[发明专利]螺环氮杂卡宾金属配合物催化剂及其在制备氯乙烯中的应用

说明书

本发明公开了螺环氮杂卡宾金属配合物催化剂及其在制备氯乙烯中的应用，其中螺环氮杂卡宾金属配合物的结构为n为五元环或六元环，螺环选自取代或未取代的螺环、手性螺环；芳环选自取代或未取代的芳环、稠芳环或杂芳环；M选自Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Zr、W、La、In、V、Ce、Fe、Co、Ni、Mn、Mo、Zn或Cu；L₁和L₂独立选自含C、N、O、S、P、Sb的配体，Y选自抗衡阴离子。本发明以螺环二酮为原料，经亚胺化、还原得螺环二胺化合物，与原甲酸酯衍生物环化成盐得氮杂卡宾前体，在碱的作用下与金属盐反应得上述金属配合物，用于乙炔氢氯化制备氯乙烯反应的催化剂具有可重复性高和催化效率高等优点。

技术领域

本发明属于有机化学领域，尤其涉及螺环氮杂卡宾金属配合物催化剂及其在制备氯乙烯中的应用。

背景技术

聚氯乙烯(PVC)是世界第二大通用型合成树脂材料，氯乙烯是合成聚氯乙烯的重要原料，因此氯乙烯的制备方法一直是人们关注的重要课题。目前工业上制备氯乙烯需要用到含汞化合物或者使用比较昂贵的贵金属催化剂，从可持续发展和经济的角度来看，急需开发一种新型催化剂替代含汞化合物或贵金属催化剂进行工业化生产。

催化剂的设计和制备是当前有机化学研究领域的热点之一，关键在于设计合成廉价、高选择性、高活性和长效的金属催化剂，氮杂环卡宾(NHC)作为一类重要的配体，相比有机膦配体具有更优异的性能：1)该配体在与金属配位时可形成更稳定的金属-卡宾σ键，配体不易解离；2)金属与氮杂卡宾形成配合物后往往具有更高的催化活性；3)氮杂卡宾金属配合物通常对氧气、水和热比较稳定；4)氮杂环卡宾更容易引入手性中心，结构更易修饰。例如，螺环[4,4]壬烷氮杂卡宾具有刚柔兼并的结构特点，比常用的平面五元环咪唑型卡宾更易于和金属配合，所形成的金属配合物在手性控制、催化性能多样化开发等方面有许多未知的探索空间，在功能材料和药物研究领域倍受关注。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种螺环氮杂卡宾(NHC)金属配合物，其可用于氯化氢加成炔烃制备氯乙烯的催化剂，旨在解决上述背景技术中现有技术存在的问题。

本发明的第二目的是提供上述螺环氮杂卡宾金属配合物的制备方法。

本发明的第三目的是提供一种螺环氮杂卡宾金属配合物催化剂，其包含上述螺环氮杂卡宾金属配合物。

本发明的第四目的是提供上述螺环氮杂卡宾金属配合物催化剂在氯化氢加成炔烃制备氯乙烯的反应工艺中的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种螺环氮杂卡宾(NHC)金属配合物，其中金属与芳环碳形成两个共价键，与NHC形成配位键，其余均为选自含C、N、O、S、P、Sb、H的副配体或盐负离子，具有如下式(Ⅰ)所示的结构：

式(Ⅰ)中，n为五元环或六元环，螺环选自取代或未取代的螺环、手性螺环；

芳环选自取代或未取代的芳环、取代或未取代的稠芳环、取代或未取代的杂芳环；

M选自Ru、Rh、Pd、Pt、Ir、Zr、W、La、In、V、Ce、Fe、Co、Ni、Mn、Mo、Zn或Cu；

L₁和L₂相同或不相同，独立选自含C、N、O、S、P、Sb的配体；

Y选自抗衡阴离子H^-、SCN^-、F^-、Cl^-、Br^-、I^-、NHTf^-、OTf^-、AcO^-、OH^-、或

上述螺环氮杂卡宾金属配合物的制备方法，包括如下步骤：