应 用 科 技

收稿日期：

2009-03-09

作者简介： 姚雄生（

1939-

），男，研究员，主要从事有机合成研究。

烯烃的复分解反应——

—

一种高效、绿色的有机合成新方法

姚雄生

1

Lei Yao

2

金 雯

1

(1．

西南化工设计研究院，四川 成都

610225

；

2.Materia Inc., 60N, San Gabriet Blvd., Pasadena CA 91107,USA )

前言

复分解反应是指两种反应物质的部分基团在反应过程中交换位置，产生新的物质，如在反应

AB+CD→AC+BD

中，反

应物

AB

中的

B

基团与

CD

中的

C

交换位置，产生新的化合物

AC

和

BD

。复分解反应在离子化合物的反应中屡见不鲜，如

酸碱中和反应是常见的复分解反应。

长期以来，由于无法解释烯烃复分解反应机理，又缺乏有效的催化剂和反应实例，烯烃 复分解反应在有机合成上的开

发与应用一直进展缓慢。 近几十年来，随着人们对烯烃复分解反应进行了更广泛和
深入的研究，烯烃复分解反应迎来在有机分子合成方面大展身手的机会。

1970

年，法国化学家伊夫·肖万（

Yves Chauvin

）首次对烯烃复分解反应机理提出

了一个较为合理的解释。

20

世纪

90

年代初， 美国化学家罗伯特·格拉布

(Robert.H.

Grubbs)

和理查德·施罗克

(Richard R.Schrock)

分别研制出了多种实用而且高效的过

渡金属催化剂，为

Chauvin

的反应机理提供了有力的实验数据，为真正在分子水平上

研 究该反应提供了可能 。 为 了 表 彰 他 们

3

位 在 烯 烃 复 分 解 反 应 方 面 的 卓 越 贡 献 ，

Grubbs

、

Schrock

与

Chauvin

共同获得了

2005

年的诺贝尔化学奖。 从此，烯烃复分解

反应不再局限于实验室之中，在工业界特别是高分子工业上得到了广泛的关注。

烯烃复分解反应的意义

长 期 以 来 ，有 机 合 成 反 应 在 丰 富 人 们 的 物 质 生 活 、抵 御 各

种疾病和自然灾害等方面做出了重要贡献，但与此同时也带来
了一些有害的副产物。 在经济生活谋求可持续发展的今天，如
何设法减少甚至消除这些有害物质的排放，使有机化学走上绿
色之路，成为了化学家和化学工程师的重要课题。 相比于过去
一些复杂的烯烃合成工艺， 复分解反应步骤具有工艺简化、成
本低廉、操作 简 便 、副 反 应 少 、后 处 理 容 易 、反 应 条 件 温 和 等 优
点，大大丰富了有机化学家改造碳骨架的手段，甚至可以“随心
所欲”地改造分子。 更重要的是在有机合成中使用该方法后，对
环境的污染程度大大减低，使有机合成工业向着绿色化迈出重
要的一步。 因此，进一步研究烯烃的复分解反应，生产更多、更
好的新产品、新材料，必将为人类带来更巨大的利益，其市场潜
力是惊人的。

烯烃复分解反应机理及类型

碳 碳 键 的 断 裂 与 形 成 规 律 一 直 是 有 机 化 学 界 多 年 来 的 挑

战性课题。 在一般的情况下，碳碳双键和叁键的键能比碳碳单
键要高很多，因此，要切断前者，并使它们按期望的方式重新结
合，需要更高的能量。 根据伍德沃德

-

霍夫曼规则，两个烯烃直

接发生

[2+2]

环加成反应是对称禁阻的，活化能很高。 但是研究

发现，在含有

d

轨道的过渡金属卡宾催化剂的存在下 ，碳碳 双

键容易被切断，并重新结合。 通式如图

1

所示。

图

1

图

1

烯烃双键切断

-

重组

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