[发明专利]一种金属钴配位聚合物的制备方法及催化烯烃环氧化的应用

说明书

本发明公开一种金属钴配位聚合物的制备方法及催化烯烃环氧化的应用，其特征在于：该金属钴配位聚合物的基本单元包括一个二价钴离子，一个对苯二甲酸根阴离子（BDC^2‑），一个1,4‑二（1‑咪唑基甲基）苯（bix）分子和一个配位水分子，Bix和BDC^2‑配体与Co²⁺离子配位构筑形成三维框架结构，该钴配位聚合物的化学分子式为 [Co(BDC)(bix)(H₂O)]_n，单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为a=15.486(2) Å，b=6.5229(10) Å，c=20.304(3) Å，α=90.00°，β=96.433(2) °，γ=90.00°，该钴配位聚合物催化剂，催化剂制备简单，并能以较高活性、较高选择性催化苯乙烯、环己稀、1‑辛稀等烯烃环氧化，制备获得的各类烯烃环氧产物为重要的有机合成中间体，催化剂与产物分离简单，催化剂可多次循环利用，稳定性高，极大降低了催化剂成本。

技术领域

本发明涉及烯烃环氧催化技术领域，尤其涉及一种金属钴配位聚合物的制备方法及催化烯烃环氧化的应用。

背景技术

烯烃环氧化反应是一类重要的有机反应过程，其产物环氧化合物是一列重要的有机中间体，在精细化工、石油化工及有机合成领域有着重要的应用。传统的方法是使用均相催化剂，如金属席夫碱配合物、金属卟啉等，和有机过酸等剧烈的氧化剂来完成烯烃环氧华反应，但是传统合成方法存在一定缺陷，例如：均相催化剂不易分离和再生，使用昂贵和剧烈的强氧化剂，造成了环境污染和成本过高，因此从经济和环保角度出发，合成非均相催化剂和使用环境友好型氧化剂用于催化反应已经成为人们发展绿色化学的共识。

金属配位聚合物具有孔隙度高、比表面积大、骨架密度轻等优势，使得该类多孔聚合物材料具有传统无机多孔材料所无法比拟的优良性能。基于配位聚合物材料作为烯烃环氧化非均相催化剂，以期解决烯烃环氧化均相反应中出现的问题，同时以过氧化氢或者分子氧为氧源的环氧化反应为主流的绿色化学，以双氧水为氧源的烯烃环氧化反应得到了长足的发展。本发明提出以氧气为氧源，以钴配位聚合物作为催化剂，异丁醛作为还原剂的条件下对烯烃催化环氧化的活性和选择性进行研究。

发明内容

本发明公开了金属钴配位聚合物及其制备方法以及产物作为催化剂在烯烃环氧化反应中的应用，其具体方案如下：

一种金属钴配位聚合物，其特征在于：该金属钴配位聚合物的基本单元包括一个二价钴离子，一个1,4-对苯二甲酸根阴离子（BDC^2-），一个1,4-二（1-咪唑基甲基）苯（bix）分子和一个配位水分子，钴离子处于六配位八面体环境，赤道平面由来自对苯二甲酸阴离子中的三个氧原子和一个配位水分子中的氧原子构成（Co1-O1=2.303(3)-2.034(3) Å），钴离子中心和赤道平面的四个原子大约共平面，其与赤道平面偏离0.0460 Å，轴向位置由配体bix上的两个氮原子构成，（Co1-N2=2.113(3) Å和Co1-N4=2.124(4) Å），轴向角度（N2-Co1-N4）为177.21(15)°。Bix和BDC^2-配体与Co²⁺离子配位构筑形成三维框架结构，相邻层之间配位水分子和BDC^2-中氧原子之间存在氢键作用。拓扑分析得知钴配位聚合物是单结点4-连接cds网络，其结点拓扑符号为（6⁵·8）。

进一步的，所述配位聚合物的化学分子式为[Co(BDC)(bix)(H₂O)]n，单斜晶系，空间群为P2₁/c，晶胞参数为a=15.486(2) Å，b=6.5229(10) Å，c=20.304(3) Å，α=90.00°，β=96.433(2) °，γ=90.00°。

一种金属钴配位聚合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：