CN1472230A - 制备极性烯烃共聚物的方法和由此获得的极性烯烃共聚物 - Google Patents

制备极性烯烃共聚物的方法和由此获得的极性烯烃共聚物 Download PDF

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Abstract

一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在下式(IV)所示的选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属化合物和至少一种化合物(B)的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃。式(IV)中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,m是1-6的整数,A是-O-、-Si-、-Se-、-N(R6)-,n是满足M′化合价的数,R1至R4和R6各自是氢原子、卤原子、烃基等,X是卤原子、氧原子、烃基等,所述至少一种化合物(B)选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)。因此,该方法能够在温和聚合条件下获得性能优良的极性烯烃共聚物。

Description

制备极性烯烃共聚物的方法 和由此获得的极性烯烃共聚物
技术领域
本发明涉及制备极性烯烃共聚物的方法和用该方法获得的极性烯烃共聚物。更具体是涉及在特定催化剂的存在下制备包含共聚合非极性烯烃和极性烯烃的极性烯烃共聚物的方法,以及用该方法获得的极性烯烃共聚物。
背景技术
烯烃聚合物通常机械性能优良,因此被广泛应用于多种领域,例如所有种类的模塑制品。然而,由于对烯烃聚合物物理性能的需求目前已呈多样化,因而日益需求具有不同性能的烯烃聚合物。
作为满足上述要求的烯烃聚合物的一个例子,已知由共聚合非极性烯烃和极性烯烃获得的极性烯烃共聚物,该共聚物所提供的性能在仅由非极性烯烃组成的聚合物中是无法预计的。自由基聚合方法是熟知的用来通过共聚合非极性烯烃和极性烯烃制备极性烯烃共聚物的常规方法。例如,已由该方法制备了乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和乙烯-丙烯酸酯共聚物。
在用自由基聚合方法制备极性烯烃共聚物时,通常需要高温和高压的反应条件。考虑到这些情况,需要一种能够在更适度条件下制备极性烯烃共聚物的方法。
作为在不象常规方法那样严格的条件下制备极性烯烃共聚物的方法,目前已经报道了使用过渡金属配合物催化剂共聚合非极性烯烃和极性烯烃。例如,Brookhart等揭示了使用钯的二亚胺配合物在适度条件下制备非极性烯烃(如乙烯)和丙烯酸甲酯的共聚物的方法(J.Am.Chem.Soc.1998,120,888等)。然而,已经用过渡金属配合物催化剂共聚合非极性烯烃和极性烯烃的情况只有少数,可用来共聚合的极性烯烃的种类仍很有限。
在上述情况下,需要开发这样一种极性烯烃共聚物的制备方法,它具有优越的共聚合极性烯烃的能力,且能获得具有优良性能的极性烯烃共聚物。
本发明是根据上述已有技术状况做出的。本发明的一个目的是提供一种极性烯烃共聚物制备方法,它能够在温和的聚合条件下获得性能优良的极性烯烃共聚物,还提供由该方法获得的极性烯烃共聚物。
发明内容
本发明制备极性烯烃共聚物的方法包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
(A0)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(1)表示:
                     LmMXn       (1)式中,M是选自周期表第3-11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
n是满足M化合价的数,
L是与M配位的配体,每个配体L具有以下特点:当以下化学式(2)中右边部分的化合物用密度函数法(density functional method)测得的总能量减去左边部分的化合物用密度函数法测得的总能量总和得到的值,以及以下化学式(3)中用相同减法得到的值分别被定义为乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2时,乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2之间的差值ΔE(ΔE=E1-E2)为50千焦/摩尔(kJ/mol)或更小,
Figure A0112270700121
式中,M是与式(1)的M相同的选自周期表第3-11族的过渡金属原子,a是1-3的整数,b是在括号[]中化合物的电荷,为0或+1,Me是甲基,
以及
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团和含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A0)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由上式(1)表示,和
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A0)反应形成离子对的化合物。
在本发明中,式(1)的过渡金属化合物较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
此外,本发明极性烯烃共聚物制备方法的另-个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A1)下述化合物(C)和化合物(A-i)的反应产物:
(C)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(c)表示:
                       M′Xk      (c)式中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,
k是满足M′化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-i)是由下式(I)表示的化合物:式中,A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R6的氮原子,
R1至R6可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与反应产物(A1)反应形成离子对的化合物。
此外,本发明制备极性烯烃共聚物方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A2)下述化合物(C)和化合物(A-ii)的反应产物:
(C)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由上式(c)表示,
(A-ii)是由下式(II)表示的化合物:
Figure A0112270700141
式中,D是氮原子或磷原子,
Q是氮原子或磷原子,或者被取代基R13取代的碳原子,
S是氮原子或磷原子,或者被取代基R14取代的碳原子,
T是氮原子或磷原子,或者被取代基R15取代的碳原子,
R11至R16可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与反应产物(A2)反应形成离子对的化合物。
此外,本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A3)下述化合物(C′)和化合物(A-iii)的反应产物:
(C′)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(c′)表示:
                      MXk      (c′)式中,M是选自周期表第3-11族的过渡金属原子,
k是满足M化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-iii)是由下式(III)表示的化合物:
Figure A0112270700151
式中,A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R26的氮原子,
R21至R28可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环。
本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A3)下述化合物(C′)和化合物(A-iii)的反应产物:
(C′)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由上式(c′)表示,
(A-iii)是由上式(III)表示的化合物;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A3)反应形成离子对的化合物。
在本发明中,式(c′)的过渡金属化合物较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
此外,本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:(A4)选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(IV)表示:式中,M′与式(c)中的M′含义相同,
m是1-6的整数,
A、R1至R4和R6与式(I)中的A、R1至R4和R6含义相同,
n是满足M′化合价的数,和
X是与化学式(1)中X的含义相同,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A4)反应形成离子对的化合物。
此外,本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A5)选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(V)表示:
Figure A0112270700162
式中,M′与式(c)中的M′含义相同,
m是1-6的整数,
D、Q、S、T和R11至R15与式(II)中的D、Q、S、T和R11至R15含义相同,
n是满足M′化合价的数,和
X是与化学式(1)中X的含义相同,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A5)反应形成离子对的化合物。
此外,本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A6)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(VI)表示:
Figure A0112270700171
式中,M与式(C′)中的M含义相同,
m是1-6的整数,
A和R21至R27与式(III)中的A和R21至R27含义相同,
n是满足M化合价的数,和
X是与化学式(1)中X的含义相同,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
本发明极性烯烃共聚物制备方法的另一个实施方案包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A6)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由上式(VI)表示,和
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A6)反应形成离子对的化合物。
在本发明中,式(VI)的过渡金属化合物较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
本发明的极性烯烃共聚物是由上述方法的任一种获得的。
下文中将能与反应产物(A1)反应形成离子对的化合物,能与反应产物(A2)反应形成离子对的化合物、能与反应产物(A3)反应形成离子对的化合物、能与过渡金属化合物(A4)反应形成离子对的化合物、能与过渡金属化合物(A5)反应形成离子对的化合物和能与过渡金属化合物(A6)反应形成离子对的化合物称作“电离化离子化合物”。
附图说明
图1是说明用于本发明的烯烃聚合催化剂的制备方法的一个实施方案的示意图。
具体实施方式
下文详细说明本发明制备极性烯烃共聚物的方法。
本发明制备极性烯烃共聚物的方法包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物(A0),由化学式(1)表示,其中每个配体L具有以下特点:当化学式(2)中右边部分的化合物用密度函数法测得的总能量减去左边部分的化合物用密度函数法测得的总能量总和得到的值,以及化学式(3)中用相同减法得到的值分别被定义为乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2时,乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2之间的差值ΔE(ΔE=E1-E2)不超过50千焦/摩尔,以及可任选地,
选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B);或者
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
化合物(C)和由下式(I)或式(II)表示的化合物的反应产物,所述化合物(C)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(c)表示,和
选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B);或者
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
化合物(C′)与下式(III)所示化合物的反应产物,所述化合物(C′)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(c′)表示,以及可任选的,
选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B);或者
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,所述化合物由下式(IV)或(V)表示,和
选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B);或者
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,所述化合物由下式(VI)表示,和可任选的,
选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B)。
以下先顺序明形成本发明所用催化剂的各组分。
过渡金属化合物(A0)
过渡金属化合物(A0)由下式(1)表示:
                       LmMXn        (1)
