CN1334817A - 制备三氟芳基铝醚合物的方法 - Google Patents

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Abstract

三(氟芳基)铝化合物的单醚加合物,通过在每摩尔铝0.9-1.0摩尔的C1-6脂族醚存在下使三烃基铝化合物和三(氟芳基)硼烷化合物在烃溶剂中进行交换反应而制备。

Description

制备三氟芳基铝醚合物的方法
本发明涉及制备用于烯烃聚合的催化活化剂或合成这些活化剂的三氟芳基铝醚合物、特别是三(五氟苯基)铝醚合物的方法。本发明特别适用于以改进的分离产率和较低的工艺复杂性制备这些化合物。
在US-A-5,602,269中,公开了一种制备含铝、镓或铟的氟芳基衍生物复合物的非醚合物的方法。该方法涉及在烃溶剂中进行相应的金属三烷基化物与氟芳基硼化合物的交换,以得到无配位醚分子的纯形式复合物。然而,已知这些非配位铝复合物是非常敏感的且难以处理。
制备三芳基铝醚合物的工艺包括使用格氏试剂,如US-A-2,960,516、Australian Journal of Chemistry,卷16,第794-800页(1963)、DE-A 1,057,600、Zeitschrift fur Naturforschung,卷20b,第5页(1965)和Journal of the Chemical Society.(1967),第2185页中描述的。
根椐本发明,现已发现在脂族醚和烃稀释剂存在下对三烃基铝和三(氟芳基)硼烷化合物之间的交换反应可加以控制,以得到三(氟芳基)铝化合物的单醚加合物,或从三烃基铝化合物夺去一个烃基配体基团并在生成的阳离子和阴离子之间形成离子对而形成的硼酸铝盐醚合物。为了得到高产率的三(氟芳基)铝化合物,在反应混合物中存在的醚的总量应为每摩尔铝0.9-1.0摩尔,优选每摩尔铝0.95-1.0摩尔。相反,为了得到高产率的硼酸盐,在反应混合物中存在的醚的总量应为每摩尔铝至少5.0摩尔。当使用的醚的总量为每摩尔铝1.0-5.0摩尔时,形成三(氟芳基)铝醚合物与硼酸铝盐醚合物两者的混合物。若使用的醚的量低于上述量,则可能形成少量的非常敏感的无醚化合物。最优选所用的醚量为每摩尔铝1.0摩尔。更优选,该醚是在每个烷基含有1-6个碳原子的二烷基醚。
为了高产率地制备所需的三(氟芳基)铝醚合物,优选三烃基铝试剂是每个烷基含有4-10个碳原子的三烷基铝化合物,最优选三异丁基铝或三(叔丁基)铝。此外,虽然这些试剂可按任何顺序混合,但当将三(氟芳基)硼化合物最后加入到前面形成的三烃基铝化合物和醚的混合物中时,所需的三(氟芳基)铝醚合物的产率最高。
前述工艺步骤概列于下面的流程(A)中:
Figure A9981623200041
其中:
Q1是含有1-20个碳原子的脂族、芳族或脂环族单官能基团,优选苄基型的、或1-20个碳原子的直链或支链烷基,更优选C4-20烷基,最优选异丁基或叔丁基;
Arf是含6-20个碳原子的氟化芳基,优选全氟芳基、最优选全氟苯基;和
Q2是C1-6烷基。
在5∶1摩尔比或更多的醚存在下,工艺步骤概列于下面的流程(B)中:
    
