单茂钪催化合成高顺式异戊二烯/苯乙烯共聚物的研究

合成了5种单茂双烷基稀土配合物Cp'Ln(CH2C6H4NMe2-o)2(1:Cp'=C5Me4Si Me3,Ln=Sc;2:Cp'=C9H7,Ln=Sc;3:Cp'=C5H5,Ln=Sc;4:Cp'=C5H5,Ln=Lu;5:Cp'=C5H5,Ln=Y)在助剂[Ph3C]-[B(C6F5)4]的活化下,考察了稀土金属和配体结构对异戊二烯和苯乙烯的均聚合活性和立体选择性的影响规律.结果表明小空间位阻的单茂钪(C5H5)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2(3)催化异戊二烯聚合时,聚合活性和顺式立体选择性较优;催化苯乙烯聚合时获得无规聚苯乙烯.因此选用单茂钪催化剂3/[Ph3C][B(C6F5)4],考察了其催化异戊二烯/苯乙烯共聚合的性能,高活性地获得了组成和分子量可控、分子量窄分布的异戊二烯/苯乙烯多嵌段共聚物.通过1H-NMR,13C-NMR,GPC以及DSC对共聚物进行分析表征,结果表明,通过调控苯乙烯与异戊二烯的加料比例,共聚物中苯乙烯摩尔含量可以在1%~75%间调控,聚苯乙烯嵌段为无规聚苯乙烯;共聚物中聚异戊二烯顺-1,4选择性均大于91%;通过调控单体与催化剂的比例,共聚物分子量(Mn)可以在3.5×104~8.3×104间调控,分子量分布保持窄分布(Mw/Mn=1.71~1.94).     

亚胺膦亚胺型稀土双烷基配合物对丁二烯1,2-选择性聚合

以三烷基钪Sc(CH2SiMe3)3(THF)2和胺基膦亚胺配体为原料,经烷基消去反应合成了胺基膦亚胺(NPN)型配体螯合钪烷基配合物。 其结构用1H NMR、13C NMR、元素分析和X射线衍射分析进行了表征。 在助催化剂有机硼盐和烷基铝的作用下,该配合物对丁二烯聚合表现出了较高的催化活性。 并且随着聚合温度的降低,催化剂的1,2-选择性也随之升高。 聚合温度为-75 ℃时,产物的1,2-结构含量高达98.0%,聚合物的分子量为2.95×104,分子量分布为1.65。     

用可溶性催化剂合成顺式聚丁二烯的研究——Ⅰ.用CoCl2·4C5H5N-(C2H5)2AlCl作催化剂

本文研究了催化剂的用量、单体的浓度、聚合温度等聚合条件对聚丁二烯的转化率、分子量以及链结构的影响。试验结果表明:这个催化剂的特点是催化剂用量极少,1,4-顺式含量高而且稳定,聚合速度太快,高聚物的分子量过大,因此进一步研究了聚合速度的控制和高聚物分子量的调节。已得到的结果是:(1)在不同溶剂中聚合的速度相差甚大。其快慢的顺序是,苯>甲苯>二甲苯>三甲苯。(2)添加一些如苯基-β-萘胺、N,N′-二苯基对苯二胺等胺类,既可减慢聚合速度,又能降低高聚物的分子量。(3)调节体系中水分的含量,控制高聚物的分子量。(4)利用二种溶剂混合的不同比例,调节高聚物的分子量。(5)加入少量的萘、蒽等稠环芳烃于庚烷溶剂中,则大大提高高聚物的分子量。对上述结果进行了讨论。     