在式(1)中,M是选自周期表第3-11族,较好是第4、5、6和11族的过渡金属原子。这些过渡金属原子的具体例子包括钪、钇、镧系元素、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铼、铁、钌、钴、铑、镍、钯、铂、铜和银。其中,较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,例如钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铜和银,更好是钛、钒和铬。
在式(1)中,m是1-6的整数,较好是1-4的整数。
在式(1)中,n是满足M化合价的数,具体是0-5的整数,较好是1-4的整数,更好是1-3的整数。
在式(1)中,L是与M配位的配体,每个配体L具有以下特点:当化学式(2)中右边部的化合物用密度函数法测得的总能量减去左边部分的化合物用密度函数法测得的总能量总和得到的值,以及化学式(3)中用相同减法得到的值分别被定义为乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2时,乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2之间的差值ΔE(ΔE=E1-E2)不超过50千焦/摩尔。
在化学式(2)和(3)中,M是与式(1)中M相同的选自周期表第3-1I族的过渡金属原子。
该配体L可以采取任何与金属配位的配位形式,只要该配位能量差值ΔE不超过50kJ/mol。配位形式的例子包括共价键、配位键、离子键和氢键。此外,配体L可以是与过渡金属原子M配位的单齿配体或多齿配体(例如二齿配体),对于金属,配体的任何原子均可与之配位。
在化学式(2)和(3)中,a是配体L的数目,b是括号[]中化合物的电荷,b是0或+。a由配体L和过渡金属原子M的化合价确定,选自1-3的整数,以使得化合物[La-M-Me]的电荷可以是0或+l。
化学式(2)和(3)中,Me是甲基。
在本发明的方法中,化学式(2)中右边部分的化合物用密度函数法测得的总能量减去左边部分的化合物用密度函数法测得的总能量总和得到的值,以及化学式(3)中用相同减法得到的值分别被定义为乙烯的配位能El和丙烯酸甲酯的配位能E2
本文所用的密度函数法是指用程序ADF2000.0l和用BLYP方法计算。
在计算过程中,化学式(2)和(3)中的每个化合物结构被最优化,并计算每个具有最优化结构的化合物的总能量。然后,用化学式(2)右边部分的化合物的总能量减去化学式(2)左边部分化合物的总能量总和,所得值看做是乙烯的配位能El。同样,用化学式(3)右边部分的化合物的总能量减去化学式(3)左边部分的化合物的总能量总和,所得值看做是丙烯酸甲酯的配位能E2
在最优化结构时,对于中心金属,3ζ(triple zeta)型函数被用作基函数,对于在与中心金属配位的甲基中的与金属原子键合的原子、乙烯和丙烯酸甲酯中的所有原子和配体L中的原子,2ζ(double zeta)型函数被用作基函数,对于其它原子,1ζ(sing1e zeta)型函数被用作基函数。在化学式(3)中,羰基的氧与配合物的中心金属M配位的结构被示作丙烯酸甲酯的配位结构,该配位结构是由结构最优化计算的结果确定的。作为计算结果,如果丙烯酸甲酯的烯碳和中心金属M具有相互作用,化合物的总能量就用该结构计算。
然后,计算如此获得的最优化结构的总能量。在这种情况下,对于中心原子,3ζ型函数被用作基函数,对于其它原子,由向2ζ型函数中加入极化函数获得的函数作为基函数。此外进行泡利相对位能(Pauli′s relativistic potential)修正。基于每个化合物的总能量,将化学式(2)和化学式(3)各式中右边部分的化合物的总能量减去左边部分的化合物的总能量总和,将化学式(2)和(3)上获得的值分别看做是乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2。然后,乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2之间的差值ΔE按照公式ΔE=E1-E2计算。
在本发明中,在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,该化合物所含的每个配体L具有乙烯配位能和丙烯酸甲酯配位能之间的差值ΔE不超过50kJ/mol,并由上式(1)表示。
乙烯的配位能El和丙烯酸甲酯的配位能E2各自表示由于各单体与过渡金属配位产生的稳定程度,差值ΔE是稳定程度之间差别的度量。在本发明中,差值ΔE不超过50kJ/mol,较好是不超过30kJ/mol,更好是不超过20kJ/mol。
在化学式(l)中,X表示氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团。当X是氧原子时,M和X通过双键键合。
卤原子的例子包括氟、氯、溴和碘。
烃基的例子包括烷基,如甲基、乙基、丙基、丁基、己基、辛基、壬基、十二烷基和二十烷基;含3-30个碳原子的环烷基,如环戊基、环己基、降冰片烷基和金刚烷基;烯基,如乙烯基、丙烯基和环己烯基;芳烷基,如苄基、苯乙基和苯丙基;芳基,如苯基、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、蒽基和菲基。这些烃基也可包括卤代烃基,尤其是那些含l-30个碳原子,其中至少一个氢原子被卤素取代的基团。其中较好是l-20个碳原子的烃基。
含氧基团的例子包括:含氧基、过氧基、羟基、氢过氧基;烷氧基,如甲氧基、乙氧基、丙氧基和丁氧基;芳氧基,如苯氧基、甲基苯氧基、二甲基苯氧基和萘氧基;芳烷氧基,如苯基甲氧基和苯基乙氧基;乙酰氧基;羰基;乙酰丙酮基(acac)和氧代基。
含硫基团的例子包括:磺酸根合基(sulfonato group),如甲基磺酸根合基、三氟甲磺酸根合基、苯磺酸根合基、苄基磺酸根合基、对甲苯磺酸根合基、三甲苯磺酸根合基、三异丁苯磺酸根合基、对氯苯磺酸根合基和五氟苯磺酸根合基;亚磺酸根合基,如甲基亚磺酸根合基、苯基亚磺酸根合基、苄基亚磺酸根合基、对甲苯亚磺酸根合基、三甲苯亚磺酸根合基和五氟苯亚磺酸根合基;烷硫基;芳硫基;硫酸酯基;硫醚基;多硫醚基和硫羟酸基(thio1ate group)。
含氮基团的例子包括:氨基;烷氨基,如甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基和二环己基氨基;芳氨基或烷芳氨基,如苯基氨基、二苯基氨基、二甲苯基氨基、二萘基氨基和甲基苯基氨基;烷基或芳基氨基,如三甲胺、三乙胺、三苯胺、N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(tmeda)和N,N,N′,N′-四苯基丙二胺(tppda)。
含硼基团的例子包括BR4(R是氢、烷基、可具有取代基的芳基、卤原子等)。
含铝基团的例子包括AlR4(R是氢、烷基、可具有取代基的芳基、卤原子等)。
含磷基团的例子包括:三烷基膦基,如三甲基膦、三丁基膦和三环己基膦;三芳基膦基,如三苯基膦和三甲苯基膦;亚磷酸基(phosphido group),如甲基亚磷酸基、乙基亚磷酸基和苯基亚磷酸基;膦酸基;和次膦酸基。
含卤基团的例子包括:含氟基团,如PF6和BF4;含氯基团,如ClO4和SbCl6;和含碘基团,如IO4
杂环化合物残基的例子包括:含氮化合物(如吡咯、吡啶、嘧啶、喹啉和三嗪)的残基;含氧化合物(如呋喃和吡喃)的残基;含硫化合物(如噻吩)的残基;以及这些杂环化合物残基被取代基(如1-30个碳原子,较好1-20个碳原子的烷基或烷氧基)进一步取代后形成的基团。
含硅基团的例子包括:烃取代的甲硅烷基,如苯基甲硅烷基、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、甲基二苯基甲硅烷基、三甲苯基甲硅烷基和三萘基甲硅烷基;烃取代的甲硅烷基醚基,如三甲基甲硅烷基醚;硅取代的烷基,如三甲基甲硅烷基甲基;硅取代的芳基,如三甲基甲硅烷基苯基。
含锗基团的例子包括上述含硅基团中的硅被锗取代的基团。
含锡基团的例子包括上述含硅基团中的硅被锡取代的基团。
当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
在X和过渡金属原子M之间形成的键并无特别限制,X和过渡金属原子M之间成键的例子包括共价键、配位键、离子键和氢键。
式(1)中的配体L和过渡金属原子M与化学式(2)和(3)中的配体和过渡金属原子相同,包括金属的化合价,但配体的数目a和这些化学式中的n不必要互相相等。
反应产物(A1)
反产物(A1)是下式(c)表示的选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物(C)和下式(I)表示的化合物的反应产物。
[过渡金属化合物(C)]
                             M′Xk      (c)在上式(c)中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,其例子包括第4族金属原子,如钛、锆和铪;第5族金属原子,如钒、铌和钽;第6族金属原,如铬、钼和钨;第11族金属原子,如铜、银和金。其中较好的是钛、钒和铬。
X与式(1)中X的含义相同。当k是2或更大时,由X表示的多个基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
X和过渡金属原子M′之间成键类型并无特别限制,可以是共价键、配位键、离子键、氢键等。
k是满足M′化合价的数,按照过渡金属M′的化合价和X的化合价确定,以使这些正价和负价抵消。
在这方面,如果过渡金属M′化合价的绝对值用a表示,X化合价的绝对值用b表示,则它们之间的关系可用下式表示:
a=b×k。
具体来说,当M′为Ti3+、X为Cl-时,例如k为3,以使得由化学式(c)表示的过渡金属化合物成为TiCl3。在另一种情况下,当M′是Zr4+、X是SO4 2-时,k为2,以使得由式(c)表示的过渡金属化合物成为Zr(SO4)2
同样地,在X包含两个或多个基团的情况下,k由分成两个或多个数以使得正价和负价抵消来确定。例如,在X包含两种基团的情况下,如果X中一个基团的化合价绝对值用b1表示,其数目用k1表示;X中另一个基团的化合价绝对值用b2表示,其数目用k2表示,那么它们之间的关系可用下式表示:
a=b×k1+b2×k2
具体来说,例如当M′是V5+,X是O2-和Cl-时,由式(c)表示的过渡金属化合物成为VOCl3或VO2Cl。在另一种情况下,当M′是V4+,X是O2-和SO4 2-时,由式(c)表示的渡金属化合物成为[VO][SO4]。
由式(c)表示的过渡金属化合物的例子包括过渡金属的卤化物,如TiCl3、TiCl4、TiBr3、TilBr4、ZrCl4、ZrBr4、HfBr4、HfCl4、VCl4、VCl5、VBr4、VBr5、NbCl5、NbBr5、TaCl5、TaBr4、CrCl3、CRCl2、MoCl5、MoCl3、WCl6、WCl5、CuCl2、CuBr2、AgCl2和AuCl2;过渡金属卤化物的配位化合物(如TiCl4·2(THF)和ZrCl4·2(Et2O)和电子给体化合物(如四氢呋喃(THF)、乙腈或二乙醚);具有卤原子的过渡金属化合物(如过渡金属的卤氧化物),如ZrOCl2、HfOCl2、VOCl2、VOBr、VOCl3、NbOBr3、CrO2Cl2、MoOBr、MoOCl3、MoO2Cl2、WOCl4、WO2Br2、CuCl2·2CuO·4H2O、CuBr2·Cu(OH)2、CuBr2·3Cu(OH)2;具有烃基的过渡金属化合物,如Ti(CH2Ph)4;具有含氧基团的过渡金属化合物,如Ti(O-iPr)4、Zr(O-iPr)4、Cu(acac)2、MoO(acac)2、W(OPh)5、Cr(acac)3、VO(acac)2、V(acac)3、Mo(CO)6、W(CO)6和[VO][SO4]·5H2O和具有含氮基团的过渡金属化合物,如Ti(N(Me)2)4和Zr(N(Me)2)4
作为过渡金属化合物(C),M′较好是钛、钒、铬或铜,X较好是卤原子、烷基、含氧基团或含氮基团,更好是氯原子、溴原子或甲基。
反应产物(A1)是由式(c)表示的过渡金属化合物(C)和由下式(I)表示的化合物(A-i)的反应产物。
(化合物(A-i))
在式(I)中,A是氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、硒原子(-Se-)或具有取代基R6的氮原子(-N(R6)-)。
R1至R6可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团。
卤原子包括氟、氯、溴和碘。
烃基的例子包括:含1-30个碳原子,较好为1-20个碳原子的直链或支链烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、正戊基和正己基;含2-30个,较好为2-20个碳原子的直链或支链烯基,如乙烯基、烯丙基和异丙烯基;含2-30个,较好为2-20个碳原子的直链或支链炔基,如乙炔基和炔丙基;含3-30个,较好为3-20个碳原子的环状饱和烃基,如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和金刚烷基;含5-30个碳原子的环状不饱和烃基,如环戊二烯基、茚基和芴基;含6-30个,较好为6-20个碳原子的芳基,如苯基、苄基、萘基、联苯基、三联苯基、菲基和蒽基;以及烷基取代的芳基,如甲苯基、异丙基苯基、叔丁基苯基、二甲基苯基和二叔丁基苯基。
在上述烃基中,氢原子可用卤素取代。这些含1-30个,较好为1-20个碳原子的卤代烃基包括三氟甲基、五氟苯基和氯苯基。
在上述烃基中,氢原子还可以被另一个烃基所取代。这些芳基取代的烷基的例子包括苄基和枯基。
另外,上述烃基可具有杂环化合物残基;含氧基团,如烷氧基、芳氧基、酯基、醚基、酰基、羧基、碳酸根合基(carbonato)、羟基、过氧基和羧酸酐基;含氮基团,如氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、肼基、亚肼基、硝基、亚硝基、氰基、异氰基、氰酰基、脒基、重氮基和由氨基得到的铵盐;含硫基团,如巯基、硫酯基、二硫酯基、烷硫基、芳硫基、硫代酰基、硫醚基、氰硫基、异氰硫基、磺酸酯基、磺酰氨基、硫代羧基、二硫代羧基、磺基、磺酰基、亚磺酰基和氧硫基;含磷基团,如亚磷酸基(phosphido)、磷酰基、硫代磷酰基和磷酸根合基(phosphato group);含硅基;含锗基;或含锡基。
在上述基团中,较好的是含1-30个,较好为1-20个碳原子的直链或支链烷基,如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基和正己基;含6-30个,较好为6-20个碳原子的芳基,如苯基、萘基、联苯基、三联苯基、菲基和蒽基;和被取代的芳基,如被1-5个取代基(如卤原子、含1-30个,较好为1-20个碳原子的烷基或烷氧基、含6-30个,较好为6-20个碳原子的芳基或芳氧基)取代的上述芳基。
杂环化合物残基是其中含有1-5个杂原子的环状基团,杂原子的具体例子包括O、N、S、P和B。环状基团的具体例子包括单环和4-7元多环基团,较好是单环和5-6元多环基团。具体的例子可以例举:含氮化合物(如吡咯、吡啶、嘧啶、喹啉和三嗪)的残基、含氧化合物(如呋喃和吡喃)的残基、含硫化合物(如噻吩)的残基,以及这些杂环化合物残基被取代基(如1-30个碳原子,较好1-20个碳原子的烷基或烷氧基)进一步取代后形成的基团。
含氧基团是基团中含1-5个氧原子的基团,但上述杂环残基除外。同样从含氧基团中排除含有氮原子、硫原子、磷原子、卤原子或硅原子并且这类原子和氧原子具有直接键合的基团。含氧基团的例子包括:烷氧基、芳氧基、酯基、醚基、酰基、羧基、碳酸基、羟基、过氧基和羧酸酐基。其中,较好的是烷氧基、芳氧基、乙酰氧基、羰基和羟基。当这些含氧基团含有碳原子时,较好是1-30个碳原子,更好是1-20个碳原子。
