CN104011089B - α-烯烃的制造方法 - Google Patents

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Abstract

通过特征在于使用(A)特定的铬化合物、(B)特定的氨基膦配体化合物以及(C)助催化剂聚合乙烯的α‑烯烃的制造方法,提供不遵循舒尔茨弗洛里分布、碳原子数6~14的从1‑己烯到1‑十四碳烯为止的α‑烯烃的收率、特别是1‑辛烯的收率优异的α‑烯烃的制造方法。

Description

α-烯烃的制造方法
技术领域
本发明涉及作为聚乙烯的共聚单体、合成润滑油、表面活性剂等的原料而在工业上被广泛利用的α-烯烃的制造方法。
背景技术
近年来,α-烯烃、特别是1-己烯、1-辛烯等作为线性低密度聚乙烯(L-LDPE)的共聚单体,另外,包括它们在内的到碳原子数14的1-十四碳烯为止的α-烯烃被广泛地用于合成润滑油用途、表面活性剂的原料等。通常,这些α-烯烃通过由乙烯进行聚合来获得,但所得的α-烯烃的聚合度分布遵循舒尔茨弗洛里分布,在通常的分布中二聚体最多,与四聚体相比三聚体较多,满足n聚体比n+1聚体多的关系。
现在,在工业上制造的大量的方法中,能够获得这样的遵循舒尔茨弗洛里分布的α-烯烃。例如也已知有使用三乙基铝催化剂的方法,α-烯烃在遵循舒尔茨弗洛里分布的基础上,还已知有需要在高温高压条件下使用的问题。然而,α-烯烃根据碳原子数其用量、价格不同,另外,由于需求变动激烈,在制造遵循舒尔茨弗洛里分布的α-烯烃的以往方法中,存在特别是1-辛烯以上的α-烯烃的收率低的问题。作为其对策,通过使用三乙基铝催化剂进行两段聚合,有α-烯烃遵循泊松分布、1-辛烯以上的制品能够大量获得的优点,但也有如下缺点:在高温高压下反应、并且需要较多地(计量性地)使用催化剂,必须回收催化剂且装置复杂、α-烯烃纯度低等。例如,专利文献1~4中公开了使用铬化合物制造1-己烯、1-辛烯的方法。然而,由此得到的α-烯烃是1-己烯为主成分、且1-辛烯低的物质。另一方面,专利文献5中公开了以氨基膦为配体的过渡金属化合物,其以制造聚合物为目的。
基于以上这样的背景,希望开发使碳原子数6~14的从1-己烯到1-十四碳烯为止的α-烯烃的收率、特别是1-辛烯的收率提高的催化剂系。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 : 日本特开平6-329562号公报
专利文献2 : 日本特开平7-215896号公报
专利文献3 : 日本特开平8-183746号公报
专利文献4 : 日本特表2002―532249号公报
专利文献5 : 日本特开2003-261588号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本发明是鉴于上述情况而进行的,其目的在于,提供不遵循舒尔茨弗洛里分布、碳原子数6~14的从1-己烯到1-十四碳烯为止的α-烯烃的收率、特别是1-辛烯的收率优异的α-烯烃的制造方法。
解决问题的技术手段
本发明人经过深入研究,结果发现了能够解决上述课题的制造条件,从而完成了本发明。
即本发明涉及以下α-烯烃的制造方法。
1. α-烯烃的制造方法,其特征在于,使用(A)铬化合物、(B)下述通式(1)所示的配体化合物、以及(C)助催化剂聚合乙烯,
[化1]
(式中,L1~L3各自独立地为取代或未取代的碳原子数5~30的脂环式烃基、取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基、或取代或未取代的成环原子数5~30的芳香族杂环基。)
2. 根据上述1所述的α-烯烃的制造方法,其具有使前述(A)铬化合物与(B)配体化合物接触的工序和使该反应产物与前述(C)助催化剂进行反应的工序。
3. 根据上述1或2所述的α-烯烃的制造方法,其中,前述(A)铬化合物为下述通式(2)所示,
CrXnDm  ・・・(2)
(式中,X表示σ键性的配体,X为多个的情况下,多个X可以相同或不同,D表示路易斯碱,D为多个的情况下,多个D可以相同或不同,n为2~3的整数,表示Cr的化合价,m表示0~6的整数。)
4. 根据上述1~3中任一项所述的α-烯烃的制造方法,其中,前述通式(1)中的L1~L3各自独立地为取代或未取代的苯基、或取代或未取代的环己基,且该取代基为碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、或成环碳原子数5~6的环烷基,以及
5. 根据上述1~4中任一项所述的α-烯烃的制造方法,其中,前述(C)助催化剂为铝氧烷。
发明效果
根据本发明,提供不遵循舒尔茨弗洛里分布、碳原子数6~14的从1-己烯到1-十四碳烯为止的α-烯烃的收率、特别1-辛烯的收率优异的α-烯烃的制造方法。
具体实施方式
本发明的α-烯烃的制造方法的特征在于,使用(A)铬化合物、(B)下述通式(1)所示的配体化合物、以及(C)助催化剂聚合乙烯。
[化2]
(式中,L1~L3各自独立地为取代或未取代的碳原子数5~30的脂环式烃基、取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基、或取代或未取代的成环原子数5~30的芳香族杂环基。)。
需要说明的是,本说明书中,“取代或未取代的碳原子数a~b的X基”这一表述中的“碳原子数a~b”表示X基为无取代的情况下的碳原子数,不包含X基被取代的情况下的取代基的碳原子数。
