ChemCatChem:新型硼烷助催化剂在烯烃聚合中的应用

  • A+

硼烷助{attr}3152{/attr}是烯烃聚合过渡金属催化剂的最重要的助催化剂种类之一。本文合成了一系列不同结构的新型硼烷助催化剂,并研究其对限制几何构型钛催化剂(CGC-Ti)催化乙烯聚合和乙烯/1-辛烯共聚的催化性能影响,其中B(C6F5)2OtBu表现出优异的助催化剂性能,这可能与其独特的氧配位相关。这种新的硼烷助催化剂与活化策略未来可能在烯烃聚合催化剂体系中有更多的应用。



6

图1 一系列硼烷助催化剂

过渡金属催化剂催化烯烃聚合和共聚的研究在在学术界和工业界受到广泛关注,一系列高性能的新型过渡金属催化剂被开发和研究。然而,过渡金属催化剂通常是预催化剂,需要使用助催化剂活化才能引发聚合,相较催化剂的广泛研究,对于助催化剂的研究则相对较少。最早的Ziegler-Natta型催化剂需要使用铝助催化剂进行活化,茂金属催化剂类常常用甲基铝氧烷(MAO),其原理是将金属-卤化物键烷基化并拔掉,得到活性阳离子物种。这类助催化剂的缺点是用量较大且活性物种的分子结构不明确。而硼烷/硼酸盐助催化剂仅需使用与催化剂相同当量或者稍微过量,且得到的活性物种分子结构明确。此外,用硼烷助催化剂活化的CGC催化剂可以高效催化乙烯与 α-烯烃共聚,并成功地将称为聚烯烃弹性体 (POE) 的新型聚烯烃商业化。因此,发展新型的硼烷助催化剂有利于发展新的聚合策略,并推进烯烃聚合/共聚合的研究。


最近,中国科学技术大学陈昶乐教授课题组的博士后邹陈博士与安徽大学的陈敏教授课题组合作,设计并合成了一系列硼烷助催化剂,并将其用于活化CGC-Ti进行乙烯聚合和乙烯与1-辛烯共聚。其中B(C6F5)2OtBu与传统的B(C6F5)3相比,不仅可以显著提高CGC-Ti催化剂催化乙烯聚合的活性、分子量,且在乙烯与1-辛烯共聚中还可同时提高共聚物的活性、1-辛烯的插入比和分子量。此外,B(C6F5)2OtBu活化的CGC-Ti催化剂的热稳定性大幅提高,在150℃下仍保持较高活性和较高共聚物分子量。对得到的活性阳离子物种进行的机理研究表明,B(C6F5)2OtBu活化后的活性物种中存在独特的氧配位,其增大了金属中心的空间位阻并降低了金属中心的电子云密度。此外,这种新型的硼烷助催化剂与新的活化策略未来也有望在其它烯烃聚合催化剂体系中得到应用。

文信息

Cocatalyst Effect in Transition Metal Catalyzed Ethylene Polymerization and Copolymerization

Ao Chen, Zhanshan Ma, Yao Pan, Min Chen*, Chen Zou*

文章第一作者为中国科学技术大学博士生陈奥和安徽大学硕士生马占山。


ChemCatChem

DOI:10.1002/cctc.202200578




weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0