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本文共合成了19个未见文献报道的新型金属络合物,包括12个单脒基铝络合物,4个双脒基铝络合物,3个脒基锆络合物。所有络合物均通过了1H NMR、13C NMR和EA的分析鉴定,部分络合物通过了MS分析鉴定。5个典型结构的络合物通过X-ray单晶衍射测定,进一步确证了其空间结构。并对脒基铝、锆络合物进行了催化丙交酯(LA)、己内酯(ε-CL)开环聚合研究。主要研究内容包括:
⑴成功合成了12个单脒基铝络合物C1-C12,其中络合物C1含有对称脒基配体,C2-C12含有非对称脒基配体。聚合研究结果表明此类络合物对外消旋丙交酯(rac-LA)开环聚合显示出中等程度催化活性,N-取代芳环邻位取代基的引入显著提高此类催化剂的催化活性。邻位两个氯原子取代的络合物C4显示了最高的催化活性,甲苯中,70℃,12 h单体转化率达到94%。N-取代苯环邻位甲基取代的络合物C3和C10对于rac-LA聚合也显示了较高的催化活性。此外,在N-取代苯环上的间位引入吸电子基团也能提高此类催化剂的催化活性,但是其作用弱于在邻位引入的吸电子取代基。提高聚合温度可以显著提高催化剂的活性。所得聚合物分子量大于理论计算值,且分子量分布较宽(Mw/Mn=1.13~1.93),表明此聚合可控度不高。聚丙交酯的端基分别是羟基和羧基,通过核磁跟踪反应我们推测聚合是通过单脒基铝络合物的铝氮键断裂引发。单脒基铝络合物对于ε-CL聚合以及ε-CL与rac-LA的共聚均表现出很高的催化活性。在ε-CL的聚合中,供电子取代基能明显地提高催化剂的活性。N-取代苯环邻位两个异丙基取代络合物C1显示了最高的催化活性,1 h单体转化率达91%。邻位单取代络合物C5、C6催化ε-CL聚合活性明显降低。提高聚合温度可以显著提高络合物的催化活性。通过对聚合物的端基分析以及核磁跟踪反应我们推测聚合是通过单脒基铝络合物的铝氮键引发。所得聚合物的分子量大于理论分子量,同时分子量的分布较宽(1.43~1.85),说明聚合的可控度不高。单脒基铝络合物还可以催化ε-CL与rac-LA的共聚。ε-CL和rac-LA同时加入,每一种单体的聚合都受到了不同程度的抑制。单脒基铝络合物通过催化ε-CL聚合后再引发rac-LA聚合可以得到PCL和PLA的嵌段共聚物。
⑵成功合成了4个双脒基铝络合物。单晶解析结果证明两个脒基配体的四个氮原子对铝中心配位,金属中心由于被两个脒基的六个苯环围绕,空间位阻明显高于单脒基铝络合物。此类铝络合物对rac-LA开环聚合显示了中等的催化活性,取代基空间位阻的增大降低了此类催化剂催化rac-LA开环聚合的活性,空间位阻最小的双脒基铝络合物Cb11表现出了最高的活性。此外,吸电子取代基的引入可以提高催化活性。所得聚合物具有较宽的分子量分布,聚合可控性不高。
⑶成功合成了3个脒基锆络合物,对典型结构的单晶解析证明锆与两个脒基配体的氮原子配位,形成两个配位平面。脒基配体与锆形成的四个锆氮键键长、以及相应的键角不等,说明脒基锆络合物具有C1对称性。脒基锆络合物对rac-LA聚合显示中等程度的催化活性。