〔(A)铬化合物〕
本发明中使用的(A)铬化合物只要其铬原子能够与后述的(B)配体化合物形成络合物就没有特别限定,优选使用下述通式(2)所示的铬化合物。
CrXnDm  ・・・(2)
(式中,X表示σ键性的配体,X为多个的情况下,多个X可以相同或不同,D表示路易斯碱,D为多个的情况下,多个D可以相同或不同,n为2~3的整数,表示Cr的化合价,m表示0~6,优选表示0~3的整数。)。
X表示σ键性的配体,X为多个的情况下,多个X可以相同或不同,可以与其他X或D交联。作为该σ键性的配体的具体例,可以列举出卤素原子,碳原子数1~20的烃基,碳原子数1~20的烷氧基,碳原子数6~20的芳基氧基,碳原子数1~20的酰胺基,碳原子数1~20的含硅基团,碳原子数1~20的磷化物基(ホスフィド基)、碳原子数1~20的硫化物基(スルフィド基)、碳原子数1~20的酰基、取代或未取代的乙酰丙酮、取代或未取代的羧酸酯等。
作为卤素原子,可以列举出氯原子、氟原子、溴原子、碘原子。
作为碳原子数1~20的烃基,具体而言可以列举出甲基、乙基、丙基、丁基、己基、环己基、辛基等烷基;乙烯基、丙烯基、环己烯基等烯基;苄基、苯基乙基、苯基丙基等芳基烷基;苯基、甲苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、联苯基、萘基、甲基萘基、蒽基、菲基等芳基等。其中优选为甲基、乙基、丙基等烷基、苯基等芳基。
作为碳原子数1~20的烷氧基,可以列举出甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基等。作为碳原子数6~20的芳基氧基,可以列举出苯氧基、甲基苯氧基、二甲基苯氧基等。
作为碳原子数1~20的酰胺基,可以列举出二甲基酰胺基、二乙基酰胺基、二丙基酰胺基、二丁基酰胺基、二环己基酰胺基、甲基乙基酰胺基等烷基酰胺基、二乙烯基酰胺基、二丙烯基酰胺基、二环己烯基酰胺基等烯基酰胺基;二苄基酰胺基、苯基乙基酰胺基、苯基丙基酰胺基等芳基烷基酰胺基;二苯基酰胺基、二萘基酰胺基等芳基酰胺基。
作为碳原子数1~20的含硅基团,可以列举出甲基甲硅烷基、苯基甲硅烷基等单烃基取代甲硅烷基;二甲基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基等二烃基取代甲硅烷基;三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三环己基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基、三甲苯基甲硅烷基、三萘基甲硅烷基等三烃基取代甲硅烷基;三甲基甲硅烷基醚基等烃基取代甲硅烷基醚基;三甲基甲硅烷基甲基等硅取代烷基;三甲基甲硅烷基苯基等硅取代芳基等。其中优选为三甲基甲硅烷基甲基、苯基二甲基甲硅烷基乙基等。
作为碳原子数1~20的磷化物基,可以列举出二甲基磷化物基、二乙基磷化物基、二丙基磷化物基、二丁基磷化物基、二环己基磷化物基、二辛基磷化物基等烷基磷化物基;二乙烯基磷化物基、二丙烯基磷化物基、二环己烯基磷化物基等烯基磷化物基;二苄基磷化物基、双(苯基乙基苯基)磷化物基等芳基烷基磷化物基;二苯基磷化物基、二甲苯基磷化物基、二萘基磷化物基等芳基磷化物基。
作为碳原子数1~20的硫化物基,可以列举出甲基硫化物基、乙基硫化物基、丙基硫化物基、丁基硫化物基、己基硫化物基、环己基硫化物基、辛基硫化物基等烷基硫化物基;乙烯基硫化物基、丙烯基硫化物基、环己烯基硫化物基等烯基硫化物基;苄基硫化物基、苯基乙基硫化物基、苯基丙基硫化物基等芳基烷基硫化物基;苯基硫化物基、甲苯基硫化物基、二甲基苯基硫化物基、三甲基苯基硫化物基、乙基苯基硫化物基、丙基苯基硫化物基、联苯硫化物基、萘基硫化物基、甲基萘基硫化物基、蒽基硫化物基、菲基硫化物基等芳基硫化物基。
作为碳原子数1~20的酰基,可以列举出甲酰基、乙酰基、丙酰基、丁酰基、戊酰基、棕榈酰基、硬脂酰基、油酰基等烷基酰基、苯甲酰基、甲基甲酰基(トルオイル基)、水杨酰基、肉桂酰基、萘甲酰基(ナフトイル基)、邻苯二甲酰基等芳基酰基、由草酸、丙二酸、琥珀酸等二羧酸衍生的草酰基(オキサリル基)、丙二酰基(マロニル基)、琥珀酰基(スクシニル基)等。
另一方面,D表示路易斯碱,D为多个的情况下,多个D可以相同或不同,也可以与其他的D、X交联。作为该D的路易斯碱的具体例,可以列举出胺类、醚类、膦类、硫醚类等。
作为胺,可以列举出碳原子数1~20的胺,具体而言,可以列举出甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺、环己基胺、甲基乙基胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺、二环己基胺、甲基乙基胺等烷基胺;乙烯基胺、丙烯基胺、环己烯基胺、二乙烯基胺、二丙烯基胺、二环己烯基胺等烯基胺;苯基胺、苯基乙基胺、苯基丙基胺等芳基烷基胺;二苯胺、二萘胺等芳基胺。
