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新型稀土金属烷基配合物的合成及其催化性能研究

徐信  
【摘要】: 由于含稀土金属—C(σ)键的稀土金属烷基配合物通常具有较高的反应活性,可以进行多种化学转化,所以它在稀土金属有机配合物中占有重要地位。但在另一方面,稀土金属烷基配合物非常不稳定,难于合成。本论文主要研究了以茚基和三齿β-二亚胺为配体的稀土双烷基配合物的合成、结构以及催化性能。 1.以1,3-双三甲基硅基茚为配体,通过烷烃消除反应,成功分离得到了一系列无侧链官能团稳定的单茚基稀土金属双烷基配合物(1,3-(SiMe3)2C9H5)Ln-(CH2SiMe3)2(THF)(Ln=Sc,Y,Lu,Dy),并且通过X-射线衍射分析测定了它们的晶体结构。结构数据表明在这类配合物中,茚基配体都是以η5模式与中心金属离子配位。接着我们对这类配合物催化分子内氢胺化反应进行了研究,研究结果表明稀土双烷基配合物催化活性随着中心金属离子半径增大而增加,其中钇和镝的配合物对一系列胺基取代烯烃底物具有非常高的催化活性。 2.以一系列硅基取代茚为配体,通过烷烃消除反应,合成得到了八个单茚基钪双烷基配合物。在[Ph3C][B(C6F5)4]的活化下,研究了这类配合物对于苯乙烯聚合的催化性能。我们发现了一个有趣的现象,[Ph3C][B(C6F5)4]不仅会对单茚基钪双烷基配合物发生烷基攫取反应,而且还会发生茚基攫取,攫取方式受茚上取代基的控制。如果发生烷基攫取,则高活性催化苯乙烯间规聚合得到高间规聚苯乙烯。如果发生的是茚基攫取,则催化苯乙烯无规聚合得到无规聚苯乙烯。此外在(1,3-(SiMe3)2C9H5)Sc(CH2SiMe3)2(THF)/[Ph3C][B(C6F5)4]催化体系中加入烷基铝后,可以高活性的催化乙烯聚合以及乙烯与一系列α烯烃的共聚。 3.设计并合成了一系列新型三齿β-二亚胺类配体,通过烷烃消除反应合成得到了六个稀土双烷基配合物,包括离子半径较大的稀土金属钕和钐的配合物。其中五个配合物通过X-射线衍射分析测定了晶体结构,结构数据表明侧链氮原子同中心金属离子存在配位作用,1H NMR数据表明在溶液状态下这种配位作用仍然存在。这类稀土烷基配合物可以高活性地催化ε-己内酯开环聚合,得到分子量分布较窄的聚合物,且配体侧链大小对聚合物分子量有着重要的影响。 4.合成了一种含吡啶侧链的新型三齿β-二亚胺类配体,该配体与三烷基钪在室温下发生烷烃消除反应可以得到基于单阴离子配体的钪双烷基配合物。但在相同条件下与三烷基钇的反应则得到了一个二聚体,其中配体三个氢被攫取以三阴离子形式与中心金属钇配位。该反应于-35℃下进行时则得到混合物,为基于单阴离子配体的钇双烷基配合物和基于双阴离子配体的钇单烷基配合物。该配体与三胺基稀土在室温下反应,则发生氨消除反应得到基于单阴离子配体的双胺基配合物。其中五个配合物通过X-射线衍射分析测定了晶体结构。 5.利用我们设计的新型三齿β-二亚胺类配体,合成得到了一系列镁、锌、钙烷基和胺基配合物。其中六个配合物通过X-射线衍射分析测定了其晶体结构,结构数据表明侧链氮原子同中心金属离子存在配位作用。这些配合物均可以高活性催化外消旋丙交酯的开环聚合,得到杂同结构为主的聚合物。


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