一种双金属席夫碱Mo配合物制备及其在催化烯烃环氧化中应用

摘要

本发明属于烯烃环氧化催化技术领域，具体涉及一种双金属席夫碱Mo配合物其制备方法。该双金属席夫碱Mo配合物主要由以下步骤制备得到：（1）将3,3‑二氨基联苯胺原料与水杨醛类原料进行缩合反应制备配体；（2）将配体与钼源反应，制得双金属席夫碱Mo配合物。本发明解决了现有技术中烯烃环氧化催化效果与回收利用技术存在的不足，提供一种具有高效，高选择性，同时可回收重复利用等特点的双金属席夫碱Mo配合物催化剂。

权利要求

1.一种双金属席夫碱Mo配合物，其特征在于：具有如下分子结构：式1如下：；

其中：R为H，C(CH3)3，二乙氨基或C1~C10烷基链中的任意一种。

2.一种制备如权利要求1所述的双金属席夫碱Mo配合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将3,3-二氨基联苯胺与水杨醛或水杨醛衍生物进行缩合反应，在50-80℃下搅拌5-

12 h；

（2）将步骤（1）所得席夫碱配体与钼源 进行配位反应，50-80℃下搅拌5-10 h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

3.根据权利要求2所述的双金属席夫碱Mo配合物的制备方法，其特征在于：所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶水杨醛或水杨醛衍生物=1∶4-5。

4.根据权利要求2所述的双金属席夫碱Mo配合物的制备方法，其特征在于：所述水杨醛衍生物为：4-叔丁基水杨醛、4-二乙氨基水杨醛或第4位C1 C10烷基取代的水杨醛中的任意~

一种。

5.根据权利要求2所述的双金属席夫碱Mo配合物的制备方法，其特征在于：所示席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:2-4；配位的溶剂为甲醇。

6.一种权利要求1所述的双金属席夫碱Mo配合物的应用，其特征在于：用于催化烯烃环氧化。

7.如权利要求所述6的双金属席夫碱Mo配合物的应用，其特征在于：将多种烯烃与氧化剂在双金属席夫碱Mo配合物下进行氧化反应，制得环氧化合物。

8.如权利要求7所述的双金属席夫碱Mo配合物的应用，其特征在于：所述的氧化剂为叔丁基过氧化氢或双氧水；氧化反应温度为50-80℃。

说明书

一种双金属席夫碱Mo配合物制备及其在催化烯烃环氧化中

应用

技术领域

[0001] 本发明属于席夫碱钼配合物其制备方法及应用领域，具体涉及一种双金属席夫碱Mo配合物制备及其烯烃催化应用。

背景技术

[0002] 环氧化反应广泛应用于化工行业，生产的环氧化合物用途多样。环氧化合物应用广泛，可用于农药三环锡和克螨特以及高分子调节剂、表面活性剂和涂料等的制备。

[0003] 环氧化物是一种重要的有机化工原料，是合成手性目标产物的高价值中间体，其被广泛应用于制药和农业领域。通过烯烃的不对称环氧化是合成环氧化物的最佳途径。
Salen-Mn(III)催化剂已被Jacobsen-Katsuki等人证实其在烯烃环氧化反应中表现出良好
的活性和高的对映选择性。

[0004] 烯烃环氧化的催化剂有均相与多相之分，目前研究较多的均相催化剂有金属卟啉类、金属酞菁类、金属氧化物类以及过渡金属席夫碱类等，它们制备方法简单，活性中心与
反应物同相，使用时各组分更容易相互作用，因此催化活性高，但是它们反应后难以与产物
分离，不能重复使用。一般是将均相催化剂固载化，能够解决上述均相催化剂难分离等问
题，引起了广泛的关注和研究。将均相催化剂固定在各种无机或有机载体上制备的多相催
化剂具有反应条件温和、易与产物分离、可重复使用等优点，但是，与均相催化剂相比，制备
表征稍复杂，催化活性降低。