作为醚类,可以列举出甲基醚、乙基醚、丙基醚、异丙基醚、丁基醚、异丁基醚、正戊基醚、异戊基醚等脂肪族单一醚化合物;甲基乙基醚、甲基丙基醚、甲基异丙基醚、甲基-正戊基醚、甲基异戊基醚、乙基丙基醚、乙基异丙基醚、乙基丁基醚、乙基异丁基醚、乙基-正戊基醚、乙基异戊基醚等脂肪族混成醚化合物;乙烯基醚、烯丙基醚、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、乙基乙烯基醚、乙基烯丙基醚等脂肪族不饱和醚化合物;苯甲醚、苯乙醚、苯基醚、苄基醚、苯基苄基醚、α-萘基醚、β-萘基醚等芳香族醚化合物、氧化乙烯、氧化丙烯、氧杂环丁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、二噁烷等环式醚化合物。
作为膦类,可以列举出碳原子数1~20的膦。具体而言可以列举出甲基膦、乙基膦、丙基膦、丁基膦、己基膦、环己基膦、辛基膦等单烃基取代膦;二甲基膦、二乙基膦、二丙基膦、二丁基膦、二己基膦、二环己基膦、二辛基膦等二烃基取代膦;三甲基膦、三乙基膦、三丙基膦、三丁基膦、三己基膦、三环己基膦、三辛基膦等三烃基取代膦等烷基膦、乙烯基膦、丙烯基膦、环己烯基膦等单烯基膦、烯基取代2个膦的氢原子而成的二烯基膦;烯基取代3个膦的氢原子而成的三烯基膦;苄基膦、苯基乙基膦、苯基丙基膦等芳基烷基膦;芳基或烯基取代3个膦的氢原子而成的二芳基烷基膦或芳基二烷基膦;苯基膦、甲苯基膦、二甲基苯基膦、三甲基苯基膦、乙基苯基膦、丙基苯基膦、联苯膦、萘基膦、甲基萘基膦、蒽基膦、菲基膦;烷基芳基取代2个膦的氢原子而成的二(烷基芳基)膦;烷基芳基取代3个膦的氢原子而成的三(烷基芳基)膦等芳基膦。作为硫醚类,可以列举出前述的硫醚。
作为上述(A)铬化合物的具体例,可以列举出三(乙酰丙酮)铬(III)、三(乙基己酸酯)铬(III)(トリス(エチルヘキサナート)クロム(III))、三叔丁氧基铬(III)、三氯化铬、三溴化铬、二氯化铬、三氯三(THF)铬等,可以优选使用三(乙酰丙酮)铬(III)、三氯化铬、二氯化铬、三氯三(THF)铬、二氯双(THF)铬等。
〔(B)配体化合物〕
本发明中所使用的(B)配体化合物如下述通式(1)所示。
[化3]
(式中,L1~L3各自独立地为取代或未取代的碳原子数5~30的脂环式烃基、取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基、或取代或未取代的成环原子数5~30的芳香族杂环基。)。
上述L1~L3优选为取代或未取代的碳原子数5~14的脂环式烃基、或取代或未取代的成环碳原子数6~14的芳香族烃基。
作为前述L1~L3所示的脂环式烃基的具体例,可以列举出环戊基、环己基、环辛基等,优选为环戊基、或环己基。
作为前述L1~L3所示的芳香族烃基的例子,可以列举出苯基、萘基、菲基、联苯基、三联苯基、四联苯基、荧蒽基、苯并菲基、芴基、苯并[c]菲基、苯并[a]苯并菲基、萘并[1,2-c]菲基、萘并[1,2-a]苯并菲基、二苯并[a,c]苯并菲基、苯并[b]荧蒽基等,优选为苯基、4-联苯基、3-联苯基、5'-间三联苯基、1-萘基、芴-2-基、2-萘基、9-菲基。
作为L1~L3所示的取代芳香族烃基的例子,可以列举出2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2-乙基苯基、3-乙基苯基、4-乙基苯基、2,3-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、2,5-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、3,4-二甲基苯基、3,5-二甲基苯基、2-甲基-4-甲氧基苯基、2-甲基-6-甲氧基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、4-正丁基苯基、4-叔丁基苯基等。
作为前述L1~L3所示的芳香族杂环基,优选含有选自氮原子、氧原子、以及硫原子中的至少1个杂原子,作为其具体例,有吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、噻二唑基、三唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、异苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚嗪基、喹嗪基、喹啉基、异喹啉基、噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、吲唑基、苯并异噁唑基、苯并异噻唑基、咔唑基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基、菲啶基、吖啶基、菲咯啉基、吩嗪、吩噻嗪基、吩噁嗪基、以及呫吨基,优选为呋喃基、噻吩基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并呋喃基、二苯并噻吩基。
前述L1~L3优选各自独立地为取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基、或取代或未取代的成环原子数5~30的芳香族杂环基,更优选为取代或未取代的成环碳原子数6~30的芳香族烃基,特别优选为取代或未取代的苯基。
作为用作前述L1~L3的取代苯基,特别优选具有碳原子数1~20的烷基或碳原子数1~20的烷氧基作为取代基者。
