酰胺基稀土(Ⅲ)配合物的合成、结构及反应性能

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本文以酰胺基为配体(L=[C6H5CON(2,6-iPr2-C6H3)]),合成了一系列阴离子型和中性酰胺基稀土(Ⅲ)配合物,这些配合物都经过了包括X-射线单晶衍射分析在内的全面表征,并对比考察了其对于环酯开环聚合的催化性质以及异氰酸苯酯插入反应的性能。同时,初步探索了酰胺基稀土衍生物(如茂基或芳氧基配合物)的合成方法。主要研究结果如下:1将酰胺HL与LiLn(NiPr24按照4:1摩尔比反应,分离得到5个阴离子型酰胺基稀土(Ⅲ)配合物Li(THF)Ln[OC(C6H5)N(2,6-iPr2-C6H3)]4(THF)n(Ln=La (1), Nd(2), Sm (3), Yb (4), Y (5), n=0or1)。发现,酰胺基呈现出多种配位方式,并且随稀土金属离子半径变化而改变。所有配合物都经过X-射线单晶衍射、红外光谱、元素分析表征,并测定了1和5的1H NMR和13C NMR。2将酰胺HL与Ln[N(SiMe32]3按照3:1摩尔比反应,分离得到3个中性酰胺基稀土(Ⅲ)配合物Ln[OC(C6H5)N(2,6-iPr2-C6H3)]4(μ-H)(THF)2(Ln=La (6), Nd (7),Sm (8))。这些配合物都经过了包括X-射线单晶衍射在内的全面表征,并测定了6的1H NMR。这些配合物在固态时同构,呈C2对称结构,两个酰胺以螯合形式与稀土配位,另两个以氧原子与金属单齿配位的同时,又通过N---H---N键连接。这是在酰胺基稀土配合物的研究中首次发现的配位方式。3尝试了阴离子型酰胺基钕配合物对于ε-己内酯开环聚合的催化反应。发现,其可以高活性催化ε-己内酯开环聚合,得到分子量较大(Mn>104)分布中等(PDI=1.90-1.98)的聚己内酯。4阴离子型和中性酰胺基稀土(Ⅲ)配合物可以高活性催化L-丙交酯开环聚合,中性配合物活性高于阴离子型配合物,活性随稀土金属离子半径增大而升高。这两个体系催化所得的聚丙交酯的实测分子量与理论分子量偏差较大,分布中等(PDI=1.21-1.50)。5阴离子型和中性酰胺基稀土(Ⅲ)配合物都可以催化rac-丙交酯开环聚合,得到含较多杂同结构的聚丙交酯。阴离子型配合物催化活性高于中性配合物。中心金属对活性有很大影响,对于阴离子型配合物,活性顺序为La> Nd> Sm> Y>Yb;对于中性配合物,活性顺序为La <Nd <Sm。6以阴离子型酰胺基钕配合物2与PhNCO按1:1摩尔比反应,得到PhNCO插入Nd-N键的产物9。配合物9经红外光谱表征,并通过X-射线单晶衍射确定了固态时结构。7探索了酰胺基稀土衍生物的合成方法:a)以酰胺HL与KH原位形成钾盐,与1当量二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚)镱氯化物进行复分解反应,合成了单酰胺基镱的二芳氧配合物10;b) Cp3Ln(THF)与酰胺HL按1:1摩尔比直接交换,可以得到双核的单酰胺基稀土(Ⅲ)二茂基配合物[Cp2Ln(OC(C6H5)N(2,6-iPr2-C6H3))]2(Ln=Yb (11), Sm (12))。c) Cp3Nd(THF)与酰胺HL按1:2摩尔比反应,得到了双核的单酰胺基钕的二茂基配合物[Cp2Nd(OC(C6H5)N(2,6-iPr2-C6H3))]2(13),与12同构。配合物10-13经过红外光谱、元素分析表征,并测定了10、12和13的单晶结构。
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