一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂

摘要

本发明公开了一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，所述催化剂为2,3‑二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物，本发明还公开了利用该催化剂催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，压强为3~6MPa，反应时间12~48h，2,3‑二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物与环氧环己烷的质量比为1:100~300。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163.5g聚合物/g催化剂，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量超过90%。所述2,3‑二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂用于催化二氧化碳与环氧环己烷共聚反应，具有催化效率高，选择性好的优点。

权利要求

1.一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，所述催化剂为2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物，结构式如下 。

2.根据权利要求1所述的制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，其特征在于所述2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备方法如下：（1）2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体的制备：取2,3-二甲氧基苯甲醛和邻苯二胺分别溶于甲醇溶液，室温下一边搅拌一边把2,3-二甲氧基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到邻苯二胺的甲醇溶液中，滴加完毕后，加热回流，搅拌1 2h，过滤出沉淀物，干燥，得到2,3-二~甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体；

（2）2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备：取2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体于烧瓶中，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2,3-二甲氧基苯~甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂。

3.根据权利要求2所述的制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，其特征在于：所述步骤（1）中2,3-二甲氧基苯甲醛和邻苯二胺的的摩尔比为1:0.4 0.6。

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4.根据权利要求2所述的制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，其特征在于：所述步骤（2）中2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体与二乙基锌的摩尔比为1:1 1.2。

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5.利用权利要求1所述的用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂催化二氧化碳和环氧环己烷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2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入环氧环己烷，再加热至80 160~℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为3 6MPa，反应12 48h后冷却到室温，排出剩余气体，~ ~产物溶于氯仿中，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入浓溶液4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯。

6.根据权利要求5所述的利用用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，其特征在于：所述2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物与环氧环己烷的质量比为1: 100 300。

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说明书

一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂

技术领域

[0001] 本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂。

背景技术

[0002] 目前，二氧化碳、甲烷、氮氧化物、氟利昂等气体被认为是导致地球变暖的主要原因。据统计，有65%的全球变暖归因于二氧化碳，日趋严重的“温室效应”，最终势必破坏我们人类赖以生存的家园。随着化石资源的日益枯竭和人们对环境问题的重视，二氧化碳的化学利用和转化吸引到越来越多的研究热情。

[0003] 作为碳的最终氧化形态，二氧化碳具有较强的化学惰性，所以二氧化碳的活化是其参与化学反应的基础，也是该研究的难点。经过多年的努力，研究人员取得了一定进展，已经发现二氧化碳能够进行一些聚合反应和有机小分子的合成反应。有些反应已经实现了工业化生产，如尿素的生产。其中，二氧化碳与环氧化合物共聚制备脂肪族聚碳酸酯的反应，无论从经济角度还是环境角度，都是非常具有应用价值和前景的化学过程之一。几十年来一直是高分子合成领域的研究热点。二氧化碳共聚物脂肪族聚碳酸酯种类很多，但最具有商业使用价值的是二氧化碳与环氧丙烷的共聚产物聚甲基乙撑碳酸酯和二氧化碳与环氧环己烷的共聚产物聚碳酸环己烯酯。

[0004] 1969年日本京都大学的井上祥平发现可将二氧化碳固定为可降解的脂肪族聚碳酸酯共聚物，但所采用催化体系的催化活性太低，和理想的工业化要求相差甚远。此后国内外多家大学和研究机构均开展了该方面的研究工作，取得了不少成果，研究主要围绕开发适合二氧化碳与环氧化合物共聚反应的新型高效催化剂。开发了多种二氧化碳和环氧化合物共聚的催化体系，主要包括双金属催化体系、锌的羧酸盐催化体系、锌的酚盐体系、锌的β-二亚胺盐体系、salen金属配合物催化体系、金属卟琳配合物催化剂、稀土配位催化剂等。其中锌的配合物作为二氧化碳与环氧环己烷共聚制备聚碳酸环己烯酯的催化剂，受到研究人员的重视。而席夫碱锌配合物表现出了优异的催化性能，反应速率快，催化性能较好，合成聚合物分子量高，是目前该领域最具工业应用前景的催化剂之一。

发明内容

[0005] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，该催化剂催化效率高、反应选择性好。

[0006] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

[0007] 一种用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂，所述催化剂为2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物，结构式如下 。

