首页 > 专利 > 辽宁大学 > 一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用专利详情

一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-03-13
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2015-07-01
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-04-17
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-03-13
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201510111487.5 申请日 2015-03-13
公开/公告号 CN104672277B 公开/公告日 2018-04-17
授权日 2018-04-17 预估到期日 2035-03-13
申请年 2015年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 C07F7/24B01J31/22C07F7/18 主分类号 C07F7/24
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 4
权利要求数量 5 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、Anirban Karmakar等.Synthesis,structure and catalytic application oflead (Ⅱ) complexes in cyanosilylationreactions《.Dalton Transactions》.2014,(第44期),第268-280页,参见第268页左栏第1段、左栏第3段1-8行,第269页左栏倒数第1段1-7行,第273页左栏第1段,第275页表1,第276页表2,第276页图8,第278页左栏第2段1-5行. 付帅.含二元羧酸配体配位聚合物的合成结构及性质研究《.中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》.2013,B014-232,参见第1章第10页图1-10,第2章第13页倒数第1段、第18页倒数第1段3-4行. 付帅.含二元羧酸配体配位聚合物的合成结构及性质研究《.中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》.2013,B014-232,参见第1章第10页图1-10,第2章第13页倒数第1段、第18页倒数第1段3-4行.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 7 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 辽宁大学 当前专利权人 浙江知多多网络科技有限公司
发明人 韩正波、刘琳 第一发明人 韩正波
地址 辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街58号 邮编 110000
申请人数量 1 发明人数量 2
申请人所在省 辽宁省 申请人所在市 辽宁省沈阳市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
沈阳杰克知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
金春华
摘要
本发明涉及一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用。采用的技术方案是:包括如下合成步骤:将Pb(NO3)2,有机配体和N,N′‑二甲基甲酰胺加入到容器中,于常温下搅拌20‑40分钟;将容器密封后,置于烘箱中,于378K±50K下,保温2‑4天;缓慢冷却到室温,得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得目标产物。本发明制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料制备方法简单,可高效催化硅氰化反应,并且可反复循环利用,使用五次以上,反应3小时,催化效率仍能达到90%以上。
  • 摘要附图
    一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用
  • 说明书附图:图1
    一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用
  • 说明书附图:图2
    一种基于碗形结构的金属有机骨架材料及其应用
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-12-23 专利权的转移 登记生效日: 2022.12.12 专利权人由嘉兴斌琮贸易有限公司变更为浙江知多多网络科技有限公司 地址由314500 浙江省嘉兴市桐乡市梧桐街道振兴东路丰润国际商务中心635室-48变更为311100 浙江省杭州市余杭区仓前街道海创科技中心2号楼4层407-10室
2 2018-04-17 授权
3 2015-07-01 实质审查的生效 IPC(主分类): C07F 7/24 专利申请号: 201510111487.5 申请日: 2015.03.13
4 2015-06-03 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种基于碗形结构的金属有机骨架材料在催化硅氰化反应中的应用,其特征在于方法如下:将反应底物芳香醛和三甲基氰硅烷溶于有机溶剂中,加入催化剂,密封反应体系,在氮气的保护下,反应温度为30-50℃,反应2-4小时;
所述的催化剂是基于碗形结构的金属有机骨架材料Pb4(tbip)4(DMF)4·0.5H2O;所述的基于碗形结构的金属有机骨架材料Pb4(tbip)4(DMF)4·0.5H2O的结构为:属于四方晶系,空间群为P4nc,在它的一个基本单元中有四个铅离子,四个5-叔丁基间苯二酸H2tbip配体、四个DMF分子以及半个晶格水分子,四核配合物的PbII通过相邻的5-叔丁基间苯二酸H2tbip阴离子中的羧基采取O, O-螯合配位,配合物结构是特殊的碗形结构,四个铅离子构成碗形的主体框架,四个DMF分子构成碗的底部,四个5-叔丁基间苯二酸H2tbip构成碗口部分;
所述的芳香醛是苯甲醛或1-萘甲醛。

2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述的基于碗形结构的金属有机骨架材料Pb4(tbip)4(DMF)4·0.5H2O的制备方法,包括如下合成步骤:将0.015 g Pb(NO3)2 ,0.010 g H2tbip和3 ml DMF加入到体积为5ml的玻璃瓶中,并且常温条件下搅拌20分钟,然后将其密封好,放入烘箱中,加热使烘箱温度达到378 K,并保持温度在此条件下3天,然后缓慢冷却到室温,降温速率为5 K·h-1,得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得目标产物。

3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:芳香醛和三甲基氰硅烷的摩尔比为1:2。

4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:所述的有机溶剂是二氯甲烷。

5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于:催化剂在使用前于温度200℃下,真空活化
12小时。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及一种金属有机骨架材料,具体的说,涉及一种对硅氰化反应具有高催化活性的基于碗型结构的金属有机骨架材料。

