CN109912732B - 一种成键吡啶胺铁系催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成键吡啶胺铁系催化剂及其制备方法与应用，涉及共轭二烯烃催化聚合技术领域，所述铁系催化剂，由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂为烷基取代吡啶胺铁配合物，助催化剂为甲基铝氧烷或烷基铝，上述的铁催化体系在异戊二烯聚合中表现为高活性，得到的聚合物分子量高，分子量分布较窄，同时聚合物的微观结构可以通过调节主催化剂结构来调控，同时，反应的活性取决于不同取代基的主催化剂和不同种类助催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及共轭二烯烃催化聚合领域，具体涉及一种成键吡啶胺铁系催化剂，还涉及催化剂的制备方法与在异戊二烯聚合中的应用。
背景技术
近年来，环境友好的后过渡金属催化烯烃聚合引起科学家们越来越多的关注。铁系催化剂因其环境友好性、经济性、生物相容性以及对极性单体具有较好的耐受性，在异戊二烯聚合中也得到广泛关注。目前铁催化剂催化异戊二烯聚合的含氮配体主要为吡啶亚胺或者吡啶胺类，但是这两种体系的骨架容在助催化剂的左右下有可能发生双键加成反应或从拔去NH上的氢使得整个催化体系为多活性中心物种而影响催化剂的活性与选择性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种成键吡啶胺铁系催化剂及其制备方法与应用。技术方案如下：
首先，本发明提供一种成键吡啶胺铁系催化剂：由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂为吡啶胺铁配合物，其通用结构式为
其中，R1为苯基、苄基、取代苄基、烷烃、环烷烃、二苯甲基或取代二苯甲基；R2为H，甲基，乙基，苯基或者取代苯基；R3为氢、烃基或芳基；助催化剂为甲基铝氧烷(MAO)或烷基铝，所述甲基铝氧烷结构通式为
其中n为4-40的自然数,所述烷基铝为三甲基铝，三乙基铝或三异丁基铝；助催化剂中的铝元素与主催化剂中的铁元素的摩尔比为(100-2000):1。该类体系在催化异戊二烯聚合反应时具有高催化活性，并且得到聚合物的微观结构可以通过主催化剂上配体的修饰进行调控。
所述的铁系催化剂，优选吡啶胺铁配合物结构式为以下结构式：
本发明还提供了上述吡啶胺铁配合物的制备方法：将吡啶胺配体溶于无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入丁基锂，恢复室温，搅拌1h。再向体系中加入与吡啶胺配体等摩尔量的FeCl3，室温下搅拌反应24-48h，经过后处理，最终干燥得到吡啶胺铁配合物。
所述后处理，具体为：氩气氛围下过滤，收集滤渣或滤液，真空抽干，用正己烷洗2-5次(至滤液为无色澄清)。所述干燥为真空抽干。
所述丁基锂与吡啶胺配体的摩尔比为1.1:1。
所述吡啶胺配体结构式为以下结构式中的一种：
本发明还提供了所述成键吡啶胺铁系催化剂在催化异戊二烯聚合中的应用：在无水无氧条件下，向反应器中加入吡啶胺铁系催化剂的助催化剂、主催化剂、异戊二烯单体和溶剂形成反应体系，然后搅拌发生聚合反应，反应结束后加入淬灭剂，用乙醇洗涤两次，分离提纯得到聚异戊二烯产品。
所述溶剂为甲苯、石油醚、戊烷或己烷中的一种或二种以上，优选甲苯；异戊二烯单体在溶剂中的浓度为2-10mol/L，优选浓度为4mol/L。
反应体系中，异戊二烯单体与吡啶胺铁系催化剂中主催化剂中铁元素的摩尔比为(1000-20000):1，优选摩尔比为2500:1。
所述聚合反应的温度为-40℃-50℃，聚合反应时间为1min-240min,优选聚合反应时间120min。
优选地，所述反应体系中还包括脱烷基化试剂，所述脱烷基化试剂为B(C6F5)3、[Ph3C][B(C6F5)4]、[PhNMe2H][B(C6F5)4]的一种；脱烷基化试剂中硼元素与主催化剂中铁元素摩尔比为(1-10):1，优选摩尔比1:1。
所述淬灭剂为甲醇盐酸溶液，其中甲醇与盐酸(12mol/L的浓盐酸)的体积比为50:1；用量为所述溶剂体积的2倍。
优选地，在反应淬灭后加入抗老化剂，所述抗老化剂为质量比为1％2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的乙醇溶液(无水乙醇)，用量为所述溶剂体积的20％。
上述聚合反应中，加料顺序对反应活性及选择性的影响。加料顺序可以为：
(1)助催化剂，溶剂，异戊二烯依次加入后，再加入主催化剂进行聚合反应从而得到聚异戊二烯；
或者(2)助催化剂，溶剂，主催化剂依次加入后，再加入异戊二烯进行聚合反应从而得到聚异戊二烯。
或者(3)主催化剂，甲苯，异戊二烯依次加入后，再加入助催化剂进行聚合反应从而得到聚异戊二烯。
本发明专利的有益效果：