[0008] 所述2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备方法如下：

[0009] （1）2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体的制备：取2,3-二甲氧基苯甲醛和邻苯二胺分别溶于甲醇溶液，室温下一边搅拌一边把2,3-二甲氧基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到邻苯二胺的甲醇溶液中，滴加完毕后，加热回流，搅拌1 2h，过滤出沉淀物，干燥，得到2,~3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体；

[0010] （2）2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备：取2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体于烧瓶中，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2,3-二甲氧~基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂。

[0011] 所述步骤（1）中2,3-二甲氧基苯甲醛和邻苯二胺的摩尔比为1:0.4 0.6。~

[0012] 所述步骤（2）中2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体与二乙基锌的摩尔比为1:1~1.2。

[0013] 利用权利要求1所述的用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，步骤如下：

[0014] 将2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入环氧环己烷，再加热至80160℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为3 6MPa，反应12 48h后冷却到室温，排出剩余~ ~ ~
气体，产物溶于氯仿中，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入浓溶液4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯。

[0015] 所述2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物与环氧环己烷的质量比为1: 100~300。

[0016] 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163.5g聚合物/g催化剂，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量超过90%。所述2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂用于催化二氧化碳与环氧环己烷共聚反应，具有催化效率高，选择性好的优点。

具体实施方式

[0017] 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。

[0018] 实施例1

[0019] 本实施例的用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备方法如下：

[0020] （1）取1.66g（0.01mol）2,3-二甲氧基苯甲醛和0.424g（0.004mol）邻苯二胺分别溶于20mL甲醇溶液，室温下一边搅拌一边把2,3-二甲氧基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到邻苯二胺的甲醇溶液中，滴加完毕后，加热回流，搅拌1h，过滤出沉淀物，干燥，得到2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体；

[0021] 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体的结构式为

[0022]

[0023] 对2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体进行结构表征：

[0024] 1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 3.72(s, 12H, -CH3), 6.6 7.7(m, 10H, ~aromatic H), 8.45 (s, 2H, -CH)；

[0025] （2）取2.02g（0.005mol） 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺于烧瓶中，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2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂。

[0026] 实施例2

[0027] 本实施例的用于制备聚碳酸环己烯酯的锌基催化剂2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物的制备方法如下：

[0028] （1）取1.66g（0.01mol）2,3-二甲氧基苯甲醛和0.636g（0.006mol）邻苯二胺分别溶于20mL甲醇溶液，室温下一边搅拌一边把2,3-二甲氧基苯甲醛的甲醇溶液缓慢滴加到邻苯二胺的甲醇溶液中，滴加完毕后，加热回流，搅拌2h，过滤出沉淀物，干燥，得到2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体；

[0029] （2）取2.02g（0.005mol） 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺配体于烧瓶中，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2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂。

[0030] 实施例3

[0031] 本实施例利用2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，步骤如下：

[0032] 将0.1g 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入10g环氧环己烷，再加热至80℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为3MPa，反应30h后冷却到室温，排出剩余气体，产物溶于氯仿，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯7.23g，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量91%。

[0033] 实施例4

[0034] 本实施例利用2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，步骤如下：

[0035] 将0.1g实施例2得到的2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入30g环氧环己烷，再加热至120℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为5MPa，反应20h后冷却到室温，排出剩余气体，产物溶于氯仿，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯16.35g，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量96%。

[0036] 实施例5

[0037] 本实施例利用2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，步骤如下：

[0038] 将0.1g 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入30g环氧环己烷，再加热至160℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为6MPa，反应48h后冷却到室温，排出剩余气体，产物溶于一定量氯仿，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯14.51g，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量97%。

[0039] 实施例6

[0040] 本实施例利用2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化二氧化碳和环氧环己烷共聚反应制备聚碳酸环己烯酯的方法，步骤如下：

[0041] 将0.1g 2,3-二甲氧基苯甲醛缩邻苯二胺锌配合物催化剂置于高压釜内，于90℃真空干燥2h，缓慢充入氮气，置换釜内空气3次，然后使高压釜冷却到室温，加入20g环氧环己烷，再加热至110℃，然后充入二氧化碳，调节釜内压强为3MPa，反应12h后冷却到室温，排出剩余气体，产物溶于一定量氯仿，用G4砂芯漏斗过滤去除催化剂，然后加热浓缩得到浓溶液，倾入4倍体积的甲醇中沉出聚合物，真空干燥，得到聚碳酸环己烯酯10.37g，共聚物中聚碳酸酯摩尔含量92%。

[0042] 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。