含氮基团是基团中含有1-5个氮原子的基团,但上述杂环残基除外。含氮基团的例子包括:氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、肼基、亚肼基、硝基、亚硝基、氰基、异氰基、氰酰基、脒基、重氮基、得自氨基的铵盐。其中较好的是氨基、亚氨基、酰氨基、酰亚氨基、硝基和氰基。当这些含氮基团含有碳原子时,较好是1-30个碳原子,更好是1-20个碳原子。
含硫基团是基团中含1-5个硫原子的基团,但上述杂环残基除外。含硫基团的例子包括巯基、硫酯基、二硫酯基、烷硫基、芳硫基、硫代酰基、硫醚基、氰硫基、异氰硫基、磺酸根合基、磺酰氨基、硫代羧基、二硫代羧基、磺基、磺酰基、亚磺酰基和氧硫基、磺酸基和亚磺酸基。其中,较好的是磺酸基、亚磺酸基、烷硫基和芳硫基。当这些含硫基团含有碳原子时,较好是1-30个碳原子,更好是1-20个碳原子。
含硅基团是基团中含1-5个硅原子的基团,例子包括:甲硅烷基、甲硅烷氧基、烃基取代的甲硅烷基、烃基取代的甲硅烷氧基。烃基取代的甲硅烷基的具体例子包括甲基甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、二乙基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、二苯基甲基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基、二甲基叔丁基甲硅烷基和二甲基(五氟苯基)甲硅烷基。其中,较好的是甲硅烷基、二甲基甲硅烷基、三甲基甲硅烷基、乙基甲硅烷基、二乙基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、二甲基苯基甲硅烷基和三苯基甲硅烷基。特别好的是三甲基甲硅烷基、三乙基甲硅烷基、三苯基甲硅烷基和二甲基苯基甲硅烷基。烃基取代的甲硅烷氧基的具体例子包括三甲基甲硅烷氧基。当这些含硅基团包含碳原子时,较好是1-30个碳原子,更好是1-20个碳原子。
含磷基团是在基团中含1-5个磷原子的基团,但上述杂环残基除外。含磷基团的例子包括:膦基、磷酰基、磷硫酰基(phosphothioyl)和膦酰基。
含硼基团是在基团中含1-5个硼原子的基团,但上述杂环残基除外。含硼基团的例子包括:烷基取代的硼、芳基取代的硼、卤化硼和烷基取代的卤化硼。烷基取代的硼的具体例子包括(Et)2B-、(iPr)2B-、(iBu)2B-、(nC5H11)2B-、C8H14B-(9-硼二环壬基);芳基取代的硼的具体例子包括(C6H5)2B-;硼卤化物的具体例子包括BCl2-;烷基取代的硼卤化物的具体例子包括(Et)BCl-和(iBu)BCl-。其中Et表示乙基,iPr表示异丙基和iBu表示异丁基。
含铝基团的例子包括AlR4(R是氢、烷基、可具有取代基的芳基、卤原子等)。
含锗基团或含锡基团的例子包括上述含硅基团中的硅被锗或锡取代的基团。
杂环化合物残基、含氧基团、含氮基团、含硫基团、含硼基团、含锗基团、含锡基团、含硅基团和含磷基团各自较好是其中特征原子基团与式(I)中的N、C或A中碳原子直接键合的基团。
由R1至R5所示基团的上述例子更具体说明如下。
在含氧基团中,烷氧基的较佳例子包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基和叔丁氧基;芳氧基的较佳例子包括苯氧基、2,6-二甲基苯氧基和2,4,6-三甲基苯氧基;酰基的较佳例子包括甲酰基、乙酰基、苯甲酰基、对氯苯甲酰基和对甲氧基苯甲酰基;酯基的较佳例子包括乙酰氧基、苯甲酰氧基、甲氧基羰基、苯氧基羰基和对氯苯氧基羰基。
在含氮基团中,酰氨基的例子包括乙酰氨基、N-甲基乙酰氨基和N-甲基苯甲酰氨基;氨基的较佳例子包括烷氨基,如甲基氨基、二甲基氨基、二乙基氨基、二丙基氨基、二丁基氨基和二环己基氨基,和芳氨基或烷芳氨基,如苯基氨基、二苯基氨基、二甲苯基氨基、二萘基氨基和甲基苯基氨基;酰亚氨基的较佳例子包括乙酰亚氨基和亚氨苄基;亚氨基的较佳例子包括甲基亚氨基、乙基亚氨基、丙基亚氨基、丁基亚氨基和苯基亚氨基。
在含硫基团中,烷硫基的较佳例子包括甲硫基和乙硫基;芳硫基的较佳例子包括苯硫基、甲基苯硫基和萘硫基;硫代酯基的较佳例子包括乙酰硫基、苯甲酰硫基、甲硫基羰基和苯硫基羰基;磺酸酯基的较佳例子包括甲基磺酸根合基、乙基磺酸根合基和苯基磺酸根合基;磺酰氨基的较佳例子包括苯基磺酰氨基、N-甲基磺酰氨基和N-甲基对甲苯磺酰氨基。
磺酸根合基的例子包括:甲基磺酸根合基、三氟甲烷磺酸根合基、苯基磺酸根合基、苄基磺酸根合基、对甲苯磺酸根合基、三甲苯磺酸根合基、三异丁苯磺酸根合基、对氯苯磺酸根合基和五氟苯磺酸根合基;亚磺酸根合基的例子包括:甲基亚磺酸根合基、苯基亚磺酸根合基、苄基亚磺酸根合基、对甲苯亚磺酸根合基、三甲苯亚磺酸根合基和五氟苯亚磺酸根合基。
在含磷基团中,膦基的例子包括二甲基膦基和二苯基膦基;磷酰基的例子包括甲基磷酰基、异丙基磷酰基和苯基磷酰基;磷硫酰基的例子包括甲基磷硫酰基、异丙基磷硫酰基和苯基磷硫酰基;膦酰基的例子包括磷酸基,如二甲基磷酸基、二异丙基磷酸基和二苯基磷酸基,以及磷酸基团。
R1至R6中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。
其中R3和R4键合形成芳环的式(I)所示化合物由下式(I-a)表示:
Figure A0112270700281
式中,A、R1、R2和R5至R10分别与上述式(I)中A和R1至R6的含义相同。R1、R2和R5至R10可以相同或不同,它们中的两个或多个可互相结合成环。
在上式(I)或(I-a)所示的化合物中,特别好是R5为氢原子的化合物。
其中R3、R4和R5键合形成芳环且A是具有取代基R6的氮原子的式(I)所示化合物由下式(I-b)表示:式中,R1、R2、R6和R11至R15分别与上述式(I)中R1至R6的含义相同。,R1、R2、R6和R11至R15可以相同或不同,它们中的两个或多个可互相结合成环。
在上式(I-b)所示的化合物中,特别好的是其中R6为氢原子的化合物。
由式(I)所示的这些化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700301
Figure A0112270700331
Figure A0112270700341
Figure A0112270700371
Figure A0112270700381
Figure A0112270700401
Figure A0112270700411
Figure A0112270700421
Figure A0112270700441
过渡金属化合物(C)和式(I)所示化合物之间的反应如下进行。
在溶剂的存在下于低温混合过渡金属化合物(C)和化合物(I),然后于-78℃至室温,或者在回流下搅拌1-48小时。
任何常用于这类反应的溶剂均可用作溶剂。尤其较好的是极性溶剂,如醚或四氢呋喃(THF),以及烃类溶剂,如甲苯。
当式(I)中的R5是氢原子以使得化合物(I)具有活性氢基团时,它与过渡金属化合物(C)的反应可以在化合物(I)与碱接触成盐之后,或者在化合物(I)与硅化合物接触形成硅化合物之后进行。作为用于该情况的碱,可以例举碱性碱金属化合物,如正丁基锂和氢氧化钠;碱性碱土金属化合物,如溴化乙基镁;和有机碱(如三乙胺和吡啶)。作为硅化合物,可以例举氯化烷基甲硅烷,如氯化三甲基甲硅烷和氯化三乙基甲硅烷。
通过过渡金属化合物(C)和化合物(I)之间的反应,式(c)中的至少一部分X被来自化合物(I)的配体所取代。这些配体的数目可以通过改变过渡金属化合物(C)和化合物(I)之间的投料配比来调节。
作为反应中过渡金属化合物(C)和化合物(I)之间的摩尔比,化合物(I)的用量通常为1-6摩尔,较好是1-4摩尔,以1摩尔过渡金属化合物(C)计。
在该反应中,可使用两种或多种化合物(I),在反应过程中不同种类的化合物(I)可以依次加入。以该方式可以合成多种配体与过渡金属配位的化合物。与过渡金属配位的配体的比例可以通过改变两种或多种化合物(I)之间的投料配比来调节。
当化合物(I)中R1至R4和R6的任一个为氢原子时,除氢原子以外的取代基可以在反应的任何阶段引入。
反应产物(A1)的组成和结构可以由通过元素分析、X射线晶体结构分析、质谱、NMR、IR等进行分析来证实。
如此获得的反应产物(A1)含有下述过渡金属化合物(IV),视情况还可含有式(c)中一部分X被来自化合物(I)的配体所取代的化合物(化合物(A1-a))、未反应的过渡金属化合物(C)、化合物(I)和其它物质。
在反应后,反应产物(A1)可以混合物的形式不经提纯加以使用,或者可通过蒸馏、再结晶等进行纯化。
所得反应产物(A1)中所含的化合物中的金属可以用选自周期表中第4、5、6和11族的另一种过渡金属用常规方法替代。
还可以对来自反应产物(A1)中化合物(A1-a)中所含化合物(I)的配体以外的取代基进行进一步转化。具体而言,残基卤素基团可以被转化成烃基,酰氨基可以转化成卤素基团。反应产物(A2)
催化剂组分(A2)是由式(c)所示的过渡金属化合物(C)和下式(II)所示的化合物的反应产物。在上式(II)中,D表示氮原子或磷原子。
Q表示氮原子(=N-)或磷原子(=P-),或者被取代基R13取代的碳原子(=C(R13)-)。
S表示氮原子(=N-)或磷原子(-P=),或者被取代基R14取代的碳原子(-C(R14)=)。
T表示氮原子(=N-)或磷原子(=P-),或者被取代基R15取代的碳原子(=C(R15)-)。
R11至R16可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。
在这些R11至R16中,杂环化合物残基、含氧基团、含氮基团、含硫基团、含硼基团、含锗基团、含锡基团、含硅基团和含磷基团较好各自是其中特征原子基团与式(II)中的N、碳原子、Q、S或T中的碳原子或D直接键合的基团。
R11至R16中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。
在上式(II)所示的化合物中,特别好的是其中R16为氢原子的化合物。
由式(11)表示的这些化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700501
Figure A0112270700511
Figure A0112270700521
Figure A0112270700541
过渡金属化合物(C)和式(II)所示化合物之间的反应如下进行。
在溶剂的存在下于低温混合过渡金属化合物(C)和化合物(II),然后于-78℃至室温,或者在回流下搅拌1-48小时。
所用溶剂与前述制备反应产物(A1)中所用溶剂相同。
当式(II)中的R16是氢原子以使得化合物(II)具有活性氢基团时,它与过渡金属化合物(C)的反应可以在化合物(II)与碱接触成盐之后,或者在化合物(II)与硅化合物接触形成硅化合物之后进行。作为用于该情况的碱和硅化合物,可例举与前述用于制备反应产物(A1)相同的化合物。
通过过渡金属化合物(C)和化合物(II)之间的反应,式(c)中的至少一部分X被来自化合物(II)的配体所取代。这些配体的数目可以通过改变过渡金属化合物(C)和化合物(II)之间的投料配比来调节。
作为反应中过渡金属化合物(C)和化合物(II)之间的摩尔比,化合物(II)的用量通常为1-6摩尔,较好是1-4摩尔,以1摩尔过渡金属化合物(C)计。
在该反应中,可使用两种或多种化合物(II),在反应过程中不同种类的化合物(II)可以依次加入。以该方式可以合成多种配体与过渡金属配位的化合物。与过渡金属配位的配体的比例可以通过改变两种或多种化合物(II)之间的投料配比来调节。
当化合物(II)中R11至R15的任一个为氢原子时,除氢原子以外的取代基可以在反应的任何阶段引入。
反应产物(A2)的组成和结构可以由通过元素分析、X射线晶体结构分析、质谱、NMR、IR等进行分析来证实。
如此获得的反应产物(A2)含有下述过渡金属化合物(V),视情况还可含有式(c)中一部分X被来自化合物(II)的配体所取代的化合物(化合物(A2-a))、未反应的过渡金属化合物(C)、化合物(II)和其它物质。
在反应后,反应产物(A2)可以混合物的形式不经提纯加以使用,或者可通过蒸馏、再结晶等进行纯化。
所得反应产物(A2)中所含的化合物中的金属可以用选自周期表中第4、5、6和11族的另一种过渡金属用常规方法替代。
还可以对来自反应产物(A2)中化合物(A2-a)中所含化合物(II)的配体以外的取代基进行进一步转化。具体而言,残基卤素基团可以被转化成烃基,酰氨基可以转化成卤素基团。
反应产物(A3)
催化剂组分(A3)是由式(c′)表示的过渡金属化合物(C′)和由下式(III)表示的化合物的反应产物。
                          MXk        (c′)在上式(c′)中,M是选自周期表第3-11族,较好是第4、5、6和11族的过渡金属原子,其具体例子是钪、钇、镧、钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、锰、铼、铁、钌、钴、铑、镍、钯、铂、铜和银。其中,较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,例如钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铜和银,更好是钛、钒和铬。
X和k与上式(c)中的X和K含义相同。当k是2或更大时,由X表示的多个基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
在上式(III)中,A表示氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、硒原子(-Se-)或具有取代基R26的氮原子(-N(R26)-)。
R21至R28可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。
在这些R21至R28中,杂环化合物残基、含氧基团、含氮基团、含硫基团、含硼基团、含锗基团、含锡基团、含硅基团和含磷基团各自较好是其中特征原子基团与式(III)中的N、碳原子或A直接键合的基团。
R21至R28中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。
在上式(III)所示的化合物中,特别好的是其中R28为氢原子的化合物。
由式(III)表示的这些化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700581
Figure A0112270700591
(Ada=金刚烷基)
Figure A0112270700592
过渡金属化合物(C′)和式(III)所示化合物之间的反应如下进行。
在溶剂的存在下于低温混合过渡金属化合物(C′)和化合物(III),然后于-78℃至室温,或者在回流下搅拌1-48小时。
所用溶剂与前述制备反应产物(A1)中所用溶剂相同。
当式(III)中的R28是氢原子以使得化合物(III)具有活性氢基团时,它与过渡金属化合物(C′)的反应可以在化合物(III)与碱接触成盐之后,或者在化合物(III)与硅化合物接触形成硅化合物之后进行。作为用于该情况的碱和硅化合物,可例举与前述用于制备反应产物(A1)相同的化合物。
通过过渡金属化合物(C′)和化合物(III)之间的反应,式(c′)中的至少一部分X被来自化合物(III)的配体所取代。这些配体的数目可以通过改变过渡金属化合物(C′)和化合物(III)之间的投料配比来调节。
