一种聚碳酸环己烯酯合成用Schiff碱配合物催化剂的制作方法

文档序号:13652559阅读:634来源:国知局

本发明属于有机合成技术领域,具体涉及一种聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂。



背景技术:

近年来,随着工业社会的快速发展,二氧化碳被大量排放,众所周知,二氧化碳是造成温室效应的主要气体,当其含量升高时,会增强大气对太阳光中红外线辐射的吸收,使地球表面的平均气温上升。据统计,目前全世界每年向大气中排放的二氧化碳超过240亿吨,除部分被植物的光合作用吸收外,大气中的二氧化碳以每年90亿吨的速度增加,由此造成了日益严重的温室效应。随着人们对环境与能源的日益重视,二氧化碳的综合利用已经成为倍受关注的问题,各国科学家竞相开展了此方面的调查和研究。其中一个很有潜力的利用途径是将二氧化碳与环氧化合物共聚,制备脂肪族聚碳酸酯。最常用的环氧单体是环氧丙烷和氧化环己烯,共聚产物分别是聚碳酸丙烯酯和聚碳酸环己烯酯。

目前,由于经济发展、科学技术进步,人们物质、文化生活水平的不断提高,塑料制品的用量与日俱增。在塑料给人们的生产生活带来便利的同时,也带来了严重的问题,如废弃塑料造成的“白色污染”已经给我们赖以生存的自然环境造成了不可忽视的负面影响。开发和使用生物可降解塑料成为解决该问题的重要方法。

将二氧化碳综合利用和“白色污染”问题综合起来考虑,二氧化碳与环氧化合物共聚制备得到的脂肪族聚碳酸酯是一种很好的生物降解塑料,而且一些种类力学性能和热性能优异,可以代替部分传统塑料使用,有利于解决传统塑料带来的“白色污染”问题。该工作既可以消耗一部分二氧化碳,又可以开发新型的生物可降解塑料,一举两得,因此具有良好的社会效益和经济效益。

但是二氧化碳具有化学反应惰性,难以参加共聚反应,因此如何在比较温和的条件下制备性能优良的脂肪族聚碳酸酯是该研究的难点,而解决的主要办法是开发和应用催化效率高、选择性好的催化剂。目前研究者们开发了二乙基锌催化体系、羧酸锌催化体系、稀土催化体系、schiff碱金属配合物、双金属氰化物(dmc)催化体系等催化体系。其中schiff碱金属配合物催化体系可以在温和条件下实现二氧化碳与环氧化合物共聚合,保证聚合物具有较好的性能。但是催化效率高的schiff碱金属配合物催化体系往往制备困难。



技术实现要素:

针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂,本发明制备的聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂为3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物,该催化剂属于schiff碱催化体系,但制备简单,催化效率高。

为解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:

一种聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂,所述催化剂为3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物,结构式如下:

所述3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物的制备方法如下:

(1)取3-甲基邻氨基苯甲醛和乙二胺分别溶于甲醇溶液,室温下一边搅拌一边把3-甲基邻氨基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到乙二胺甲醇溶液中,滴加完毕后,加热回流,搅拌1~2h,过滤出沉淀物,干燥,得到3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺;

(2)取3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺配体于烧瓶中,抽真空、充氮气三次,置换烧瓶中的空气和水份,利用冰盐浴冷却,氮气保护下加入二乙基锌,搅拌1h,撤去冰盐浴,加热至60℃继续搅拌1~2h,得3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物。

所述3-甲基邻氨基苯甲醛与乙二胺的摩尔比为1:0.4~0.6。

所述3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺配体与二乙基锌的摩尔比是1:1~1.2。

利用聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂催化二氧化碳和氧化环己烯共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法,其特征在于步骤如下:

将3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物加入配有搅拌器的高压釜中,然后于80℃下真空干燥2h,干燥结束后,温度降至室温,注入氧化环己烯,加热至80~160℃,并通入二氧化碳至1~5mpa,启动搅拌,反应8~40h,反应结束后,释放二氧化碳,将釜内粘稠的混合物溶解在氯仿中,用5%稀盐酸溶液除去体系中的催化剂,并用蒸馏水洗三次,然后将所得的共聚合物的氯仿溶液用乙醇沉淀,所得的白色产物为聚碳酸环己烯酯。

所述3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物与氧化环己烯的质量比为1:200~400。

本发明在上述的反应条件下,可以得到不同分子量的脂肪族聚碳酸酯,催化效率最高达到1316g聚合物/g锌,共聚物中聚碳酸酯摩尔含量超过90%。具有催化剂制备简单,产率高的优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例,对本发明做进一步说明。应理解,以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围,该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例的聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂的制备方法如下:

(1)取1.35g(0.01mol)3-甲基邻氨基苯甲醛和0.24g(0.004mol)乙二胺分别溶于20ml甲醇溶液,室温下一边搅拌一边把3-甲基邻氨基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到乙二胺甲醇溶液中,滴加完毕后,加热回流,搅拌1h,过滤出沉淀物,干燥,得到3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺配体;

