имело основное ограничение: оксофильность металлического центра порождало низкую толерантность к наличию функциональных групп, а также делало необходимым проводить получение катализатора и работу с ним в инертной атмосфере. Для полного использования потенциала реакции метатезиса, мы полагали, что ключевым моментом является разработка новых катализаторов, толерантных к наличию функциональных групп. Опять-таки, счастливая случайность сыграла свою роль в достижении этой цели. Создание катализаторов метатезиса на основе рутения началось с постановки задачи по получению интересных полимерных молекул. Полимерная химия предоставляет отличные возможности по изучению катализа реакций метатезиса: микроскопические добавки катализатора обладают возможностью давать большие количества полимерного материала, строение которого может дать хронологическую запись каталитической активности. Полимерная программа  моей группе была сфокусирована на понимание основных принципов живой полимеризации на основе реакции метатезиса.
Схема 3. Получение первого хорошо охарактеризованного рутений-карбениевого катализатора
На основе этих знаний мы надеялись получить новые полимеры, обладающие интересным строением и физическими свойствами. В ходе этой работы, построение модели позволило предположить, что полимер, получаемый в результате раскрытия цикла из 7-оксо-норборненов можно использовать для получения ионофорных мембран для селективного транспорта ионов. Брюс Новак взялся за решение проблемы синтеза этих полимеров. Однако, к нашему разочарованию, оказалось, что ни один из доступных катализаторов не инициирует эту реакцию. Изучая литературу, Брюс наткнулся на сообщения Мичелотти 9, позднее Натта, где для полимеризации напряженных олефинов в протонных средах использовались катализаторы на основе переходных металлов, расположенных в конце периода таблицы элементов Менделеева. По возвращении в лабораторию, Брюсу удалось показать, что эти системы могут также эффективно инициировать образование поли-7-оксо-норборненов. Что еще более важно, он взялся за доказательство того, что комплексы рутения (II) могут служить еще более активными катализаторами полимеризации. Результатом исследований Брюса явилась создание стабильной каталитической системы, которая была толерантной к большинству функциональных групп и водной среде. Однако, несмотря на активность этих солевых рутениевых катализаторов, было показано, что лишь небольшой процент рутения, введенного в реакционную среду, образует активные каталитические центры. Кроме того, поскольку строение активных катализаторов была полностью неизвестно, было невозможно провести какие-либо рациональные изменения для их дальнейшего усовершенствования 10. Однако эта работа наметила пути продвижения вперед; было обнаружено, что для образования активной каталитической системы необходим комплекс рутения (II) и напряженный олефин. Исходя из предположения, что метатезис олефинов должен проходить через стадию образования металлокарбенов, мы почувствовали, что создание рутений-карбениевых комплексов с четко определенным строением является жизненно необходимым для дальнейшей оптимизации катализатора. Это заняло несколько лет, однако, в конечном итоге дипломнику Сон Бинь Нгуену удалось получить устойчивый к воздуху карбеновый комплекс 4 в результате реакции фосфинового комплекса рутения (II) 3 с циклопропеном (схема 3). К нашему удивлению, комплекс 4 оказался эффективным катализатором полимеризации норборненов в протонных средах. Хотя 4 был не очень активен, его строение была хорошо охарактеризовано, что в конечном итоге давало нам основание, позволяющее вносить структурные изменения с целью оптимизации катализатора. Хотя с тех пор было получено множество модификаций (например, путем обмена лигандов с использованием трициклогексилфосфина для получения более активного катализатора 5),основная структура нашей каталитической системы все еще напоминает структуру нашего исходного катализатора «Катализатора Сон Биня». Это хорошо охарактеризованное семейство катализаторов выгодно отличается своей удивительной толерантностью к кислороду и воде, делая их идеальными для применения в органическом синтезе 11. В начале 1990-х к нашей группе в качестве научного сотрудника присоединился ГрэгФу из группы Дэйва Ивана из Гарварда и начал изучение активности различных катализаторов реакций метатезисной полимеризации в органическом синтезе.
Рисунок 1. Коммерческий катализатор первого поколения.
 Рисунок 2. Коммерческий катализатор второго поколения.