作为反应中过渡金属化合物(C′)和化合物(III)之间的摩尔比,化合物(III)的用量通常为l-6摩尔,较好是1-4摩尔,以1摩尔过渡金属化合物(C′)计。
在该反应中,可使用两种或多种化合物(III),在反应过程中不同种类的化合物(III)可以依次加入。以该方式可以合成多种配体与过渡金属配位的化合物。与过渡金属配位的配体的比例可以通过改变两种或多种化合物(III)之间的投料配比来调节。
当化合物(III)中R21至R27的任一个为氢原子时,除氢原子以外的取代基可以在反应的任何阶段引入。
反应产物(A3)的组成和结构可以由通过元素分析、X射线晶体结构分析、质谱、NMR、IR等进行分析来证实。
如此获得的反应产物(A3)含有下述过渡金属化合物(VI),视情况还可含有式(c′)中一部分X被来自化合物(III)的配体所取代的化合物(化合物(A3-a))、未反应的过渡金属化合物(C′)、化合物(III)和其它物质。
在反应后,反应产物(A3)可以混合物的形式不经提纯加以使用,或者可通过蒸馏、再结晶等进行纯化。
所得反应产物(A3)中所含的化合物中的金属可以用选自周期表中第4、5、6和11族的另一种过渡金属用常规方法替代。
还可以对来自反应产物(A3)中化合物(A3-a)中所含化合物(III)的配体以外的取代基行进一步转化。具体而言,残基卤素基团可以被转化成烃基,酰氨基可以转化成卤素基团。
过渡金属化合物(A4)
过渡金属化合物(A4)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(IV)表示:(式中N-M′的虚线(----)指形成了配位键,但是没有配位键的化合物也包括在本发明内。)
在上式(IV)中,M′与式(c)中M′的含义相同,特别好是钛原子、钒原子、铬原子或铜原子。
m是1-6的整数,较好是1-4的整数。
A与式(I)中A的含义相同。
R1至R4和R6与式(I)中R1至R6的含义相同。
R1至R4和R6中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。当m为2或更大时,一个配体中所含的R1至R4和R6中的一个基团可以与另一个配体中所含的R1至R4和R6中的一个基团键合,这些R1、R2、R3、R4或R6可以相同或不同。
n是满足M′化合价的数,具体是0-5的整数,较好是1-4的整数,更好是1-3的整数。
X与式(c)中X的含义相同。当n是2或更大时,由X表示的多个基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
其中R3和R4互相键合形成芳环的式(IV)所示的过渡金属化合物由下式(IV-a)表示。在式(IV-a)中,A、M′、X、m和n与式(IV)中A、M′、X、m和n的含义分别相同。
R1、R2和R6至R10可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。R1、R2和R6至R10中的两个或多个可以互相键合成环。
在式(IV)所示的过渡金属化合物中,其中m为2、任何一个配体所含R1至R4和R6中的一个基团与另一个配体所含R1至R4和R6中的一个基团键合的化合物例如由下式(IV-b)表示:
Figure A0112270700621
在上式(IV-b)中,A、M′、X和n与上式(IV)中A、M′、X和n的含义分别相同。
R1至R4和R6可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。R1至R4和R6中的两个或多个可以互相键合成环。
A′可以与A相同或不同,表示氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、硒原子(-Se-)或具有键合基R6的氮原子(-N(R6)-)。
R1′至R4′和R6′可以相同或不同,与式(I)中R1至R6含义相同。R1′至R4′和R6′中的两个或多个可以互相键合成环。此外,R1至R4和R6可以分别与R1′至R4′和R6′相同或同。
Y表示键合基团(bonding group)或单键,其中选自R1至R4的至少一个基团与选自R1′至R4′的至少一个基团键合。尽管对键合基团并无特别限制,较好是具有其中主由3个或更多个原子,较好是4-20个原子,更好是4-10个原子组成的结构。键合基团可具有取代基。
作为由Y表示的键合基团,可以例举含有选自氧、硫、碳、氮、磷、硅、硒、锡、硼等的至少一种元素的基团。这些基团的例子包括含硫属元素原子的基团,如-O-、-S-或-Se-;含氮原子或磷原子的基团,如-NH-、-N(CH3)2-、-PH-和-P(CH3)2-;含1-20个碳原子的烃基,如-CH2、-CH2-CH2-和-C(CH3)2-;含6-20个碳原子的环状不饱和烃(如苯、萘和蒽)的残基;含3-20个碳原子并含有杂原子的杂环化合物(如吡啶、喹啉、噻吩和呋喃)的残基;含硅原子的基团,如-SiH2-和-Si(CH3)2-;含锡原子的基团,如-SnH2-和-Sn(CH3)2-;和含硼原子的基团,如-BH-、-B(CH3)-和-BF-。
其中R3和R4与R3′和R4′键合形成芳环的式(IV-b)所示化合物由下式(IV-c)表示。在上式(IV-c)中,A、M′、X和n与式(IV)中A、M′、X和n的含义分别相同。
R1、R2和R6至R10可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。R1、R2和R6至R10中的两个或多个可以互相键合成环。
A′可以与A相同或不同,表示氧原子(-O-)、硫原子(-S-)、硒原子(-Se-)或具有键合基R6′的氮原子(-N(R6′)-)。
R1′、R2′和R6′至R10′可以相同或不同,与式(I)中R1至R6含义相同。R1′、R2′和R6′R10′中的两个或多个可以互相键合成环。此外,R1、R2和R6至R10可以分别与R1′、R2′和R6′至R10′相同或不同。
Y表示键合基团或单键,其中选自R1、R2和R6至R10的至少一个基团与选自R1′、R2′和R6′至R10′的至少一个基团键合。尽管对键合基团并无特别限制,较好是具有其中主链由3个或更多个原子,较好是4-20个原子,更好是4-10个原子组成的结构。键合基团可具有取代基。作为Y表示的键合基团,可以例举与式(IV-b)中Y相同的基团。
在上式(IV)所示的过渡金属化合物中,其中R3、R4和R5键合形成芳环的化合物由下式(IV-d)表示。
Figure A0112270700632
在上式(IV-d)中,M′、X、m和n与式(IV)中M′、X、m和n的含义分别相同。
R1、R2和R11至R15可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。R1、R2和R11至R15中的两个或多个可以互相键合成环。
由式(IV)、(IV-a)、(IV-b)、(IV-c)和(IV-d)表示的过渡金属化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700641
Figure A0112270700661
Figure A0112270700671
Figure A0112270700681
Figure A0112270700691
Figure A0112270700701
Figure A0112270700711
Figure A0112270700731
Figure A0112270700751
Figure A0112270700801
Figure A0112270700811
Figure A0112270700821
在第4族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第4族金属被另一种第4族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Ti化合物时,也可例举其中Ti被Zr或Hf取代的化合物。
同样地,在第5族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第5族金属被另一种第5族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是V化合物时,也可例举其中V被Nb或Ta取代的化合物。
另外,在第6族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第6族金属被另一种第6族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Cr化合物时,也可例举其中Cr被Mo或W取代的化合物。
此外,在第11族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第11族金属被另一种第11族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Cu化合物时,也可例举其中Cu被Ag或Au取代的化合物。
过渡金属化合物(A5)
过渡金属化合物(A5)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(V)表示:(式中N-M′的虚线(----)指形成了配位键,但是没有配位键的化合物也包括在本发明内。)
在上式(V)中,M′与式(c)中M′的含义相同,特别好是钛原子、钒原子、铬原子或铜原子。
D、Q、S和T分别与式(II)中的D、Q、S和T含义相同。
m是1-6的整数,较好是1-4的整数。
R11至R15可以相同或不同,与式(II)中R11至R16的含义相同。R11至R15中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。当m为2或更大时,任一个配体中所含的R11至R15中的一个基团可以与另一个配体中所含的R11至R15中的一个基团键合,这些R11、R12、R13、R14或R15可以相同或不同。
n是满足M′化合价的数,具体是0-5的整数,较好是1-4的整数,更好是1-3的整数。
X与式(c)中X的含义相同。当n是2或更大时,由X表示的多个基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
在式(V)所示的化合物中,其中m为2、任何一个配体所含R11至R15中的一个基团与另一个配体所含R11至R15中的一个基团键合的化合物例如由下式(V-a)表示:
Figure A0112270700881
在上式(V-a)中,M′、X、n、D、Q、S和T与上式(V)中M′、X、n、D、Q、S和T的含义分别相同。
R11至R15可以相同或不同,与式(II)中R11至R16的含义相同。R11至R15中的两个或多个可以互相键合成环。
D′可以相同或不同于D,表示氮原子或磷原子。
Q′可以相同或不同于Q,表示氮原子(=N-)或磷原子(=P-)、或者具有取代基R13′的碳原子(=C(R13′)-)。
S′可以相同或不同于S,表示氮原子(=N-)或磷原子(=P-)、或者具有取代基R14′的碳原子(-C(R14′)=)。
T′可以相同或不同于T,表示氮原子(=N-)或磷原子(=P-)、或者具有取代基R15′的碳原子(=C(R15′)-)。
R11′至R15′可以相同或不同,与式(I)中R1至R6含义相同。R11′至R15′中的两个或多个可以互相键合成环。此外,R11至R15可以分别与R11至R15′相同或不同。
Y表示键合基团或单键,其中选自R11至R15的至少一个基团与选自R11′至R15′的至少一个基团键合。尽管对键合基团并无特别限制,较好是具有其中主链由3个或更多个原子,较好是4-20个原子,更好是4-10个原子组成的结构。键合基团可具有取代基。作为Y表示的键合基团,可以例举式(IV-b)中Y表示的相同基团。
由式(V)或(V-a)表示的过渡金属化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700891
Figure A0112270700901
Figure A0112270700911
Figure A0112270700921
Figure A0112270700931
Figure A0112270700951
Figure A0112270700961
在第4族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第4族金属被另一种第4族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Ti化合物时,也可例举其中Ti被Zr或Hf取代的化合物。
同样地,在第5族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第5族金属被另一种第5族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是V化合物时,也可例举其中V被Nb或Ta取代的化合物。
另外,在第6族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第6族金属被另一种第6族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Cr化合物时,也可例举其中Cr被Mo或W取代的化合物。
此外,在第11族金属的化合物的情况下,上述例子可以包括其中第11族金属被另一种第11族金属取代的化合物。具体而言,当具体的例子是Cu化合物时,也可例举其中Cu被Ag或Au取代的化合物。
过渡金属化合物(A6)
过渡金属化合物(A6)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(VI)表示:
Figure A0112270700971
(式中N-M的虚线(----)指形成了配位键,但是没有配位键的化合物也包括在本发明内。)
在上式(VI)中,M与式(c′)中M的含义相同,较好是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,如钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铜和银,特别好是钛、钒或铬。
m是1-6的整数,较好是1-4的整数。
A与式(III)中A的含义相同。
R21至R27可以相同或不同,与式(III)中R21至R28的含义相同。R21至R27中的两个或多个基团,较好是它们的相邻基团,还可以互相键合形成脂环、芳环或含有杂原子(如氮原子)的烃环,这些环可分别具有取代基。当m为2或更大时,任一个配体中所含的R21至R27中的一个基团可以与另一个配体中所含的R21至R27中的一个基团键合,这些R21、R22、R23、R24、R25、R26或R27可以相同或不同。
n是满足M化合价的数,具体是0-5的整数,较好是1-4的整数,更好是1-3的整数。
X与式(c′)中X的含义相同。当n是2或更大时,由X表示的多个基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
在式(VI)所示的化合物中,其中m为2、任何一个配体所含R21至R27中的一个基团与另一个配体所含R21至R27中的一个基团键合的化合物例如由下式(VI-a)表示:
Figure A0112270700981
在式(VI-a)中,A、M、X和n与式(VI)中A、M、X和n的含义分别相同。
R21至R27可以相同或不同,与式(III)中R21至R28的含义相同。R21至R27中的两个或多个可互相键合成环。
A′可以与A相同或不同,表示氧原子(-O-)、硫原子(-S-)或硒原子(-Se-),或者具有键合基团R26′的氮原子(-N(R26′)-)。