单茂钪催化非共轭双烯环化聚合及与乙烯共聚合的研究

以(C5Me4SiMe3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2和[Ph3C][B(C6F5)4]组成的单茂钪催化体系催化非共轭双烯均聚合及与乙烯共聚合,考察了聚合条件及非共轭双烯结构对聚合活性、产物分子量和微结构的影响.单茂钪催化体系中,单体浓度、聚合温度、聚合溶剂以及烷基铝试剂对1,5-己二烯的聚合活性和选择性以及聚合产物的分子量和分子量分布均有较大影响.室温甲苯溶剂中,单茂钪可以催化1,5-己二烯,1,6-庚二烯,1,7-辛二烯,1,9-癸二烯四种非共轭双烯聚合获得相应的聚合物;除1,9-癸二烯聚合获得不溶的交联聚合物外,其它非共轭双烯聚合均获得可溶的环烯烃聚合物.1,5-己二烯聚合形成亚甲基-1,3-环戊基(MCPN)五元环和四元环开环形成的3-乙烯基四亚甲基(VTM)结构单元.1,6-庚二烯聚合完全环化形成亚甲基-1,3-环己基(MCHX)六元环和乙烯基-1,2-环戊基(ECPN)五元环结构单元,1,7-辛二烯聚合形成亚甲基-1,3-环庚基(MCHP)七元环结构单元和未环化的悬挂己烯(HEB)结构单元.室温1.01×105Pa乙烯压力下,单茂钪催化体系还可以快速催化非共轭双烯1,5-己二烯,1,6-庚二烯,1,7-辛二烯,1,9-癸二烯与乙烯共聚合,获得含有环状结构单元、悬挂双键结构单元和聚乙烯嵌段的无规共聚物.在单茂钪催化非共轭双烯均聚合及与乙烯共聚合中,非共轭双烯的链长直接影响了其聚合活性和选择性.     

侧链取代基含有氧原子的环戊二烯与席夫碱混合配体的镧系化合物催化甲基丙烯酸甲酯聚合

侧链取代基含有氧原子的环戊二烯与双水杨醛邻环己二胺席夫碱混合配体的镧系化合物[(η5:η1-MeOCH2CH2C5H4)Ln][(μ:η-OC20H20N2O)]2[(η5-MeOCH2CH2C5H4)Ln](Ln=Sm(1),Dy(2)),[(MeOCH2CH2C5H4)2Yb]2(OC20H20N2O)(3),[(C4H7OCH2C5H4)2Dy]2(OC20H20N2O)(4)与三乙基铝体系催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合,可以得到高分子量(粘均分子量Mη>100,000),窄分子量分布(Mw/Mn<3)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).不同茂环上的取代基及稀土元素使这类化合物形成了不同的分子结构,并且影响了它们的催化活性.化合物(3)具有较高的活性(转化率∶54.1%,Mη=287.1×103).考察了催化剂浓度,助催化剂浓度,聚合温度和时间对化合物(3)/Al(Et)3体系催化聚合反应的影响,最佳聚合条件为:60℃,24h,MMA∶催化剂∶助催化剂(摩尔比)=1000∶1∶10.利用核磁,凝胶渗透色谱仪(GPC)等对聚合物进行表征.     

单茂钪催化月桂烯与丁二烯共聚合的研究

采用(C_5Me_4SiMe_3)Sc(CH_2SiMe_3)_2(THF)(1)、Cp′Sc(CH_2C_6H_4NMe_(2-)o)2(2:Cp′=C5Me4SiMe3;3:Cp′=C5H5)3种单茂钪催化剂,考察了其催化月桂烯均聚合以及与丁二烯共聚合的性能,并对所获聚合物的微观结构和热性能进行了分析.结果表明,单茂钪的配体结构直接影响月桂烯聚合的选择性和分子量.配体空间位阻较大的单茂钪1和2催化月桂烯均聚合的活性和选择性相当,获得以3,4-结构为主(61%~74%)的聚月桂烯.配体空间位阻较小的单茂钪3催化月桂烯均聚合的催化活性高达10~5 g polymer mol Sc~(-1) h~(-1),获得以cis-1,4-结构为主(95%)的聚月桂烯,聚月桂烯的玻璃化温度为-70°C.采用单茂钪3改变其与月桂烯的比例可实现对聚月桂烯分子量的有效调控(Mn=7.0×10~4~2.31×10~5).单茂钪3也可以催化月桂烯和丁二烯共聚合,5 min内两单体的转化率均达100%,获得与加料组成一致的月桂烯-丁二烯无规共聚物,共聚合活性高达10~5 g polymer mol S_c~(-1) h~(-1).在本文实验范围内设计获得了月桂烯含量范围为19 mol%~75 mol%、Mn在1.02×10~5~2.32×10~5、分子量分布在1.38~1.84的月桂烯-丁二烯无规共聚物,共聚物中两单体的1,4-选择性均大于92%.所获不同组成的月桂烯-丁二烯共聚物只有一个玻璃化转变温度.共聚物中月桂烯的含量由19 mol%的增加到75 mol%,共聚物的玻璃化转变温度从-95°C增加到-71°C.     