Сравнительно быстро ему удалось показать, что молибденовые катализаторы Шрока являются эффективными для большого числа важных органических превращений, в особенности тех, где происходят реакции замыкания цикла. Как раз перед уходом из нашей группы и поступлением на факультет MIT, ему удалось показать, что наши недавно полученные рутениевые системы способны осуществлять те же самые превращения на рабочем столе без использования бокса. Кроме того, выяснилось, что многие ранее считавшиеся нереакционноспособными субстраты, легко вступают в реакции метатезиса олефинов под действием рутениевых катализаторов с высоким выходом 12. В нашей предыдущей работе с реагентом Теббе, мы нашли, что его общее применение было ограничено вследствие его чувствительности к воздуху и сложности получения. В противоположность этому, наши дружественные для пользователя рутениевые катализаторы пользовались высоким спросом, поэтому необходимо было приложить усилия к тому, чтобы сделать их легкодоступными. К сожалению, синтез Сон Биня был сложен для проведения его в большом масштабе. В конце концов, в результате работы, проведенной Мерси Франсе и Петером Швабом, удалось разработать метод, основанный на использовании диазо-предшественника. Хотя этот реагент потенциально взрывчат, Майк Джиарделло разработал методику, позволяющую «укротить» этот реагент, и получать комплекс 6 в коммерческом масштабе в количестве нескольких килограммов (рисунок 1) 13. Имея коммерчески доступный катализатор, сообщество специалистов в области органического синтеза обнаружило обширный массив творческих применений катализаторов метатезиса олефинов в синтезе сложных молекул. Предпочтительное сродство рутения к мягким кислотам и основаниям Льюиса, таким как олефины, но не к жестким основаниям, таким как кислородсодержащим лигандам, является причиной их высокой толерантности к воздуху и воде. Это также делает рутениевые катализаторы фундаментально отличными от титановых, вольфрамовых и молибденовых каталитических систем. Впоследствии, правила, которые мы узнали при разработке металлорганических катализаторов, уже не применялись: например, поскольку рутений обладает металлическим центром, богатым d-электронами, для достижения высокой каталитической активности требуются сильно электронодонорные лиганды, а не обедненные электронами лиганды. Поэтому для достижения понимания взаимосвязи строения катализатора с его активностью требовалось тщательное изучение механизма. В ходе этих исследований мы обнаружили, что пятикоординированные комплексы, такие как 5 и 6, являются каталитическими прекурсорами. Для образования активных в реакции метатезиза частиц один из нейтральных лигандов должен быть отщеплен. Оставшийся нейтральный лиганд образовавшегося 14-электронного комплекса ответственен за регенерацию катализатора. Эти знания были использованы для понимания того, почему объемистые основные трициклогексильные лиганды более эффективны, чем трифенилфосиновые лиганды в реакциях метатезиса циклооктена, катализируемых рутениевыми катализаторами 14.
Схема 4. Коммерческое применение RCM.
Дальнейшее совершенствование катализатора путем замещения одного из фосфиновых лигандов в 6 на N-гетероциклический карбеновый (NHC) лиганд, привело к получению серии высокоактивных катализаторов (например, катализатора 7; рисунок 2). Это увеличение метатезисной активности было приписано увеличению скорости регенерации катализатора вследствие благоприятного влияния электронодонорных и стерических свойств NHC лиганда. Дополнительная модификация путем замены фосфина в комплексе 7 на более слабый лиганд, такой как пиридин, привела к увеличению активности катализатора в 104 раза в сравнении с катализатором 6 15. Множество других исследовательских групп внесли свой вклад в дальнейшую оптимизацию этих каталитических систем. Одним из наиболее полезных аспектов моего исследования была возможность изучения потенциальных применений новых катализаторов. Простота получения нашего рутениевого катализатора, в сочетании с их толерантностью к функциональным группам и устойчивость к воздействию окружающей среды позволило реакции метатезиса олефинов в конечном итоге реализовать свои широкие возможности. Хотя эта реакция уже использовалась в промышленности для переработки углеводородов, применение метатезиса олефинов в органическом синтезе и получении высокофункционализированных полимеров достаточно хорошо развито. Большинство коммерческих продуктов, содержащих органические молекулы, имеют как минимум одну двойную углерод-углеродную связь или, если таковая отсутствует, то, по всей видимости, олефин использовался в процессе получения такого продукта. Если это так, то возможности применения метатезиса олефинов бесконечны. В настоящее время, диапазон коммерческих продуктов от деревянных бейсбольных бит, обработанных полимерами, полученными с использованием реакции метатезиса, для увеличения их прочности, до получения высоко функционализированных фармацевтических препаратов, многие из которых находятся на последних стадиях тестирования. Например, компания Boehringer Ingelheim недавно сообщила об использовании метатезиса олефинов для промышленного получения 400 кг соединения, изучаемого как потенциальный агент для лечения гепатита C (схема 4) 16. Некоторые из более ранних применений метатезиса олефинов включали в себя реакции полимеризации в результате метатезиса с раскрытием цикла (ROMP) мономеров, содержащих напряженные, ненасыщенные циклы. Полимеризация дициклопентадиена (DCPD) является одним из хорошо известных примеров этого (схема 5). DCPD является привлекательным мономером для производства полимеров, поскольку он дешев, а образующиеся полимерные продукты весьма полезны в различных областях применения.
