[发明专利]苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂、制备方法及应用

说明书

本发明提供了苯酚‑噁唑啉稀土金属催化剂、制备方法及应用，属于催化技术领域。该苯酚‑噁唑啉配体的合成是以含有不同取代基的氨基醇和邻羟基苯甲腈为初始原料；苯酚‑噁唑啉稀土金属催化剂的制备方法，其中含有不同取代基的苯酚‑噁唑啉配体可直接与稀土金属反应，催化剂易分离提纯，产率适中；苯酚‑噁唑啉稀土金属催化剂可直接用于催化ε‑己内酯、L‑丙交酯、rac‑丙交酯、meso‑丙交酯、β‑丁内酯和碳酸酯等环酯及其衍生物的开环聚合反应，具有较高的催化活性且反应过程可控，从而得到一系列具有特定结构的新型高分子材料。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂，并提供了其制备方法和应用。

背景技术

聚烯烃以及它们与其他单体的共聚物是以石油化工产品为基础原料的高分子材料，因其价格低廉、密度小和加工方便等优点，被广泛应用于建筑、包装、塑料等日常生活中，这极大地促进了人类社会的发展。与此同时，面临着石油能源短缺，聚烯烃材料带来的环境污染、难以降解、不易回收利用的问题逐渐引起人们的关注。因此开发环境友好型、可生物降解的新型材料是未来高分子领域的发展趋势。这类新型材料因其优异的可降解性和生物兼容性被广泛用于药物载体和食品包装等领域。目前为止，研究最多的为高分子聚酯材料。其中，聚丙交酯由于原料来源广泛且可再生，聚酯发生降解后，产物为水和二氧化碳，不会对环境造成污染。在酯类聚合过程中，金属配合物催化其开环聚合，因其催化条件温和，分子量可控且聚合反应可控等优点而受到广泛的关注。因而，设计开发具有高活性开环聚合酯类的催化剂是实现聚酯材料应用所面临的重点。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂；本发明目的之二在于提供一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂的制备方法；本发明的目的之三在于提供一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂在催化环酯及其衍生物开环聚合领域的应用。

本发明的技术方案：

一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂，其结构式如下：

其中，Ln是稀土金属，为钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱或镥；

R¹是噁唑啉环与氮相邻碳上的取代基，为氢原子、甲基、乙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、烷氧基、苯基或苄基；

R²是与稀土金属直接相连的基团，为甲基、乙基、异丙基、正丁基、苯基、苄基、三甲基硅亚甲基、烷氧基、环戊二烯基、茚基、芴基、双(二甲基硅基)胺或卤素离子；其中，卤素离子为F^-、Cl^-、Br^-或I^-；

R³是与稀土金属直接相连的辅助配体，为四氢呋喃、苯甲醚、二甲醚、乙醚、四氢吡喃、吗啉或三乙胺。

一种苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂的制备方法，步骤如下：

(1)制备苯酚-噁唑啉配体

氮气条件下，将邻羟基苯甲腈溶于0.1M～1.0M甲苯中，加入含有不同取代基的氨基醇和氯化锌，邻羟基苯甲腈、氨基醇和氯化锌的摩尔比为1：1.0～1.5：1.0～1.5，加热回流18～48小时，过滤、洗涤、浓缩、分离，得到苯酚-噁唑啉配体；

(2)制备苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂

氮气保护和低温条件下，将胺基稀土金属化合物和苯酚-噁唑啉配体在0.01M～0.1M的正己烷溶液中混合，反应1～24小时，过滤，减压除去溶剂，重结晶，得到苯酚-噁唑啉稀土金属催化剂；其中，苯酚-噁唑啉配体与胺基稀土金属化合物中金属的摩尔比为1:1～5，优选为1:1～1:3。