作为上述以及后述的“取代或未取代”的情况下的任意取代基,可以列举出卤素原子、氰基、碳原子数1~20(优选为1~5)的烷基、碳原子数3~20(优选为5~12)的环烷基、碳原子数1~20(优选为1~5)的烷氧基、碳原子数1~20(优选为1~5)的卤代烷基、碳原子数1~20(优选为1~5)的卤代烷氧基、碳原子数1~10(优选为1~5)的烷基甲硅烷基、成环碳原子数6~30(优选为6~18)的芳基、成环碳原子数6~30(优选为6~18)的芳基氧基、碳原子数6~30(优选为6~18)的芳基甲硅烷基、碳原子数7~30(优选为7~20)的芳烷基、以及成环原子数5~30的(优选为5~18)杂芳基。
(A)成分与(B)成分的使用比例优选以(B)成分/(A)成分的摩尔比计在0.1~10的范围内,更优选在0.2~5的范围内,特别优选在0.5~3.0的范围内。
另外,作为(B)成分,可以使用一种或两种以上。
〔(C)助催化剂〕
作为本发明中使用的(C)助催化剂的具体例,可以列举出(C-1)铝氧烷和(C-2)硼化合物。
〔(C-1)铝氧烷〕
作为(C-1)成分的铝氧烷,可以列举出通式(I)
[化4]
(式中,R1表示碳原子数1~20、优选为1~12的烷基,烯基,芳基,芳基烷基等烃基或者卤素原子,w表示平均聚合度,通常为2~50,优选为2~40的整数。需要说明的是,各R1可以相同或不同。)所示的链状铝氧烷、以及通式(II)
[化5]
(式中,R1以及w与前述通式(I)中的相同。)所示的环状铝氧烷。
作为(C-1)铝氧烷的具体例,可以列举出甲基铝氧烷(MAO)、甲基异丁基铝氧烷(MMAO)、乙基铝氧烷(EMAO)、异丁基铝氧烷(IBAO)等,优选使用甲基铝氧烷(MAO)或甲基异丁基铝氧烷(MMAO)。
作为前述铝氧烷的制造法,可以列举出使烷基铝与水等缩合剂接触的方法,对于该手段没有特别限定,可以按照公知的方法进行反应即可。
例如,有(1)预先将有机铝化合物溶解于有机溶剂中,使其与水接触的方法;(2)聚合时预先添加最初有机铝化合物,然后添加水的方法;(3)使金属盐等中含有的结晶水、无机物或有机物的吸附水与有机铝化合物反应的方法;(4)使四烷基二铝氧烷与三烷基铝反应,进一步与水反应的方法等。需要说明的是,作为铝氧烷,可以是甲苯不溶性的。这些铝氧烷可以使用一种,也可以组合使用两种以上。
(A)成分与(C)成分的使用比例以(C)成分/(A)成分的摩尔比计优选在1~10,000的范围内,更优选在10~1,000的范围内。
另外,作为(C)成分,可以使用选自(C-1)成分以及(C-2)成分中的一种或两种以上。
〔(C-2)硼化合物〕
作为(C-2)硼化合物的具体例,可以列举出三(五氟苯基)硼、四(五氟苯基)硼酸二甲基苯胺,四(五氟苯基)硼酸三苯甲基酯等。
〔(D)有机铝化合物〕
另外,本发明的α-烯烃的制造方法中,除了上述(A)~(C)成分,还可以使用作为(D)成分的有机铝化合物。这里,作为(D)成分的有机铝化合物,可以使用通式(III)
R2 vAlJ3-v・・・(III)
〔式中,R2表示碳原子数1~10的烷基、J表示氢原子、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或卤素原子,v为1~3的整数〕所示的化合物。
作为前述通式(III)所示的化合物的具体例,可以列举出三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、二甲基氯化铝、二乙基氯化铝、甲基二氯化铝、乙基二氯化铝、二甲基氟化铝、氢化二异丁基铝、氢化二乙基铝、倍半乙基氯化铝(Ethylaluminiumsesquichloride)等。这些之中,碳原子数4以上的烃基键合而成的有机铝化合物从高温稳定性优异的观点优选,从该观点出发更优选碳原子数4~8的烃基键合而成的化合物。进一步优选为100℃以上的反应温度的情况下,更优选为碳原子数6~8的烃基键合而成的化合物。上述(D)有机铝化合物可以使用一种,也可以组合使用两种以上。
前述(A)成分与(D)成分的使用比例以摩尔比计优选为1:1~1:10,000,更优选为1:5~1:2,000,理想的是更优选为1:10~1:1,000的范围。通过使用该(D)成分,能够提高单位铬的聚合活性,但过多时,(D)有机铝化合物会浪费,同时后处理工序消耗大量负荷,因而不优选。
本发明的α-烯烃的制造方法中,在上述(A)~(C)成分的存在下进行乙烯的聚合。(A)~(C)成分可以在事先使任意两种以上接触后,再添加到聚合溶剂中,也可以同时混合(A)~(C)成分。需要说明的是,混合顺序没有限制,优选使(A)成分与(B)成分事先接触。
聚合温度优选为0~150℃,更优选为20~80℃。
聚合压力优选为常压~10Mpa,更优选为0.2~8.0Mpa,特别优选为0.5~5.0MPa。
作为聚合溶剂,可以列举出苯、甲苯、二甲苯、戊烷、庚烷、环己烷、甲基环己烷等,优选使用甲苯、环己烷。
本发明的α-烯烃的制造方法优选所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为1-己烯的比率以上。另外,1-辛烯的比率优选为10质量%以上,更优选为15质量%以上,进一步优选为20质量%以上,特别优选为25质量%以上。
实施例
接着,通过实施例更详细地说明本发明,但本发明不受这些例子的任何限定。物性的测定方法和测定装置示于以下。
〔各α-烯烃成分的质量比〕
在反应液中加入一定量作为内部标准液的十一烷(C11),在以下条件下进行气相色谱 (GC)测定,以内部标准液C11为基准求出各α-烯烃成分(C4~C18)的质量比。
GC测定条件
柱:Ultra2(25m×0.2mm×0.33μm)
注入口温度:270℃