背景技术

[0002] 由于碗形分子具有迷人的结构和潜在的应用价值得到越来越多人的关注。不仅有机合成领域致力于开发新的容器分子,而且超分子领域也付出很多努力。在这其中,基于贵金属的分子碗体系已被系统的研究了。为了更加广泛的应用这类分子,分子碗的活性位点需要进一步得到利用。
[0003] 金属有机杂化物具有开放的金属活性位点是Lewis酸异相催化剂的重要组成部分。然而,得到热稳定性好的金属有机杂化物并不容易,因为热稳定性和不饱和配位是相互冲突的。从催化角度考虑,均相催化剂催化效率高但不能回收,异相催化剂能够回收但催化效率低。因此,开发容易制备、可循环利用、催化效率高的异相催化剂越来越激起研究者的兴趣。将催化活性位点与碗形结构有机的结合起来设计一个高效的Lewis酸异相催化剂将是一个巧妙的策略。

发明内容

[0004] 本发明的目的是利用Pb作为金属节点,利用5-叔丁基间苯二酸及其同系物作为有机配体,在一定的温度下,利用溶剂热方法合成具有开放金属位点的碗形结构的金属有机骨架材料。
[0005] 本发明采用的技术方案如下:本发明的具有高催化活性的基于碗形结构的金属有机骨架材料,包括如下合成步骤:
[0006] 1)将Pb(NO3)2,有机配体和N,N′-二甲基甲酰胺(DMF)加入到容器中,于常温下搅拌20-40分钟;所述的有机配体是5-羟基间苯二酸、5-甲基间苯二酸、5-巯基间苯二酸、5-溴间苯二酸、5-氯间苯二酸、5-氟间苯二酸、5-叔丁基间苯二酸、或5-甲氧基间苯二酸。
[0007] 2)将容器密封后,置于烘箱中,于378K±50K下,保温2-4天;
[0008] 3)缓慢冷却到室温,得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得目标产物。所述的缓慢冷却到室温是:降温速率为4-8K·h-1。
[0009] 本发明合成出的碗型化合物的结构为:其属于四方晶系,空间群为P4nc,在它的一个基本单元中有四个铅离子,四个有机配体配体、四个DMF分子以及半个晶格水分子。四核II配合物的Pb 通过相邻的有机配体中的羧基采取O,O-螯合配位,配合物结构是特殊的碗型结构,四个铅离子构成碗型的主体框架,四个DMF分子构成碗的底部,四个五叔丁基间苯二甲酸或其同系物配体构成碗口部分。每个PbII离子中心都是七配位的,其中有六个羧基氧原子来自于四个独立的有机配体,羧基氧原子与金属中心的配位模式采用单齿螯合配位和单齿配位两种方式,另外一个氧原子来自DMF溶剂分子的氧原子。每个有机配体都连接着三个金属PbII离子中心,形成一个无限的链状结构。无限延伸的链状结构通过有机配体进一步连接形成了具有孔洞结构的三维配位聚合物。
[0010] 如上所述,金属Pb与5-叔丁基间苯二酸配体及其同系物以及DMF分子的各个结构单元通过复杂的连接方式形成了一个具有特殊碗状结构单元的金属有机骨架材料。此结构中存在碗状空腔,除去客体分子后,空腔变大,有不饱和金属活性位点暴露在孔道中,可以做Lewis酸催化剂。
[0011] 本发明的基于碗形结构的金属有机骨架材料可以作为高效催化剂用于催化硅氰化反应。方法如下:将反应底物芳香醛和三甲基氰硅烷溶于有机溶剂中,加入催化剂,密封反应体系,在氮气的保护下,反应温度为30-50℃,反应2-4小时;所述的催化剂是上述的基于碗形结构的金属有机骨架材料。反应式如下:
[0012]
[0013] 其中
[0014] 所述的芳香醛是苯甲醛、1-萘甲醛、4-甲氧基苯甲醛、或4-苄氧基苯甲醛。
[0015] 芳香醛和三甲基氰硅烷的摩尔比为1:2。
[0016] 所述的有机溶剂是二氯甲烷。
[0017] 优选的,催化剂在使用前进行活化,于温度200℃下,真空干燥12小时。
[0018] 本发明的有益效果是:本发明制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料制备方法简单,可反复循环利用,使用五次以上,催化效率仍能达到90%以上。本发明制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料作为催化剂,可高效催化硅氰化反应,催化反应在无水无氧条件下进行。

