[发明专利]离子液体修饰、磁性二氧化硅担载的金属钌催化剂及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其合成方法和应用，具体涉及一种离子液体修饰、磁性二氧化硅担载的金属钌催化剂及其合成方法和应用，属于化学技术领域。 

背景技术

离子液体修饰的Grubbs金属钌催化剂催化烯烃复分解反应时，在离子液体中比在传统有机溶剂中有更高的活性，并且催化剂可以多次回收再利用。然而，这种经离子液体改造的催化剂需用大量昂贵的离子液体做溶剂，才能保持高活性和实现回收再利用。 

Lee等将单层保护的金纳米簇与钌-卡宾催化剂相连，获得了具有如下化学结构的催化剂： 

Barrett将金属钌-卡宾催化剂与聚苯乙烯相连，获得了具有如下化学结构的催化剂： 

Yao将金属钌-卡宾催化剂与聚乙二醇(或聚丙烯酸酯等聚合物)相连，获得了具有如下化学结构的催化剂： 

这些单聚、多聚或需要担载的金属钌催化剂在催化烯烃复分解反应时需在回流的CH₂Cl₂溶剂中进行，催化剂的用量很大(5mol％)，由于有机溶剂萃取时损失或催化剂分解等原因，重复利用四、五次后，催化剂会完全失活，而且与产物难分离。 

另外，Yao和其它一些小组将离子液体基团直接连接在催化剂的配体上，设计合成了具有如下四种化学结构的离子液体修饰的金属钌催化剂： 

其中，L＝PCy₃，或者

Mes：2,4,6-Trimethylphenyl。 

这些离子液体修饰的金属钌催化剂，反应中不仅需要用到大量昂贵的离子液体做溶剂，而且对空间位阻大的底物的催化活性不高。 

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种经济、环保、高效的催化剂，以及该催化剂的合成方法和应用。 

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案： 

一种离子液体修饰、磁性二氧化硅担载的金属钌催化剂，其特征在于，具有如下的化学结构： 

其中，Mes代表的物质是2,4,6-Trimethylphenyl； 

代表的化学结构为： 

制备前述的离子液体修饰、磁性二氧化硅担载的金属钌催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤： 

(一)、以2-丙烯基苯酚为起始原料合成结构中含有离子液体链的催化剂配体； 

(二)、将含有离子液体链的催化剂配体植入磁性二氧化硅表面： 

(1)、在手套箱中将含有离子液体链的催化剂配体溶解在二氯甲烷中，然后用微型注射器吸取至耐压管中，依次向耐压管中加入500℃焙烧的Fe₃O₄、甲苯，拧好盖子转移出手套箱，135℃条件下磁力搅拌氮气氛反应72h，待冷却至室温后用磁铁吸附固体，倾倒出液体并丢弃，然后向固体中加入无水乙腈并磁力搅拌分散洗涤1分钟，再磁性分离固体、丢弃液体、固体中加入无水乙腈、磁力搅拌分散洗涤1分钟，重复4-5次，洗涤完毕后，室温抽真空2h得到担载配体后的中间产物，将担载配体后的中间产物转移至手套箱保存； 

(2)、向担载配体后的中间产物中加入NaPF₆、乙腈，转移出手套箱，室温氮气氛下磁力搅拌交换12h，反应完毕后用磁铁分离固体，将液体丢弃，然后加入无水二氯甲烷磁力搅拌分散洗涤1分钟，再磁性分离固体、丢弃液体、加入无水二氯甲烷、磁力搅拌分散洗涤1分钟，重复4-5次，洗涤完毕后，室温抽真空1个小时得到配体交换阴 离子后的磁性二氧化硅产物，将配体交换阴离子后的磁性二氧化硅产物转移至手套箱保存； 

(三)、磁性二氧化硅与Grubbs金属钌催化剂反应： 

在手套箱中，向配体交换阴离子后的磁性二氧化硅产物中依次加入Grubbs二代催化剂、氯化亚铜、二氯甲烷，然后转移出手套箱，22℃磁力搅拌氮气氛反应3h，反应完后用磁铁分离固体，丢弃液体和氯化亚铜，然后加入二氯甲烷磁力搅拌分散洗涤1分钟，再磁性分离固体、丢弃液体和氯化亚铜、加入二氯甲烷、磁力搅拌分散洗涤1分钟，重复操作若干次直到洗的彻底透明干净，最后室温抽真空1个小时，得到最终产物离子液体修饰的磁性二氧化硅担载的金属钌催化剂。