[发明专利]一种噁唑啉基N,N-二齿铁配合物、制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种噁唑啉基N,N‑二齿铁配合物的制备方法和应用，属于催化技术领域。该噁唑啉基N,N‑二齿铁配合物将含有不同取代基的苯胺‑噁唑啉配体与铁的前体化合物反应，催化剂易提纯，产率良好；该噁唑啉基N,N‑二齿铁配合物催化剂可直接用于催化环内酯的聚合反应，聚合条件温和，可以制备较高分子量聚合物且分子量分布较窄。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种噁唑啉基N,N-二齿铁配合物，并提供了其制备方法和在催化环内酯开环聚合领域的应用。

背景技术

生物可降解材料由于良好的生物可降解性和生物相容性而受到广泛关注。其中，聚乳酸(聚丙交酯)、聚(ε-己内酯)及其共聚物是具有代表性的聚合物，这些材料不仅具有良好的生物相容性，而且它们的单体可以来源于生物基，在自然环境中降解，最终生成二氧化碳和水等。利用金属有机配合物为催化剂，是内酯开环聚合最有效的方法之一。然而，通常使用昂贵或有毒的过渡金属配合物如铝、锌、稀土时，这些有毒的金属在多数情况下很难完全从聚合物中除去，故限制了聚合物的应用。

相较于上述金属，铁是自然界储存丰度最高的过渡金属，廉价易得，参与人体自然代谢，具有良好生物相容性及低毒性，因此设计具有高活性催化环内酯开环聚合的铁催化剂具有很大的发展前景和意义。目前的报道中，铁配合物可以催化内酯开环聚合，但是它们大多引发活性不高，需要较高的温度才能引发内酯开环聚合。2014年有报道利用含有2,6-二吡唑吡啶氯化铁配合物催化ε- 己内酯聚合，选用异丙醇为引发剂，在己内酯单体与金属比例为300时，100℃下聚合24h单体转化率可达90％，得到聚合物分子量分布比较窄(PDI＝1.17)。 (Dalton Trans.,2014,43,8282-8289)

2017年长春应化所庞课题组以席夫碱为配体合成氯化铁配合物，选用环氧丙烷(PO)为引发剂，在丙交酯单体与金属比例为100时，60℃下聚合24h单体转化率可达90％，得到聚合物分子量分布比较宽(PDI＝1.58)。(Macromolecules., 2017,50,23,9188–9195)

上述铁类配合物催化环内酯开环聚合过程中，存在单体转化率有待提高，引发效率较低，反应条件较为苛刻等问题。因此想要获得高分子量、分子量分布窄的聚环酯，仍需要进一步提高催化剂的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种噁唑啉基N,N-二齿铁配合物，以该配合物为催化剂，在温和条件下催化环内酯开环聚合，能够以高转化率制备得到高分子量、分子量分布较窄的聚环酯，铁基催化剂和较好的催化活性可以避免由于催化剂的残留导致的聚合物毒性增大，拓宽了聚环酯的应用领域。

本发明的技术方案：

一种噁唑啉基N,N-二齿铁配合物，其结构式如下：

式中，

R¹是噁唑啉环与氮相邻碳上的取代基，为氢原子或甲基；

R²是噁唑啉环与氮相邻碳上的取代基，为氢原子、甲基、异丙基、叔丁基、苯基或苄基；

R³是苯胺苯环上的取代基，为氢、甲基、乙基、异丙基、正丁基、苯基或苄基；

R⁴是与铁直接相连的基团，为甲基、乙基、异丙基、正丁基、苯基、三甲基硅亚甲基、4-(苯氧基)苯氧基、2,4,6-三甲基苯氧基、2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基、F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

一种噁唑啉基N,N-二齿铁配合物的制备方法，步骤如下：