与≥5.0摩尔醚/摩尔Al的交换反应
其中Q1、Q2和Arf定义如上。
根据流程(A)或(B)的反应在脂族、脂环族或芳族烃溶剂中通过在所需量的醚存在下混合固体形式或在上述溶剂中的液体溶液形式的各试剂来进行。优选该反应通过如下方式进行:将铝试剂溶解在溶剂、优选甲苯或己烷中,加入所需量的醚,最后在搅拌下向如此获得的溶液中加入固体形式或在烃溶剂中的溶液形式的硼试剂。由于这些试剂和产物对氧气或湿气或此两者非常敏感,因此所有反应阶段和所需产物的后继分离都应在惰性气体下进行。
为方便反应、简化反应和最终产物的纯度,保持流程(A)中所示的试剂的摩尔比为约1∶1。事实上,若用过量的试剂BArf 3,则在反应结束时必须对其部分回收;使得分离纯态的所需产品变得更困难。相反,若使用过量的三烃基铝试剂或其醚合物,则也会危害最终产物的纯度,这是因为在反应结束时,除了所要的产品外,还有许多来自于步骤1和2的混合产品,如流程(A)说明的。
交换反应的温度合适地为-20℃至100℃、优选0-45℃、最优选20-30℃。合适的反应时间为数秒钟至数小时,取决于所用试剂和溶剂的种类。所需的产品可通过过滤并随后在真空中干燥数小时从反应混合物中回收。
三(全氟芳基)铝化合物是可用于多种用途的强路易斯酸。最近发现它们可与铝氧烷进行配体交换形成可作为烯烃聚合催化活化剂的化合物。
应懂得本发明可在无任何尚未具体公开的组分下实施。提供下列实施例以更进一步说明本发明而非限制本发明。除非另有说明,所有份和百分数以重量为基准。本文所述的“室温”是指20-25℃,术语过夜”是指12-18小时。
实施例
从Boulder Scientific Inc.得到固体形式的三(全氟苯基)硼(C6F5)3B(FAB),可将其在不进行进一步纯化下使用。从AldrichChemical Co.购得在甲苯或己烷中的三甲基铝(TMA)、在己烷中的三乙基铝(TEA)和三异丁基铝(TIBA)。如Biagini等人的US 5,602,269报道,通过三(全氟苯基)硼烷与三甲基铝的交换反应来制备三(全氟苯基)铝(FAAL,作为甲苯加合物),由FAAL和TMA以1∶1比率进行交换反应制备双核(C6F5)3Al2Me3(FAAl·TMA)。用Pangborn等人,Organometallics,1996,15,1518-1520中公开的方法纯化所有溶剂。所有化合物、溶液和反应都在惰性气氛(干燥箱)中操作。19F NMR谱的所有化学位移都是相对于在苯-d6或甲苯-d8(在使用前都在Na/K合金上干燥和过滤过)中的固定外标(CFCl3)。1H和13C NMR位移参照内溶剂共振并相对于TMS来记录。
为表征目的,制备数种铝化合物和醚合物衍生物。为此,在手套箱中,将FAAL(0.125g,0.20mmol,甲苯加合物)溶于烧瓶中的20ml(约200mmol)的干燥二乙基醚中并滴加TMA(0.101mL,在甲苯中2.0M,0.20mmol)。将该反应混合物在室温下搅拌2小时,在减压下除去溶剂,得到定量产率的粘性白色固体。产物的1H和19F NMR谱图表明形成五种物质的混合物,包括:
(C6F5)3Al·Et2O,(C6F5)2AlMe·Et2O,(C6F5)AlMe2·Et2O,AlMe3·Et2O,and[AlMe2·2Et2O]+[(C6F5)3AlMe]-.
(C6F5)3Al·Et2O:19F NMR(C7D8,23℃)atδ-122.60(d,6F,o-F),-151.04(t,3F,p-F),-160.69(t,6F,m-F).
(C6F5)2AlMe·Et2O:1H NMR(C7D8,23℃)atδ-0.17ppm;19F NMR(C7D8,23℃)δ-122.28(d,4F,o-F),-153.25(t,2F,p-F),-161.64(t,4F,m-F).
(C6F5)AlMe2·Et2O:1H NMR(C7D8,23℃)atδ-0.37ppm;19F NMR(C7D8,23℃)atδ-122.79(d,2F,o-F),-155.78(t,1F,p-F),-162.43(t,2F,m-F).
[AlMe2·2Et2O]+[(C6F5)3AlMe]-1H NMR(C7D8,23℃)atδ-0.52,-0.95 ppm;19FNMR(C7D8,23℃)at δ-121.59(d,6F,o-F),-158.93(t,3F,p-F),-164.15(t,6F,m-F).
(C6F5)3Al·Et2O与AlMe3·Et2O在二乙基醚中的反应得到类似的形成下列四种物质的结果:(C6F5)3Al·Et2O、(C6F5)2AlMe·Et2O、(C6F5)AlMe2·Et2O和[AlMe2·2Et2O]+[(C6F5)3AlMe]-。长时间反应后或在高温反应后,物质[AlMe2·2Et2O]+[(C6F5)3AlMe]-从NMR谱图中消失。
同样,(C6F5)3Al2Me3与二乙基醚的反应得到(C6F5)2AlMe·Et2O与(C6F5)AlMe2·Et2O的混合物。
实施例1
由(C6F5)3B和AlMe3制备(C6F5)3Al·Et2O
