烯烴複分解
/ OH-leh-fin meh-TATH-eh-sis /
想像兩對跳舞的伴侶,在一個信號下交換舞伴:每個人都離開自己原來的伴侶,去和另一對中的某人結對。烯烴複分解對碳-碳雙鍵做的正是這件事。拿兩個烯烴,金屬催化劑把每根 C=C 雙鍵從中間剪斷,再把兩半交叉地重新接上,於是兩端當真交換了伴侶,給出兩個新的烯烴。
這個反應用一種過渡金屬卡賓催化劑(一種帶有金屬=碳雙鍵的金屬)來進行,最著名的是由格拉布斯(Grubbs)開發的結構明確的釕催化劑。其機理通過一個巧妙的、可逆的循環運作:金屬卡賓與一個烯烴形成一個四元環(金屬雜環丁烷),它隨後從另一個方向裂開,把碳片段互換,並交回一個帶有不同基團的金屬卡賓,準備再做一次。淨效果就是兩根雙鍵上的取代基被互換了。由於每一步都是可逆的,複分解往往依靠一個驅動力來把它推向前,常見的是釋放出一個小而易揮發的烯烴(比如乙烯 CH2=CH2)逸出燒瓶。它有幾種類型:關環複分解把一個分子的兩端縫合成一個環(釋放乙烯),開環複分解聚合把張力大的環打開成長鏈聚合物,而交叉複分解則在兩個不同的烯烴之間交換伴侶。
烯烴複分解給了化學家一種強有力的新辦法,隨心所欲地形成和斷開 C=C 雙鍵,尤其用來構建環(包括那些否則很難閉合的大環)和特種聚合物,它榮獲了 2005 年諾貝爾化學獎。它整潔、原子經濟的「交換伴侶」方式,使它成為綠色化學的一面旗幟,因為設計良好的複分解幾乎不產生廢棄物,且只用催化量的金屬。
對一個兩端各帶一個端基烯烴的分子進行關環複分解,用格拉布斯催化劑把那兩端連成一個環,排出乙烯氣體(CH2=CH2),它的逸出驅動反應向前進行。
兩個烯烴端交換伴侶以閉合成環;逸出的乙烯把反應往前拉。
複分解是在兩根 C=C 雙鍵之間互換伴侶;它並不改變雙鍵的總數,而且由於每一步都可逆,通常需要一個驅動力(常常是失去易揮發的乙烯)才能給出單一乾淨的產物。