对苯二甲酸二丙炔醇酯与Co2(CO)8、Mo2Cp2(CO)4和RuCo2(CO)11的反应

室温下对苯二甲酸二丙炔醇酯分别与Co2CO8Mo2Cp2CO4和RuCo2CO11反应得到三个有机金属化合物C6H4pCO2CH2C2Hμ2Co2CO621、C6H4pCO2CH2C2H2RuCo2CO922和HC2CH2OCOC6H4pCO2CH2C2HμMo2Cp2CO43。研究发现三种金属核对端炔氢的屏蔽作用依次为RuCo2CO9>Co2CO6>Mo2CO4Cp2。化合物1的晶体衍射发现属三斜晶系空间群a=8.1392b=8.8083c=11.3433β=96.2606°V=773.443Z=1Dc=1.748g·cm-3R=0.0513wR=0.1266。     

钛锆钒异核双金属配合物[Cp2V（μ—η^2：η^4—PhC4Ph）MCp2‘]（M=Ti,Zr;Cp’=C5H5,C5H4SiMe3）的合成与表征

室温下，[Cp2Ti(C≡Cph)2],[Cp2Zr(C≡CPh)2]和[C5H4SiMe3)2Zr(C≡CPh)2]分别与二茂钒作用，合成了钛锆钒异核双金属配合物[Cp2V(μ-η^2:η^4-PhC4Ph)MCp2‘](M=Ti,Zr;Cp‘=C5H5,C5H4SiMe3)。用元素分析、质谱、核磁共振谱、磁矩、红外和拉曼光谱对配合物进行了表征。3个配合物具有相似的磁化率。配合物3的晶体结构分析表明PhC4Ph通过内部2个碳原子键合到Cp2V上，内部2个碳原子和外部2个碳原子均与Cp2‘Zr键合，丁二烯骨架内部的2个碳原子都具有四配位的平面结构。     

端羟基聚丁二烯和端羟基SBS遥爪聚合物的合成及表征

研究了一种以非极性烃为溶剂,α-甲基萘锂复合物为基体的双锂催化剂LM-T作为引发剂,在环已烷中使丁二烯或丁二烯/苯乙烯进行双活性阴离子聚合,用精制的环氧丙烷终止,合成了双端羟聚丁二烯(HTPB)和双端羟SBS(HTSBS)两种遥爪聚合物。研究结果表明,聚合物分子量和羟基含量可由催化剂用量调整,官能度达到或接近2。分子量分布由GPC测定,宽度指数D=1.4左右。聚合物微观结构通过IR和H-HMR测定,1.4-聚丁二烯含量达到75%左右。因此,HTPB和HTSBS是两种1.4含量较高、分子量分布较窄的离子型遥爪聚合物。     

含分子内配位Ln←O键的稀土有机化合物催化甲基丙烯酸甲酯聚合

 采用含有分子内配位Ln←O键、茂(茚)和环辛四烯(COT)混合配体的稀土有机化合物与三乙基铝体系催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)的聚合,可以得到高分子量(Mη＞100×103),窄分子量分布(Mw/Mn＜3)的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA). 不同的配体及稀土元素可以影响这类稀土有机化合物的催化聚合活性. 化合物(η5-MeOCH2CH2C5H4)Nd(η8-C8H8)(THF)具有较高的活性(转化率91.0%,Mη=115.2×103). 考察了催化剂和助催化剂浓度,以及聚合温度和时间对(η5-cyclo-C4H7OCH2C9H6)Dy(η8-C8H8)/AlEt3体系催化聚合反应的影响. 结果表明,最佳聚合条件为: n(MMA)∶n(催化剂)∶n(助催化剂)=1?200∶1∶5,θ=60 ℃,t=32 h. 利用核磁共振和凝胶渗透色谱等技术对聚合物进行了表征.     