检测器温度:270℃
柱温:40~200℃(1.5℃/min)、200~270℃(8℃/min)。
实施例1
〔铬络合物溶液的制备〕
在带搅拌桨的经过氮置换的50ml舒伦克管中加入三(乙酰丙酮)铬甲苯溶液20ml(40μmol)、和下述式所示的配体化合物A溶液6ml(120μmol),在室温下搅拌约2小时进行制备。溶液为淡紫色的均匀的液体。
[化6]
〔聚合〕
在经过充分脱水・氮置换的1L的带搅拌机的高压釜中,加入干燥溶剂甲苯300ml,然后加入上述铬络合物溶液17.88ml(27.5μmol)、和甲基铝氧烷的甲苯溶液2.75ml(8250μmol),开始搅拌。将反应温度升温至40℃,在达到40℃的时刻,加入乙烯4Mpa,开始反应。1小时反应后,在加压下添加乙醇30ml,使催化剂失活。冷却至室温后进行脱压,开放高压釜,在反应液中添加作为GC分析用的内部标准液的十一烷3.5g,充分搅拌。反应液进行GC分析,求出各α-烯烃成分的分布・纯度。副产聚合物的情况下,将生成液吸引过滤,将过滤物风干1天后,测定重量。结果示于表1。
实施例2
除了将配体化合物A溶液的用量由6ml(120μmol)变更到2ml(40μmol)以外,与实施例1同样地操作进行铬络合物溶液的制备以及乙烯聚合。结果示于表1。
实施例3
在配体化合物A(0.54g,1.96mmol)的THF(15mL)溶液中以-10℃添加正丁基锂己烷溶液(2.05mmol,0.82mL)。将反应混合物在室温下进行终夜搅拌,将该溶液添加到CrCl2(THF)2(0.27g,1.01mmol)的THF(5mL)悬浊液中。搅拌18小时后,减压下馏去溶剂,将固体残渣在甲苯中再溶解。将少量的无色不溶物过滤而得到的褐色溶液的溶剂在减压下馏去,将所得的绿褐色固体用作催化剂,与实施例1同样地进行乙烯聚合。结果示于表1。
实施例4
除了将溶剂由甲苯变更为环己烷以外,与实施例2同样地操作,进行乙烯聚合。结果示于表1。
实施例5
除了代替配体化合物A溶液而使用下述配体化合物B溶液以外,与实施例1同样地操作进行乙烯聚合。结果示于表1。
[化7]
实施例6
除了代替配体化合物A溶液而使用下述配体化合物C溶液以外,与实施例1同样地操作进行乙烯聚合。结果示于表1。
[化8]
实施例7
除了代替配体化合物A溶液而使用下述配体化合物D溶液以外,与实施例1同样地操作进行乙烯聚合。结果示于表1。
[化9]
实施例8
除了将配体化合物D溶液的用量由6ml(120μmol)变更为2ml(40μmol)以外,与实施例7同样地操作,进行铬络合物溶液的制备以及乙烯聚合。结果示于表1。
比较例1
除了代替配体化合物A溶液而使用下述配体化合物X溶液以外,与实施例1同样地操作进行乙烯聚合。结果示于表1。
[化10]
比较例2
除了未添加配体化合物A溶液以外,与实施例1同样地操作进行乙烯聚合。结果示于表1。
比较例1、2的制造方法中,相对于1-己烯(C6)的收率,1-辛烯(C8)的收率较低。与此相对,通过本发明的制造方法得到的α-烯烃的组成分布不遵循舒尔茨弗洛里分布,具体而言,具有相对于1-己烯(C6)的收率,1-辛烯(C8)的收率较高的特征,能够确认1-辛烯的收率优异。
需要说明的是,表1中,在实施例1~8以及比较例1~2的任一个中,1-丁烯(C4)的收率均低,但这可以解释为是由于1-丁烯为轻质,挥发而造成的。
产业上的利用可能性
通过本发明的制造方法得到的α-烯烃在LLDPE的共聚单体、合成润滑油用途、表面活性剂用途中有用。

Claims (65)

1.α-烯烃的制造方法,其特征在于,使用(A)铬化合物、(B)下述通式(1)所示的配体化合物、以及(C)助催化剂聚合乙烯,
式中,L1~L3各自独立地为取代或未取代的苯基。
2.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其具有:使所述(A)铬化合物与(B)配体化合物接触的工序和使其反应产物与所述(C)助催化剂进行反应的工序。
3.根据权利要求1或2所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物为下述通式(2)所示,
CrXnDm  ・・・(2)
式中,X表示σ键性的配体,X为多个的情况下,多个X可以相同或不同,D表示路易斯碱,D为多个的情况下,多个D可以相同或不同,n为2~3的整数,表示Cr的化合价,m表示0~6的整数。
4.根据权利要求1或2所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(1)中的L1~L3各自独立地为取代或未取代的苯基,且该取代基为碳原子数1~4的烷基、碳原子数1~4的烷氧基、或成环碳原子数5~6的环烷基。
5.根据权利要求1或2所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C)助催化剂为铝氧烷。
6.根据权利要求3所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体为卤素原子,碳原子数1~20的烃基,碳原子数1~20的烷氧基,碳原子数6~20的芳基氧基,碳原子数1~20的酰胺基,碳原子数1~20的含硅基团,碳原子数1~20的磷化物基、碳原子数1~20的硫化物基、碳原子数1~20的酰基、取代或未取代的乙酰丙酮、或者取代或未取代的羧酸酯。