R21′至R27′可以相同或不同,与式(I)中R1至R6的含义相同。R21′至R27′中的两个或多个可互相键合成环。此外,R21至R27可以分别与R21′至R27′相同或不同。
Y表示键合团或单键,其中选自R21至R27的至少一个基团与选自R21′至R27′的至少一个基团键合。尽管对键合基团并无特别限制,较好是具有其中主链由3个或更多个原子,较好是4-20个原子,更好是4-10个原子组成的结构。键合基团可具有取代基。作为Y表示的键合基团,可以例举式(IV-b)中Y表示的相同基团。
式(VI)或(VI-a)表示的过渡金属化合物的例子给出如下。
Figure A0112270700991
Figure A0112270701031
Figure A0112270701041
Figure A0112270701051
此外,在上述例子中还可例举过渡金属被同族的另一种过渡金属取代的化合物。例如,当具体例子是Ti化合物时,其中还可例举Ti被Zr或Hf取代的化合物。
在本发明的方法中,对于上述过渡金属化合物(A1)、(A2)、(A4)或(A5),在包含这些过渡金属化合物和选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和电离化离子化合物(B-3)的至少一种化合物(B)的催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃。
此外,在本发明方法中,对于上述过渡金属化合物(A0)、(A3)或(A6),一个较佳实施方案是非极性烯烃和极性烯烃在包含这些过渡金属化合物和组分(B)的催化剂的存在下共聚合。
以下说明作为组分(B)的每种化合物。
(B-1)有机金属化合物
有机金属化合物(B-1)的例子包括含有周期表第1族、第2族、第12族和第13族金属的有机金属化合物,例如下面所述的有机金属化合物:
(B-1a)由下式所示的有机铝化合物:
                      Ra mAl(ORb)nHpXq其中,Ra和Rb可以相同或不同,分别为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;X是卤原子;m、n、p和q是满足条件0<m≤3、0≤n<3、0≤p<3、0≤q<3且m+n+p+q=3的数。
(B-1b)由下式所示的包含第1族金属和铝的烷基配位化合物:
                          M2AlRa 4其中,M2是Li、Na或K;Ra是含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基。
(B-1c)由下式所示的包含第2族或第12族的金属的二烷基化合物:
                           RaRbM3其中,Ra和Rb可以相同或不同,分别为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;M3是Mg、Zn或Cd。
有机铝化合物(B-1a)的例子包括:
由下式表示的有机铝化合物:
                         Ra mAl(ORb)3-m其中,Ra和Rb可以相同或不同,分别为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;m较好是满足条件1.5≤m≤3的数;
由下式表示的有机铝化合物:
                          R2 mAlX3-m其中,Ra为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;X是卤原子;m较好是满足条件0<m<3的数;
由下式表示的有机铝化合物:
                           Ra mAlH3-m其中,Ra为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;m较好是满足条件2≤m<3的数;
以及
由下式表示的有机铝化合物:
                       Ra mAl(ORb)nXq其中,Ra和Rb可以相同或不同,分别为含1-15个碳原子,较好含1-4个碳原子的烃基;X是卤原子;m、n和q是满足条件0<m ≤3、0≤n<3、0≤q<3且m+n+q=3的数。
有机铝化合物(B-1a)的具体例子包括:
三正烷基铝,如三甲基铝、三乙基铝、三正丁基铝、三丙基铝、三戊基铝、三己基铝、三辛基铝和三癸基铝;
支链的三烷基铝,如三异丙基铝、三异丁基铝、三仲丁基铝、三叔丁基铝、三(2-甲基丁基)铝、三(3-甲基丁基)铝、三(2-甲基戊基)铝、三(3-甲基戊基)铝、三(4-甲基戊基)铝、三(2-甲基己基)铝、三(3-甲基己基)铝和三(2-乙基己基)铝;
三环烷基铝,如三环己基铝和三环辛基铝;
三芳基铝,如三苯基铝和三甲苯基铝;
氢化二烷基铝,如氢化二乙基铝和氢化二异丁基铝;
三烯基铝,例如由式(i-C4H9)xAly(C5H10)z(其中x、y和z分别为正数,且z≥2x)等表示的三烯基铝,如异戊二烯基铝;
二烷氧基烷基铝,如二甲氧基异丁基铝、二乙氧基异丁基铝和二异丙氧基异丁基铝;
烷氧基二烷基铝,如甲氧基二甲基铝、乙氧基二乙基铝和丁氧基二丁基铝;
倍半烷氧基烷基铝,如倍半乙氧基乙基铝和倍半丁氧基丁基铝;
部分烷氧化的烷基铝,例如具有由Ra 2.5 Al(ORb)0.5所示平均组成的部分烷氧基化的烷基铝;
芳氧基二烷基铝,如苯氧基二乙基铝、(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)二乙基铝、二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)乙基铝、(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)二异丁基铝和二(2,6-二叔丁基-4-甲基苯氧基)异丁基铝;
卤化二烷基铝,如氯化二甲基铝、氯化二乙基铝、氯化二丁基铝、溴化二乙基铝和氯化二异丁基铝;
倍半卤化烷基铝,如倍半氯化乙基铝、倍半氯化丁基铝和倍半溴化乙基铝;
部分卤化的烷基铝,如二氯化乙基铝、二氯化丙基铝和二溴化丁基铝;
氢化二烷基铝,如氢化二乙基铝和氢化二丁基铝;
部分氢化的烷基铝,例如二氢化烷基铝,如二氢化乙基铝和二氢化丙基铝;以及
部分烷氧化和卤化的烷基铝,如氯化乙氧基乙基铝、氯化丁氧基丁基铝和溴化乙氧基乙基铝。
还可使用与有机铝化合物(B-1a)类似的化合物。例如可列举两种或多种铝化合物通过氮原子结合在一起的有机铝化合物,如(C2H5)2AlN(C2H5)Al(C2H5)2
化合物(B-1b)的例子包括LiAl(C2H5)4和LiAl(C7H15)4
其它也可以用作有机金属化合物(B-1)的化合物包括甲基锂、乙基锂、丙基锂、丁基锂、溴化甲基镁、氯化甲基镁、溴化乙基镁、氯化乙基镁、溴化丙基镁、氯化丙基镁、溴化丁基镁、氯化丁基镁、二甲基镁、二乙基镁、二丁基镁和丁基乙基镁。
也可以使用能够在聚合体系中制得上述有机铝化合物的化合物的混合物,如卤化铝和烷基锂的混合物,以及卤化铝和烷基镁的混合物。
在上述有机金属化合物(B-1)中,较好的是有机铝化合物。
有机金属化合物(B-1)可以单独使用,或者两种或多种结合使用。
(B-2)有机铝氧化合物
有机铝氧化合物(B-2)可以是常规的铝氧烷,也可以是日本未审定专利公报No.78687/1990中例举的不溶于苯的有机铝氧化合物。
可例如通过下列方法制得常规的铝氧烷,并且一般获得的是在烃溶剂中的溶液。
(1)将有机铝化合物(如三烷基铝)加入含有吸附水的化合物或含有结晶水的盐(如水合氯化镁、水合硫酸铜、水合硫酸铝、水合硫酸镍或水合三氯化铈)的烃类介质悬浮液中,使有机铝化合物与吸附水或结晶水反应。
(2)在介质(如苯、甲苯、乙醚或四氢呋喃)中使水、冰或水蒸气直接作用于有机铝化合物(如三烷基铝)上。
(3)在介质(如癸烷、苯或甲苯)中使有机锡氧化物(如氧化二甲基锡或氧化二丁基锡)与有机铝化合物(如三烷基铝)反应。
铝氧烷可含有少量有机金属组分。另外,可以从回收的铝氧烷溶液中蒸馏除去溶剂或未反应的有机铝化合物,并将残余物再溶解在溶剂中或者悬浮在铝氧烷的不良溶剂中。
用于制备铝氧烷的有机铝化合物的例子包括与前述有机铝化合物(B-1a)相同的有机铝化合物。其中,较好的是三烷基铝和三环烷基铝。特别好的是三甲基铝。
所述有机铝化合物可以单独使用或者两种或多种结合使用。
用于制造铝氧烷的溶剂的例子包括芳香烃,如苯、甲苯、二甲苯、异丙基苯和甲基·异丙基苯;脂肪烃,如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷、十六烷和十八烷;脂环烃,如环戊烷、环己烷、环辛烷和甲基环戊烷;石油馏分,如汽油、煤油和粗柴油;以及这些芳香烃、脂肪烃和脂环烃的卤化产物(例如它们的氯化产物和溴化产物)。也可使用醚类,如乙醚和四氢呋喃。这些溶剂中,较好的是芳香烃和脂肪烃。
本发明所用的不溶于苯的有机铝氧化合物较好的是含有在60℃能溶解于苯的Al组分通常不超过10%,较好不超过5%,特别好不超过2%(以Al原子计)的有机铝氧化合物。也就是说,不溶于苯的有机铝氧化合物较好是不溶于苯或少量溶于苯。
所述有机铝氧化合物是,例如由下式(i)表示的含有硼的有机铝氧化合物:其中R20是含1-10个碳原子的烃基;各个R21可以相同或不同,为氢原子、卤原子或含1-10个碳原子的烃基。
由式(i)表示的含有硼的有机铝化合物可以通过在惰性气体气氛下于惰性溶剂中使式(ii)所示的烷基硼酸与有机铝化合物在-80℃至室温的温度下反应1分钟至24小时而制得,所述式(ii)的烷基硼酸如下:
                     R20-B-(OH)2       (ii)其中R20是与上面所述相同的基团。
由式(ii)表示的烷基硼酸的例子包括,甲基硼酸、乙基硼酸、异丙基硼酸、正丙基硼酸、正丁基硼酸、异丁基硼酸、正己基硼酸、环己基硼酸、苯基硼酸、3,5-二氟苯基硼酸、五氟苯基硼酸和3,5-二(三氟甲基)苯基硼酸。其中,较好的是甲基硼酸、正丁基硼酸、异丁基硼酸、3,5-二氟苯基硼酸和五氟苯基硼酸。
这些烷基硼酸可以单独使用或者两种或多种结合使用。
与烷基硼酸反应的有机铝化合物的例子包括与前述有机铝化合物(B-1a)相同的有机铝化合物。其中,较好的是三烷基铝和三环烷基铝。特别好的是三甲基铝、三乙基铝和三异丁基铝。这些有机铝化合物可以单独使用或者两种或多种结合使用。
上述有机铝氧化合物(B-2)可以单独使用或者两种或多种结合使用。(B-3)电离化离子化合物
电离化离子化合物(B-3)包括与反应产物(A1)反应形成离子对的化合物、与反应产物(A2)反应形成离子对的化合物、与反应产物(A3)反应形成离子对的化合物、与过渡金属化合物(A4)反应形成离子对的化合物、与过渡金属化合物(A5)反应形成离子对的化合物、与过渡金属化合物(A6)反应形成离子对的化合物。至少能与反应产物和过渡金属化合物接触形成离子对的任何化合物均可作为化合物(B-3)。
这种化合物的例子包括路易斯酸、离子化合物、硼烷化合物和碳硼烷化合物,其描述可参见日本未审定专利公报No.501950/1989、No.502036/1989、No.179005/1991、No.179006/1991、No.207703/1991和No.207704/1991和美国专利No.5,321,106。也可使用杂多化合物和同多化合物。
路易斯酸可以是例如由BR3(R是氟或者可含有取代基(如氟、甲基、三氟甲基)的苯基)表示的化合物。这种化合物的例子包括三氟化硼、三苯基硼、三(4-氟苯基)硼、三(3,5-二氟苯基)硼、三(4-氟甲基苯基)硼、三(五氟苯基)硼、三(对甲苯基)硼、三(邻甲苯基)硼和三(3,5-二甲基苯基)硼。
离子化合物是例如由下式(iii)表示的化合物:
Figure A0112270701111
在上式中,R22是H+、碳鎓阳离子、氧鎓阳离子、铵阳离子、磷鎓阳离子、环庚三烯基阳离子、具有过渡金属的二茂铁鎓(ferrocenium)阳离子等。
R23-R26可以相同或不同,分别为有机基团,较好的是芳基或取代的芳基。
碳鎓阳离子的例子包括:三取代的碳鎓阳离子,如三苯基碳鎓阳离子、三(甲基苯基)碳鎓阳离子和三(二甲基苯基)碳鎓阳离子。
铵阳离子的例子包括:三烷基铵阳离子,如三甲基铵阳离子、三乙基铵阳离子、三丙基铵阳离子、三丁基铵阳离子和三(正丁基)铵阳离子;N,N-二烷基苯铵阳离子,如N,N-二甲基苯铵阳离子、N,N-二乙基苯铵阳离子和N,N-2,4,6-五甲基苯铵阳离子;二烷基铵阳离子,如二异丙基铵阳离子和二环己基铵阳离子。
磷鎓阳离子的例子包括:三芳基磷鎓阳离子,如三苯基磷鎓阳离子、三(甲基苯基)磷鎓阳离子和三(二甲基苯基)磷鎓阳离子。
R22较好的是碳鎓阳离子或铵阳离子,特别好的是三苯基碳鎓阳离子、N,N-二甲基苯铵阳离子或N,N-二乙基苯铵阳离子。
还可用作离子化合物的有三烷基取代的铵盐、N,N-二烷基苯铵盐、二烷基铵盐或三芳基磷鎓盐。
三烷基取代的铵盐的例子包括:四苯基硼三乙基铵、四苯基硼三丙基铵、四苯基硼三正丁基铵、四对甲苯基硼三甲基铵、四邻甲苯基硼三甲基铵、四(五氟苯基)硼三正丁基铵、四(2,4-二甲基苯基)硼三丙基铵、四(3,5-二甲基苯基)硼三正丁基铵、四(4-三氟甲基苯基)硼三正丁基铵、四(3,5-二(三氟甲基)苯基)硼三正丁基铵和四邻甲苯基硼三正丁基铵。
N,N-二烷基苯铵盐的例子包括:四苯基硼N,N-二甲基苯铵、四苯基硼N,N-二乙基苯铵和四苯基硼N,N-2,4,6-五甲基苯铵。
二烷基铵盐的例子包括四(五氟苯基)硼二(1-丙基)铵和四苯基硼二环己基铵。
适用的离子化合物还有:四(五氟苯基)硼酸三苯基碳鎓、四(五氟苯基)硼酸N,N-二甲基苯铵、四(五氟苯基)硼酸二茂铁鎓、五苯基环戊二烯基三苯基碳鎓配合物、五苯基环戊二烯基N,N-二乙基苯铵配合物,以及由下式(iv)或(v)表示的硼化合物:其中,Et是乙基,
Figure A0112270701122
所述硼烷化合物的例子包括:
癸硼烷;
阴离子盐,如壬硼酸二(三正丁基铵)、癸硼酸二(三正丁基铵)、十一硼酸二(三正丁基铵)、十二硼酸二(三正丁基铵)、十氯癸硼酸二(三正丁基铵)和十二氯十二硼酸二(三正丁基铵);以及
金属硼烷阴离子盐,如二(十二氢十二硼酸)钴(III)酸三正丁基铵和二(十二氢十二硼酸)镍(III)酸二[三正丁基胺]。
碳硼烷化合物的例子包括:
阴离子盐,如4-碳代壬硼烷、1,3-二碳代壬硼烷、6,9-二碳代癸硼烷、十二氢-1-苯基-1,3-二碳代壬硼烷、十二氢-1-甲基-1,3-二碳代壬硼烷、十一氢-1,3-二甲基-1,3-二碳代壬硼烷、7,8-二碳代十一硼烷、2,7-二碳代十一硼烷、十一氢-7,8-二甲基-7,8-二碳代十一硼烷、十二氢-11-甲基-2,7-二碳代十一硼烷、1-碳代癸硼酸三正丁基铵、1-碳代十一硼酸三正丁基铵、1-碳代十二硼酸三正丁基铵、1-三甲基甲硅烷基-1-碳代癸硼酸三正丁基铵、溴-1-碳代十二硼酸三正丁基铵、6-碳代癸硼酸三正丁基铵、7-碳代十一硼酸三正丁基铵、7,8-二碳代十一硼酸三正丁基铵、2,9-二碳代十一癸硼酸三正丁基铵、十二氢-8-甲基-7,9-二碳代十一硼酸三正丁基铵、十一氢-8-乙基-7,9-二碳代十一硼酸三正丁基铵、十一氢-8-丁基-7,9-二碳代十一硼酸三正丁基铵、十一氢-8-烯丙基-7,9-二碳代十一硼酸三正丁基铵、十一氢-9-三甲基甲硅烷基-7,8-二碳代十一硼酸三正丁基铵和十一氢-4,6-二溴-7-碳代十一硼酸三正丁基铵;以及
金属碳硼烷阴离子盐,如