Схема 5. ROMP для получения полимеров DCPD.
Компания Hercules and Goodrich разработала один из первых промышленных процессов для этой реакции, где комплексы металлов, стоящих в начале периода таблицы элементов, комбинировались с алкилалюминием с образованием катализаторов для получения полимеров DCPD путем литья под давлением. К сожалению, чрезвычайная чувствительность этих катализаторов к воздуху и воде не позволила использовать строгие условия переработки и высокоочищенные мономеры. В противоположность этому, толерантность к функциональным группам и условиям окружающей среды рутениевых катализаторов позволяет проводить полимеризацию DCPD в открытых формах в присутствии многочисленных добавок. Кроме того, можно также использовать мономеры DCPD с функциональными группами для дальнейшей синтетической модификации. Большое разнообразие продуктов, таких как композитные бейсбольные биты, обсуждавшиеся ранее, а также арматура для ванных комнат, пуленепробиваемые пластины и панели для крупного оборудования в настоящее время производятся или готовятся к производству с использованием катализируемой рутением реакции ROMP 17. Рутениевые системы можно также использовать для получения полимеров с четко определенным строением. Подобно комплексу Тебе, рутениевые катализаторы метатезиса олефинов могут быть использованы для получения живых полимеров. В этих случаях, напряженные олефины полимеризуются с раскрытием цикла на металлическом центре катализатора с образованием полимера, который на конце полимерной цепи содержит активный рутений-алкилиденовый фрагмент. После того как добавленный к катализатору первый мономер будет израсходован, можно ввести второй мономер, и полимер начинает расти вновь. Если мономеры содержат различные функциональные группы, различные сегменты полимерной цепи будут иметь различные свойства и функциональные группы. Поскольку системы являются живыми, и если рост всех все цепей инициируется в одно и то же время, то длина цепей, а следовательно и молекулярный вес контролируется статистикой и дает очень узкое распределение длин цепей. Следовательно, при получении полимеров с использованием рутениевых систем можно контролировать как их функциональность, так и молекулярный вес. Поскольку рутениевые системы, как было показано, толерантны ко многим функциональным группам, необходимым для других приложений, получаемые с использованием рутениевых инициаторов полимеры могут содержать разнообразные функциональные группы, необходимые для использования в большом многообразии областей применения. Например, если один из блоков полимера растворим в воде, а другой нерастворим, то блок-сополимеры будут образовывать мицеллы, являющиеся наночастицами, что в настоящее время исследуется для применения в медицинской диагностике. Если два блока несовместимы, твердые материалы, образовавшиеся в результате из таких блок-сопролимеров, будут иметь микрофазно разделенное строение, что имеет большое значение для большого числа приложений в материаловедении. Метатезис с замыканием цикла (RCM) и, в меньшей степени, перекрестный метатезис (CM) в настоящее время стал стандартной реакцией в органическом синтезе. Поскольку рутениевые катализаторы толерантны к большинству функциональных групп, методы защиты-снятия защиты – которые часто препятствуют применению других реакций – требуются редко.
Схема 6. Метатезис олефинов для получения «магических» циклов.
