二-（β-二亚胺基）稀土配合物的合成、表征及其催化性能

论文摘要

本文以β-二亚胺为辅助配体，合成了系列具有单活性中心的二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢配合物和二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧（烷氧）配合物，以及二价的二-（β-二亚胺基）铕配合物。在此基础上，研究了其中一些配合物催化ε-己内酯、L-丙交酯和甲基丙烯酸甲酯的聚合行为。主要结果如下：1.采用(LPh2,6-ipr2)2LnCl（Ln=Yb，Y）(LPh2,6-ipr2:[（2,6-iPr2C6H3）NC-（Me）CH-C（Me）N（C6H5）]–)和[L22-MeLnCl]（Ln=Yb， Y）(L2-Me:[N（2-MeC6H4）C（Me）]2CH–)分别与1.5当量的NaBH4反应，首次得到了四例二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢化物：(LPh2,6-ipr2)2LnBH4（Ln=Yb（1）, Y（2））和L22-MeLnBH4（Ln=Yb（3）, Y（4））。这些配合物都经过了元素分析、红外光谱、核磁表征，并测定了它们的单晶结构。单晶结构解析表明这些配合物均是无溶剂配位的单分子结构，中心金属的配位数是5，围绕着中心稀土离子周围的几何构型都可以描述为扭曲的三角双锥结构。2.采用[L2-Me2LnCl（]Ln=Nd, Eu, Yb）分别与0.95当量的大位阻酚钠NaOAr1（Ar1=[2,6-tBu-4-Me-C6H2]-）在室温下反应，首次得到了三例二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧配合物L22-MeLnOAr1（Ln=Nd（5）, Eu（6）, Yb（7））。此后，我们采用[L2-Me2YbCl]与小位阻的酚钠NaOAr2（Ar2=[4-tBu-C6H4]-）在相同的条件下反应，也成功地得到了一例稀土单芳氧配合物L22-MeYbOAr2（THF）（8）。这些配合物都经过了元素分析、红外光谱和X-ray单晶衍射测试。当酚的位阻比较大的时候，得到的是无配位溶剂的单分子结构，中心金属的配位数为5，围绕中心稀土离子周围的几何构型可以描述为扭曲的三角双锥结构。而当酚的位阻比较小的时候，得到的是含有一个四氢呋喃分子配位的单分子结构，中心金属的配位数为6，围绕中心金属离子周围的几何构型可以描述为四角双锥。3.采用[L22-MeLnCl]（Ln=Nd, Yb）分别与0.95当量的叔丁醇钾在室温下反应，成功得到了两例稀土单叔丁氧配合物L2-Me2Ln-OtBu (（Ln=Nd（9）, Yb（10））。采用[L-22-MeYbCl]与0.95当量的异丙醇钠反应，成功得到了一例稀土单异丙氧配合物L22-MeYb-OiPr （11）。这些配合物都经过了元素分析、红外光谱和X-ray单晶衍射测试。4.研究了β-二亚胺基配体位阻的大小对合成稀土单芳氧（烷氧）配合物的影响。采用[L2HYbCl]（LH:[N（C6H5）C（Me）]2CH–）与0.95当量的大位阻酚钠NaOAr1反应，得到了均配型配合物L3HYb。采用[L22,6-Me2YCl](L22,6-Me:[N（2,6-Me2C6H3）C（Me）]2CH–)与0.95当量的大位阻酚钠NaOAr1反应，得到了稀土双芳氧配合物L2,6-Me2Y-（OAr1）2（12）。采用[L22,6-Me2YCl]与1当量的异丙醇钠反应，得到了一配体一氯稀土单芳氧配合物L2,6-Me2Yb（Cl）-OiPr（THF）（13）。研究发现，如果配体的位阻过大或过小，都不能合成两个β-二亚胺稳定的稀土单芳氧（烷氧）配合物。这些配合物都经过了X-ray单晶衍射测试。5.利用立体诱导效应合成了一系列二价的二-（β-二亚胺基）铕配合物EuII(L2,4,6-Me3)2（THF）（14），EuII(L2,6-ipr2)2·CH3C6H5（16）和Eu(L2,6-ipr2Ph)2（18）。从母液中分别分离到了配体二聚物（L2,4,6-Me3）2·C6H14（15），(L2,6-ipr2)2（17）和配体前身L2,6-ipr2PhH （19）。化合物14-19经过了X-ray单晶衍射测试，其中14,16和18还经过了元素分析和红外光谱测试。6.系统地研究了二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢化物1-4的催化L-丙交酯、ε-己内酯聚合和甲基丙烯酸甲酯（MMA）的聚合活性。