二(九氢-1,3-二碳代壬硼酸)钴(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7,8-二碳代十一硼酸)高铁(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7,8-二碳代十一硼酸)钴(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7,8-二碳代十一硼酸)镍(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7,8-二碳代十一硼酸)铜(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7,8-二碳代十一硼酸)金(III)酸三正丁基铵、
二(九氢-7,8-二甲基-7,8-二碳代十一硼酸)高铁(III)酸三正丁基铵、
二(九氢-7,8-二甲基-7,8-二碳代十一硼酸)铬(III)酸三正丁基铵、
二(三溴八氢-7,8-二碳代十一硼酸)钴(III)酸三正丁基铵、
二(十一氢-7-碳代十一硼酸)铬(III)酸三[三(正丁基)铵]、
二(十一氢-7-碳代十一硼酸)锰(IV)酸二[三(正丁基)铵]、
二(十一氢-7-碳代十一硼酸)钴(III)酸二[三(正丁基)铵],以及
二(十一氢-7-碳代十一硼酸)镍(IV)酸二[三(正丁基)铵]。
所述杂多化合物包括一个硅原子、磷原子、钛原子、锗原子、砷原子或锡原子,以及一个或多个选自钒、铌、钼和钨的原子。这种化合物的例子包括磷钒酸、锗钒酸、砷钒酸、磷铌酸、锗铌酸、硅钼酸、磷钼酸、钛钼酸。锗钼酸、砷钼酸、锡钼酸、磷钨酸、锗钨酸、锡钨酸、磷钼钒酸、磷钨钒酸、锗钨钒酸、磷钼钨钒酸、锗钼钨钒酸、磷钼钨酸、磷钼铌酸、这些酸的金属盐,尤其是这些酸例如与周期表第一族和第二族金属(例如锂、钠、钾、铷、铯、铍、镁、钙、锶、钡)的盐、这些酸的有机盐,例如三苯基乙基盐,以及同多化合物。
这些杂多化合物和同多化合物可单独使用或两种或多种组合使用。
上述电离化离子化合物(B-3)可以单独使用或两种或多种结合使用。
(C)载体
在本发明中可任选使用下面所述的载体(C)用于承载至少一种选自上述反应产物(A1)-(A3)和过渡金属化合物(A0)以及(A4)-(A6)的组分(下面称为组分A)和/或至少一种选自有机金属化合物(B-1)、有机铝氧化合物(B-2)和离子化离子化合物(B-3)的化合物(下面称为组分B)。
本发明任选使用的载体(C)是粒状或颗粒固体状的无机或有机化合物。对于无机化合物,较好为多孔氧化物、无机氯化物、粘土、粘土矿或离子交换层状化合物。
多孔氧化物的例子包括SiO2、Al2O3、MgO、ZrO、TiO2、B2O3、CaO、ZnO、BaO、ThO2、以及含有这些氧化物的配位化合物或混合物,如天然的或合成的沸石、SiO2-MgO、SiO2-Al2O3、SiO2-TiO2、SiO2-V2O5、SiO2-Cr2O3和SiO2-TiO2-MgO。其中,较好的是含有SiO2和/或Al2O3作为主要组分的化合物。
无机氧化物可含有少量的碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐和氧化物组分,如Na2CO3、K2CO3、CaCO3、MgCO3、Na2SO4、Al2(SO4)3、BaSO4、KNO3、Mg(NO3)2、Al(NO3)3、Na2O、K2O或Li2O。
尽管多孔氧化物的性能随其类型和制造方法的不同而异,但是用于本发明载体的粒径较好为10-300微米、更好为20-200微米,比表面积宜为50-1,000米2/克,较好为100-700米2/克,孔体积为0.3-3.0厘米3/克。如有必要,可在100-1000℃、较好在150-700℃对载体进行锻烧后使用。
适用于本发明的无机氯化物的例子包括MgCl2、MgBr2、MnCl2和MnBr2。可使用原形的无机氯化物,或者可例如球磨或振动研磨进行粉碎后使用。还可使用细颗粒状的无机氯化物,它是将该无机氯化物溶解在溶剂(如醇)中,随后用沉淀剂沉淀后制得。
适合作为本发明载体的粘土一般主要由粘土矿组成。作为本发明载体的可离子交换的层状化合物是具有晶体结构的化合物,其中由离子键等形成的平面以弱键合强度相互平行地层叠,并且其中的离子是可交换的。大多数粘土矿是离子交换的层状化合物。本发明使用的粘土、粘土矿和离子交换的层状化合物不限于天然材料,可以是合成的材料。
这种粘土、粘土矿和离子交换化合物的例子包括粘土、粘土矿和具有层状晶体结构的离子晶体化合物(如六角形最密堆积型、锑型、CdCl2型和CdI2型化合物)。
粘土和粘土矿的具体例子包括高岭土、膨润土、木节粘土、gairome粘土、水铝英石、硅铁土、叶蜡石、云母、蒙脱土、蛭石、氯泥石、蒙德土有效成分、高岭石、珍珠陶土、地开石和多水高岭土。离子交换层状化合物的具体例子包括多价金属的结晶酸式盐,如α-Zr(HAsO4)2·H2O、α-Zr(HPO4)2、α-Zr(KPO4)2·3H2O、α-Ti(HPO4)2、α-Ti(HAsO4)2·H2O、α-Sn(HPO4)2·H2O、γ-Zr(HPO4)2、γ-Ti(HPO4)2、γ-Ti(NH4PO4)2·H2O 。
粘土、粘土矿和离子交换层状化合物的孔体积宜不小于0.1cc/g(用压汞法在半径不小于20埃的孔上测得),特别好孔体积为0.3-5cc/g。所述孔体积是用水银孔率检测计用压汞法在半径为20-3×104埃的孔上测得的。
当使用孔体积小于0.1cc/g(用压汞法在半径不小于20埃的孔上测得)的化合物作为载体,几乎不能获得高的聚合活性。
较好对用于本发明的粘土和粘土矿进行化学处理。可采用任何表面处理以除去例如附着在表面上的杂质并改变粘土的晶体结构。这种化学处理的例子包括酸处理、碱处理、盐处理和有机物处理。酸处理不仅可从表面除去杂质,而且洗脱晶体结构中存在的阳离子(如铝、铁和镁)以增加表面积。碱处理可破坏粘土的晶体结构,使粘土的结构发生变化。盐处理和有机物处理可产生例如离子复合物、分子复合物或有机衍生物,以改变表面积或层的间距。
用于发明的离子交换层状化合物可以是层间可交换离子已经与其它大体积离子发生交换的层状化合物,以利用离子交换性能增加层间间距。所述大体积离子起支承层结构的柱子的作用,一般称其为“柱子”。在层状化合物的层之间引入其它物质称为“插入”。插入的外来化合物的例子包括阳离子无机化合物,TiCl4和ZrCl4;金属烷氧化物如Ti(OR)4、Zr(OR)4、PO(OR)3和B(OR)3(R是烃基等);和金属氢氧化离子如[Al13O4(OH)24]7+、[Zr4(OH)14]2+和[Fe3O(OCOCH3)6]+
上述化合物可单独使用或两种或多种组合使用。
在金属烷氧化物(如Si(OR)4、Al(OR)3和Ge(OR)4,R是烃基等)水解得到的聚合物的存在下,或者在胶体无机化合物(如SiO2)的存在下进行所述化合物的插入。所述柱子的例子包括将上述金属氢氧化物的离子插入层间随后加热脱水形成的氧化物。
上述粘土、粘土矿和离子交换层状化合物可使用其原形,或者可在球磨、过筛等处理后使用之。另外,可在其吸水或加热脱水后使用之。粘土、粘土矿和离子交换层状化合物可单独使用或两种或多种组合使用。
在上述材料中,较好是粘土和粘土矿,最好是蒙脱土、蛭石、锂蒙脱石、黑铜矿和合成云母。
所述有机化合物是例如粒径为10-300微米的颗粒或实心颗粒化合物。这种化合物的例子包括具有2-14个碳原子的α-烯烃(如乙烯、丙烯、1-丁烯或4-甲基-1-戊)作为主要组分制得的聚合物或共聚物、使用乙烯基环己烷或苯乙烯作为主要组分制得的聚合物或共聚物及其改性产品。
(D)有机化合物组分
在本发明聚合中,可任选使用下述有机化合物组分(D)。
任选地使用有机化合物(D)以改进聚合性和形成聚合物的性能。该有机化合物的例子包括醇、酚类化合物、羧酸、羧酸酯、含磷化合物、磺酸盐和卤代烃。
对于醇和酚类化合物,一般使用式R31-OH表示的化合物(R31是具有1-50个碳原子的烃基或具有1-50个碳原子的卤代烃)。较好的醇是R31为卤代烃基的醇。较好的酚类化合物是其中相对羟基的α,α′位被具有1-20个碳原子的烃基取代的酚类化合物。
对于羧酸,一般使用式R32-COOH表示的羧酸,其中R32是具有1-50个碳原子的烃基或具有1-50个碳原子的卤代烃,较好为具有1-50个碳原子的卤代烃。
对于羧酸酯,一般使用式R32-COOH表示的羧酸的烷酯或芳酯。其中,宜是具有卤代烃基的羧酸酯,如全氯丁烯酸正丁酯和三氯乙酸乙酯,以便改进聚合性。
对于含磷化合物,较好使用具有P-O-H键的磷酸、具有P-OR或P=O键的磷酸酯和氧化膦化合物。
本发明使用的磺酸盐可用下式表示:
Figure A0112270701171
在上式中,M是周期表第一至第十四族的元素。
R33是氢、具有1-20个碳原子的烃基或具有1-20个碳原子的卤代烃基。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基或具有1-20个碳原子的卤代烃基。
m是1-7的整数,1≤n≤7。
卤代烃的例子有氯仿和四氯化碳。
其它过渡金属化合物
在本发明聚合中,可组合使用除上述过渡金属化合物(A0)和(A4)-(A6)之外的过渡金属化合物。
这些过渡金属化合物的例子包括下列化合物:
(a-1)下式表示的过渡金属亚胺化合物:
Figure A0112270701172
在上式中,M是周期表第8族至第10族的过渡金属原子,较好为镍、钯或铂。
R31-R34可相同或不同,各自为具有1-50个碳原子的烃基、具有1-50个碳原子的卤代烃基、烃取代的甲硅烷基、或被至少含一个选自氮、氧、磷、硫和硅元素的取代基取代的烃基。
两个或多个R31-R34基团,较好是相邻的基团可相互连接成环。
q是0-4的整数。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当q为2或更大时,多个由X表示的基团可相同或不同。
(a-2)由下式表示的过渡金属胺化合物:
Figure A0112270701181
在上式中,M是周期表第3族至第6族的过渡金属原子,较好为钛、锆或铪。
R′和R″可相同或不同,各自为氢原子、具有1-50个碳原子的烃基、具有1-50个碳原子的卤代烃基、烃取代的甲硅烷基、或者至少具有一个选自氮、氧、磷、硫和硅元素的取代基。
m是0或2的整数。
n是1-5的整数。
A是周期表第13族至第16族的原子,具体为硼、碳、氮、氧、硅、磷、硫、锗、硒、锡等,较好为碳或硅。当n为2或更大时,多个A可相同或不同。
E是至少具有一个选自碳、氢、氧、卤素、氮、硫、磷、硼和硅元素的取代基。当m为2时,两个E可相同或不同,或者可相互连接成环。
p是0-4的整数。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当p为2或更大时,多个由X表示的基团可相同或不同。
X较好为卤原子、具有1-20个碳原子的烃基或磺酸根合基。
(a-3)由下式表示的过渡金属二苯氧基化合物:
Figure A0112270701182
在上式中,M是周期表第3族至第11族过渡金属原子。
1和m各自为0或1的整数。
A和A′各自为具有1-50个碳原子的烃基、具有1-50个碳原子的卤代烃基、或者各自具有一个含氧、硫或硅的取代基的具有1-50个碳原子的烃基或卤代烃基;A和A′可相同或不同。
B是具有0-50个碳原子的烃基、具有1-50个碳原子的卤代烃基、由R1R2Z表示的基团、氧或硫。R1和R2各自为具有1-20个碳原子的烃基或者至少含一个杂原子的具有1-20个碳原子的烃基,Z是碳原子、氮原子、硫原子、磷原子或硅原子。
p是一个满足M价数的数。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当p为2或更大时,多个由X表示的基团可相同或不同或者可相互连接成环。
(a-4)由下式表示的包括一个具有至少含一个杂原子的环戊二烯基骨架的配体的过渡金属化合物:
Figure A0112270701191
在上式中,M是周期表第3族至第11族过渡金属原子。
X是周期表第13族、第14族或第15族原子,并且至少有一个X是非碳元素。
a为0或1。
各个R可相同或不同,为氢原子、卤原子、烃基、卤代烃基、烃取代的甲硅烷基、或者带有一个至少含一个选自氮、氧、磷、硫和硅元素的取代基的烃基。两个或多个R可相互连接在一起形成环。
b为1-4的整数。当b为2或更大时,[((R)a)5-X5]基团可相同或不同,并且X5可相互桥接。
c是满足M价数的数。
Y是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当c为2或更大时,多个由Y表示的基团可相同或不同,并可相互连接成环。
(a-5)由式PB(Pz)3MXn表示的过渡金属化合物。
在上式中,M是周期表第3族至第11族的过渡金属原子。
R是氢原子、具有1-20个碳原子的烃基或具有1-20个碳原子的卤代烃基。
Pz是吡唑基团或取代的吡唑基团。
n是满足M价数的数。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当n为2或更大时,多个由X表示的基团可相同或不同,并可相互连接成环。
(a-6)由下式表示的过渡金属化合物:
Figure A0112270701201
在上式中,Y1或Y3可相同或不同,各自为周期表第15族的元素,Y2是周期表第16族元素。
R41-R48可相同或不同,各自为氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团或含硅基团,两个或多个这些基团可相互连接成环。
(a-7)包括下式表示的化合物以及一个周期表第8至第10族过渡金属原子的化合物:在上式中,R51-R54可相同或不同,各自为氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基或具有1-20个碳原子的卤代烃基,两个或多个这些基团可相互连接成环。
(a-8)由下式表示的过渡金属化合物:
Figure A0112270701203
在上式中,M是周期表第3族至第11族的过渡金属原子。
m是0-3的整数。
n是0或1的整数。
p是1-3的整数。
q是满足M价数的数。
R61-R68可相同或不同,各自为氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团,两个或多个这些基团可相互连接成环。
X是氢原子、卤原子、具有1-20个碳原子的烃基、具有1-20个碳原子的卤代烃基、含氧基团、含硫基团、含硅基团或含氮基团。当q为2或更大时,多个由X表示的基团可相同或不同,并可相互连接成环。
Y是桥接含硼苯环的基团,它是碳、硅或锗。
A是周期表第14族、第15族或第16族的元素。
(a-9)不同于上述化合物(a-4)并含有一个具有环戊二烯骨架配体的过渡金属化合物。
(a-10)含有镁、钛和卤素作为主要组分的化合物。
共聚
在本发明制备极性烯烃共聚物的方法中,在包括上述组分(A)和(B)的催化剂的存在下共聚非极性烯烃和极性烯烃。图1给出本发明使用的烯烃聚合催化剂制备方法的一个例子。
非极性烯烃是指仅由碳原子和氢原子组成的不饱和烃。非极性烯烃的例子包括具有2-20个碳原子的α-烯烃,如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、3-甲基-1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、3-甲基-1-戊烯、1-辛烯、1-癸烯、1-十二碳烯、1-十四碳烯、1-十六碳烯、1-十八碳烯和1-二十碳烯;具有3-20个碳原子的环烯烃,如环戊烯、环庚烯、降冰片烯、5-甲基-2-降冰片烯和四环十二碳烯;环状或链状具有两个或多个双键并具有4-30个碳原子,较好具有4-20个碳原子的二烯或多烯,如丁二烯、异戊二烯、4-甲基-1,3-戊二烯、1,3-戊二烯、1,4-戊二烯、1,5-己二烯、1,4-己二烯、1,3-己二烯、1,3-辛二烯、1,4-辛二烯、1,5-辛二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯、亚乙基降冰片烯、乙烯基降冰片烯、二环戊二烯、7-甲基-1,6-辛二烯、4-亚乙基-8-甲基-1,7-壬二烯、和5,9-二甲基-1,4,8-癸三烯;芳族乙烯基化合物,如苯乙烯、邻甲基苯乙烯、间甲基苯乙烯、对甲基苯乙烯、2,4-二甲基苯乙烯、邻乙基苯乙烯、间乙基苯乙烯和对乙基苯乙烯;以及乙烯基环己烷。其中,较好是α-烯烃,最好是乙烯。