钛锆钒异核双金属配合物[Cp2V(μ-η2:η4-PhC4Ph)MCp2′](M=Ti,Zr; Cp′=C5H5,C5H4SiMe3)的合成与表征

室温下, [Cp2Ti(C≡CPh)2], [Cp2Zr(C≡CPh)2]和[(C5H4SiMe3)2Zr(C≡CPh)2]分别与二茂钒作用, 合成了[Cp2V(μ-η2∶η4-PhC4Ph)MCp2′] (1, M=Ti, Cp′=C5H5; 2, M=Zr, Cp′=C5H5; 3, M=Zr, Cp′=C5H4SiMe3). 用元素分析、质谱、核磁共振谱、磁矩、红外和拉曼光谱对配合物进行了表征. 3个配合物具有相似的磁化率, 配合物3的晶体结构分析表明PhC4Ph通过内部2个碳原子键合到Cp2V上, 内部2个碳原子和外部2个碳原子均与Cp2′Zr键合, 丁二烯骨架内部的2个碳原子都具有四配位的平面结构.     

用甲基铝氧烷活化的氯化稀土催化剂合成高顺式窄分布聚丁二烯

以NdCl3.4L(配体L为膦酸三丁酯TBP、膦酸三苯酯TPP、膦酸二异辛酯P204)为主催化剂(简称[Nd])、甲基铝氧烷(MAO,简称[Al])为助催化剂和环己烷为溶剂,进行1,3-丁二烯聚合的研究.考察了配体对丁二烯聚合反应活性的规律及MAO用量、催化剂陈化时间、溶剂种类对聚合的影响;并对聚合物进行NMR,IR和GPC的表征.结果表明,3种配体的聚合活性顺序为TBP>P204>TPP;当[Al]/[Nd]为30时,聚合物的分子量分布指数达到1.20;30℃陈化时,聚丁二烯cis-1,4结构均大于97%;与正己烷、甲苯溶剂对比来看,环己烷体系所得聚合产物的分子量分布相对较窄、产率较高.     

3-（CH2）nCO2C2H5-1,5-苯并硫氮杂的合成、晶体结构及抑真菌活性

为了寻找具有更高抗真菌活性的杂类化合物并对高活性的杂衍生物A进行构效关系研究,设计合成了38个3-(CH2)nCO2C2H5-1,5-苯并硫氮杂衍生物6和7(n=1,2),其结构经核磁共振波谱、质谱、红外光谱及元素分析等确证;并采用X射线单晶衍射技术测定了目标化合物的立体结构,发现其分子中的七元杂环是扭曲的船式构象.实验还考察了合成化合物的抑真菌活性,结果表明,当乙氧羰基烷基[(CH2)nCO2C2H5]在七元杂环的3位时杂的活性降低;将Lewis CeCl3.7H2O-NaI用于催化含硫化合物与α,β-不饱和酮的迈克尔加成反应,发现该催化剂能有效促进高位阻α,β-不饱和酮与邻氨基苯硫酚的迈克尔加成;同时研究了中间体5的分子内缩合反应,发现TiCl4是合成Schiff碱非常有效的促进剂.     