1、本申请的铁催化体系为吡啶胺铁配合物催化异戊二烯聚合，主催化剂制备简单易得，成本低；异戊二烯聚合反应既可以在甲基铝氧烷的二组分中进行，也可以在烷基铝和去烷基化试剂组成的三组分中进行。
2、整个催化异戊二烯聚合体系都具有较高的反应活性。根据加入主催化剂种类的不同，得到的聚异戊二烯中cis-1,4-结构所占30％-80％，trans-1,4-结构占0-30％，3,4-结构所占10％-60％，选择性良好且可控。
3、本申请的铁系催化剂两组分体系不使用昂贵的去烷基化试剂，成本更低，具有很好的工业化价值。
具体实施方案
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明：
一、制备主催化剂吡啶亚胺铁配合物
实施例1
本实施例制备吡啶胺铁络合物A：
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将二异丙基苯基取代的吡啶胺配体(结构式LA)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将吡啶胺配体等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C18H23Cl2FeN2:[M-Cl]+：理论值：358.0894；实测值：358.0889。
元素分析：C18H23Cl2FeN2：理论值：C,54.85％；H,5.88％；N,7.11％；实测值:C,54.55％；H,5.91％；N,7.09％。
实施例2
本实施例制备吡啶胺铁络合物B：
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将苯基取代的吡啶胺配体(结构式LB)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C12H11Cl2FeN2:[M-Cl]+：理论值：273.9955；实测值：273.9961。
元素分析：C12H11Cl2FeN2：理论值：C,46.50％；H,3.58％；N,9.04％；实测值:C,46.48％；H,3.61％；N,9.05％.
实施例3
本实施例制备吡啶胺铁络合物C：
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将二苯基甲基取代的吡啶胺配体(结构式LC)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C19H17Cl2FeN2:[M-Cl]+：理论值：364.0424；实测值：364.0419。
元素分析：C19H17Cl2FeN2：理论值：C,57.04％；H,4.28％；N,7.00％；实测值:C,57.05％；H,4.31％；N,6.98％.
实施例4
本实施例制备吡啶胺铁络合物D：
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将苄基取代的吡啶胺配体(结构式LD)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C13H13Cl2FeN2:[M-Cl]+：理论值：288.0111；实测值：288.0115。
元素分析：C13H13Cl2FeN2：理论值：C,48.19％；H,4.04％；N,8.65％；实测值:C,48.21％；H,4.08％；N,8.61％.
实施例5
本实施例所制备吡啶胺铁络合物E，
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将4-甲氧基苄基取代的吡啶胺配体(结构式LE)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C14H15Cl2FeN2O：[M-Cl]+：理论值：318.0217；实测值：318.0217。
元素分析：C14H15Cl2FeN2O：理论值：C,47.50％；H,4.27％；N,7.91％；实测值:C,47.45％；H,4.31％；N,7.89％.
实施例6
本实施例所制备吡啶胺铁络合物F，
25mL Schlenk反应管抽烤三次，将4-三氟甲基苄基取代的吡啶胺配体(结构式LF)溶于5mL无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入1.1eq.丁基锂，恢复室温，搅拌1h。将等摩尔比FeCl3溶于5mL无水THF中，并将溶液逐滴加入反应体系中。室温下搅拌过夜，反应结束后，氩气氛围下过滤，收集滤液，真空抽干THF，加入10mL重蒸正己烷洗2次(滤液为无色澄清)，真空抽干至恒重，得到深蓝色固体，结构式：
质谱分析：C14H12Cl2F3FeN2：[M-Cl]+：理论值：355.9985；实测值：355.9991。
元素分析：C14H12Cl2F3FeN2：理论值：C,42.90％；H,3.09％；N,7.15％；实测值:C,42.95％；H,3.13％；N,7.09％.
