镍配合物催化乙烯低聚/聚合的研究进展

催化乙烯低聚或聚合的镍配合物催化剂研究,不仅帮助提供探索乙烯配位聚合机理的催化剂模型,更为重要的帮助探讨不同催化剂模型下的催化剂活性和选择性,为工业界寻找具有潜在应用价值的高效催化剂奠定基础.同时,利用镍配合物催化剂容易导致所得聚烯烃树脂产生支链的特点,有望制备具有优异性能的支化聚烯烃树脂.本文综述了近年来镍配合物在乙烯低聚或聚合催化剂研究方面的进展,并特别强调了催化剂结构和催化性能之间的内在规律.     

镍配合物催化乙烯齐聚和聚合的进展

继SHOP催化体系采用镍配合物催化乙烯齐聚制备端烯烃在研究和应用中获得成功以来,由于后过渡金属上容易产生β-氢消除反应,镍配合物催化乙烯的研究搁置了近二十年。然而,近十年里,镍配合物催化乙烯齐聚和聚合研究再次受到催化剂研究者的重视,进入了飞速发展的新时期。本文综述近三年间这个领域的发展,特别是我国学者在这个领域的贡献,展示了镍配合物在乙烯齐聚和乙烯聚合制备支化聚烯烃中的巨大潜力,促进该领域研究的发展。     

镍二亚胺配合物/烷基铝催化乙烯聚合

直链低碳α-烯烃是生产线性低密度聚乙烯的共聚单体及合成高级润滑油和一些精细化学品的中间体，通过乙烯齐聚反应生成直链α-烯烃是目前工业上重要的生产方法，近几年来使乙烯齐聚成α-烯烃的含二或三齿配体后过渡金属催化剂的催化特性受到人们很大的关注。     

水杨醛亚胺镍配合物催化乙烯与甲基丙烯酸甲酯的共聚反应

以4种基于水杨醛亚胺配体的镍配合物bis[N-(2,6-diisopropylphenyl)salicylaldiminate]-nickel(Ⅱ)(C1), bis[N-(2,6-diisopropylphenyl)-3-methylsalicylaldiminate]-nickel(Ⅱ)(C2), bis[N-(2,6-diisopropylphenyl)-3-isopropylsalicylaldiminate]-nickel(Ⅱ)(C3)和[N-(2,6-diisopropylphenyl)-3-isopropylsalicylaldiminate]-nickel(Ph)(PPh₃)(C4)为催化剂, 在甲基铝氧烷(MAO)作用下, 对乙烯与甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行催化共聚. 以C3为模型催化剂, 研究了Al/Ni摩尔比、 聚合温度、 聚合时间等对共聚反应的影响. 在最佳的聚合条件下, 探索了不同的催化剂结构对共聚反应的影响. 结果表明, 对于双(水杨醛亚胺)镍配合物, C2的活性高于C1和C3, 为13.1 kg/(mol Ni·h), 而C3的插入率最低, 为14.1%. 对于具有相同配体不同结构的配合物C3和C4, 含双水杨醛亚胺配体的C3的催化活性高于含单水杨醛亚胺配体的C4, 而两者在共聚单体MMA的插入率方面差别不大. 对所得共聚物微观结构和热性能进行了表征.     

不饱和取代水杨醛亚胺镍的合成及其对乙烯聚合的催化性能

 合成了烯丙基对甲基水杨醛亚胺和环戊烯基对甲基水杨醛亚胺配体,并与trans-［NiCl(Ph)(PPh3)2］反应合成了配合物［O-(3-allyl)(5-CH3)C6H2-o-C(H)∶N-2,6-C6H3(i-Pr)2］Ni(PPh3)(Ph)和［O-(3-cyclopentenyl)(5-CH3)C6H2-o-C(H)∶N-2,6-C6H3(i-Pr)2］Ni(PPh3)(Ph),以MS,1H NMR和元素分析对配体及配合物进行了表征. 在Ni(COD)2(COD环辛二烯)助催化下成功地催化乙烯聚合,在808 kPa的压力下,前者配合物的最高活性可达265 kg/(mol·h),聚乙烯的粘均分子量在(0.95～3.85)×104间; 后者配合物的最高活性可达434 kg/(mol·h),聚乙烯的粘均分子量在(0.87～5.81)×104间. 添加THF,CH3COOEt和EtOEt对催化聚合性能无显著影响,添加甲基丙烯酸甲醇则不仅不发生共聚,相反严重降低了催化活性.     