Кроме того, катализируемый рутением метатезис олефинов является идеальным для использования на последних стадиях полного синтеза, поскольку здесь требуется хемоселективность, демонстрируемая катализатором, и мягкие условия проведения реакции. Рутениевые катализаторы метатезиса также идеально подходят для использования в тандеме с реакциями с участием ацетиленов и циклических систем, поскольку они стабильны в отношении различных условий проведения реакции, реагентов и, часто, их присутствие не будет мешать последующим реакциям модификации. Такая удачная комбинация реакционной способности и совместимости к функциональным группам привело к широкому использованию метатезиса олефинов химическим сообществом, что отразилось в большом числе цитирований по использованию катализируемого рутением реакций метатезиса. Полезным свойством метатезиса олефинов является обратимость реакций. Метатезис олефинов является термодинамически контролируемой реакцией; поэтому, самосборка большинства стабильных продуктов реакций метатезиса можно добиться, просто оставив реакционную смесь в покое для достижения равновесия. Это свойство, как это было показано, является преимуществом для широкого круга приложений, в частности, при использовании RCM для производства сцепленных «магических» циклических систем с высоким выходом (схема 6) 18. В современных промышленных условиях, использование эффективных химических процессов, преимущественно тех, что характеризуются минимальным воздействием на окружающую среду, имеет большое значение. Термин «зеленая химия» развивался как защитная концепция представления этого общего подхода к проведению реакций. Метатезис добился целей зеленой химии тремя путями:
(1) путем предоставления более эффективного пути в сравнении с традиционными методами к образованию связи углерод-углерод и исключением образования побочных продуктов;
(2) за счет появления возможности использования возобновляемых ресурсов; и
(3) предоставлением средств достижения дружественных к окружающей среде продуктов.
Например, переработка растительных масел является отличным примером первых двух целей. Использование таких условий проведения реакций, исключающих использование растворителей, метатезис олефинов позволяет эффективно перерабатывать растительные масла в соединения, которые могут служить возобновляемым сырьем в качестве альтернативной замены нефти 19. Проводимая без растворителя реакция CM 1-гексена с гексенилацетатом (схема 7) представляет собой пример использования метатезиса для получения экологичных продуктов. Продукт этой реакции можно легко превратить в феромон моли фруктовой полосатой, который можно использовать в качестве экологичных средств контроля численности популяций насекомых вместо использования широкого спектра пестицидов. В настоящее время CM исследуются на предмет промышленного получения других феромонов, поскольку этот путь представляет собой эффективное средство получения этих соединений из недорогих исходных материалов 20.
Схема 7. Коммерческое применение CM в производстве «зеленых» соединений.
Начавшись просто как интересная аномалия свыше сорока лет тому назад, реакция метатезиса олефинов развилась в одну из наиболее ценных реакций образования углерод-углеродной связи. В самом начале попыток понять этот фундаментальный процесс, мы не могли себе представить, что эта реакция когда-нибудь достигнет той степени важности, которую она приобрела сегодня. Наше исследование этой реакции было увлекательным путешествием, и оно продолжается. Поскольку работы по метатезису олефинов продолжаются как в промышленности, так и в академических институтах, мы можем предвидеть появление захватывающих достижений.
Мне хотелось бы поблагодарить свыше 200 сотрудников, кто внес свой вклад в мою работу, а также всех других интересных людей, с которыми я общался в течение всего периода моей работы в химии. Мне также хотелось бы поблагодарить группу в компании Materia Inc., кто сыграл важную роль в том, что эта технология стала доступной для многих коммерческих применений. Все вы сделали это путешествие очень интересным. В особенности я хочу поблагодарить мою жену Хэлен и наших детей (Барни, Брендан и Кати), кто оказывал поддержку, сделавшую все это возможным и полезным.
ЛИТЕРАТУРА

1. R. H. Grubbs, Tetrahedron 2004, 60, 7117–7140 Handbook of Metathesis, 3 Volumes.; R. H. Grubbs, Ed., Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., Weinheim, 2003.
2. “The Chain Straighteners: Fruitful Innovation: The Discovery of Linear and Steroregular Synthetic Polymers.” Frank M. McMillan, London, MacMillan, 1979.