单茂钪催化乙烯与苯乙烯衍生物共聚合的研究

以(C5Me4Si Me3)Sc(CH2C6H4NMe2-o)2和[Ph3C][B(C6F5)4]组成的单茂钪催化体系,考察了其催化不同取代基团苯乙烯衍生物均聚合以及与乙烯共聚合的性能.结果表明单茂钪催化体系可以催化对甲基苯乙烯和对乙烯苯基二甲基硅烷均聚合,高活性(106g聚合物(mol Sc)-1h-1)地获得高间规聚合物;催化二乙烯基苯和乙烯苯基-1-丁烯聚合会发生不同程度的交联反应.在1.01×105Pa乙烯压力下,单茂钪催化体系分别催化对甲基苯乙烯、对乙烯苯基二甲基硅烷与乙烯与共聚合,获得了组成和分子量可控的乙烯/对甲基苯乙烯、乙烯/对乙烯苯基二甲基硅烷共聚物,共聚合活性高达106g聚合物(mol Sc)-1h-1.通过1H-NMR、13CNMR、GPC和DSC对共聚物组成、结构和热性能进行了分析表征.结果表明,在1.01×105Pa乙烯压力下改变苯乙烯衍生物的用量,共聚物中对甲基苯乙烯或对乙烯苯基二甲基硅烷的摩尔含量可以在8 mol%~55 mol%间调控,共聚物含有间规聚对甲基苯乙烯嵌段或间规聚对乙烯苯基二甲基硅烷嵌段、聚乙烯嵌段和乙烯-苯乙烯衍生物的链接序列,共聚物分子量(Mn)可以在3×104~16×104间调控,共聚物具有约127℃的熔点.     

新型层状磷酸铝[Al6P8O32][(C2H5)2NHCH2CH2NH3]2·[C2H5NH2CH2CH2NH2C2H5] 的合成、表征及其共模板作用

在溶剂热体系中,以N,N-二乙基乙二胺为结构导向剂,合成了Al/P为3/4的层状磷酸铝[Al6P8O32][(C2H5)2NHCH2CH2NH3]2·[C2H5NH2CH2CH2NH2C2H5]单晶,并通过X射线单晶衍射结构分析.XRD,ICP,元素分析,差热-热重分析等手段进行了表征.该化合物属单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数:a=0.90945(2)nm,b=1.46424(4)nm,c=1.87572(5)nm,β=102.672(2)°,Z=4.其阴离子层由AlO4四面体和PO3(=O)四面体单元交替连接构成,形成四、六、八元环拓扑结构,无机层以ABAB方式堆积,两种质子化的有机胺分子N,N-二乙基乙二胺及其重排产物N,N′-二乙基乙二胺填充在层间.用分子动力学模拟方法,考察了标题化合物中有机胺与无机层间的相互作用,讨论了这两种有机胺的共模板作用.     

[O(S),O=P]型配体修饰的单氯单茂锆催化剂的高温乙烯聚合

以Ph3CB(C6F5)4/iBu3Al作为助催化体系,研究了单氯半茂型催化剂,ClCp′Zr[X-2-R1-4-R2-6-(Ph2P=O)C6H2]2(Cp′=C5H5,a:X=O,R1=Ph,R2=H;b:X=O,R1=F,R2=H;c:X=O,R1=tBu,R2=H;d:X=O,R1=R2=tBu;e:X=O,R1=SiMe3,R2=H;f:X=S,R1=SiMe3,R2=H;Cp′=C5Me5;g:X=O,R1=SiMe3,R2=H)的乙烯高温（50~125 ℃）聚合行为。 结果表明,催化剂a~d可在高温(50~100 ℃)下高效引发乙烯聚合,最佳反应温度为75 ℃。 适当增大R1取代基的位阻或引入吸电子取代基均有利于提高催化活性。 三甲基硅烷基取代的催化剂[WTHZ]e[WTBZ]耐高温性能较催化剂a~d大大提升,在100 ℃时,乙烯聚合活性可达5628 kg/(mol Zr·h)。 金属中心的配位原子及茂环上取代基团的改变对催化活性和聚合物的相对分子质量分布有一定的影响。     

W-Al体系在合成1,2-聚丁二烯中的催化活性

WCl_6是优良的开环聚合催化剂,但只有一篇专利中提到用WCl_6催化丁二烯的聚合得到非顺式1,4-聚丁二烯,而且活性很低.用钨化合物催化丁二烯聚合为高1,2-链节含量的聚丁二烯,则尚未有报道.我们的工作发现,WCl_4(OR)_2-(i-Bu)_2AlOPh体系可使丁二烯在加氢汽油中聚合成1,2-链节含量在80％左右,1,2-链节的全同立构体含量达60％以上的聚丁二烯.为合成1,2-聚丁二烯橡胶开辟了一个新的催化体系.但是,初步研究结果表明:催化活性和聚合物分子量均较低.因此,本文试图探索提高催化活性和聚合物分子量的方法.     