[0005] 目前为止，研究较多的均相过渡金属席夫碱类催化剂一般是对称结构单金属活性中心的，合成工艺简单，一般二胺与醛先合成对称席夫碱配体，然后将配体与过渡金属配合
物配位，制备对称结构过渡金属席夫碱催化剂。张萍等人先将(1S,2S)-1,2-二苯基乙二胺
和水杨醛衍生物反应制得席夫碱配体，后将配体与四水醋酸钴配位制备对称Salen Co(II)
配合物，其作催化剂催化烯烃环氧化。在此基础上，人们将Salen配体换成其它类型的配体，
制备出新的锰配合物催化剂。2004年Stack等人将19种锰配合物用于终端烯烃的环氧化反
应，当催化剂用量为0.1％mol，过氧乙酸做氧化剂，乙腈做溶剂时，其中四种配合物室温催
化1-辛烯环氧化反应5min产物收率达80％。2006年Stack等人筛选出22中锰配合物用于终
端烯烃环氧化反应。当催化剂用量为0.1％mol，过氧乙酸做氧化剂，乙腈做溶剂时，其中四
种配合物室温催化1-辛烯环氧化反应5min产物收率达92％。2015年，Sun等人用氨基吡啶N4
配体和三氟磺酸锰制备锰配合物催化剂为0.1％mol，H2O2做氧化剂，2-甲基丁酸做添加剂
啊，乙腈做溶剂条件下，-30℃反应1h，苯乙烯衍生物环氧化产物收率高达99％。2016年，
Stack等人用吡啶-2-甲酸和三氟甲磺酸锰原位形成催化剂，当催化剂用量为0.1％mol，在
PAAM(PAAM＝10∶3∶13(v/v/v)32％PAA/10％KOH(aq)/AcOH)做氧化剂，乙腈做溶剂条件下，0
℃反应5min，1-辛烯环氧化产物收率高达83％。(T.Daniel P.Stack et al，2004，18，3119-
3122；T.Daniel P.Stack et al，Journal of molecular catalysis A：chemical，2006，
251，78-88；Org.Lett.2016，18，2528-2531；Org.Lett.，2016，18，372-375)。

[0006] 尽管人们对过渡金属配合物作为烯烃环氧化催化剂做了大量的研究，但仍然面临着巨大的挑战，金属离子、配体、氧化剂和添加剂都可能对烯烃环氧化反应活性产生重大的
影响。因此，人们一直在尝试寻找新的配合物催化体系，以便得到廉价易得、催化活性高的
过渡金属配合物催化剂。

[0007] 鉴于此，如何将席夫碱配体制备成席夫碱锰配合物，并用于烯烃环氧化反应，同时能通过简单的过滤离心方法将催化剂进行回收利用，成为本发明需要解决的技术问题。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种双金属席夫碱配体及其制备方法和在烯烃环氧化催化应用。

[0009] 所述一种双金属席夫碱Mo配合物，其结构如下：

[0010]

[0011] 其中：R为H，叔丁基，二乙氨基或C1～C10烷基链中的任意一种。

[0012] 一种制备如权利要求1所述的双金属席夫碱Mo配合物的方法包括以下步骤：

[0013] (1)将3,3-二氨基联苯胺与水杨醛或水杨醛衍生物进行缩合反应，在50-80℃下搅拌5-12h；

[0014] (2)将步骤(1)所得席夫碱配体与钼源进行配位反应，50-80℃下搅拌5-10h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0015] 所述水杨醛衍生物为：4-叔丁基水杨醛、4-二乙氨基水杨醛或第4位C1～C10烷基取代的水杨醛中的任意一种。

[0016] 步骤(1)优选地所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶水杨醛或水杨醛衍生物＝1∶4-5；

[0017] 步骤(1)缩合反应的溶剂优选为甲醇或甲苯；

[0018] 步骤(2)优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:2-4。

[0019] 步骤(2)配位的溶剂优选为甲醇；

[0020] 步骤(2)所述的钼源优选为乙酰丙酮钼；

[0021] 本发明的有益效果有：

[0022] (1)本发明的双金属席夫碱Mo配合物在环内烯烃环氧化反应中应用；用作催化剂，用于催化环内烯烃环氧化反应。

[0023] (2)本发明的双金属席夫碱Mo配合物在长链烯烃环氧化反应中应用；用作催化剂，用于催化环长链烃环氧化反应。

[0024] (3)本发明的双金属席夫碱Mo配合物是一种性能优异的烯烃环氧化催化剂，利用本发明双金属席夫碱Mo配合物在催化反应时，所需催化剂用量少，催化剂活性高，为烯烃环
氧化反应提供了一种新型的双金属席夫碱Mo催化剂。

[0025] (4)本发明双金属席夫碱Mo配合物可以在催化后通过离心分离，进行下一次循环使用。

附图说明

[0026] 图1实施例1制得的催化剂的核磁图。

[0027] 图2实施例1原料与催化剂傅里叶变换红外光谱学(FTIR)图。

具体实施方式

[0028] 本发明提供了上述双金属席夫碱Mo配合物的制备方法及其光谱性能。下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本发明。以下实施例仅是说明性的，应该明白，本发明并不
受下述实施例的限制。

[0029] 实施例1：R＝4-二乙氨基

[0030] (1)催化剂的制备

[0031] 将3,3-二氨基联苯胺原料与4-二乙氨基水杨醛原料进行缩合反应，在80℃下搅拌12h；制备得到席夫碱配体；

[0032] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶4-二乙氨基水杨醛＝1∶4；

[0033] 将席夫碱配体与钼源进行配位反应，50℃下搅拌5h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0034] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:2。

[0035] 所配位的溶剂为甲醇

[0036] 缩合反应的溶剂为甲苯。

[0037] (2)催化环辛烯环氧化

[0038] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％。

[0039] 实施例2：R＝C(CH3)3

[0040] (1)催化剂的制备

[0041] 将3,3-二氨基联苯胺原料与4-叔丁基水杨醛原料进行缩合反应，在80℃下搅拌12h；制备得到席夫碱配体；

[0042] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶4-叔丁基水杨醛＝1∶5；

[0043] 将配体与钼源进行配位反应在，80℃下搅拌5h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0044] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:4。

