CN103012493A - 单亚胺吡咯铁及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新化合物单亚胺吡咯铁及其制备方法和应用,该单亚胺吡咯铁是从母体结构上改变配体,使其结构新颖、易于纯化、且耐水耐氧性强、稳定性好,其是通过2-乙酰基吡咯作为前驱体,在微波条件下与一系列取代苯胺进行缩合反应,再与二价铁化合物配合而成,其制备方法简单,产率高,副产物少,而且采用微波方法使得反应速度快,操作简单,而且可以在乙烯聚合中应用,能够有效地限制乙烯聚合的方向和尺寸,达到聚合产物分子水平上的剪裁作用,具有良好的工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于后过渡金属烯烃聚合催化剂的研究技术领域,特备是涉及一种单亚胺吡咯铁化合物及其制备方法和应用。
背景技术
目前,石油化工仍然是化学工业的基础。以乙烯、丙烯、丁二烯、苯乙烯等为原料的聚烯烃产品在国民经济中占有最重要的地位。而催化剂的选择则是化学工业的核心技术之一。烯烃聚合催化剂具有三个重要的发展阶段:Ziegler-Natta催化剂体系;茂金属催化剂;非茂有机金属烯烃催化剂。
非茂有机金属烯烃催化剂指那些不含环戊二烯基,配位原子为O,N,S和C等,中心金属包括所有过渡金属元素和部分主族金属元素的有机金属配合物。人们习惯上将IIIB-VIB族的过渡金属催化剂称为前过渡金属催化剂,而将VIIIB族的催化剂称为后过渡金属催化剂。与前过渡金属催化剂相比,后过渡金属催化剂较低的亲氧性和对极性官能团的耐受性使得其有可能在温和条件下共聚乙烯和极性单体。近年来,后过渡金属催化剂的开发和研究得到了迅猛的发展(Angew.Chem.Int.Ed.,1999,38,428~447;Chem.Rev.,2000,100,1169~1203)。此后,人们努力寻找类似的催化体系并改良已有的催化体系以期获得高活性、高选择性的烯烃聚合催化剂。通过合成具有吡啶双亚胺类配体类似结构的分子(如将吡啶环变为吡咯环,双亚胺体系变为单亚胺体系等),现已得到了大量的此类催化剂,然而,对配体从母体结构上加以改变来制备后过渡金属配合物催化剂却很少有人进行探索。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种易于纯化、结构新颖、耐水耐氧性强、稳定性好的单亚胺吡咯铁。
本发明的目的之二在于提供上述单亚胺吡咯铁的制备方法,其操作简单,产率高。
本发明的目的之三在于提供了上述单亚胺吡咯铁在乙烯聚合催化的新用途。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是单亚胺吡咯铁的结构通式为:
式中R1为H、-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个;R2为H、-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个;X为Cl-、Br-、I-、NO3 -、SO4 2-离子中任意一个。
上述单亚胺吡咯铁的制备方法由以下步骤组成:
(1)将2-乙酰基吡咯与取代苯胺按照摩尔比为1:1~1.5的比例混合均匀,在功率为600~800W的微波条件下反应10~30分钟,反应粗品经过色谱分离,提纯,得到单亚胺吡咯;
(2)将浓度为20mmol/L的二价铁化合物的乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:0.8~1的比例混合,室温下反应3~10h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁;
上述的二价铁化合物是FeCl2、FeBr2、FeI2、Fe(NO3)2、FeSO4中任意一种。
上述步骤(1)中的取代苯胺结构通式为:
式中R1为H、-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个;R2为H、-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个。
在步骤(1)中将2-乙酰基吡咯与取代苯胺按照优选摩尔比为1:1.2的比例混合均匀,在功率为600~800W的微波条件下反应10~30分钟,反应粗品经过色谱分离,提纯,得到单亚胺吡咯。
在步骤(2)中将浓度为20mmol/L的二价铁化合物的乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以优选摩尔比为1:0.9的比例混合,室温下反应3~10h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁。
上述的单亚胺吡咯铁可以在乙烯聚合的中应用。
本发明的单亚胺吡咯铁是从母体结构上改变配体,使其结构新颖、易于纯化、且耐水耐氧性强、稳定性好,其是通过2-乙酰基吡咯作为前驱体,在微波条件下与一系列取代苯胺进行缩合反应,再与二价铁化合物配合而成,其制备方法简单,产率高,副产物少,而且采用微波方法使得反应速度快,操作简单,而且可以在乙烯聚合中应用,能够有效地限制乙烯聚合的方向和尺寸,达到聚合产物分子水平上的剪裁作用,具有良好的工业应用前景。