异戊二烯聚合反应
在催化聚合反应中，主催化剂可以单独加入，也可以以其二氯甲烷溶液的形式加入。
实施例7(对比例)(实施例7-11是不同助催化剂对异戊二烯聚合活性和选择性影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入三甲基铝(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，未得到聚合物。
实施例8(对比例)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入三乙基铝(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，未得到聚合物。
实施例9(对比例)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入一氯二乙基铝(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，未得到聚合物。
实施例10(对比例)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入二氯乙基铝(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，产率>99％，聚合物多为阳离子聚合交联产物。
实施例11(对比例)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：122139，分子量分布(PDI)：2.5。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占67％，trans-1,4-结构占6％，3,4-结构占27％。
实施例12(实施例12-13是验证助催化剂与主催化剂的摩尔比对异戊二烯聚合活性和选择性影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(8mmol，1000eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：89376，分子量分布(PDI)：3.3。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占65％，trans-1,4-结构占8％，3,4-结构占27％。
实施例13
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(2mmol，250eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：95％，数均分子量(Mn)：10257，分子量分布(PDI)：2.4。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占62％，trans-1,4-结构占5％，3,4-结构占33％。
实施例14(对比例)(实施例14-15是验证反应溶剂对异戊二烯聚合活性和选择性影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水石油醚5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应。产率：>99％，数均分子量(Mn)：118245，分子量分布(PDI)：2.8。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占60％，trans-1,4-结构占5％，3,4-结构占35％。
实施例15
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水己烷5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：98743，分子量分布(PDI)：2.8。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占70％，trans-1,4-结构占5％，3,-4结构占25％。
实施例16(实施例16-18是验证反应温度对异戊二烯聚合活性和选择性影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在50℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：82％，数均分子量(Mn)：71766，分子量分布(PDI)：3.2。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占55％，trans-1,4-结构占9％，3,4-结构占36％。
实施例17
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在0℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：128065，分子量分布(PDI)：2.4。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占70％，trans-1,4-结构占5％，3,4-结构占25％。
实施例18
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在-25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：78％，数均分子量(Mn)：156948，分子量分布(PDI)：2.4。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占72％，trans-1,4-结构占0％，3,4-结构占28％。
实施例19(实施例19-20是不同异戊二烯量对异戊二烯聚合活性和选择性的影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯25mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(10mL,100.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：98％，数均分子量(Mn)：167988，分子量分布(PDI)：2.2。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占65％，trans-1,4-结构占5％，3,4-结构占30％。
实施例20
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例1制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)，无水甲苯50mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(20mL,200.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：57％，数均分子量(Mn)：235401，分子量分布(PDI)：2.0。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占64％，trans-1,4-结构占3％，3,4-结构占33％。
实施例21(实施例21-25是验证催化剂种类对异戊二烯聚合活性和选择性影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例2制备得到的催化剂(2.8mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：84625，分子量分布(PDI)：3.2。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占42％，trans-1,4-结构占4％，3,4-结构占54％。
实施例22