[0045] 所配位的溶剂为甲醇；

[0046] 缩合反应的溶剂为甲醇。

[0047] (2)催化环辛烯环氧化

[0048] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％。

[0049] 实施例3：R＝H

[0050] (1)催化剂的制备

[0051] 将3,3-二氨基联苯胺原料与水杨醛原料进行缩合反应，在80℃下搅拌12h；

[0052] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶水杨醛＝1∶4；制备得到席夫碱配体；

[0053] 将配体与钼源进行配位反应在，50℃下搅拌5h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0054] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:2。

[0055] 所配位的溶剂为甲醇

[0056] 缩合反应的溶剂为甲苯。

[0057] (2)催化环辛烯环氧化

[0058] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％。

[0059] 实施例4：R＝CH2CH3

[0060] (1)催化剂的制备

[0061] 将3,3-二氨基联苯胺原料与4-乙基水杨醛原料进行缩合反应，在50-80℃下搅拌8h；制备得到席夫碱配体；

[0062] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶4-乙基水杨醛＝1∶4.5；

[0063] 将配体与钼源进行配位反应在，70℃下搅拌10h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0064] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:4。

[0065] 所配位的溶剂为甲醇

[0066] 缩合反应的溶剂为甲醇。

[0067] (2)催化环辛烯环氧化

[0068] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％

[0069] 实施例5：R＝CH2CH2CH3

[0070] (1)催化剂的制备

[0071] 将3,3-二氨基联苯胺原料与4-丙基水杨醛原料进行缩合反应，在50-80℃下搅拌12h；制备得到席夫碱配体；

[0072] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶4-丙基水杨醛＝1∶5；

[0073] 将配体与钼源进行配位反应在，80℃下搅拌10h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0074] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:4。

[0075] 所配位的溶剂为甲醇

[0076] 缩合反应的溶剂为甲苯。

[0077] (2)催化环辛烯环氧化

[0078] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％

[0079] 实施例6：R＝；CH2CH2CH2CH3

[0080] (1)催化剂的制备

[0081] 将3,3-二氨基联苯胺原料与4-丁基水杨醛原料进行缩合反应，在80℃下搅拌12h；制备得到席夫碱配体；

[0082] 所述3,3-二氨基联苯胺的用量，按摩尔比计，3,3-二氨基联苯胺∶4-丁基水杨醛＝1∶5；

[0083] 将配体与钼源进行配位反应在，80℃下搅拌10h，得到双金属席夫碱Mo配合物。

[0084] 优选地，所述席夫碱配体与钼源的摩尔比为1:4。

[0085] 所配位的溶剂为甲醇

[0086] 缩合反应的溶剂为甲醇。

[0087] (2)催化环辛烯环氧化

[0088] 向25mL圆底烧瓶中依次加入10mmol环辛烯和30mmol叔丁基过氧化氢，50mg的上述催化剂和10mL1,2-二氯乙烷，油浴80℃下搅拌1h，待反应结束后过滤，滤液通过气相色谱定
性分析，得到单一产物，经与标准物比较，为环辛烯的环氧化合物为环氧环辛烷，然后通过
气相色谱内标法进行定量分析，确定环辛烯的转化率为95％

[0089] 实施例7：催化剂的回收利用

[0090] 将应用实施例6中的反应液过滤，将滤饼用适量甲醇洗涤、干燥后再按照应用实施例6中的反应条件进行反应。即，此滤饼是替代50mg应用实施例6中制备的催化剂，其余步骤
同应用实施例6。回收1次后，环辛烯的转化率为94％，选择性为100％；回收2次后，环辛烯的
转化率为91％，选择性为100％；回收3次后，环辛烯的转化率为90％，选择性为100％。

[0091] 产物表征测试：

[0092] 实施例1双金属席夫碱Mo配合物红外光谱、核磁氢谱和性能测试结果参见附图1-2，核磁数据为1HNMR(400MHz,DMSO,TMS)＝1.10(t,12H,CH3),3.42(m,8H,CH2),6.04(s,2H,
CH),6.37(d,2H,CH),6.84(d,1H,CH),7.43(t,4H,CH),8.81(d,1H,CH),9.22(d,1H,CH).元
素分析C56H62Mo2N8O8:C,57.63；H,5.35；N,9.60；.Found:C,57.21；H,5.23；N,9.48。

[0093] 图2中的a为实施例1样品中4-二乙氨基水杨醛，b为3,3-二氨基联苯胺，c为步骤(1)席夫碱配体，d为实施例1制备得到的催化剂。

[0094] 虽然用上述实施方式描述了本发明，应当理解的是，在不背离本发明的精神的前提下，本发明可进行进一步的修饰和变动，且这些修饰和变动均属于本发明的保护范围之
内。