实施方案

[0021] 实施例1一种基于碗形结构的金属有机骨架材料
[0022] (一)合成方法
[0023] 将Pb(NO3)2(0.015g,0.045mmol),5-叔丁基间苯二酸(H2tbip)(0.010g,0.045mmol)和DMF(3ml)加入到体积为5ml的玻璃瓶中,并且常温条件下搅拌20分钟,然后将其密封好,放入烘箱中,加热使烘箱温度达到378K,并保持温度在此条件下3天,然后缓慢冷却到室温(降温速率为5K·h-1),得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得基于碗形结构的金属有机骨架材料,产率为65%。
[0024] 得到的基于碗形结构的金属有机骨架材料(经X-射线单晶衍射仪测试得到数据,获得的结构图如图1和图2所示)。图1为基于碗形结构的金属有机骨架材料的基本结构单元图,该化合物属于四方晶系,空间群为P4nc,在它的一个基本单元中有四个铅离子,四个五叔丁基间苯二酸配体、四个DMF分子以及半个晶格水分子。该四核配合物的PbII通过相邻的五叔丁基间苯二酸阴离子中的羧基采取O,O-螯合配位,配合物结构是特殊的碗型结构,四个铅离子构成碗型的主体框架,四个DMF分子构成碗的底部,四个五叔丁基间苯二甲酸构成碗口部分。每个PbII离子中心都是七配位的(有两个键为弱键作用),其中有六个羧基氧原子来自于四个独立的五叔丁基间苯二酸配体,羧基氧原子与金属中心的配位模式采用单齿螯合配位和单齿配位两种方式,另外一个氧原子来自DMF溶剂分子的氧原子。每个五叔丁基间II苯二酸配体都连接着三个金属Pb 离子中心,形成一个无限的链状结构。无限延伸的链状结构通过5-叔丁基间苯二酸有机配体进一步连接形成了具有孔洞结构的三维配位聚合物Pb4(tbip)4(DMF)4·0.5H2O(如图二所示)。
[0025] 实施例2一种基于碗形结构的金属有机骨架材料
[0026] (一)合成方法
[0027] 将Pb(NO3)2(0.015g,0.045mmol),5-叔丁基间苯二酸(0.010g,0.045mmol)和DMF(3ml)加入到体积为5ml的玻璃瓶中,并且常温条件下搅拌20分钟,然后将其密封好,放入烘箱中,加热使烘箱温度达到368K,并保持温度在此条件下3天,然后缓慢冷却到室温(降温速-1率为5K·h ),得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得基于碗形结构的金属有机骨架材料,产率为45%。
[0028] 实施例3一种基于碗形结构的金属有机骨架材料
[0029] (一)合成方法
[0030] 将Pb(NO3)2(0.015g,0.045mmol),如表1所示的有机配体(0.010g,0.045mmol)和DMF(3ml)加入到体积为5ml的玻璃瓶中,并且常温条件下搅拌20分钟,然后将其密封好,放入烘箱中,加热使烘箱温度达到378K,并保持温度在此条件下3天,然后缓慢冷却到室温(降温速率为5K·h-1),得到无色透明棒状晶体,洗涤、过滤并干燥,得基于碗形结构的金属有机骨架材料。
[0031] 表1
[0032]
[0033] 合成的基于碗形结构的金属有机骨架材料结构为:均属于四方晶系,空间群为P4nc,在它的一个基本单元中有四个铅离子,四个有机配体、四个DMF分子以及半个晶格水分子。四核配合物的PbII通过相邻的有机配体阴离子中的羧基采取O,O-螯合配位,配合物结构是特殊的碗型结构,四个铅离子构成碗型的主体框架,四个DMF分子构成碗的底部,四个有机配体构成碗口部分。
[0034] 实施例4基于碗形结构的金属有机骨架材料催化硅氰化反应
[0035] 将实施例1制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料在使用前进行活化,于温度200℃下,真空干燥12小时。
[0036] 方法:将1mol的苯甲醛和2mol三甲基氰硅烷溶于5ml二氯甲烷中。加入40mg催化剂(实施例1制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料),密封反应体系,在氮气的保护下,反应温度为40℃,反应时间为3h,得到产物,通过气相色谱分析,苯甲醛的转化率为99.5%。
[0037]
[0038] 实施例5基于碗形结构的金属有机骨架材料催化硅氰化反应
[0039] 将实施例1制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料在使用前进行活化,于温度200℃下,真空干燥12小时。
[0040] 方法:将1mol的1-萘甲醛和2mol三甲基氰硅烷溶于5ml的二氯甲烷中。加入40mg催化剂(实施例1制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料),密封反应体系,在氮气的保护下,反应温度为40℃,反应时间为3h,得到产物,通过气相色谱分析,1-萘甲醛的转化率为99.0%。
[0041] 反应式如下:
[0042]
[0043] 实施例6基于碗形结构的金属有机骨架材料催化硅氰化反应
[0044] 方法:将1mol的芳香醛和2mol三甲基氰硅烷溶于5ml的二氯甲烷中。加入40mg催化剂(实施例1制备的基于碗形结构的金属有机骨架材料),密封反应体系,在氮气的保护下,反应温度为40℃,反应时间为3h,得目标产物,芳香醛的转化率如表2。
[0045] 表2
[0046]芳香醛 4-甲氧基苯甲醛 4-苄氧基苯甲醛
转化率 56.1% 33.0%

附图说明

[0019] 图1是实施例1制备的基于碗形金属有机骨架材料基本结构单元的结构图。
[0020] 图2是实施例1制备的基于碗形金属有机骨架材料的三维结构图。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号