发现这些配合物在温和的条件下可以高活性地催化内酯开环聚合。配合物3/异丙醇体系能够以极高的活性催化丙交酯的活性可控聚合。配合物3在以甲苯为溶剂、加热条件下，催化内酯开环聚合所得的聚合物的实际摩尔质量和理论摩尔质量吻合很好，且分子量分布很窄，具有活性可控聚合的特征。在0oC时，配合物1可以高活性地催化MMA聚合，具有较高的立体选择性。7.初步研究了二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧（烷氧）配合物5-10催化L-丙交酯和ε-己内酯聚合活性。发现配合物5,7,9和10在温和的条件下催化内酯开环聚合的活性很高，分子量分布相对较窄，对于分子量有一定的可控性。在此基础上，我们初步尝试了L-丙交酯和ε-己内酯的共聚研究。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 研究背景
• 第一节 稀土单硼氢化物的合成及催化性能
• 1.1.1 茂基配体单硼氢化物的合成及催化性能
• 1.1.2 非茂基配体单硼氢化物的合成及催化性能
• 第二节 二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧（烷氧）配合物的合成
• 第三节 二价β-二亚胺基稀土配合物的合成
• 第四节 立题思想
• 参考文献
• 第二章 实验部分
• 第一节 原料及试剂的纯化
• 2.1.1 所需主要化学药品
• 2.1.2 溶剂和试剂的处理
• 第二节 分析与测试
• 2.2.1 配合物及相关原料的表征
• 2.2.2 聚合物的数均分子量及分子量分布的测定
• 第三节 原料的制备
• 2.3.1 无水氯化稀土的制备
• 2.3.2 芳氧钠的制备
• 2.3.3 异丙醇钠的制备
• 2.3.4 胺基钠的制备
• 2.3.5 苄基钾的制备
• 2.3.6 β-二亚胺系列配体的制备
• 2.3.7 β-二亚胺配体钠盐的制备
• 第四节 稀土配合物的合成
• 2.4.1 二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢配合物的合成
• 2.4.2 二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧（烷氧）配合物的合成
• 2.4.3 二价铕配合物及相应有机物的合成（立体诱导）
• 2.4.4 其他β-二亚胺基稀土配合物的合成
• 第五节 稀土金属配合物的催化性能
• 2.5.1 催化己内酯 （ε-CL） 的开环聚合
• 2.5.2 催化丙交酯 （L-LA） 聚合
• 2.5.3 己内酯 （ε-CL） 齐聚物的制备
• 参考文献
• 第三章 二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢配合物
• 第一节 二-（β-二亚胺基）稀土单硼氢配合物的合成与表征
• 3.1.1 配合物 1-4 的合成
• 3.1.2 配合物 1-4 的表征
• 3.1.3 配合物 1-4 的晶体结构讨论
• 第二节 配合物 1-4 催化内酯开环聚合
• 3.2.1 配合物 1-4 催化 L-丙交酯聚合
• 3.2.2 配合物 1-4 催化ε-己内酯聚合
• 第三节 配合物 1-2 催化 MMA 聚合
• 参考文献
• 第四章 二-（β-二亚胺基）稀土单芳氧（烷氧）配合物
• 第一节 β-二亚胺基稀土芳氧（烷氧）配合物的合成及表征
• 4.1.1 配合物 5-13 的合成
• 4.1.2 配合物 5-13 的表征
• 第二节 β-二亚胺基稀土芳氧（烷氧）配合物的晶体结构讨论
• 4.2.1 配合物 5-8 的晶体结构讨论
• 4.2.2 配合物 9-11 的晶体结构讨论
• 4.2.3 配合物 12-13 的晶体结构讨论
• 第三节 二-（β-二亚胺基）稀土芳氧（烷氧）配合物催化性能初探
• 4.3.1 配合物 5-8 和 10 催化 L-丙交酯聚合初探
• 4.3.2 配合物 7-8 催化ε-己内酯聚合初探
• 4.3.3 配合物 7 催化内酯聚合机理研究
• 4.3.4 配合物7催化丙交酯与己内酯共聚
• 参考文献
• 第五章 二-（β-二亚胺基）铕（II）的合成
• 第一节 二价铕配合物的合成及表征
• 第二节 化合物 14-19 的晶体结构讨论
• 第三节 配合物 14, 16 和 18 的形成机理
• 参考文献
• 全文总结
• 附录
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