α-二亚胺镍(Ⅱ)催化甲基丙烯酸甲酯聚合

以4种不同结构的α-二亚胺镍(Ⅱ)催化剂[(t-Bu)—N CH—CH N—(t-Bu)]NiBr2(C1),[C6H5—N C(Me)—C(Me)N—C6H5]NiBr2(C2),[(2,6-C6H3(Me)2)—N C(Me)—C·(Me)N—(2,6-C6H3(Me)2)]NiBr2(C3)和[(2,6-C6H3(i-Pr)2)—N C(An)—C(An)N—(2,6-C6H3(i-Pr)2)]NiBr2(An=acenaphthyl)(C4),在甲基铝氧烷(MAO)作用下,对甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行催化聚合.以C2为模型催化剂系统研究了Al/Ni摩尔比、单体浓度、聚合温度、聚合时间和反应溶剂对催化活性及聚合物分子量的影响.在较适合的聚合条件(催化剂用量为1.6μmol,Al/Ni摩尔比为800,MMA浓度为2.9 mol/L,甲苯为溶剂,聚合温度为60℃,聚合时间为4 h)下,讨论了催化剂结构对催化活性和聚合物分子量的影响.研究发现,催化剂C1~C3催化MMA聚合均得到富含间规结构的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).催化剂结构中空间位阻增大导致催化活性降低,空间位阻最小的C1催化活性最高[达107.8 kg/(mol Ni·h)];而空间位阻最大的C4催化活性仅为7.8 kg/(mol Ni·h).催化剂结构中给电子效应增加有利于催化活性及聚合物分子量的增加.C2催化活性为62.5 kg/(mol Ni·h),所得聚合物的分子量为5.0×104;而具有较强给电子效应的C3催化活性达到96.9 kg/(mol Ni·h),并得到更高分子量的聚合物(7.6×104).     

用Co(naph)2-Al2(C2H5)3Cl3-P(OPh)3催化体系合成中乙烯基液体聚丁二烯

为获得适中乙烯基含量的液体聚丁二烯为目的, 对Co(naph)2-Al2(C2H5)3Cl3-P(OPh)3催化体系进行了较为系统的研究, 考察了该体系的催化剂配比、浓度及供电子试剂对分子量、微观结构和转化率的影响. 实验结果表明, 该体系在一定的条件下可以制备出分子量在700~3500、1,2结构含量在35%~40%且转化率高于55%的液体聚丁二烯.     

三（五甲基环戊二烯基）稀土金属配合物（C5Me5）3Ln（Ln=Sc,Y,La）的量子化学理论研究

采用从头计算方法和密度泛函理论方法,对三(五甲基环戊二烯基)稀土金属配合物(C5Me5)3Ln(Ln=Sc,Y,La)的几何结构、电子结构以及Ln-C5Me5之间的结合能进行了研究.(C5Me5)3Ln的电子结构符合过渡金属配合物"18电子规则"的描述,因而具有较好的稳定性.Ln原子的(n-1)d、ns轨道能够与C5Me5的π轨道较好的重叠并组成强成键轨道.研究发现(C5R5)3Ln(R=H,Me)的几何结构受到"Ln-C5R5成键效应"和"C5R5-C5R5位阻效应"两个相反因素的影响,其稳定性则受到"Ln原子半径-(C5R5)3孔径尺寸"匹配关系的制约.在C5R5上引入特定的取代基后可以从轨道能级、金属原子-配体距离、配体-配体距离等多方面直接或间接的影响Ln-C5R5间的成键强度,进而实现对(C5R5)3Ln稳定性和反应活性的控制.