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本文共合成了28个未见文献报道的新型金属络合物,包括6个非桥联型β-二亚胺锆络合物,7个乙基或丙基桥联β-二亚胺锆、铪络合物,13个β-二亚胺铝络合物,以及2个乙基桥联β-二亚胺双核铝络合物。均通过了1HNMR和EA的分析鉴定,其中部分进行了13C NMR或MS的分析鉴定。并对7个典型结构的络合物进行了X—ray的测定,进一步确证其空间结构。对锆及铪络合物进行了催化烯烃聚合研究,对铝络合物则进行了催化内酯开环聚合研究。
1.成功合成了6非桥联型个β-二亚胺锆络合物C3-C5、C8、C9及C12,其中C3-C5含有对称取代的β-二亚胺配体,而络合物C8、C9及C12含有非对称的β-二亚胺配体。催化乙烯聚合研究结果表明该系列锆络合物具有较高的催化活性,其中芳环对位CF3取代的络合物C5显示了最高催化活性7.62×105g PE/mol-Zr—h。络合物C3产生超高分子量的聚乙烯(在GPC及粘均分子量的测定条件下不能完全溶解),而络合物C8、C9及C12则产生宽分布聚乙烯(Mw/Mn=14.8),表明聚合过程中存在多个活性中心。13C NMR分析表明所得到的聚乙烯为线性结构。考察了聚合温度、乙烯压力、铝锆摩尔比对该类络合物催化乙烯聚合性质的影响。另外,对络合物C3、C4及C12还进行了催化乙烯/1-己烯共聚研究,发现催化活性及所得聚合物的分子量较乙烯均聚大大降低。
2.成功合成了7个乙基或丙基桥联β-二亚胺锆、铪络合物C15—C21,其中C15—C18含有乙基桥联β-二亚胺配体,C19-C21含有丙基桥联β-二亚胺配体。研究了这类络合物在溶液中的流变特性,变温1H NMR表明含丙基桥联的锆络合物C19-C21具有显著的流变特性。催化乙烯聚合研究发现锆络合物C15—C17及C19-C21是有效的乙烯聚合催化剂,并显示了中等的催化活性,而铪络合物C18对乙烯聚合没有催化活性。聚合结果表明邻位氯原子取代的络合物C16显示了最高的催化活性2.65×105g PE/mol-Zr—h。考察了聚合温度对乙烯聚合的影响,发现该类络合物具有很好的热稳定性,在聚合物温度为70℃时仍具有高的催化活性。这类络合物在低的铝锆摩尔比(Al/Zr=500)条件下仍能保持相对较高的催化活性。另外,该类桥联β-二亚胺锆络合物能产生较宽分子量分布的聚乙烯(Mw/Mn=15.3~20.3),显示了多个活性中心的催化特性。13C NMR分析表明所得到的聚乙烯为线性结构。
3.成功合成了13个β-二亚胺铝络合物C22-C34,其中络合物C22-C29含有对称的β-二亚胺配体,而络合物C30-C34含有非对称的β-二亚胺配体。通过在配体芳环对、间位引入不同类型的取代基,如吸电子取代基F、CF3或供电子基团OMe,以及在芳环邻位引入位阻基团如Me、iPr,对络合物金属中心的电子和空间立体环境进行调控,进而有针对性地调节其催化性能,以此来考察催化剂的电子和空间效应对催化活性的影响。对络合物C22-C34进行了催化己内酯开环聚合研究,其中芳环间位CF3取代的络合物C29显示了最高的催化活性,在7h时,单体的转化率达到85%。在芳环对位引入供电子基团或增加邻位取代基的空间位阻均导致催化活性的降低。络合物C22-C34产生的聚己内酯拥有较宽的分子量分布(Mw/Mn=1.66~3.74),并且聚合物的分子量较计算值偏高很多。1H NMR分析表明所得聚合物是以羟基和羧基为链末端取代基团的聚己内酯,这些表明Al-N键引发了己内酯的开环聚合。试图通过β-二亚胺铝氯化物C36与异丙醇的碱金属盐反应合成β-二亚胺铝烷氧基络合物却意外地得到氧桥联双核铝络合物C37,并利用X-ray技术确定了其空间构型。
4.成功合成了2个乙基桥联β-二亚胺双核铝络合物C40和C41。将他们应用于催化己内酯开环聚合的研究。其中芳环邻位CF3取代的络合物C41显示了最高的催化活性,在12h时,己内酯单体的转化率达到95%。在芳环邻位引入供电子基团及增加邻位取代基的空间位阻均导致催化活性的降低。
聚合结果表明所产生的聚己内酯的分子量较计算值偏高很多。另外,所得到聚合物的1H NMR分析表明这些聚己内酯是以羟基和羧基为链末端取代基,这说明是由Al-N键引发己内酯的开环聚合。