7.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的卤素原子为氯原子、氟原子、溴原子或者碘原子。
8.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的烃基为烷基、烯基、芳基烷基或芳基。
9.根据权利要求8所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的烃基为甲基、乙基、丙基、丁基、己基、环己基、辛基、乙烯基、丙烯基、环己烯基、苄基、苯基乙基、苯基丙基、苯基、甲苯基、二甲基苯基、三甲基苯基、乙基苯基、丙基苯基、联苯基、萘基、甲基萘基、蒽基或菲基。
10.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基或丁氧基。
11.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数6~20的芳基氧基为苯氧基、甲基苯氧基、或二甲基苯氧基。
12.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的酰胺基为烷基酰胺基、烯基酰胺基、芳基烷基酰胺基、或者芳基酰胺基。
13.根据权利要求12所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的酰胺基为二甲基酰胺基、二乙基酰胺基、二丙基酰胺基、二丁基酰胺基、二环己基酰胺基、甲基乙基酰胺基、二乙烯基酰胺基、二丙烯基酰胺基、二环己烯基酰胺基、二苄基酰胺基、苯基乙基酰胺基、苯基丙基酰胺基、二苯基酰胺基或二萘基酰胺基。
14.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的含硅基团为单烃基取代甲硅烷基、二烃基取代甲硅烷基、三烃基取代甲硅烷基、烃基取代甲硅烷基醚基、硅取代烷基、或硅取代芳基。
15.根据权利要求14所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的含硅基团为甲基甲硅烷基、苯基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、二苯基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三丙基甲硅烷基、三环己基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基、甲基二苯基甲硅烷基、三甲苯基甲硅烷基、三萘基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基醚基、三甲基甲硅烷基甲基、或三甲基甲硅烷基苯基。
16.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的磷化物基为烷基磷化物基、烯基磷化物基、芳基烷基磷化物基或芳基磷化物基。
17.根据权利要求16所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的磷化物基为二甲基磷化物基、二乙基磷化物基、二丙基磷化物基、二丁基磷化物基、二环己基磷化物基、二辛基磷化物基、二乙烯基磷化物基、二丙烯基磷化物基、二环己烯基磷化物基、二苄基磷化物基、双(苯基乙基苯基)磷化物基、二苯基磷化物基、二甲苯基磷化物基、或二萘基磷化物基。
18.根据权利要求6所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的硫化物基为烷基硫化物基、烯基硫化物基、芳基烷基硫化物基、或芳基硫化物基。
19.根据权利要求18所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的X所表示的σ键性的配体的碳原子数1~20的硫化物基为甲基硫化物基、乙基硫化物基、丙基硫化物基、丁基硫化物基、己基硫化物基、环己基硫化物基、辛基硫化物基、乙烯基硫化物基、丙烯基硫化物基、环己烯基硫化物基、苄基硫化物基、苯基乙基硫化物基、苯基丙基硫化物基、苯基硫化物基、甲苯基硫化物基、二甲基苯基硫化物基、三甲基苯基硫化物基、乙基苯基硫化物基、丙基苯基硫化物基、联苯硫化物基、萘基硫化物基、甲基萘基硫化物基、蒽基硫化物基、或菲基硫化物基。
20.根据权利要求3所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱为胺类、醚类、膦类、或硫醚类。
21.根据权利要求20所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的胺类为碳原子数1~20的胺。
22.根据权利要求21所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的胺类为烷基胺、烯基胺、芳基烷基胺或芳基胺。
23.根据权利要求22所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的碳原子数1~20的胺为甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺、环己基胺、甲基乙基胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺、二丁基胺、二环己基胺、甲基乙基胺、乙烯基胺、丙烯基胺、环己烯基胺、二乙烯基胺、二丙烯基胺、二环己烯基胺、苯基胺、苯基乙基胺、苯基丙基胺、二苯胺或二萘胺。
