聚丙交酯(PLA)由于具有良好的生物可降解性和生物相容性,在生物医学、制药学等领域用途广泛。目前,以金属配合物作为催化剂(引发剂)催化(引发)丙交酯单体开环聚合,得到的聚合物具有可控的分子量和狭窄的分子量分布,是合成PLA最为有效的方法。所以在丙交酯开环聚合反应的研究中,如铝、稀土、镁、钙、锂、钠、钾等金属配合物催化剂的设计与合成成为了研究热点。但金属离子的残留很难从聚合物中完全移除,限制了其在催化合成聚丙交酯材料中的应用。钾、镁离子是生命体的组成元素,对人体无毒,且易获得,因此本论文选择钾金属搭配大位阻双酚配体2,2′-methylenebis(4,6-di(1-methyl-1-phenylethyl)phenol)(L-H2)以及无毒/低毒镁、稀土元素等,合成了单核钾金属配合物、多核钾金属配合物、3个钾-镁双金属配合物、以及5个钾-稀土双金属配合物,并对其中的7个配合物进行了晶体结构的表征。探讨了不同的金属离子对于这些配合物的构成及对丙交酯开环聚合反应催化性能的影响。具体研究结果如下:1.以双酚配体L-H2,与一倍当量或两倍当量的K[N(SiMe3)2]在四氢呋喃中反应,分别得到了单核钾金属配合物[(L-H)K(THF)](1)和多核钾金属配合物[K12L6](2)。配合物1和2经1H NMR、13C NMR、元素分析等表征确定其结构与组成。通过配合物1和2的单晶结构分析,证实单核钾金属配合物、多核钾金属配合物的结构。配合物1和2催化丙交酯开环聚合的性能结果表明,配合物1作为催化剂,能够有效地催化丙交酯开环聚合,单体转化率在2 h内就可以达到99%,得到的聚合物分子量分布狭窄。多核钾金属配合物2催化丙交酯开环聚合,与配合物1具有相似的催化性能。在该催化体系中,溶剂效应:甲苯>二氯甲烷>四氢呋喃。四氢呋喃为反应溶剂时,反应速率最慢,推测可能的原因是由于四氢呋喃作为配位型反应溶剂与单体和金属中心配位存在竞争关系。2.配合物[(L-H)K(THF)](1)与0.5当量或等当量的MgnBu2反应,合成了钾-镁双金属配合物[(LK(THF)2)2Mg](3)和[(LK(THF))2Mg2nBu2](4);配合物4和苄醇进一步反应,得到钾-镁双金属苄氧基桥联的配合物[(LK(THF))2Mg2(μ-OBn)2](5)。配合物3-5经1H NMR、13C NMR、元素分析等表征确定其结构与组成。通过配合物3-5的单晶解析,证实钾-镁双金属配合物3-5的结构。与单核钾金属配合物相比而言,在同样的条件下催化丙交酯开环聚合,钾-镁双金属配合物3的反应活性要比单核钾金属配合物1的反应活性要高,推测可能是金属协同效应引起的。配合物5作为催化剂,在温和的条件下,随单体与引发剂比例增加,所得到聚合物的分子量也成倍地增加,说明配合物5能够以可控的方式催化丙交酯开环聚合,得到的聚合物的分子量可控,分子量分布较窄。3.配合物[(L-H)K(THF)](1)与稀土化合物RE[N(SiMe3)2]3在四氢呋喃中按摩尔比3:1反应,合成了钾-稀土双金属配合物RE[K(L)]3(RE=Y(6),La(7),Nd(8),Sm(9),Gd(10)),产物经红外光谱、元素分析表征,配合物Y[K(L)]3和配合物La[K(L)]3经1H NMR、13C NMR表征,且得到了配合物Y[K(L)]3和配合物Sm[(L)K(THF)]3的单晶结构,证实该系列配合物的结构与组成。配合物6-10催化丙交酯开环聚合的实验结果表明,在苄醇存在下,钾-稀土双金属配合物可以有效地引发丙交酯开环聚合。钾-稀土双金属配合物的催化活性遵循以下次序La>Nd>Sm≈Gd>Y,与其稀土金属离子半径大小次序相一致。与单核钾金属配合物相比,钾-稀土双金属配合物活性更高,并且在甲苯溶液中,催化外消旋丙交酯开环聚合得到了具有一定杂规选择性的聚丙交酯。