[发明专利]一种用于含氟烯烃硅氢加成反应的催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化领域中的催化剂及其制备方法，具体是一种高分子负载型金属硅氢加成反应催化剂及其制备方法。

背景技术

烯烃硅氢加成反应在合成有机化学中占有重要的地位，是合成有机硅偶联剂和功能有机硅化合物及聚合物最重要的途径之一。近年来，含氟烯烃硅氢加成生成氟硅单体逐渐成为一个热门研究的领域。在本发明以前，含氟烯烃硅氢加成通常直接使用氯铂酸作为催化剂，另外，Speier催化剂和Karstedt催化剂具有一定的催化活性。这些催化体系虽具有较高活性，但反应往往是在高温高压条件下进行的，且反应结束后，催化剂难以回收，催化剂成本较高。通过添加SnCl₂对铂催化剂进行改性，使催化效能得到了一定的提高，但是催化剂的回收依然是一个急需解决的问题。利用Al₂O₃、SiO₂作载体所制备的催化剂，效果都不是很理想。用活性炭负载Pt或者Pt+Cu制备得到催化剂，取得了较好的催化效果，但是催化剂不能再次循环使用。

均相铂催化剂，如Speier催化剂或者Karstedt催化剂已经在有机氟硅产业生产中得到了广泛应用，但催化剂分离困难，无法回收，不能循环利用，使得催化剂成本较高；无机载体负载铂的多相催化剂则存在易失活等缺点。因此，制备新型、可重复使用的催化剂用于含氟烯烃硅氢加成反应具有重要的应用前景。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提出了一种更佳的技术方案，解决的技术问题是提供了一种具有适用于含氟烯烃硅氢加成反应的多相催化剂制备方法，该催化剂使用时反应条件温和，安全，有效，与产物分离方便，可回收再利用。

本发明是通过下述的技术方案得以实现的：

一种用于含氟烯烃硅氢加成反应的负载型催化剂，其特征在于具有以下化学通式：

式中：n＝3-12，m＝1-1000，k＝1-1000，n、m、k为整数。

一种用于含氟烯烃硅氢加成反应的负载型催化剂的制备方法，包括下述步骤：

(1)在溶剂为四氢呋喃或乙醇或乙醇和水混合物中，加入苯乙烯和以偶氮二异丁腈、或偶氮二异庚腈、或过硫酸钾作为引发剂；功能化聚乙二醇作为交联剂和以2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶作为官能基团化合物，聚合反应形成聚苯乙烯高分子载体。

作为优选，苯乙烯和溶剂质量比为1∶1～1∶20，引发剂和苯乙烯摩尔比为1∶100～1∶500；更佳选择，苯乙烯和溶剂质量比为1∶2～1∶10，引发剂和苯乙烯摩尔比为1∶200～1∶350。其它有机溶剂也具有在本发明中的使用效果。作为优选，所述聚合物载体制备所用引发剂为偶氮二异丁腈(AIBN)。作为优选，所述的交联剂和苯乙烯摩尔比为1∶5～1∶200，官能基团化合物和苯乙烯摩尔比为1∶5～1∶300，反应温度为60～140℃，反应时间为4～48h。作为优选，所述的交联剂和苯乙烯摩尔比为1∶20～1∶150，官能基团化合物和苯乙烯摩尔比为1∶20～1∶200，反应温度为70～100℃，反应时间为20～32h。作为更佳选择，交联剂和苯乙烯摩尔比为1∶100～1∶120，官能基团化合物和苯乙烯摩尔比为1∶150～1∶180，反应温度为70～100℃，反应时间为20～32h。作为优选，所述的功能化聚乙二醇的分子量为200、300、400或600；功能化聚乙二醇为烯丙基功能化聚乙二醇时更佳。

(2)然后在载体上负载氯铂酸，形成含氟烯烃硅氢化反应用的高分子负载型催化剂。作为优选，在载体上负载氯铂酸的过程是以四氢呋喃为溶剂，用氯铂酸四氢呋喃溶液浸渍聚苯乙烯高分子载体，其中，聚苯乙烯高分子载体与四氢呋喃质量比为1∶5～1∶20，氯铂酸与聚苯乙烯高分子载体质量比为1∶20～1∶200，反应温度为30～80℃，反应时间为8～24h，生成目标产物。

本发明具有的有益效果是：

1、由于本发明制备的催化剂是高分子负载型催化剂，具有高效催化、反应完成后催化剂容易从产物中分离，可回收循环使用等特点，同时也为用于氟硅单体合成的催化剂增加了一个新品种。

2、本发明制备的催化剂针对含氟烯烃的硅氢化反应具有很好的催化效果，可以催化其与多种含氢硅烷的加成反应。

3、本发明提供的制备方法简单，易于控制，重现性比较好，具有一定的经济社会效益。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：

聚苯乙烯高分子载体制备，以四氢呋喃为溶剂：