双齿N^N、N^O、P^O和P^N型镍配合物催化乙烯聚合/齐聚的最新进展

聚烯烃是一类重要的高分子材料, 已经广泛应用到人们生活的方方面面, 目前全世界每年生产的聚烯烃已超过10亿吨. 聚烯烃产品由简单烯烃在催化剂作用下聚合转变成为聚烯烃材料, 结构不同的催化剂可以产生结构和性能各异的聚烯烃, 所以催化剂是聚烯烃研究的核心.     

后过渡金属催化乙烯齐聚与聚合进展

石化工业最重要的产品是聚烯烃,其中大部分与聚乙烯相关,α-烯烃不仅是重要的共聚单体,也是精细化工的基本原料,乙烯工业发展程度代表了一个国家石化技术的水平。后过渡金属催化剂作为新型催化体系,能够高效催化乙烯齐聚和聚合,并且乙烯聚合可制备新型聚乙烯树脂。通过对配体的修饰,提高后过渡金属配合物催化活性,增加催化体系的热稳定性,仍然是当前催化剂设计的重要课题;实现对所得聚乙烯微观结构的控制,提高聚烯烃宏观性质是产业化的重要基础。本文基于配合物催化剂配体骨架设计为基础,集中讨论了铁、钴和镍配合物用于乙烯聚合和齐聚的性质比较;特别是集中展示了我们近期研究工作,综述了后过渡金属催化剂的新进展。     

负载苊二亚胺镍/烷基铝催化单一乙烯制备高支化聚乙烯

1995年,Brookhart 等人以大体积α-二亚胺为配体制备了Ni（Ⅱ）和Pd（Ⅱ）的配合物,作为乙烯聚合催化剂,能有效的抑制反应过程中的β-H消除反应,从而实现了促进链增长的目的,得到了高分子量的聚合物.这类催化体系一般是以二亚胺镍的溴化物为主催化剂,MAO作助催化剂,均相催化乙烯聚合.     

二（叔丁基环戊二烯基）钕甲基配合物催化丙烯腈聚合

二（叔丁基环戊二烯基）钕甲基配合物催化丙烯腈聚合任劲松，扈晶余，沈琪（中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理开放实验室长春１３００２２）（苏州大学化学系苏州）关键词丙烯腈，配位聚合，钕配合物丙烯腈聚合通常采用ＢＦ＿３、ＴｉＣｌ＿４、过氧化苯甲酰￣...     

含NOS配位原子的镍配合物催化苯乙烯氧化反应

合成了含NOS配位原子的三齿西夫碱的镍配合物,并用红外,核磁,元素分析和晶体衍射进行了表征。发现此类配合物在相转移试剂存在下以次氯酸钠为氧源对烯烃的氧化具有较好的催化活性,研究表明配体结构和反应条件对反应结果具有较大影响,在优化条件下,采用该类催化剂催化苯乙烯氧化可得到54％环氧化产率．     

2-亚胺吡啶镍配合物的合成、晶体结构及催化乙烯聚合

经过一系列化学反应,在吡啶环上引入特丁基及甲醛基,再与2,6-二异丙基苯胺反应生成2-(N-2,6-二异丙基苯亚氨基)亚甲基-6-特丁基吡啶(g)配体,并合成了相应的配合物[NiBr2(g)](h)。配合物h的单晶结构表明其为单配体单金属结构,属于正交晶系,a=1.527 76(14)nm,b=1.608 46(15)nm,c=1.837 77(17)nm,晶胞体积4.516 0(7)nm3,Z=8。在助催化剂MAO的作用下,考察了催化乙烯聚合特性,在0℃时,所得聚合产物中包括支化聚合物和齐聚物,其中支化聚合物的分子量Mw=1.09×104,其支链大部分为甲基、丁基和长支链,支链密度为58.5。     

