[发明专利]一种钴配合物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钴配合物，具体涉及一种具有高效催化活性的钴配合物及其制备方法。

背景技术

金属-有机配位聚合物作为一种新型分子功能材料，在磁学、光学、吸附、催化和铁电等方面具有潜在的应用价值，基于4,4’-联吡啶配体的功能配合物已成为化学领域最有吸引力的研究课题之一。目前，研究者们已经能够利用晶体工程原理，在一定程度上控制配合物的结构，同时还可以通过选择中心金属离子和具有功能官能团的有机配体，赋予目标配合物以不同的功能。

环氧化合物是指含氧三元环的醚类化合物，也可以看作是环氧乙烷的衍生物，是由烯烃或者芳烃分子中C=C双键位置上引进氧原子形成环氧基团而形成的。环氧化合物是一类非常重要的化学原料，尤其是作为中间体的环氧化物在有机合成、制药工业、高分子材料等领域有着广泛的用途。苯乙烯环氧化的产物环氧苯乙烷就是一种典型的环氧化合物，既可以用作环氧树脂稀释剂、UV-吸收剂、增香剂，也是有机合成、制药工业、香料工业的重要中间体。由于大部分的环氧化合物是烯烃在氧化剂的作用下直接打开键而得，因此氧化剂的选择对烯烃的环氧化显得至关重要。目前苯乙烯环氧化常用的氧化剂主要有次氯酸、次溴酸、叔丁基过氧化氢、亚碘酰苯、过氧酸、过氧化氧及氧气。次氯（溴）酸是主要用作氯（溴）醇法工艺的氧化剂，催化效果好，产率高，但是这种工艺环境污染比较严重；叔丁基过氧化氢、亚碘酰苯及过氧酸等有机氧化剂也存在成本过高且不安全等问题；以氧气为氧化剂，原料成本虽然很低，但是方法不太成熟，研究进展缓慢。

在当今日益严格的环境保护要求下，对化学加工工艺的开发，已由过去的片面强调转化率转向追求高选择性和尽量减少“三废”两方面。同时使用无毒无害的原料、催化剂和溶剂等的环境友好工艺，己成为当今石油化工一个极为活跃的新领域。由于H₂O₂在反应后生成H₂O，无环境污染，是一个环境友好的绿色过程，以H₂O₂为氧源氧化苯乙烯制取环氧苯乙烷的研究受到广泛关注。然而，由于苯乙烯分子中C=C双键比较活拨，苯乙烯过氧化氢氧化的产物比较多样化，除了生成环氧苯乙烷以外，还会得到苯甲醛、苯乙醛、苯甲酸等副产物，面临着转化率低、选择性差等诸多问题， 因此，高效催化材料的发明和使用成为热点。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种绿色、具有高效催化活性的钴配合物。

为了达到上述目的，本发明提供了一种钴配合物，其化学式为[Co(4,4’-bipy)₂]_n^.ClO₄，其中4,4’-bipy为 4,4’-联吡啶。

上述钴配合物为二维网状结构，晶体属为三斜晶系，空间群为P -1 (2)，晶胞参数为：a = 7.1278(18) Å，b = 11.894(3) Å，c = 12.189(3) Å，α = 86.96 °，β = 84.91(2) °，γ = 83.70 °, V = 1022.09(288) ų。

本发明还提供了上述钴配合物的制备方法，采用原料4,4’-联吡啶与Co(ClO₄)₂^.6H₂O进行自组装反应制备。

上述制备方法具体步骤如下：将4,4’-联吡啶的甲醇溶液滴加到Co(ClO₄)₂水溶液中，搅拌均匀，室温下静置6~9天，进行自组装反应，得到红色块状晶体，然后依次用无水乙醇、乙醚洗涤，干燥，即得本发明钴配合物；其中，4,4’-联吡啶甲醇溶液中4,4’-联吡啶的浓度为0.01~2 mol∙L^-1，优选浓度0.05 mol∙L^-1；Co(ClO₄)₂水溶液中Co(ClO₄)₂的浓度为0.001~1 mol∙L^-1，优选浓度0.02 mol∙L^-1；所述4,4’-联吡啶的甲醇溶液与Co(ClO₄)₂水溶液的体积比为3~5：0.4~2，优选4:2。

本发明还提供了上述钴配合物在催化苯乙烯环氧化反应方面的应用。