附图说明
图1为实施例1的单亚胺吡咯的核磁共振分析图。
图2为实施例1的单亚胺吡咯的红外光谱图。
图3为实施例1所制备的单亚胺吡咯铁的红外光谱图。
具体实施方式
现结合附图与实施例对本发明的技术方案进行进一步说明,但是本发明不仅限于下述的实施方式。
实施例1
单亚胺吡咯铁的结构通式为:
式中R1为-CH3,R2为H,X为Cl-。
化学名称为:二氯·2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯合铁(II)
上述单亚胺吡咯铁的制备方法由以下步骤组成:
(1)将0.1313g2-乙酰基吡咯与0.1342g结构式为式II的取代苯胺按照摩尔比为1:1.2的比例混合均匀,在功率为700W的微波条件下反应25分钟,反应粗品经过常规的色谱分离、提纯,得到单亚胺吡咯,即2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯。式II中R1为-CH3,R2为-H。
(2)将5mL浓度为20mmol/L的FeCl2乙醇溶液与4.5mL浓度为20mmol/L步骤(1)制备的2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:0.9混合,室温下反应6h,沉淀,用普通漏斗过滤,制得单亚胺吡咯铁。
实施例2
本实施例中,单亚胺吡咯铁的结构通式为式I,式中R1为-CH3,R2为H,X为Cl-,化学名称为:二氯·2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯合铁(II)。
上述单亚胺吡咯铁的制备方法由以下步骤组成:
(1)将0.1313g2-乙酰基吡咯与0.1118g式II的取代苯胺按照摩尔比为1:1的比例混合均匀,在功率为700W的微波条件下反应25分钟,反应粗品按照常规方法进行色谱分离,提纯,得到单亚胺吡咯;
其中式II中R1为-CH3,R2为-H。
(2)将5mL浓度为20mmol/L的FeCl2乙醇溶液与4mL浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:0.8混合,室温下反应6h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁。
实施例3
本实施例中,单亚胺吡咯铁的结构通式为式I,式中R1为-CH3,R2为H,X为Cl-,化学名称为:二氯·2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯合铁(II)。
上述单亚胺吡咯铁的制备方法由以下步骤组成:
(1)将0.1313g2-乙酰基吡咯与0.1677g式II的取代苯胺按照摩尔比为1:1.5的比例混合均匀,在功率为700W的微波条件下反应25分钟,反应粗品按照常规方法色谱分离、提纯,得到单亚胺吡咯;其中式II中R1为-CH3,R2为-H。
(2)将5mL浓度为20mmol/L的FeCl2乙醇溶液与5mL浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:1混合,室温下反应6h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁(II)。
实施例4
上述实施例1~3中,单亚胺吡咯铁的结构式与相应实施例相同。
制备该单亚胺吡咯铁的方法,在步骤(1)中将2-乙酰基吡咯与式II的取代苯胺混合均匀,在功率为600W的微波条件下反应10分钟,反应粗品按照常规方法色谱分离、提纯,其它的操作与相应的实施例相同,得到单亚胺吡咯;
其中式II中R1为-CH3,R2为-H。
在步骤(2)中,将浓度为20mmol/L的FeCl2乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下混合,室温下反应3h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁。
其他的步骤均与相应的实施例相同。
实施例5
上述实施例1~3中,单亚胺吡咯铁的结构式与相应实施例相同。
制备该单亚胺吡咯铁的方法中,在步骤(1)中将2-乙酰基吡咯与式II的取代苯胺混合均匀,在功率为800W的微波条件下反应30分钟,反应粗品按照常规方法色谱分离、提纯,其它的操作与相应的实施例相同,得到单亚胺吡咯;其中式II中R1为-CH3,R2为-H。
在步骤(2)中,将浓度为20mmol/L的FeCl2乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下混合,室温下反应10h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁。
其他的步骤均与相应的实施例相同。
实施例6
