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由于合成简便、结构可调等优点,亚胺结构已然成为最广泛的一种构筑单元,多种著名的烯烃聚合催化剂都是在亚胺结构上进行修饰得到的。本论文以修饰亚胺单元为主线,通过改变亚胺碳上的取代基,合成、表征了一系列基于亚胺酰氯及衍生配体的Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)等过渡金属配合物,研究了其催化乙烯、丁二烯的聚合行为。主要研究内容如下: 1.合成了一系列吡啶双亚胺酰氯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)催化剂,用红外光谱、元素分析和X-射线等方法进行了表征。X-射线衍射结果表明:根据配体取代基的不同,Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)配合物呈扭曲三角双锥或扭曲四角锥构型。由于亚胺酰氯基团的强吸电子性质,新型吡啶双亚胺酰氯Co(Ⅱ)体系比传统吡啶双亚胺Co(Ⅱ)体系具有正电性更强的活性中心,及更为开阔的配位空间,因此在催化丁二烯聚合时,吡啶双亚胺酰氯Co(Ⅱ)体系表现出更高的催化活性。对于吡啶双亚胺酰氯Co(Ⅱ)体系而言,配体的结构对催化剂的活性有着重要的影响,配体提供的空间越大,活性越高,并且,并对于丁二烯具有准活性聚合的特征。与吡啶双亚胺酰氯Co(Ⅱ)体系相比,Ni(Ⅱ)体系所得聚丁二烯分子量偏小, cis-1,4含量偏低(69.5~89.2%)。 2.合成并表征了吡啶双亚胺酰氯Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)催化剂,并采用红外光谱、元素分析和X-射线衍生对配合物进行了表征。X-射线分析表明:Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)配合物呈现扭曲三角双锥构型。在MAO活化下,Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)催化剂对乙烯聚合具有很高的催化活性,Ni(Ⅱ)体系则无催化活性。Fe(Ⅱ)系聚合物具有完全饱和的高分子链,呈现双峰分布;Co(Ⅱ)系聚合物链一端为饱和基团,一端为碳碳双键,所得到的聚乙烯呈现单峰分布。针对Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)催化剂截然不同的聚合行为,提出了Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)催化剂的聚合机理。通过干MAO活化Fe(Ⅱ)系催化剂,验证了所提出的聚合机理。配体的结构、助催化剂的用量、聚合温度对Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)催化剂的活性、聚合物的分子量有着重要的影响;取代基空间位阻越大,所得聚合物分子量越大,活性越低;随着助催化剂用量的增加,催化剂的活性呈现先增后降的趋势;温度升高,催化剂的活性下降,聚合物的分子量下降。 3.合成并表征了一系列喹啉亚胺酰氯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)络合物,采用红外光谱、元素分析和X-射线衍射对配体和络合物进行了表征。X-射线表明,配体在亚胺酰氯中的C=N双键呈现E构型,Co络合物呈现扭曲的四面体构型,Ni络合物由于溶剂分子的配位,呈现出扭曲的三角双锥构型。在EASC活化下,Co(Ⅱ)系催化剂表现出了最高的活性,得到高分子量的聚合物,且cis-1,4选择性最高;Ni(Ⅱ)系催化剂次之,表现出了中等活性及较高的cis-1,4选择性,且聚合物分子量偏低;而Fe(Ⅱ)系催化剂在EASC作用下不能引发聚合,在MAO作用下也只表现出较低的活性,聚合中cis-1,4含量最低,另外还有较高的1,2-含量。由于亚胺酰氯基团的强吸电子性质,喹啉亚胺酰氯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)体系比传统喹啉醛亚胺Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)体系表现出更高的催化活性。此外,聚合物条件,聚合温度、助催化剂种类和助催化剂用量对催化剂的活性及聚合物的性质产生重要的影响。 4.合成并表征了一系列吡啶双亚胺酸酯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)络合物,采用红外光谱、元素分析和X-射线衍射对配合物进行了表征。吡啶双亚胺酸酯Co(Ⅱ)/MAO催化体系,在25℃时,对于丁二烯聚合表现出高活性(84.6~94.1%)、高cis-1,4选择性(93.3~94.6%);在50℃下引发聚合时,活性和cis-1,4选择性有所下降,分别为78.9~85.6%和87.3~90.4%。而对于吡啶双亚胺酸酯Ni(Ⅱ)/MAO体系,催化丁二烯聚合表现出中等活性(25℃:42.6~64.2%;50℃:30.4~52.1%)和较高的cis-1,4选择性(25℃:91.1~93.0%;50℃:89.8~91.7%)。在吡啶双亚胺酸酯Co(Ⅱ)体系中添加外给电子体PPh3,可提高催化剂的活性,并且得到高1,2-含量的聚丁二烯(77.7~84.8%)。然而,对于吡啶双亚胺酸酯Ni(Ⅱ)体系,添加PPh3使得催化剂失去活性。 5.合成并表征了一系列吡啶(喹啉)亚胺酸酯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)催化剂,并用红外光谱、元素分析和X-射线衍射对配合物进行了表征。对于吡啶(喹啉)亚胺酸酯Co(Ⅱ)体系,催化活性按EASC>DEAC>MAO递减。随升高聚合温度的升高, Co(Ⅱ)体系催化活性表现出先增后降的趋势,在50℃时,催化活性达到最大值。对于Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)体系,随着聚合温度的提高,聚合的分子量逐渐降低,分子量分布变宽,cis-1,4含量逐渐降低。在吡啶(喹啉)亚胺酸酯Co(Ⅱ)/EASC钴体系中添加外给电子体PPh3,PO(OPh)3,HP(OBu)2, Phen和Bipy,对催化剂选择性影响不大,均得到以cis-1,4为主的聚合物。 6.合成并表征了一系列自负载吡啶双亚胺酸酯Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、V(Ⅲ)催化剂,采用红外光谱、元素分析等方法对配合物进行了表征。在MAO活化下,自负载吡啶双亚胺酸酯Fe(Ⅱ)、Co(Ⅱ)体系对乙烯聚合基本没有催化活性。而对于自负载吡啶双亚胺酸酯V(Ⅲ)体系,在EASC/ETCA活化下,得到高分子量的聚乙烯,顺利实现催化剂的自负载,并且此体系能够高活性催化乙烯与己烯共聚合。 7.合成并表征了一系列双核喹啉亚胺酸酯Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)配合物,用红外光谱、元素分子和X-射线等方法进行了表征。在EASC活化下,双核喹啉亚胺酸酯Co(Ⅱ)配合表现出良好的催化活性,得到以cis-1,4为主的聚丁二烯,并且,聚合条件(温度、助催化剂种类及用量等)对Co(Ⅱ)体系的聚合行为影响较大。添加外给电子体PPh3对所的聚合物的微观结构影响不大。改变中心金属(Ni(Ⅱ),Cr(Ⅲ))对聚合物的微观结构影响不大,均得到以cis-1,4为主的聚合物,对于Ni(Ⅱ)系聚合物而言,分子量偏低。