2-亚胺吡啶镍配合物的合成、晶体结构及催化乙烯聚合

经过一系列化学反应,在吡啶环上引入特丁基及甲醛基,再与2,6-二异丙基苯胺反应生成2-（N-2,6-二异丙基苯亚氨基）亚甲基-6-特丁基吡啶（g）配体,并合成了相应的配合物[NiBr₂（g）]（h）。配合物h的单晶结构表明其为单配体单金属结构,属于正交晶系,a=1.52776（14）nm,b=1.60846（15）nm,c=1.83777（17）nm,晶胞体积4.5160（7）nm³,Z=8。在助催化剂MAO的作用下,考察了催化乙烯聚合特性,在0℃时,所得聚合产物中包括支化聚合物和齐聚物,其中支化聚合物的分子量M_w=1.09×10⁴,其支链大部分为甲基、丁基和长支链,支链密度为58.5。     

镍配合物[N,N]NiBr2的合成及其催化乙烯齐聚研究

 吡啶甲醛类化合物与苯胺类化合物缩合形成有机配体［N，N］，\r\n它与金属镍的卤化物NiBr2作用可形成稳定的配合物［N，N］NiBr2．这\r\n种配合物在含铝助催化剂存在下显示出较高的催化乙烯齐聚的活性，所\r\n得乙烯齐聚物具有较高的支化度和较低的α－烯烃含量．实验结果表明\r\n，吡啶环与苯环上的取代基对催化反应的活性具有不同的影响，助催化\r\n剂的种类及用量、反应溶剂和乙烯压力等对该体系的催化反应活性及产\r\n物结构具有直接影响．研究结果表明，通过调节催化聚合反应的工艺条\r\n件，有可能实现控制聚合产物的分子量和分子量分布，以及提高产物中\r\nα－烯烃的含量等．     

带有不同取代基的α-二亚胺镍催化剂催化乙烯聚合的研究

设计并合成了两种苊环带有羟基、苯胺上带有不同取代基的α-二亚胺Ni(Ⅱ)催化剂Cat-F和Cat-OCH3,研究了两种催化剂在一铝二乙基铝的作用下催化乙烯均聚的催化性能.研究表明,温度和压力对催化剂活性的影响较大.此外,采用差示扫描量热仪(DSC)、碳谱核磁(13C-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等仪器对聚合产物进行...     

α-二亚胺镍(Ⅱ)催化甲基丙烯酸甲酯聚合

以4种不同结构的α-二亚胺镍(Ⅱ)催化剂[(t-Bu)—N CH—CH N—(t-Bu)]NiBr2(C1),[C6H5—N C(Me)—C(Me)N—C6H5]NiBr2(C2),[(2,6-C6H3(Me)2)—N C(Me)—C·(Me)N—(2,6-C6H3(Me)2)]NiBr2(C3)和[(2,6-C6H3(i-Pr)2)—N C(An)—C(An)N—(2,6-C6H3(i-Pr)2)]NiBr2(An=acenaphthyl)(C4),在甲基铝氧烷(MAO)作用下,对甲基丙烯酸甲酯(MMA)进行催化聚合.以C2为模型催化剂系统研究了Al/Ni摩尔比、单体浓度、聚合温度、聚合时间和反应溶剂对催化活性及聚合物分子量的影响.在较适合的聚合条件(催化剂用量为1.6μmol,Al/Ni摩尔比为800,MMA浓度为2.9 mol/L,甲苯为溶剂,聚合温度为60℃,聚合时间为4 h)下,讨论了催化剂结构对催化活性和聚合物分子量的影响.研究发现,催化剂C1~C3催化MMA聚合均得到富含间规结构的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA).催化剂结构中空间位阻增大导致催化活性降低,空间位阻最小的C1催化活性最高[达107.8 kg/(mol Ni·h)];而空间位阻最大的C4催化活性仅为7.8 kg/(mol Ni·h).催化剂结构中给电子效应增加有利于催化活性及聚合物分子量的增加.C2催化活性为62.5 kg/(mol Ni·h),所得聚合物的分子量为5.0×104;而具有较强给电子效应的C3催化活性达到96.9 kg/(mol Ni·h),并得到更高分子量的聚合物(7.6×104).     