在上述实施例1~5中,单亚胺吡咯铁的结构通式为式I,式I中取代基R1的-CH3可以用H、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个来替换,其它键位与相应的实施例相同。
该单亚胺吡咯铁的制备方法中,在步骤(1)中所用原料式II的取代苯胺中,R1的-CH3可以相应地用H、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个来替换,其它键位与相应的实施例相同。其他的步骤与相应实施例相同。
实施例7
在上述实施例1~6中,单亚胺吡咯铁的结构通式为式I,式I中取代基R2的H原子可以用-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个来替换,其它键位与相应的实施例相同。
该单亚胺吡咯铁的制备方法中,在步骤(1)中所用原料式II的取代苯胺中,R2的H原子可以相应地用-CH3、-CH2CH3、-CH2-CH3-CH2、-CH2(CH3)2、-CH2-CH3-CH2-CH2、C6H5-、-OCH3中任意一个来替换,其它键位与相应的实施例相同。其他的步骤与相应实施例相同。
实施例8
在上述实施例1~7中,单亚胺吡咯铁的结构通式为式I,式I中取代基X的Cl-离子可以用Br-、I-、NO3 -、SO4 2-离子中任意一个来替换,其它键位与相应的实施例相同。
在制备该单亚胺吡咯铁的方法中,在步骤(2)中,原料FeCl2可以相应用等摩尔量的FeBr2、FeI2、Fe(NO3)2、FeSO4来替换,其他的步骤与相应实施例相同。
上述单亚胺吡咯铁可以在乙烯聚合中使用,能够有效地限制乙烯聚合的方向和尺寸,达到聚合产物分子水平上的剪裁作用。其具体的使用方法如下:
120℃下干燥过的250mL聚合瓶抽真空通氮气置换三次,抽真空时用酒精灯烘烤瓶壁,然后用乙烯置换两次,至反应体系中充满乙烯,在反应釜中加入甲苯,电磁搅拌(900r/min)让甲苯充分吸收乙烯至饱和,在氮气保护下在schlenk(双管路系统)管中依次加入4.2mg单亚胺吡咯铁、5mL甲苯和7.2mL浓度为1.4mol/L的烷基铝氧烷得催化剂活性物种,搅拌10分钟后注入聚合瓶中,在室温常压下进行聚合反应1h,加入稀盐酸溶液终止反应,加入50mL盐酸乙醇(体积比为1:4)溶液使聚合物沉淀完全,过滤,洗涤,得到聚乙烯。
为了确定本发明的有益效果,发明人通过大量的实验研究证明,具体如下:
1、对实施例1所制备的单亚胺吡咯即2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯通过INOVA-400型核磁共振试验仪,内标为TMS,溶剂为CDCl3进行核磁共振分析,结果为1H NMR(400MHz,CDCl3):δ6.87(s,2H,phenyl-H间),6.72(t,1H,pyrrole-H),6.63(t,1H,pyrrole-H),6.23(d,1H,pyrrole-H),2.28(s,3H,N═C(CH3)),1.98(d,9H,phenyl-CH3),参见图1。
2、对实施例1所制备的单亚胺吡咯即2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯和单亚胺吡咯铁即二氯·2-{1-[(2,6-二甲苯基)亚胺]乙基}吡咯合铁(II)分别用傅立叶红外光谱分析仪进行红外光谱分析,结果参见图2、图3。
由图2和图3对比可以看出,对比配体和配合物的特征吸收峰可以发现,νC=N由1668.1cm-1减小到1554.6cm-1,C=N伸缩振动产生了显著红移,说明配体与金属铁发生了较强的配位作用。
Claims (6)
2.一种权利要求1所述的单亚胺吡咯铁的制备方法由以下步骤组成:
(1)将2-乙酰基吡咯与取代苯胺按照摩尔比为1:1~1.5的比例混合均匀,在功率为600~800W的微波条件下反应10~30分钟,反应粗品经过色谱分离,提纯,得到单亚胺吡咯;
(2)将浓度为20mmol/L的二价铁化合物的乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:0.8~1的比例混合,室温下反应3~10h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁;
上述的二价铁化合物是FeCl2、FeBr2、FeI2、Fe(NO3)2、FeSO4中任意一种。
4.根据权利要求2所述的单亚胺吡咯铁的制备方法,其特征在于:在步骤(1)中将2-乙酰基吡咯与取代苯胺按照摩尔比为1:1.2的比例混合均匀,在功率为600~800W的微波条件下反应10~30分钟,反应粗品经过色谱分离,提纯,得到单亚胺吡咯。
5.根据权利要求2所述的单亚胺吡咯铁的制备方法,其特征在于:在步骤(2)中将浓度为20mmol/L的二价铁化合物的乙醇溶液与浓度为20mmol/L的单亚胺吡咯乙醇溶液在氮气保护下以摩尔比为1:0.9的比例混合,室温下反应3~10h,沉淀,过滤,制得单亚胺吡咯铁。
6.权利要求1~5任一项所述的单亚胺吡咯铁在乙烯聚合中的应用。
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