3. W. L.Truett, D. R. Johnson, I. M. Robinson J. Am. Chem. Soc, 1960, 2337.
4. N. Calderon, E. A. Olfsead, J. P. Ward, W. A. Judy, K. W. Scott, J. Am. Chem. Soc., 1968,90, 4133.; R. L.. Banks and G. C. Bailey, I & EC Product Research and Development, 1964, 170.
5. J. L. Herisson, Y. Chauvin Makromol. Chemie, 1971, 141, 162.; T. J. Katz, J. McGinnis, J. Am. Chem. Soc.,1975, 97, 1592.; C. P. Casey, T. J. Burkhardt, J. Am. Chem. Soc., 1974,96, 7808.
6. R. H. Grubbs, D. D. Carr, C. Hoppin and P. L. Burk, J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 3478.; R. H. Grubbs, P. L. Burk and D. D. Carr, J. Am. Chem. Soc. 1975, 97, 3265.; T. J. Katz and
R. Rothchild, J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 2519.
7. T. R. Howard, J. B. Lee and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc., 1980,102, 6876.; S. H. Pine, R. Zahler, D. A. Evans and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc., 1980,102, 3270.; J. R. Stille, R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 855.; F.N. Tebbe, G. W. Parshall, G. S. Reddy, J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3611.
8. L. R. Gilliom and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 733.; R. R. Schrock, J. Feldman, L. F. Cannizzo and R. H. Grubbs, Macromolecules 1987, 20, 1169.
9. F. W. Michelotti, W. P. Keaveney, J. Poly. Sci., Part A, 1965, 895.
10. B. M. Novak and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1988, 110, 960.
11. S. T. Nguyen, L. K. Johnson, R. H. Grubbs, and J. W. Ziller, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114, 3974.; S. T. Nguyen, R. H. Grubbs, and J. W. Ziller, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9858.
12. G. C. Fu, S. T. Nguyen, and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 9856–9857; G. C. Fu and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1992, 114 (18), 7324–7325.
13. P. Schwab, M. B. France, J. W. Ziller, and R. H. Grubbs, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2039. (Angew. Chem. 1995, 107, 2179).; T. E. Welhelm, T. R. Belderrain, S. N. Brown, R. H. Grubbs, Organometallics, 1997, 16, 3867.
14. E. L. Dias, S. T. Nguyen, and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 3887–3897.; M. S. Sanford, M. Ulman, and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 749–750.; M. S. Sanford, J. A. Love, and R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 6543–6554.
15. M. Scholl, S. Ding. C. W. Lee, R. H. Grubbs, Org. Lett. 1999, 1, 953.; C. W. Bielawski, R. H. Grubbs. Angew. Chem., Int. Ed. 2000, 39, 2903.; T. M. Trnka, J. P. Morgan, M. S. Sanford, T. E. Wilhelm, M. Scholl, T-L. Choi, S. Ding, M. W. Day, R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125 (9), 2546.; J. A. Love, M. S. Sanford, M. W. Day, R. H. Grubbs, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 10103.
16. T. Nicola, M. Brenner, K. Donsbach, P. Kreye, Organic Process and Development, 2005, 27.; I. Kodota, H. Takamura, K. Sato, A. Ohno, K. Matusuda, Y. Yamamoto, J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 46.
17. Patent No. 6,310,121 B1, issued 10/30/01. C. S. Woodson, Jr. and R. H. Grubbs, Patent No. 5,939,504, issued 8/17/99. C. S. Woodson, Jr., R. H. Grubbs.
18. J.-P. Sauvage, B. Mohr, R. H. Grubbs, and M. Weck. Angew. Chem. 1997, 36 (12), 1308–1310.; A. F. M. Kilbinger, S. J. Cantrill, A. W. Waltman, M. W. Day, and R. H. Grubbs, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2003, 42, 3281.; E. N. Guidry, S. J. Cantrill, J. F. Stoddart, R. H. Grubbs, Org. Let. 2005, 7, 2129.
19. Frost &Sullivan’s Industrial Bioprocessing Alert, Sept. 9, 2005; http://www.epa.gov/greenchemistry/whats_gc.html.
20. Patent No. 6,696,597, issued 2/24/04. R. L. Pederson, R. H. Grubbs; Patent No. 6,215,019 B1, issued 4/3/01. R. L. Pederson, R. H. Grubbs.

Портретное фото Роберта Х. Грубса - фотографа Р.Паца