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二茂铁取代的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷的合成与表征
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【新课程 化学论文】近年来,有机高分子与无机材料的杂化研究引起了人们的极大兴趣[1~5]。倍半硅氧烷(silsesquioxane)具有经典的分子式RSiO1·5,其中R可以是烷基、烯基、芳基、亚芳基或其它有机官能化衍生物。除无序结构外,通过超分子自组装技术,其形态可具有梯形结构、笼型结构和半笼型结构。特别是,笼型结构多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)具有纳米结构骨架,具有结构稳定、对称性非常强、质轻、硬度高和耐热温度高等特点,直径为1~3nm,分子量可达1000,是一种优异的无机纳米材料。同时,由于其硅原子具有的可有机官能化的特殊性,并可溶解于溶剂中,使其明显具有相容性好、可达分子水平分散等其它纳米材料(如无机硅酸盐、氧化物等)所不具备的优势,既可以作为大分子单体进行共聚或均聚,也可通过共混来制备高强耐热或特殊功能化的有机-无机杂化高分子材料。
由倍半硅氧烷所形成的有机硅化合物广泛应用于催化和材料科学领域,以庞杂硅和沸石为载体的过渡金属络合物被用作许多化学反应的催化剂[6~8]。自从上世纪80年代中期以来,多面体齐聚金属倍半硅氧烷(POMSS)已成为催化体系的重要化合物。近年来,有关倍半硅氧烷铁络合物的报道相继出现,Song等[9]报道了将二茂铁甲醛与POSS反应合成了同时含有金属和双键的新型磁性多面体齐聚倍半硅氧烷;Edelmann等[10]报道了倍半硅氧烷立方体顶角为铁的络合物;Tumas等[11]报道了倍半硅氧烷铁膦络合物;通过对倍半硅氧烷铁络合物进行烧结可以制备Fe-Si-O微孔材料[12],为铁交换沸石的催化化学提供了广阔的应用前景。
本文报道了二茂铁取代的笼型八聚(二甲基硅氧基)倍半硅氧烷的合成与表征。由于顶角8个二茂铁的存在,既引入了铁原子,又综合了笼型POSS的优点,因此它是一种新型的笼型磁性倍半硅氧烷。它们的合成路线如图式1所示。
图式1 POSS1和POSS2的合成路线Scheme 1 The synthetic routes of POSS1 and POSS 21 实验部分
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