本发明极性烯烃是具有极性基团的不饱和烃。其例子包括:
不饱和羧酸,如丙烯酸、3-丁烯酸、4-戊烯酸、5-己烯酸、6-庚烯酸、7-辛烯酸、8-壬烯酸、9-癸烯酸、10-十一碳烯酸、11-十二碳烯酸、12-十三碳烯酸、13-十四碳烯酸、14-十五碳烯酸、15-十六碳烯酸、16-十七碳烯酸、17-十八碳烯酸、18-十九碳烯酸、19-二十碳烯酸、20-二十一碳烯酸、21-二十二碳烯酸、22-二十三碳烯酸、甲基丙烯酸、2-甲基戊烯酸、2,2-二甲基-3-丁烯酸、2,2-二甲基-4-戊烯酸、3-乙烯基苯甲酸、4-乙烯基苯甲酸、2,6-庚二烯酸、2-(4-异丙基亚苄基)-4-戊烯酸、烯丙基丙二酸、2-(10-十一烯基)丙二酸、富马酸、衣康酸、二环[2.2.1]-5-庚烯-2-羧酸和二环[2.2.1]-5-庚烯-2,3-二羧酸;
其金属盐,如钠盐、钾盐、锂盐、锌盐、镁盐和钙盐;
其不饱和羧酸酯,如甲酯、乙酯、正丙酯、异丙酯、正丁酯、异丁酯和(5-降冰片-2-烯基)酯(当不饱和羧酸是二元羧酸时,包括单酯和二酯);和
其不饱和酰胺,如N,N-二甲基酰胺(当不饱和羧酸是二元羧酸时,包括单酰胺和二酰胺);
不饱和羧酸酐,如马来酸酐、衣康酸酐、琥珀酸酐、异丁烯基琥珀酸酐、(2,7-辛二烯-1-基)琥珀酸酐、四氢邻苯二甲酸酐和二环[2.2.1]-5-庚烯-2,3-二羧酸酐;
乙烯基酯,如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、己酸乙烯酯、癸酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯、硬脂酸乙烯酯和三氟乙酸乙烯酯;
卤代烯烃,如氯乙烯、氟乙烯、烯丙基溴、烯丙基氯、和烯丙基氟。
甲硅烷化的烯烃,如烯丙基三甲基硅烷、二烯丙基二甲基硅烷、3-丁烯基三甲基硅烷、烯丙基三异丙基硅烷和烯丙基三苯基硅烷。
不饱和腈,如丙烯腈、2-氰基二环[2.2.1]-5-庚烯和2,3-二氰基二环[2.2.1]-5-庚烯。
不饱和醇化合物,如烯丙醇、3-丁烯醇、4-戊烯醇、5-己烯醇、6-庚烯醇、7-辛烯醇、8-壬烯醇、9-癸烯醇、10-十一碳烯醇、11-十二碳烯醇和12-十三碳烯醇,及其不饱和酯,如乙酸酯、苯甲酸酯、丙酸酯、己酸酯、癸酸酯、月桂酸酯和硬脂酸酯。
取代的酚类,如乙烯基苯酚和烯丙基苯酚;
不饱和醚,如甲基乙烯基醚、乙基乙烯基醚、烯丙基甲基醚、烯丙基丙基醚、烯丙基丁基醚、烯丙基甲基烯丙基醚、甲氧基苯乙烯和乙氧基苯乙烯。
不饱和环氧化物,如丁二烯单氧化物、1,2-环氧-7-辛烯和3-乙烯基-7-氧二环[4.1.0]庚烷;不饱和醛,如丙烯醛和十一碳烯醛;以及其不饱和缩醛如二甲基乙缩醛和二乙基乙缩醛;
不饱和酮,如甲基乙烯基酮、乙基乙烯基酮、烯丙基甲基酮、烯丙基乙基酮、烯丙基丙基酮、烯丙基丁基酮和烯丙基苄基酮及其不饱和缩醛,如二甲基缩醛和二乙基缩醛。
不饱和硫醚,如烯丙基甲基硫醚、烯丙基苯基硫醚、烯丙基异丙基硫醚、烯丙基正丙基硫醚、和4-戊烯基苯基硫醚;不饱和亚砜如烯丙基苯基亚砜。
不饱和砜,如烯丙基苯基砜;不饱和膦如烯丙基二苯膦;和不饱和氧化膦如烯丙基二苯基氧化膦。
另外,可使用具有两个或多个上述极性基团的不饱和烃。其例子包括乙烯基苯甲酸、乙烯基苯甲酸酯、苄基乙酸乙烯酯、羟基苯乙烯、苯甲酸4-(3-丁烯基氧基)甲酯、三氟乙酸烯丙酯、邻氯苯乙烯、对氯苯乙烯、二乙烯基苯、丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、(2H-全氟丙基)-2-丙烯基醚、氧化芳樟醇(linalooloxide)、3-烯丙氧基-1,2-丙二醇、2-烯丙基氧基乙醇、N-烯丙基吗啉、烯丙基氨基乙酸、N-乙烯基吡咯烷酮、烯丙基三氯硅烷、丙烯酰基三甲基硅烷、烯丙基二甲基(二异丙基氨基)硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷和烯丙基氧基三甲基硅烷、烯丙基氧基三苯基硅烷。作为极性烯烃,较好为不饱和羧酸衍生物(尤其是酸酐酯和酰胺)、卤代烯烃或乙烯酯。
在聚合中,可根据需要选择将组分(A)加入聚合反应器中的方式、使用的各组分、加料方法和加料次序,作为参考给出下列例子:
(1)将组分(A)和组分(B)以任意的次序加至聚合反应器中。
(2)将由组分(A)和组分(B)预先接触获得的催化剂加入聚合反应器中。
(3)以任意顺序将组分(A)和组分(B)预先接触获得的催化剂组分和组分(B)加入聚合反应器中。在这种情况下,所述组分(B)可以相同或不同。
(4)以任意顺序将由组分(A)负载在载体(C)上形成的催化剂组分和组分(B)加入聚合反应器中。
(5)将由组分(A)和组分(B)负载在载体(C)上形成的催化剂加入聚合反应器中。
(6)以任意顺序将由组分(A)和组分(B)负载在载体(C)上的催化剂组分和组分(B)加入聚合反应器中。在这种情况下,所述组分(B)可以相同或不同。
(7)以任意顺序将由组分(B)负载在载体(C)上形成的催化剂组分和组分(A)加入聚合反应器中。
(8)以任意顺序将由组分(B)负载在载体(C)上形成的催化剂组分、组分(A)和组分(B)加入聚合反应器中。在这种情况下,所述组分(B)可以相同或不同。
(9)以任意的次序将组分(A)负载在载体(C)上形成的组分和组分(B)负载在载体(C)上形成的组分加至聚合反应器中。
(10)以任意的次序将组分(A)负载在载体(C)上形成的组分和组分(B)负载在载体(C)上形成的组分以及组分(B)加至聚合反应器中,在这种情况下,所述组分(B)可相同或不同。
(11)以任意的次序将组分(A)、组分(B)和有机化合物组分(D)加至聚合反应器中。
(12)以任意顺序将组分(B)和组分(D)预先接触形成的组分和组分(A)加至聚合反应器中。
(13)以任意的次序将组分(B)和组分(D)负载在载体(C)上形成的组分以及组分(A)加至聚合反应器中。
(14)以任意的次序将组分(A)与组分(B)预先接触形成的催化剂组分以及组分(D)加至聚合反应器中。
(15)以任意的次序将组分(A)与组分(B)预先接触形成的催化剂组分以及组分(B)和组分(D)加至聚合反应器中。在这种情况下,这些组分(B)可相同或不同。
(16)以任意的次序间组分(A)与组分(B)预先接触形成的催化剂组分以及将组分(B)与组分(D)预先接触形成的组分加至聚合反应器中。在这种情况下这些组分(B)可相同或不同。
(17)以任意的次序将组分(A)负载在载体(C)上形成的组分、组分(B)和组分(D)加至聚合反应器中。
(18)以任意的次序将组分(A)负载在载体(C)上形成的组分以及组分(B)与组分(D)预先接触形成的组分加至聚合反应器中。
(19)将组分(A)、组分(B)和组分(D)以任意次序相互预先接触形成的催化剂组分加至聚合反应器中。
(20)以任意的次序将组分(A)、组分(B)、组分(D)相互预先接触形成的催化剂组分以及组分(B)加至聚合反应器中,在这种情况下,这些组分(B)可相同或不同。
(21)将组分(A)、组分(B)和组分(D)负载在载体(C)上形成的催化剂组分加至聚合反应器中。
(22)以任意的次序将组分(A)、组分(B)和组分(D)负载在载体(C)上形成的催化剂组分以及组分(B)加至聚合反应器中,在这种情况下,这些组分(B)可相同或不同。
可在组分(A)和,如有必要,组分(B)负载在载体(C)上形成的固态催化剂组分上进行烯烃的预聚。
可使用液相聚合(如溶液聚合或悬浮聚合)和气相聚合方法中的任何-种方法来进行聚合。
用于液相聚合的惰性烃类介质的例子包括:脂肪烃,如丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、十二烷和煤油;脂环族烃,如环戊烷、环己烷和甲基环戊烷;芳族烃,如苯、甲苯和二甲苯;卤代烃,如氯化乙烯、氯苯和二氯甲烷;以及这些烃的混合物。非极性烯烃或极性烯烃本身也可用作溶剂。
在使用上述烯烃聚合催化剂进行非极性烯烃和极性烯烃的共聚时,按1升反应体积计,组分(A)的用量通常为10-12-10-2摩尔,较好为10-10-10-3摩尔。在本发明中,即便组分(A)的使用浓度相对较低,烯烃也可以高的聚合活性进行聚合。
组分(B-1)的用量是使得组分(B-1)与组分(A)中过渡金属原子(M或M′)的摩尔比((B-1)/(M或M‘))通常为0.01-100,000,较好为0.05-50,000 。
组分(B-2)的用量是使得组分(B-2)中铝原子与组分(A)中过渡金属原子(M或M′)的摩尔比((B-2)/(M或M′))通常为10-500,000,较好为20-100,000。
组分(B-3)的用量是使得组分(B-3)与组分(A)中过渡金属原子(M或M′)的摩尔比((B-3)/(M或M′))通常为1-10,较好为1-5。
当组分(B)是组分(B-1)时,组分(D)的用量使得(D)/(B-1)摩尔比通常为0.01-10,较好为0.1-5;当组分(B)是组分(B-2)时,组分(D)的用量使得(D)/(B-2)摩尔比通常为0.001-2,较好为0.005-1;当组分(B)是组分(B-3)时,组分(D)的用量使得(D)/(B-3)摩尔比通常为0.01-10,较好为0.1-5。
聚合中使用的非极性烯烃和极性烯烃各自的用量无特别的限制,其各自合适的用量取决于所使用的烯烃类型、需获得的共聚物的共聚比。
使用上述烯烃聚合催化剂时,烯烃聚合的温度通常可以在-50℃至200℃的范围内,较好为0-170℃。聚合压力通常可以在大气压力至100kg/cm2的范围内,较好为大气压力至50kg/cm2。可使用间歇、半连续和连续的方法中的任一种方法来进行聚合反应。也可以在不同的反应条件下用两个或多个步骤来进行聚合。
可使氢存在于聚合体系中或者改变聚合温度来调节形成的极性烯烃共聚物的分子量。还可通过改变组分(B)的类型来调节分子量。
与常规烯烃聚合物相比,本发明极性烯烃共聚物具有优良的粘合性、涂覆性能、相容性、亲水性、耐油性等,因此它可用于能有效地利用这些特性的领域。
另外,本发明极性烯烃共聚物还可与其它聚合物(如聚乙烯、聚丙烯等)混合后用作改性剂。
根据本发明,可高聚合活性地共聚非极性烯烃和极性烯烃来制备极性烯烃共聚物。
实施例
面参照实施例进一步描述本发明,但是本发明不限于这些实施例。
成例中制得的化合物的结构是由270MHz1H-NMR(GSH-270型,购自日本电子光学实验室)、FT-IR(SHIMADZU FTIR-8200D型)、FD-质谱仪(SX-102A型,购自日本电子光学实验室)、金属含量分析(干燥灰化并溶解在稀硝酸中后用ICP法分析,仪器:SHIMADZU ICPS-8000型)、以及碳-氢-氮元素分析(Helaus的CHNO型)。
特性粘度(η)是在135℃在萘烷中测定的。
合成例1
合成配体前体(L1)
向一个经氮气彻底吹扫的100ml反应器中加入40ml乙醇、0.71g(7.62mmol)苯胺和1.35g(7.58mmol)3-叔丁基水杨醛,并在室温持续搅拌24小时。在减压下浓缩反应溶液以除去溶剂,用硅胶柱色谱法纯化浓缩物,得到1.83g(7.23mmol,产率95%)橙色油状用下式(L1)表示的化合物(配体前体(L1))。
1H-NMR(CDCl3):1.47(s,9H),6.88(dd,1H),7.24-7.3 1(m,4H),7.38-7.46(m,3H),8.64(s,1H),13.95(s,1H)
IR(纯):1575,1590,1610cm-1
FD-质谱:253(M+)
合成例2
合成配体前体(L2)
用与合成例1相似的方法进行反应和纯化,但是使用0.95g(7.58mmol)水杨醛代替3-叔丁基水杨醛,从而得到1.39g(7.05mmol,产率93%)用下式(L2)表示的化合物(配体前体(L2))橙色固体溶液。
Figure A0112270701262
FD-质谱:197(M+)
合成例3
合成配体前体(L3)
向一个经氮气彻底吹扫的100ml反应器中加入150ml乙醇、5.0g(53mmol)苯胺和5.1g(53mmol)吡咯-2-甲醛,并再加入1ml甲酸。随后在室温将其持续搅拌24小时。在减压下浓缩反应溶液以除去溶剂,用硅胶柱色谱法纯化浓缩物,得到6.0g(34.9mmol,产率66%)用下式(L3)表示的化合物(配体前体(L3))白色固体。
1H-NMR(CDCl3):6.3(d,1H),6.69(dd,1H),6.89(d,1H),7.1-7.5(m,4H),8.29(s,1H),9.85(brs,1H)
FD-质谱:170
合成例4
合成配体前体(L4)
向一个经氮气彻底吹扫的200ml反应器中加入5.0g 2,4-二叔丁基苯酚和50ml乙酸。在冷却下向该混合物中快速滴加3.0ml浓硝酸。滴加完成后,在相同的温度下将形成的混合物搅拌1分钟并倒人200ml水中。用水洗涤乙醚萃取出的有机相并浓缩之。用柱色谱法纯化浓缩物得到5.1g(产率84%)黄色晶体。
1H-NMR(CDCl3,δ):11.4(s,1H),7.94(d,1H,2Hz),7.63(d,1H,2Hz),1.43(s,9H),1.29(s,9H)
随后将全部上述化合物、50mg 5%钯-炭和100ml乙醇加至一个200ml反应器中,在1个大气压的氢气下将混合物搅拌48小时。用硅藻土过滤反应溶液,随后滤去溶剂得到4.1g(产率89%)白色晶体。
1H-NMR(CDCl3,δ):6.92(d,1H,2Hz),6.82(d,1H,2Hz),5.70(s,1H),3.19(br,1H),1.41(s,9H),1.28(s,9H)
接着将2.83g上述化合物和50ml乙醇加至一个100ml经氮气彻底吹扫的反应器中,向该反应器中再加入1.63g苯甲醛和1.0ml乙酸。在室温将混合物搅拌24小时。浓缩反应溶液,随后用柱色谱法纯化之得到3.2g(产率80%)用下式(L4)表示的黄色晶体状化合物(配体前体(L4))。
1H-NMR(CDCl3,δ):8.70(s,1H),7.96-7.92(m,2H),  7.73(s,1H),7.48-7.43(m,3H),7.25(d,1H,2Hz),7.17(d,1H,2Hz),1.46(s,9H),1.35(s,9H)
合成例5
合成配体前体(L5)
将1.40g(12.8mmol)邻氨基苯酚和50ml乙醇加至一个100ml经氮气彻底吹扫的反应器中,再向反应器中加入1.63g(15.4mmol)苯甲醛和1.0ml乙酸。将混合物在室温搅拌24小时。浓缩反应溶液,用柱色谱法分离纯化浓缩物得到1.74g(8.83mmol,产率69%)用下式(L5)表示的黄色晶体状化合物(配体前体(L5))。
1H-NMR(CDCl3,δ):8.71(s,1H),7.95-7.88(m,2H),7.52-7.43(m,3H),7.32-7.16(m,3H),7.04-6.86(m,2H)
FD-质谱:197
Figure A0112270701282
合成例6
合成配体前体(L6)
向一个装有迪安-斯达克管的300ml反应器中加入18.2g(0.12mol)对硝基苯甲醛、50ml正丁醇、500mg对甲苯磺酸单水合物和150ml甲苯,并将其搅拌回流2.5小时。将反应溶液冷却至室温并用100ml碳酸氢钠饱和水溶液洗涤两次、用纯水洗涤一次。形成的有机相用无水硫酸镁干燥、蒸馏除去溶剂,形成的产物用真空泵干燥,得到30.9g(产率92%)黄色油状的下式化合物(a):
