[发明专利]一种席夫碱钴化合物、其制备方法及聚碳酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物技术领域，尤其涉及一种席夫碱钴化合物、其制备方法及聚碳酸酯的制备方法。

背景技术

随着世界工业化进程的加速，耗能越来越大，二氧化碳排放剧增，使得大气中的CO₂浓度不断升高，引起全球气候变暖。按照推算，CO₂浓度从300ppm增加到600ppm时，地表温度就得升高2～3摄氏度。据统计，目前全世界每年排放大气中的CO₂超过240亿吨，其中约150亿吨被植物的光合作用吸收，故每年大气中净增CO₂90亿吨。无论从能源、碳源以及减轻CO₂对环境的污染哪一方面来讲，控制CO₂的排放及加强CO₂的开发利用都是一项具有重大战略意义的课题。

使用二氧化碳作为碳氧资源能合成基础化学品、燃料和高分子材料，为人类摆脱因过量使用化石资源所造成的能源、资源和环境危机提供了新思路，该领域也因此受到科学界和产业界共同关注。其中以二氧化碳和环氧化物为原料，在催化剂的作用下共聚生成的脂肪族聚碳酸酯是一种可降解高分子材料，具有良好的透气性、优良的阻隔氧气和水的性能，可以用作工程塑料、一次性医用包装材料和食品包装材料等。

1969年，井上祥平和其助手发现了CO₂能与环氧化物共聚生成聚碳酸酯。他们首次成功用ZnEt₂催化体系催化CO₂与rac-PO的交替共聚反应。之后又相继出现烷基锌/活泼氢催化体系、羧酸锌体系、双金属氰化物体系、稀土三元催化体系、金属卟啉催化体系、酚锌盐催化体系和二亚胺锌类催化剂等一系列催化体系。这些体系的研究开发很好的推动了脂肪族聚碳酸酯的发展，有些体系已经应用于工业生产，但是仍然存在催化活性低，反应时间长的问题。

针对上述问题，2003年开始出现了席夫碱配合物催化体系，该体系由席夫碱配合物与季铵盐组成，具有较高的催化活性和选择性。但是要求催化剂浓度高，反应温度范围小，仍然限制了对二氧化碳和环氧化物反应的利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种席夫碱钴化合物、其制备方法及聚碳酸酯的制备方法，本发明提供的席夫碱钴化合物具有良好的温度适应性，能够在较低催化剂浓度和较高温度下高效催化二氧化碳与环氧化合物的共聚反应。

本发明提供了一种席夫碱钴化合物，具有式（I）或式（II）所示结构：

（I）；

（II）；

其中，R₁和R₂独立地选自脂肪族基团。

优选的，所述R₁和R₂独立地选自-CH₃、-CH₂CH₃、-CH(CH₃)₂或-C(CH₃)₃。

本发明提供了一种席夫碱钴化合物的制备方法，包括以下步骤：

将具有式（III）所示结构的席夫碱与钴的盐类化合物在溶剂中反应，得到具有式（IV）所示结构的席夫碱钴配合物；

（III）；

式（III）中，R₁和R₂独立地选自脂肪族基团；

（IV)；

式（IV）中，R₁和R₂独立地选自脂肪族基团；

在氧气氛围下，将所述具有式（IV）所示结构的席夫碱钴配合物与2,4-二硝基苯酚在有机溶剂中反应，得到具有（I）所示结构的席夫碱钴化合物；

（I）；

式（I）中，R₁和R₂独立地选自脂肪族基团；

或

在氧气氛围下，将所述具有式（IV）所示结构的席夫碱钴配合物与醋酸在有机溶剂中反应，得到具有式（II）所示结构的席夫碱钴化合物；

（II）；

式（II）中，R₁和R₂独立地选自脂肪族基团。

优选的，所述具有式（III）所示结构的席夫碱的制备方法包括以下步骤：

将具有式（V）所示结构的四胺类化合物与具有式（VI）结构的取代水杨醛反应，得到具有式（III）所示结构的席夫碱；

（V）；（VI）；