24.根据权利要求20所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的醚类为脂肪族单一醚化合物、脂肪族混成醚化合物、脂肪族不饱和醚化合物、芳香族醚化合物或环式醚化合物。
25.根据权利要求24所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的醚类为甲基醚、乙基醚、丙基醚、异丙基醚、丁基醚、异丁基醚、正戊基醚、异戊基醚、甲基乙基醚、甲基丙基醚、甲基异丙基醚、甲基-正戊基醚、甲基异戊基醚、乙基丙基醚、乙基异丙基醚、乙基丁基醚、乙基异丁基醚、乙基-正戊基醚、乙基异戊基醚、乙烯基醚、烯丙基醚、甲基乙烯基醚、甲基烯丙基醚、乙基乙烯基醚、乙基烯丙基醚、苯甲醚、苯乙醚、苯基醚、苄基醚、苯基苄基醚、α-萘基醚、β-萘基醚、氧化乙烯、氧化丙烯、氧杂环丁烷、四氢呋喃、四氢吡喃或二噁烷。
26.根据权利要求20所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的膦类为碳原子数1~20的膦。
27.根据权利要求26所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的碳原子数1~20的膦为烷基膦、单烯基膦、二烯基膦、三烯基膦、芳基烷基膦、二芳基烷基膦、芳基二烷基膦或芳基膦。
28.根据权利要求26所述的α-烯烃的制造方法,其中,作为所述通式(2)中的D所表示的路易斯碱的碳原子数1~20的膦为甲基膦、乙基膦、丙基膦、丁基膦、己基膦、环己基膦、辛基膦、二甲基膦、二乙基膦、二丙基膦、二丁基膦、二己基膦、二环己基膦、二辛基膦、三甲基膦、三乙基膦、三丙基膦、三丁基膦、三己基膦、三环己基膦、三辛基膦、乙烯基膦、丙烯基膦、环己烯基膦、苄基膦、苯基乙基膦、苯基丙基膦、苯基膦、甲苯基膦、二甲基苯基膦、三甲基苯基膦、乙基苯基膦、丙基苯基膦、联苯膦、萘基膦、甲基萘基膦、蒽基膦或菲基膦。
29.根据权利要求3所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物为三(乙酰丙酮)铬(III)、三(乙基己酸酯)铬(III)、三叔丁氧基铬(III)、三氯化铬、三溴化铬、二氯化铬、三氯三(THF)铬或二氯双(THF)铬。
30.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(1)中的L1~L3所表示的取代或未取代的苯基为具有碳原子数1~20的烷基或碳原子数1~20的烷氧基作为取代基的苯基。
31.根据权利要求30所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(1)中的L1~L3所表示的取代苯基为2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、2-乙基苯基、3-乙基苯基、4-乙基苯基、2,3-二甲基苯基、2,4-二甲基苯基、2,5-二甲基苯基、2,6-二甲基苯基、3,4-二甲基苯基、3,5-二甲基苯基、2-甲基-4-甲氧基苯基、2-甲基-6-甲氧基苯基、2,4,5-三甲基苯基、2,4,6-三甲基苯基、4-正丁基苯基、或4-叔丁基苯基。
32.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(B)配体化合物的使用比例以(B)成分/(A)成分的摩尔比计在0.1~10的范围内。
33.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(B)配体化合物的使用比例以(B)成分/(A)成分的摩尔比计在0.2~5的范围内。
34.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(B)配体化合物的使用比例以(B)成分/(A)成分的摩尔比计在0.5~3.0的范围内。
35.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C)助催化剂为选自(C-1)铝氧烷和(C-2)硼化合物中的一种或两种以上。
36.根据权利要求35所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C)助催化剂选自下述通式(I)所示的链状铝氧烷和下述通式(II)所示的环状铝氧烷,
式中,R1表示碳原子数1~20的烃基或者卤素原子,w表示平均聚合度,通常为2~50的整数,需要说明的是,各R1可以相同或不同;
式中,R1以及w与前述通式(I)中的相同。
37.根据权利要求36所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C-1)铝氧烷为甲基铝氧烷、甲基异丁基铝氧烷、乙基铝氧烷、或异丁基铝氧烷。
38.根据权利要求35所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C-2)硼化合物为三(五氟苯基)硼、四(五氟苯基)硼酸二甲基苯胺或四(五氟苯基)硼酸三苯甲基酯。
39.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(C)助催化剂的使用比例以(C)成分/(A)成分的摩尔比计在1~10,000的范围内。
