Salen金属配合物催化的2-甲基氮丙啶与scCO2共聚反应研究

摘要

二氧化碳是自然界中一种丰富而廉价的资源，将其再生为高分子化合物或有机物是控制环境污染，缓解资源短缺压力的一种有效手段。二氧化碳与2-甲基氮丙啶共聚可以得到脂肪族聚（氨酯基-胺基）共聚物，由于该共聚物链中含有疏水性的氨酯基链节和亲水性的胺基链节，所以该共聚物具有温度和pH双重响应性。在二氧化碳参与的聚合反应中，由于二氧化碳反应活性比较低，所以寻找一种高效可行的催化剂至关重要。
　　 在100℃，10MPa，24h的条件下，作者采用Salen金属配合物来催化2-甲基氮丙啶与二氧化碳的共聚反应，得到一系列分子量和氨酯基单元含量不同的共聚产物。经研究发现，在Salen金属配合物的催化下，共聚物中氨酯基单元的含量有所提高，由不加催化剂的41.86％提高至50.02％。改变Salen金属配合物的中心配位金属(Mn、Co、Cu、Zn、Fe)和Salen配体的结构，催化剂的催化效果有所差异，当Salen配体为(R，R)-N，N'-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-环己二胺时，其催化效果最好，其中(salen)MnCl催化得到的共聚物的LCST降低至38℃，Mw为1.35×104。
　　 对共聚产物的温度/pH双重响应性的研究发现，共聚物的LCST随着共聚物浓度和溶液pH值的升高而降低，通过改变溶液的pH值可以在很大的范围内调节共聚物的LCST。此外，共聚物的LCST还受到共聚物的分子量和氨酯基单元含量的影响。
　　 所有共聚物和化合物的结构采用红外(IR)、核磁(1HNMR)、元素分析(EA)进行表征，共聚物的分子量是采用动态光散射(MALLS)进行测定的，共聚物的热分解温度是采用热重分析(TG)进行表征的。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 二氧化碳开发利用的前景和意义

1．2 二氧化碳基聚合物的研究进展

1．2．1 与二氧化碳进行共聚反应的单体类型

1．2．2 二氧化碳与环氧化合物共聚反应催化体系的研究进展

1．3 氮丙啶及其衍生物的研究进展

1．3．1 氮丙啶及其衍生物

1．3．2 氮丙啶及其衍生物共聚合反应的研究进展

1．4 课题的提出及研究方法

1．5 论文的结构安排

2 原料试剂与仪器

2．1 原料试剂及其精制

2．1．1 原料与试剂

2．1．2 试剂的纯化

2．2 主要实验仪器设备

2．3 主要分析仪器

3 2-甲基氮丙啶和Salen金属配合物的制备

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 2-甲基氮丙啶的制备

3．2．2 3，5-二叔丁基水杨醛的制备

3．2．3 (R，R)-N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-环己二胺的制备

3．2．4 (R，R)-N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-环己二胺配合物的制备

3．2．5 N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-乙二胺的制备

3．2．6 N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-乙二胺配合物的制备

3．2．7 N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-邻苯二胺的制备

3．2．8 N，N’-双-(3，5-二叔丁基水杨醛)-1，2-邻苯二胺配合物的制备

3．3 本章小结

4 Salen金属配合物催化2-甲基氮丙啶与scCO2共聚反应行为研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 共聚产物的表征手段

4．4 结果与讨论

4．4．1 共聚物的结构表征

4．4．2 (Salen)金属配合物催化活性判断及催化结果对比

4．4．3 共聚产物的性能研究

4．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

个人简历