3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺配体的结构式为

对3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺配体进行结构表征:1hnmr(400mhz,cdcl3):δ2.21(s,6h,-ch3),3.82(s,4h,-ch2),6.6~7.9(m,16h,aromatich),8.3(s,2h,-ch),9.4(s,2h,-oh);

(2)取1.47g(0.005mol)3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺于烧瓶中,抽真空、充氮气三次,置换烧瓶中的空气和水份,利用冰盐浴冷却,氮气保护下加入0.618g(0.005mol)二乙基锌,搅拌1h,撤去冰盐浴,加热至60℃继续搅拌1h,得3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物。

实施例2

本实施例的聚碳酸环己烯酯合成用schiff碱配合物催化剂的制备方法如下:

(1)取1.35g(0.01mol)3-甲基邻氨基苯甲醛和0.36g(0.006mol)乙二胺分别溶于20ml甲醇溶液,室温下一边搅拌一边把3-甲基邻氨基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到乙二胺甲醇溶液中,滴加完毕后,加热回流,搅拌2h,过滤出沉淀物,干燥,得到配体;

(2)取1.47g(0.005mol)3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺于烧瓶中,抽真空、充氮气三次,置换烧瓶中的空气和水份,利用冰盐浴冷却,氮气保护下加入0.741g(0.006mol)二乙基锌,搅拌1h,撤去冰盐浴,加热至60℃继续搅拌2h,得3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化剂。

实施例3

本实施例的利用3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化二氧化碳和氧化环己烯共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法,步骤如下:

将0.1g3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化剂加入配有搅拌器的高压釜中,然后将已放入催化剂的高压釜于80℃下真空干燥2h,干燥结束后,温度降至室温,注入20g氧化环己烯于高压釜中,加热至80℃,并通入二氧化碳至1mpa,启动搅拌,反应8h,反应结束后,释放二氧化碳,将釜内粘稠的混合物溶解在氯仿中,用5%稀盐酸溶液除去体系中的催化剂,并用蒸馏水洗三次。然后将所得的共聚合物的氯仿溶液用乙醇来沉淀,所得的白色产物为聚碳酸环己烯酯。

1hnmr分析,聚合物中碳酸酯链节的摩尔含量为90%,催化效率为603g聚合物/g锌。

实施例4

本实施例的利用3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化二氧化碳和氧化环己烯共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法,步骤如下:

将0.1g3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化剂加入配有搅拌器的高压釜中,然后将已放入催化剂的高压釜于80℃下真空干燥2h。干燥结束后,温度降至室温,注入40g氧化环己烯于高压釜中,加热至120℃,并通入二氧化碳至4mpa,启动搅拌,反应20h,反应结束后,释放二氧化碳,将釜内粘稠的混合物溶解在氯仿中,用5%稀盐酸溶液除去体系中的催化剂,并用蒸馏水洗三次,然后将所得的共聚合物的氯仿溶液用乙醇来沉淀,所得的白色产物为聚碳酸环己烯酯。

1hnmr分析,聚合物中碳酸酯链节的摩尔含量为94%,催化效率为1316g聚合物/g锌。

实施例5

本实施例的利用3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化二氧化碳和氧化环己烯共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法,步骤如下:

将0.1g3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化剂加入配有搅拌器的高压釜中,然后将已放入催化剂的高压釜于80℃下真空干燥2h。干燥结束后,温度降至室温,注入40g氧化环己烯于高压釜中,加热至160℃,并通入二氧化碳至5mpa,启动搅拌,反应40h,反应结束后,释放二氧化碳,将釜内粘稠的混合物溶解在氯仿中,用5%稀盐酸溶液除去体系中的催化剂,并用蒸馏水洗三次,然后将所得的共聚合物的氯仿溶液用乙醇来沉淀,所得的白色产物为聚碳酸环己烯酯。

1hnmr分析,聚合物中碳酸酯链节的摩尔含量为97%,催化效率为1035g聚合物/g锌。

实施例6

将的3-甲基邻氨基苯甲醛缩乙二胺锌配合物催化剂加入配有搅拌器的高压釜中,然后将已放入催化剂的高压釜于80℃下真空干燥2h。干燥结束后,温度降至室温,注入30g氧化环己烯于高压釜中,加热至100℃,并通入二氧化碳至4mpa,启动搅拌,反应30h,反应结束后,释放二氧化碳,将釜内粘稠的混合物溶解在氯仿中,用5%稀盐酸溶液除去体系中的催化剂,并用蒸馏水洗三次,然后将所得的共聚合物的氯仿溶液用乙醇来沉淀,所得的白色产物为聚碳酸环己烯酯。

1hnmr分析,聚合物中碳酸酯链节的摩尔含量为95%,催化效率为843g聚合物/g锌。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

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