[发明专利]多金属氧酸盐-倍半硅氧烷杂化化合物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及多金属氧酸盐的杂化化合物的制备，特别是含钨多金属氧酸盐的T8型倍半硅氧烷杂化化合物及其制备方法。

背景技术

多金属氧酸盐(Polyoxometalates，POMs，简称多酸)，是由前过渡金属原子通过氧配位桥连接而成的一类单分子簇合物，其中以钒、钼、钨等元素为主要代表。多金属氧酸盐的尺寸在0.5nm-5nm左右，具有丰富的化学成分和多样的拓扑结构，并在催化、医药以及光、电、磁功能材料等方面均展现出优异的性质。随着现代合成技术和研究手段的发展，新型结构的多金属氧酸盐层出不穷，新的性质也不断被发现(参见“杂多化合物概论”，牛景杨、王敬平著，河南大学出版社)。多金属杨酸盐作为催化剂在工业催化剂开发的历史进程中写下了光辉的一页。作为有效的催化剂，多金属氧酸盐适用于多种类型的有机反应，对烯(炔)水合、酯化、酯交换、酯(羧酸)分解、烷基化、脱烷基化、乙酸的酸解、聚合、缩合及环氧化物的醚化等类型反应显示有效的催化性能。有关多金属氧酸盐用于催化领域的新工艺的开发，大大的减少或克服传统工艺所存在的环境污染和设备腐蚀问题，明显提高产品质量和收率，具有显著的经济效益和社会效益(参见“多酸化学导论”，王恩波、胡长文、许林著，化学工业出版社)。

笼型倍半硅氧烷(POSS)是一类结构简式为(RSiO_1.5)n的硅氧烷化合物，R可以为氢原子、烷基、芳基、烯基等有机基团。POSS本身是一类含有无机/有机混合结构的杂化分子，核心是由Si-O键组成笼型无机框架，有机部分是笼型框架上顶点硅连接伸向空间的取代基。POSS包含多面体的硅氧纳米结构骨架，三围尺寸为1-3nm，分子量可高达1000，分子呈笼形结构。结构同二氧化硅类似，都由硅氧多元环形成的立方多面体组成，其中以笼型倍半硅氧烷中的六面体倍半硅氧烷(又称T8)最为典型。T8结构对称性非常强，六面体的每个面都由硅氧八元环组成，和二氧化硅类中的沸石或分子筛的结构最为相近，是目前研究最多的一类笼型倍半硅氧烷。由于POSS具有许多优异性能，如低的介电常数，高的耐热性，高机械强度、优异的光学性能和多种功能性，被认为是本世纪最有发展潜力的材料之一，有望用于多种应用领域，因此成为近年来的材料界的研究热点。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析，提供两种合成含钨多金属氧酸盐和T8型倍半硅氧烷杂化化合物的制备方法，该制备方法简便易行，提纯简单，产率较高。

本发明的技术方案：

两种含钨多金属氧酸盐的T8型倍半硅氧烷杂化化合物，其特征在于化学式分别为：[(n-Bu)₄N]_(6-x)H_x[(P₂W₁₅V₃O₅₉)(OCH₂)₃CNHCOCH₂CH₂CONH(C₃₁H₆₉Si₈O₁₂)]，[(n-Bu)₄N]_(6-x)H_x{(P₂W₁₇O₆₁)[SiC₆H₄CH₂(C₂HN₃)CH₂CH₂CONH(C₃₁H₆₉Si₈O₁₂)]₂O}，X＝0，1。两种所述含钨多金属氧酸盐的T8型倍半硅氧烷杂化化合物的制备方法，合成步骤如下：

第一类杂化化合物：

1)T8型羧基倍半硅氧烷的合成

氩气保护下依次将T8型氨基倍半硅氧烷，琥珀酸酐，二氯甲烷，三乙胺加入到100ml烧瓶中，搅拌下缓慢升温到45℃，回流8-12h。反应结束后依次使用PH＝2的盐酸水溶液、饱和氯化钠水溶液和去离子水洗反应液各两次，有机相随后用无水硫酸钠干燥过夜，之后对其进行抽滤，取滤液浓缩旋干，真空干燥后得到白色固体。

2)T8型N-三羟甲基甲基倍半硅氧烷的合成