[发明专利]一种基于冠醚的路易斯酸碱协同催化体系及其应用

说明书

本发明公开了一种基于冠醚的路易斯酸碱协同催化体系，所述二元催化体系包括路易斯酸和金属冠醚配合物；所述的金属冠醚配合物具有式I所示的结构：本发明还公开了上述二元催化体系在开环聚合制备大分子和制备有机小分子上的应用。该二元催化体系具有催化活性高、反应可控等优点。

技术领域

本发明涉及高分子合成领域，具体涉及一种基于冠醚的路易斯酸碱协同催化体系及其应用。

背景技术

利用不同的反应单体和聚合方法可以制备出性能各异的高分子材料，这些高分子材料在人们的衣食住行等领域都起着不可或缺的重要作用[化学通讯,1978,2,54-57]。从1940年代开始，大量合成高分子材料被发明并迅速商业化。1950年代，齐格勒-纳塔催化剂的问世在极大程度上促进了高分子合成化学的快速发展。1960年代，石油化工行业的发展同样也为高分子材料提供了新的、更加丰富的原料来源。此后，高分子材料的年产量便以非同寻常的速度快速增长，并超过了其他人造材料。从1950年到2015年，全球生产的树脂和纤维总量已达78亿吨，其中，仅从2002年到2015年的总量就达到了39亿吨，到2050年底，全球树脂和纤维的年产量将达到惊人的320亿吨[Science Advances,2017,3,e1700782]。由此可见，高分子材料在人们的生活中起着越来越重要的地位。

高分子的合成通常需要涉及催化剂以提高生产效率。具有高催化效率、成本低、环保、安全、产物性能好的催化剂是最为理想的催化剂。目前所使用的催化剂通常涉及较为复杂的合成，且一些金属配体的催化剂成本高、也存在一定的毒性，使得所得材料会出现毒性、变色、降解等问题，因而限制了它们的应用，比如在包装、生物医学和微电子领域的应用。因此，开发低毒、低成本、活性高、制备简便的催化体系用于高分子的合成具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于冠醚的路易斯酸碱协同催化体系及其应用，具有催化活性高、易于制备、反应可控等优点。

一种基于冠醚的路易斯酸碱协同催化体系，所述二元催化体系包括路易斯酸和金属冠醚配合物；所述的金属冠醚配合物具有式I所示的结构：

结构式中各Z独立地选自O、S、Se元素或NR”’基团，N为氮元素，R”’为H或未取代的或具有取代基的以下基团：C₁-C₃₀脂肪族基团、C₆-C₃₀芳香基、C₃-C₃₀杂环基、C₅-C₃₀杂芳香基中的一种或多种，或者为含有O、S、N、Si、P原子中的一种或多种的所述基团；其中所述取代基选自卤素原子、具有1至20个碳原子的支链或直链的脂肪族基团、6至30个碳原子的芳香基、5至30个碳原子的杂芳香基中的一种或多种；

20≥j≥0；

各Mⁱ⁺表示电荷为i金属阳离子，其选自Li、Na、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、Ag、Cu、Ni、Hg、Pd、Zr、La、钇、铵阳离子。

各A^(i/g)-表示金属Mⁱ⁺的平衡负离子；各A^(i/g)-独立地选自磺酸根、高氯酸根、氯酸根、磷酸根、羧酸根、碳酸根、烷氧根、酚氧根、硫酸根、硝酸根中的一种或多种。g表示平衡离子A^(i/g)-的个数以维持电荷平衡。