不对称二亚胺异双核钴镍催化剂的合成及乙烯聚合研究

合成了不对称异双核钴镍催化剂MN5CoNi.该催化剂经AlEt3,MMAO,AlEt3/[PhMe2NH][B(C6F5)4](B)或MMAO/B活化后用于乙烯聚合.异双核催化剂与相应的等摩尔双组分混合单核催化剂相比,以TEA作助催化剂时,异双核催化剂的Co和Ni中心的活性都远低于双组分混合体系,且Ni中心生成的聚乙烯含量低于双组分混合体系,异双核催化剂中的Co和Ni中心同时被抑制.以MMAO作助催化剂时,异双核催化剂的活性虽低于双组分混合体系,但是异双核催化剂中的两种金属中心的活性都有了较大的提高,且Ni中心生成的聚乙烯含量高于后者.同时考察了活性随时间变化,发现异双核催化剂中活性衰减比双组分混合体系慢,说明异双核体系中Co和Ni中心在MMAO活化下比双组分混合体系的金属中心更稳定.当以TEA/B作助催化剂时,异双核催化剂中Co和Ni中心的活性有所提高,但仍远低于双组分混合体系,且Ni中心生成的聚乙烯含量低于后者,说明Ni被选择性抑制.当使用MMAO/B作助催化剂时,结果与MMAO类似.     

新型镍催化剂催化乙烯聚合的阳离子机理

含氮氧配位原子的镍催化剂是一类新型催化剂.文章以配体为[NH=CH－CH=CH－O]的镍催化剂为模型,用密度泛函方法（DFT）在B3LYP/LANL2MB水平上研究了该类乙烯聚合催化的反应机理.计算结果表明,催化的反应过程中,中心原子镍最先形成带空位的四边形阳离子配合物,乙烯以垂直于催化剂平面的方式占据空位,然后旋转到催化剂平面内以利于插入反应的进行；插入反应发生后,在催化剂中Ni和β-C之间形成一种氢桥键,协助新空位的形成,实现链的增长.     

茚基镍的卤化物/四苯硼钠/三苯基膦体系催化苯乙烯聚合

The catalytic activity of a series of indenylnickel（Ⅱ） halides： （1-R-Ind）Ni（PPh3）X （R=ethyl, cyclopentyl and benzyl, while X=Cl, Br and I）, towards styrene polymerization was studied in the presence of NaBPh4 and PPh3. The catalytic property of these halides was related to the substituent group on the indenyl ligand and the halogen atom bonded to the metal atom. Among them, the （1-Et-Ind）Ni（PPh3）Cl/NaBPha/PPh3 system showed the highest activity for the polymerization of styrene, and the polystyrene obtained was a syndio-rich （rr triad） atactic polymer with Mn values in the range of 103--104. The mechanism of the styrene polymerization initiated by the （1-Et-Ind）Ni（PPh3）Cl/NaBPha/PPh3 system was studied.     

铬系乙烯齐聚和聚合催化剂

综述了近年来国内外铬系催化剂的最新研究进展。介绍了该类催化剂齐聚和合的性能研究和应用，讨论了该催化剂长期引起争议的活性中心，活性价态，以及反应机理，并同时预测了铬系催化剂在工业和纳米技术方面的发展趋势。