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1999年，Grubbs教授在催化剂结构与性能关系的系统研究中发现催化剂的活性与其中一个膦配体的解离有关。Grubbs教授认为在烯烃复分解反应催化循环过程中经过了一个高活性的单膦中间体，然后才与烯烃发生氧化加成。根据这一设计理念，Grubbs教授对第一代Grubbs催化剂作了进一步改进，使用比膦配体具有更强给电子能力和更高稳定性的N-杂环卡宾配体代替其中一个膦配体，得到了具有更高活性和立体选择性的第二代Grubbs催化剂（图1）。

图1

与第一代催化剂相比，第二代Grubbs催化剂具有更高的反应活性和选择性，具有相似的稳定性，但第二代Grubbs催化剂对空气和水敏感，需要在惰性气体保护下使用。第二代Grubbs催化剂的催化活性比第一代催化剂提高了两个数量级，在开环复分解聚合反应中的用量可以降低到百万分之一，在某些关环复分解反应中的用量也仅为万分之五。特别适用于低张力的环状烯烃及位阻较大的多取代烯烃的合成。例如：在催化分子内关环复分解反应（RCM）生成大环类化合物时，第一代Grubbs催化剂很容易发生分子间复分解反应，而使用第二代Grubbs催化剂可以有效地提高分子内RCM反应的产率（图2）。

图2

Grubbs二代催化剂在催化多取代烯烃的RCM反应时，能够克服位阻的影响，高产率地得到三取代和四取代的环烯产物（图3）。

图3

第二代Grubbs催化剂的应用不仅推动了有机合成方法学的发展，也在医药、材料等领域具有深远的影响。例如：2004年，Wood小组将Grubbs催化剂促进的烯烃复分解反应巧妙地应用在PKC激活剂Ingenol的全合成中。Wood小组在B、C环建立之前建立了C8和C10的立体化学，化合物13在Grubbs二代催化剂的作用下发生关环复分解反应，获得Ingenol的核心骨架。值得说明的是，光学纯的前体11在Grubbs一代催化剂的催化作用下，几乎以定量的产量获得开环复分解产物12。这一策略也常用于开环复分解聚合过程。

图4

Grubbs二代催化剂也适用于大环多烯体系的关环复分解反应。Winssinger小组利用这一策略实现了十四元环pochonin C的构筑（图5）。三烯化合物61在Grubbs二代催化剂催化下，甲苯中于120^oC下反应10分钟，发生关环复分解反应形成区域选择性和立体选择性专一的E,Z-共轭二烯62。只需要进一步修饰即可获得目标分子64。环氧化合物的构象对该反应有较大的影响，当使用顺式环氧化合物65为底物时，仅能以21%的收率获得区域选择性和立体选择性专一的产物66。

图5

此外，Grubbs催化剂介导的反应也被应用于近年来兴起的订书钉肽（stapled peptide）多肽药物跨膜递送新型技术（图6）。

图6

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