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例3制备得到的催化剂(3.1mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：105891，分子量分布(PDI)：1.8。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占41％，trans-1,4-结构占8％，3,4-结构占51％。
实施例23
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入实施例4制备得到的催化剂(2.7mg,8μmol)，无水甲苯5mL，加入MAO(4mmol，500eq.)，异戊二烯(2mL,20.0mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：116473，分子量分布(PDI)：2.1。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占47％，trans-1,4-结构占3％，3,4-结构占50％。
实施例24
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，甲基铝氧烷(4mmol),异戊二烯(2mL,20.0mmol)，实施例5制备得到的催化剂(2.7mg,8μmol)的1mL二氯甲烷溶液，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：128464，分子量分布(PDI)：1.9。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占49％，trans-1,4-结构占8％，3,4结构占43％。
实施例25
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，甲基铝氧烷(4mmol),异戊二烯(2mL,20.0mmol)，实施例6制备得到的催化剂(3.2mg,8μmol)的1mL二氯甲烷溶液，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：124352，分子量分布(PDI)：2.1。不同结构所占比例：cis-1-,4-结构占55％，trans-1,4-结构占5％，3,4-结构占40％。
实施例26(实施例26-29是验证催化剂在三组分条件下，即体系中含有脱烷基化试剂的情况下，对异戊二烯聚合活性和选择性的影响)
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，三甲基铝(0.80mmol)，实施例1制备的催化剂(3.2mg,8μmol)的2mL二氯甲烷溶液，搅拌2min，加入硼盐[CPh3][B(C6F5)4](8μmol)，搅拌2min，异戊二烯(2mL,20mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：57658，分子量分布(PDI)：3.1。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占45％，trans-1,4-结构占5％，3,4结构占50％。
实施例27
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，三乙基铝(0.80mmol)，实施例1制备的催化剂(3.2mg,8μmol)的2mL二氯甲烷溶液，搅拌2min，加入硼盐[CPh3][B(C6F5)4](8μmol)，搅拌2min，异戊二烯(2mL,20mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：55608，分子量分布(PDI)：3.5。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占50％，trans-1,4-结构占2％，3,4-结构占48％。
实施例28
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，三异丁基铝(0.80mmol),实施例1制备的催化剂(3.2mg,8μmol)的2mL二氯甲烷溶液，搅拌2min，加入硼盐[CPh3][B(C6F5)4](8μmol)，搅拌2min，异戊二烯(2mL,20mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：59287，分子量分布(PDI)：2.9。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占54％，trans-1,4-结构占3％，3,4-结构占43％。
实施例29
在氩气氛围下，在25mL希莱克(Schlenk)管中，依次加入无水甲苯5mL，MAO(0.80mmol),实施例1制备的催化剂(3.2mg,8μmol)的2mL二氯甲烷溶液，搅拌2min，加入硼盐[CPh3][B(C6F5)4](8μmol)，搅拌2min，异戊二烯(2mL,20mmol)，在25℃下聚合120min，反应用10mL的甲醇盐酸溶液(MeOH/HCl＝50/1)淬灭反应，用乙醇洗涤两次，得到弹性体聚合物。产率：>99％，数均分子量(Mn)：91938，分子量分布(PDI)：2.1。不同结构所占比例：cis-1,4-结构占45％，trans-1,4-结构占2％，3,4-结构占53％。
部分实施例的数据设置如下表。
上述实施例为本发明的较佳实施案例，但本发明的实施案例并不受列举实施例的限制，其它任何未背离本发明的核心思想与原理所做的改变、修饰、组合、替代、简化均视为等效替代，都应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种成键吡啶胺铁系催化剂，其特征在于：由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂为吡啶胺铁配合物，其通用结构式为
其中，R1为苯基、苄基、取代苄基、烷烃、二苯甲基、取代二苯甲基中的一种；R2为H、甲基、乙基、苯基或取代苯基中的一种；R3为氢、烃基或芳基中的一种；助催化剂为甲基铝氧烷(MAO)或烷基铝，所述甲基铝氧烷结构通式为
其中n为4-40的自然数,所述烷基铝为三甲基铝，三乙基铝或三异丁基铝；助催化剂中的铝元素与主催化剂中的铁元素的摩尔比为(100-2000):1。
2.根据权利要求1所述的成键吡啶胺铁系催化剂，其特征在于：所述吡啶胺铁配合物结构式为以下结构式中的一种：
3.一种权利要求1或2中所述的成键吡啶胺铁配合物的制备方法，其特征在于：将吡啶胺配体溶于无水THF中，冷却至-78℃，向体系中逐滴加入丁基锂，恢复室温，搅拌1h；再向体系中加入与吡啶胺配体等摩尔量的FeCl3，室温下搅拌反应24-48h，经过后处理，最终干燥得到吡啶胺铁配合物。
4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：所述吡啶胺配体结构式为以下结构式中的一种：
5.一种权利要求1或2所述的催化剂在异戊二烯聚合中的应用，其特征在于：在无水无氧条件下，向反应器中加入吡啶胺铁系催化剂的助催化剂、主催化剂、异戊二烯单体和溶剂形成反应体系，然后搅拌发生聚合反应，反应结束后加入淬灭剂，用乙醇洗涤两次，分离提纯得到聚异戊二烯产品。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述溶剂为甲苯、石油醚、戊烷或己烷中的一种或二种以上；异戊二烯单体在溶剂中的浓度为2-10mol/L。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：反应体系中，异戊二烯单体与铁系催化剂中主催化剂中铁元素的摩尔比为(1000-5000):1。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述聚合反应的温度为-40℃-50℃，聚合时间为1min–240min。
9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述反应体系中还包括脱烷基化试剂，所述脱烷基化试剂为B(C6F5)3，[Ph3C][B(C6F5)4]，[PhNMe2H][B(C6F5)4]的一种；脱烷基化试剂中硼元素与主催化剂中铁元素摩尔比为(1-10):1。
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