在手套箱中,将TMA(0.50mL,在己烷中2.0M,1.00mmol)溶于烧瓶中的20ml己烷中并加入二乙基醚(0.102mL,1.00mmol),接着按小部分加入固体FAB(0.512g,1.00mmol)。加入FAB期间反应混合物变浑浊,搅拌数分钟后变清且数滴油沉在烧瓶的底部。在室温下搅拌1小时后开始形成沉淀,并将生成的悬浮液在该温度下再搅拌3小时。过滤后收集的白色固体用己烷洗涤两次,并在真空下干燥得到0.28g、47%产率的所需产物(C6F5)3Al·Et2O。
1H NMR(C6D6,23℃):δ3.45(m),0.48(m)ppm.19F NMR(C6D6,23℃):δ-122.68(d,6F,o-F),-151.06(t,3F,p-F),-160.75(t,6F,m-F).
实施例2
由(C6F5)3B和AlMe3制备(C6F5)3Al·Et2O
在手套箱中,将FAB(0.512g,1.00mmol)溶于烧瓶中的20ml无水己烷中并加入二乙基醚(0.102mL,1.00mmol),接着加入TMA(0.50mL,在己烷中2.0M,1.00mmol)。加入TMA期间反应混合物变浑浊,搅拌数分钟后变清且数滴油沉在烧瓶的底部。在室温下搅拌1小时后开始形成沉淀,并将生成的悬浮液在该温度下再搅拌3小时。过滤后收集的白色固体用己烷洗涤两次,并在真空下干燥得到类似产率的所需产物FAAL·Et2O。
但与1.5当量的二乙基醚的相同反应得到油状的产物混合物,包括形成[AlMe2·2Et2O]+[(C6F5)3BMe]-。当将5当量的二丁基醚用于相同反应时,仅生成产物[AlMe2·2Bu2O]+[(C6F5)3BMe]-
1H NMR(C6D6,23℃):对于配位Bu2O,δ为3.61(m),1.34(m),1.01(m)和0.77(m),对于Al-Me和B-Me,δ分别为0.90和-0.75ppm。19F NMR(C6D6,23℃):δ-132.24(d,6F,o-F),-164.99(t,3F,p-F),-167.60(t,6F,m-F)。
实施例3
由(C6F5)3B和AlEt3制备(C6F5)3Al·Et2O
在手套箱中,将FAB(0.256g,0.50mmol)溶于烧瓶中的15ml干己烷中并加入二乙基醚(0.051mL,0.50mmol),接着加入TEA(0.50mL,在己烷中1.0M,0.50mmol)。加入TEA期间反应混合物变浑浊,搅拌数分钟后变清且数滴油沉在烧瓶的底部。生成的混合物在回流下加热并在该温度下搅拌6小时。然后将溶液冷却至室温并将生成的悬浮液在该温度下搅拌过夜。过滤后收集的白色固体用己烷洗涤两次,并在真空下干燥得到0.22g、75%产率的所需产物FAAL·Et2O。
实施例4
由(C6F5)3B和Al(i-Bu)3制备(C6F5)3Al·Et2O
在手套箱中,将TIBA(0.126mL,0.50mmol)溶于烧瓶中的20ml无水己烷中并加入二乙基醚(0.051mL,0.50mmol),接着按小部分加入固体FAB(0.256g,0.50mmol)。加入FAB期间反应混合物变浑浊,搅拌数分钟后变清且数滴油沉在烧瓶的底部。在室温下搅拌1.5小时后开始形成沉淀,并将生成的悬浮液在该温度下搅拌过夜。过滤后收集的白色固体用己烷洗涤两次,并在真空下干燥得到0.255g所需产物FAAL·Et2O。产率:85%。
实施例5
由(C6F5)3B和Al(i-Bu)3制备(C6F5)3Al·Et2O
在手套箱中,将FAB(0.256g,0.50mmol)溶于烧瓶中的20ml无水己烷中并加入二乙基醚(0.051mL,0.50mmol),接着加入TIBA(0.126mL,0.50mmol)。加入TIBA期间反应混合物变浑浊,搅拌数分钟后变清且数滴油沉在烧瓶的底部。在室温下搅拌1.5小时后开始形成沉淀,并将生成的悬浮液在该温度下搅拌过夜。过滤后收集的白色固体用己烷洗涤两次,并在真空下干燥得到0.202g(产率67%)所需产物FAAL·Et2O。在不超过1当量的二乙基醚存在下的相同反应得到不能分离出产物的乳白色溶液。

Claims (5)

1.一种在包括烃和非必要的C1-6脂族醚的稀释剂存在下通过三烃基铝化合物或其C1-6脂族醚合物衍生物与三(氟芳基)硼烷化合物或其C1-6脂族醚合物衍生物之间的交换反应而制备三(氟芳基)铝化合物的单醚加合物的方法,所述方法包括在使反应混合物中存在的C1-6脂族醚总量为每摩尔铝0.9-1.0摩尔的条件下进行交换反应。
2.权利要求1的方法,其中三烃基铝试剂是每个烷基上含有4-10个碳原子的三烷基铝。
3.权利要求2的方法,其中三烷基铝试剂是三异丁基铝或三(叔丁基)铝。
4.权利要求1的方法,其中将三(氟芳基)硼化合物加入到预先形成的三烃基铝化合物与C1-6脂族醚的混合物中。
5.权利要求1-4中任一项的方法,其中三烃基铝试剂是三异丁基铝,三(氟芳基)硼化合物是三(五氟苯基)硼。
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