40.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(C)助催化剂的使用比例以(C)成分/(A)成分的摩尔比计在在10~1,000的范围内。
41.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,还使用(D)有机铝化合物。
42.根据权利要求41所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(D)有机铝化合物为下述通式(III)所示的化合物,
R2 vAlJ3-v・・・(III)
式中,R2表示碳原子数1~10的烷基、J表示氢原子、碳原子数1~20的烷氧基、碳原子数6~20的芳基或卤素原子,v为1~3的整数。
43.根据权利要求42所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述通式(III)所示的化合物为三甲基铝、三乙基铝、三异丙基铝、三异丁基铝、二甲基氯化铝、二乙基氯化铝、甲基二氯化铝、乙基二氯化铝、二甲基氟化铝、氢化二异丁基铝、氢化二乙基铝、或倍半乙基氯化铝。
44.根据权利要求41所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)成分与(D)成分的使用比例以摩尔比计为1:1~1:10,000。
45.根据权利要求41所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)成分与(D)成分的使用比例以摩尔比计为1:5~1:2,000。
46.根据权利要求41所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)成分与(D)成分的使用比例以摩尔比计为1:10~1:1,000。
47.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,将所述(A)~(C)成分在事先使任意两种以上接触后,再添加到聚合溶剂中。
48.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,将所述(A)~(C)成分同时混合。
49.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,使(A)成分与(B)成分事先接触。
50.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合温度为0~150℃。
51.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合温度为20~80℃。
52.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合压力为常压~10MPa。
53.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合压力为0.2~8.0MPa。
54.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合压力为0.5~5.0MPa。
55.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合溶剂为苯、甲苯、二甲苯、戊烷、庚烷、环己烷、或甲基环己烷。
56.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为1-己烯的比率以上。
57.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为10质量%以上。
58.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为15质量%以上。
59.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为20质量%以上。
60.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所得的α-烯烃中的1-辛烯的比率为25质量%以上。
61.根据权利要求1所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物为三(乙酰丙酮)铬(III)或二氯双(THF)铬,所述通式(1)中的L1~L3为取代或未取代的苯基。
62.根据权利要求61所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(C)助催化剂为甲基铝氧烷。
63.根据权利要求62所述的α-烯烃的制造方法,其中,所述(A)铬化合物与(B)配体化合物的使用比例以(B)成分/(A)成分的摩尔比计在0.5~3.0的范围内。
64.根据权利要求63所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合温度为20~80℃。
65.根据权利要求64所述的α-烯烃的制造方法,其中,聚合压力为0.5~5.0MPa。
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