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本论文立足于新型后过渡金属配合物降冰片烯和乙烯聚合催化剂的探索与合成。设计并成功制备了两类用于降冰片烯聚合的N-O型席夫碱配体及其相应的后过渡金属镍配合物,对配体结构与其配合物的催化活性之间相互关系进行了探索,系统地研究了反应条件(诸如温度、Al/M摩尔比、时间等)对降冰片烯催化活性的影响;系统研究了MAO直接催化的环戊二烯聚合反应,考察了反应条件对催化性能及相应聚合物结构等的影响;设计并成功制备了一类用于乙烯齐聚的三齿氮配体及其相应的后过渡金属镍、铁配合物,对中心金属、配体结构与催化活性之间的相互关系进行了初步研究,获得了一些有意义的结论。本论文包括三个部分:
第部分设计合成了一类以4,4’-亚甲基双(2,6-二甲基苯胺)与水杨醛缩合物为母体骨架的双水杨醛亚胺席夫碱配体,与氯化镍反应,得到相应的双核镍配合物,研究了镍配合物对降冰片烯聚合的催化行为。这些配合物与MAO组成的催化体系对降冰片烯的加成聚合有很高的催化活性,可以达到106gPNB/(molCat.hr);配合物中亚胺所在苯环上的取代基体积效应对催化活性有很大影响,取代基体积越大,催化活性越低,但聚合物特性粘度越高;聚合反应参数,如温度、反应时间、助催化剂MAO浓度、单体浓度以及溶剂种类等均对催化剂的活性和所得到聚合物的分子量有重要影响。
设计合成了一类以邻甲氧基苯氨与水杨醛缩合物为母体骨架的水杨醛亚胺席夫碱配体,该配体与金属镍配位,得到相应的六配位镍配合物,研究了它们对降冰片烯聚合的催化行为。在这类配合物中,中心镍原子为六配位的变形八面体结构。在MAO存在下,这些配合物对降冰片烯的加成聚合显示出较高的催化活性(可以达到6.11×106gPNB/(molNih))。系统研究了各种聚合反应参数对配合物二-[2-[[(2-甲氧基苯基)亚胺]次甲基]酚氧基-O-N-O]镍(1a)催化降冰片烯聚合活性的影响。研究表明,以MAO为助催化剂,配合物1a对降冰片烯聚合显示出极高的催化活性。所得聚降冰片烯样品均为无定型加成产品,常温下可以溶解在氯苯,邻二氯苯,1,2,4-三氯苯等溶剂中。聚合物的特性粘度在0.8-2.2dL/g之间。通过改变MAO用量(Al/Ni),聚合反应时间,降冰片烯单体浓度(M/Ni),聚合反应温度等条件,可以调节催化剂的活性,聚降冰片烯样品特性粘度。
第二部分系统研究了MAO直接催化的环戊二烯聚合反应。考察了溶剂、反应物浓度等条件对聚合反应及其相应聚合物结构的影响。通过研究发现,MAO可以直接催化环戊二烯聚合,在较低的温度和MAO浓度下得到的聚合物链中只含有1,2-与1,4-两种结构单元;聚合物分子量可以达到10万以上;环戊二烯的聚合速率与单体浓度的二次方成正比,与MAO浓度的一次方成正比;在较高的MAO浓度下,二氯烷烃能参与环戊二烯的聚合反应,得到类似乙烯与环戊二烯共聚物的结构。
第三部分设计合成了一类以8-氨基喹啉与2-吡啶醛或酮缩合物为母体骨架的新型N^N^N配体,将其与后过渡金属配位,得到相应的配合物,初步研究了它们的乙烯催化行为。镍配合物中中心金属离子是五配位或六配位构型,分别与配体上的三个氮原子和其它卤素原子或溶剂分子配位,该五配位构型可近似看作变形的三角双锥结构,而六配位结构可以看作变形的八面体结构。铁配合物中,与预期的五配位结构不同,中心离子为六配位变形八面体构型,分别与两个配体上的三个氮原子配位。研究了这一系列配合物在不同条件下的乙烯催化活性。研究表明,在MAO存在下,8-氨基喹啉/吡啶醛(或酮)镍配合物是一种较高活性的乙烯齐聚催化剂,催化活性可达106克乙烯(摩尔镍)-1(小时)-1;亚铁配合物表现出很低的齐聚催化活性。