向一个2升的经氮气彻底吹扫的反应容器中加入28.2g(0.10mol)上式化合物(a)和500ml干燥THF,并冷却至-65℃。随后在25分钟内用滴液漏斗向该反应器中滴加330ml(0.33mol)溴化乙烯基镁(1M,THF溶液),将其在-40℃搅拌1小时。将反应溶液倒人1升饱和氯化铵水溶液中,再加入300ml乙醚,随后重复萃取操作两次。浓缩有机层,向该浓缩物中加入200ml THF和10ml 0.5M盐酸水溶液,将其在室温搅拌20分钟。随后加入200ml饱和碳酸钠水溶液,使混合物的pH>8。用100ml乙酸乙酯重复萃取两次,用柱色谱法纯化形成的产物,得到10.6g(产率73%)用下式表示的化合物(b)浅黄色固体。
1H-NMR(CDCl3):6.62-6.65(t,1H),7.25-7.30(m,2H),7.34-7.37(t,1H),7.65-7.68(d,1H),7.93-7.97(d,1H),10.13(s,1H)
FD-质谱:145
元素分析:测定值(重量%)
C 74.4,H 4.7,N 9.6
理论值(重量%)
C 74.5,H 4.9,N 9.7
向一个经氮气彻底吹扫的100ml反应器中加入1.20g(8.27mmol)上述化合物(b)、40ml脱水乙醇、0.77g(8.27mmol)苯胺和催化量的乙酸,将其在室温搅拌3小时。浓缩反应溶液,随后用柱色谱法纯化浓缩物,得到1.53g(产率85%)由下式(L6)表示的浅黄色油状的化合物(配体前体(L6))。
1H-NMR(CDCl3):6.50-6.60(t,1H),7.10-7.40(m,8H),8.63(s,1H),10.76(bs,1H)
FD-质谱:220
合成例7
合成配体前体(L7)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用0.76g(7.62mmol)环己胺代替苯胺,使用0.95g(7.58mmol)水杨醛代替3-叔丁基水杨醛。蒸馏除去溶剂,得到1.51g(7.43mmol,产率98%)用下式(L7)表示的黄色油状化合物(配体前体(L7))。
FD-质谱:203
合成例8
合成配体前体(L8)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用1.15g(7.58mmol)2-羟基-5-甲氧基苯甲醛代替3-叔丁基水杨醛。蒸馏除去溶剂得到1.69g(7.43mmol,产率98%)用下式(L8)表示的橙色油状化合物(配体前体(L8))。
FD-质谱:227
Figure A0112270701302
合成例9
合成配体前体(L9)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用2.05g(7.62mmol)正十八胺代替苯胺,使用0.95g(7.58mmol)水杨醛代替3-叔丁基水杨醛,并使用120ml甲苯/乙醇混合溶剂(体积比5/1)代替乙醇作为溶剂。蒸馏除去溶剂得到2.75g(7.35mmol,产率97%)用下式(L9)表示的黄色油状化合物(配体前体(L9))。
FD-质谱:373
合成例10
合成配体前体(L10)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用0.34g(3.81mmol)1,4-丁二胺代替苯胺,使用0.95g(7.58mmol)水杨醛代替3-叔丁基水杨醛,并在用Dean-Stark管进行脱水的同时在回流下进行反应。蒸馏除去溶剂后,形成的产物在热甲醇(MeOH)中进行重结晶,得到0.56g(1.90mmol,产率50%)用下式(L10)表示的黄色晶体状化合物(配体前体(L10))。
FD-质谱:296
Figure A0112270701312
合成例11
合成配体前体(L11)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用0.44g(3.81mmol)1,6-己二胺代替苯胺,使用0.95g(7.58mmol)水杨醛代替3-叔丁基水杨醛,并在用Dean-Stark管进行脱水的同时在回流下进行反应。蒸馏除去溶剂后,形成的产物在热甲醇(MeOH)中进行重结晶,得到1.13g(3.49mmol,产率92%)用下式(L11)表示的黄色晶体状化合物(配体前体(L11))。
FD-质谱:324
Figure A0112270701313
合成例12
合成配体前体(L12)
用与合成例1相同的方法进行反应,但是使用0.82g(7.62mmol)2-(氨基甲基)吡啶代替苯胺,得到1.83g(6.82mmol,产率90%)用下式(L12)表示的黄色油状化合物(配体前体(L12))。
FD-质谱:268
合成例13
合成Ti-L1配合物
向一个彻底干燥并经氩气吹扫的300ml反应器中加入1.785g(7.05mmol)配体前体(L1)和100ml乙醚,将其冷却至-78℃并搅拌。在5分钟内向反应混合物中滴加4.78ml正丁基锂(1.55mmol/ml正己烷溶液,7.40mmol),将其缓慢地加热至室温并在室温持续搅拌4小时以制备锂盐溶液。将该溶液缓慢地滴加至7.05ml四氯化钛溶液(0.5mmol/ml庚烷溶液,3.53mmol)和40ml乙醚的已经冷却至-78℃的混合溶液中。滴加完成后,边搅拌边使反应溶液缓慢地加热至室温,在室温将该反应溶液再搅拌8小时,用玻璃过滤器过滤该溶液得到一固体。将该固体溶解在50ml二氯甲烷中,用其进行洗涤,并除去不溶物。在减压下浓缩滤液以沉淀固体。将该固体溶解在10ml二氯甲烷中,边搅拌边缓慢地加入70ml戊烷。在室温静置该混合溶液以沉淀红棕色晶体。该晶体用玻璃过滤器过滤并用戊烷洗涤。形成的晶体真空干燥后得到1.34g(2.15mmol,产率61%)红棕色晶体状的下式表示的配合物(1)。
1H-NMR(CDCl3):1.35(s,18H),6.82-7.43(m,16H),8.07(s,2H)
IR(KBr):1550,1590,1600cm-1
FD-质谱:622(M+)
元素分析:Ti 7.7%(7.7),C 65.8%(65.5),H 6.0%(5.8),N 4.5%(4.5)
*括号中的数据为计算值
合成例14
合成Ti-L3配合物
向一个彻底干燥并经氩气吹扫的100ml反应器中加入16ml合成例3制得的配体前体(L3)(1.04g,6.08mmol)的乙醚溶液,将其冷却至-78℃。向该溶液中滴加4.2ml(6.08mmol)1.45N正丁基锂/己烷溶液,将其缓慢地加热至室温。将形成的溶液缓慢地滴加至6.08ml四氯化钛溶液(0.5mmol/ml庚烷溶液,3.04mmol)和16ml乙醚的已经冷却至-78℃的混合溶液中。滴加完成后,边搅拌边使反应溶液缓慢地加热至室温,在室温将该反应溶液再搅拌8小时,用玻璃过滤器过滤该溶液。在减压下浓缩滤液以沉淀一固体。将该固体溶解在5ml二氯甲烷中,边搅拌边向该溶液中加入10ml己烷。在室温静置该混合物液以沉淀黑棕色固体。该固体用玻璃过滤器过滤并用戊烷洗涤。形成的产物真空干燥后得到1.10g(2.40mmol,产率79%)黑棕色固体状的下式表示的配合物(2)。
1H-NMR(CDCl3):6.0-7.9(m,16H),7.80(s,2H)
FD-质谱:456(M+)
元素分析:Ti 10.4%(10.5)
*括号中的数据为计算值
合成例15
合成Ti-L4配合物
将618mg合成例4制得的配体前体(L4)溶解在10ml甲苯中。在室温边搅拌边将形成的溶液滴加至10ml四氯化钛的甲苯溶液(0.1mol/l)中。在室温搅拌24小时后,用玻璃过滤器过滤反应混合物。向形成的滤液中加入10ml正己烷,在-40℃使混合物静置5小时得到一固体。过滤分离该固体得到241mg(产率33%)用下式表示的红棕色晶体状的配合物(3)。
FD-MS:734(M+),307(配体碎片)
合成例16
合成V-L2配合物(1)
向一个彻底干燥并经氩气吹扫的300ml反应器中加入0.99g(5.0mmol)配体前体(L2)和100ml THF,将其冷却至-78℃并搅拌。在5分钟内向反应混合物中滴加3.23ml正丁基锂(1.55mmol/ml正己烷溶液,5.0mmol),将其缓慢地加热至室温并在室温持续搅拌4小时以制备锂盐溶液。将该溶液缓慢地滴加至0.62g(1.67mmol)VCl3·(THF)3和40mlTHF的已经冷却至-78℃的混合溶液中。滴加完成后,边搅拌边使反应溶液缓慢地加热至室温,在室温将该反应溶液再搅拌5小时。在减压下蒸去THF得到一固体。将该固体溶解在二氯甲烷中,过滤除去不溶物。浓缩滤液,边搅拌边缓慢地向该浓缩物中加入戊烷,沉淀出红棕色固体。用玻璃过滤器过滤该固体并用戊烷洗涤之。形成的晶体真空干燥后得到0.44g(0.69mmol,产率41%)下式表示的配合物(4)。
FD-质谱:639(M+)
合成例17
合成V-L2配合物(2)
将3.30g(13mmol)(VO)(SO4)·5H2O加入100ml纯水中并溶解之。将该水溶液滴加至5.13g(26mmol)配体前体L2和100ml 95%乙醇的溶液中。向该混合物中再加入50ml的4.6g(56mmol)乙酸钠水溶液,并在回流下将该反应溶液搅拌20分钟。在室温使该反应溶液静置2小时,沉淀出暗绿色粉末。用玻璃过滤器过滤分离该粉末并用水、乙醇和乙醚洗涤之。形成的粉末真空干燥后得到4.48g(9.75mmol,产率75%)由下式表示的配合物(5)。
Figure A0112270701351
FD-MS:459(M+)
合成例18
合成Cr-L1配合物
向一个彻底干燥并经氩气吹扫的300ml反应器中加入1.785g(7.05mmol)配体前体(L1)和100ml THF,将其冷却至-78℃并搅拌。在5分钟内向反应混合物中滴加4.78ml正丁基锂(1.55mmol/ml正己烷溶液,7.40mmol),将其缓慢地加热至室温并在室温持续搅拌4小时以制备锂盐溶液。将该溶液缓慢地滴加至0.558g(3.53mmol)三氯化铬和40ml THF的已经冷却至-78℃的混合溶液中。滴加完成后,边搅拌边使反应溶液缓慢地加热至室温,在室温将该反应溶液再搅拌5小时,用玻璃过滤器过滤该反应溶液得到一固体。将该固体溶解在50ml二氯甲烷中,用其进行洗涤,除去不溶物。真空干燥滤液,用乙醚/己烷进行沉淀,得到绿色粉末。用玻璃过滤器过滤该粉末并用己烷洗涤。形成的粉末真空干燥后得到1.04g(1.76mmol,产率50%)下式表示的配合物(6)。
Figure A0112270701352
FD-质谱:592(M+)
元素分析:Cr 8.9%(8.8),C 69.3%(69.0),H 6.4%(6.1),N 5.0%(4.7)
*括号中的数据为计算值。
合成例19
合成Cu-L1配合物
向一个100ml蛋厂烧瓶中加入500mg(1.97mmol)配体前体(L1),使之溶解在30ml甲醇中,并将其加热至50℃。向另一个50ml蛋厂烧瓶中加入200mg(1.10mmol)乙酸铜(II)并向该烧瓶中加入15ml甲醇,边搅拌边使之温度升至50℃。边搅拌便用移液管将该乙酸铜-甲醇溶液移入上述配体(L1)的甲醇溶液中,立即沉淀出棕色固体。将沉淀的固体冷却至室温,用玻璃过滤器过滤回收。用20ml甲醇将该固体洗涤两次并真空干燥后得到510mg(产率:82%)由下式表示的有光泽的棕色固态配合物(7)。FD-质谱:568(M+)
合成例20
合成V-L7配合物underscore>
将1.10g(4.86mmol)(VO)(SO4)·5H2O溶解在25ml甲醇中,在室温向该溶液中滴加1.96g(9.64mmol)配体前体L7在25ml甲醇中的溶液。向该混合物中再加入1ml吡啶,在回流下将该反应溶液搅拌2小时。在室温将形成的反应溶液静置2小时,沉淀出绿色粉末。用玻璃过滤器滤出粉末并用甲醇洗涤。随后真空干燥形成的粉末,得到1.25g(2.65mmol,产率55%)绿色粉末状的由下式表示的配合物(8)。
FD-质谱:471(M+)
Figure A0112270701362
合成例21
合成V-L8配合物
用与合成例20相同的方法进行反应和纯化,但是使用2.19g(9.64mmol)配体前体(L8)代替配体前体(L7),并将反应时间改成4小时,从而得到0.39g(0.74mmol,产率15%)蓝绿色粉末状的由下式表示的配合物(9)。
FD-质谱:419(M+)
合成例22
合成V-L9配合物
用与合成例20相同的方法进行反应和纯化,但是使用3.60g(9.64mmol)配体前体(L9)代替配体前体(L7),并将反应溶剂改成甲苯/甲醇混合溶剂(体积比1/1)。蒸去溶剂后,用己烷萃取形成的产物,随后蒸发至干。结果得到2.39g(2.94mmol,产率61%)浅棕色粉末状的由下式表示的配合物(10)。
FD-质谱:811(M+)
Figure A0112270701372
合成例23
合成V-L10配合物
用与合成例20相同的方法进行反应和纯化,但是使用1.44g(4.86mmol)配体前体(L10)代替配体前体(L7),并将溶剂量改成100ml,将吡啶量改成2ml。结果得到1.13g(3.12mmol,产率64%)黄绿色粉末状的由下式表示的配合物(11)。
FD-质谱:361(M+)
Figure A0112270701381
合成例24
合成V-L11配合物
用与合成例20相同的方法进行反应和纯化,但是使用1.58g(4.86mmol)配体前体(L11)代替配体前体(L7),并将溶剂量改成100ml,将吡啶量改成2ml。结果得到1.02g(2.61mmol,产率54%)黄绿色粉末状的由下式表示的配合物(12)。
FD-质谱:389(M+)
Figure A0112270701382
合成例25
合成V-L12配合物
向一个彻底干燥的用氩气吹扫的100ml反应器中加入0.43g(1.61mmol)配体前体(L12)和15ml乙醚,将其冷却至-78℃并搅拌。在10分钟内向反应混合物中滴加1.00ml正丁基锂(1.59mmol/ml正己烷溶液,1.59mmol),将其缓慢地加热至室温并在室温持续搅拌4小时以制备锂盐溶液。
将该溶液缓慢地滴加至0.59g(1.57mmol)VCl3(THF)3在15ml乙醚中的已经冷却至-0℃的溶液中。滴加完成后,边搅拌边使反应溶液缓慢地加热至室温,在室温将该反应溶液再搅拌3小时。搅拌后在减压下除去溶剂。用30ml二氯甲烷萃取残留的黄棕色固体。用玻璃过滤器过滤萃取液并浓缩至约10ml,随后加入15ml己烷。用玻璃过滤器滤出沉淀的固体,戊烷洗涤之,真空干燥后得到0.37g(0.10mmol,产率60%)黄棕色粉末状由下式(13)表示的配合物(13)。
FD-质谱:388
Figure A0112270701391
合成例26
合成Ti-L6配合物
在一个用氩气彻底脱气和吹扫的50ml  Schlenk烧瓶中将0.85g(3.9mmol)配体前体(L6)溶解在15ml乙醚中,将溶液冷却至-78℃并搅拌。边搅拌边缓慢地向该混合物中加入2.48ml(3.9mmol)丁基锂(1.6M己烷溶液),将形成的混合物逐渐加热至室温制得锂盐的配体溶液。
另一方面,在-78℃向另一个用氩气彻底脱气和吹扫的Schlenk烧瓶中加入3.86ml(1.93mmol)四氯化钛(0.5M庚烷溶液),再加入6ml乙醚,边搅拌边缓慢地将该混合物温热至室温。再将该溶液冷却至-78℃。向该溶液中滴加前面制得的锂盐的配体溶液。在室温将形成的混合物搅拌过夜。用真空泵蒸去溶剂后,加入30ml二氯甲烷并滤去不溶物。浓缩滤液并用己烷-二氯甲烷溶剂重结晶,得到0.94g(产率87%)由下式表示的暗紫色固态配合物(14)。
FD-质谱:556
Figure A0112270701392
合成例27
合成V-L4配体
在50ml己烷中溶入2.50g(8.1mmol)配体前体(L4)。在室温边搅拌边向该溶液中滴加4.0ml(6.4mmol)正丁基锂的己烷溶液(1.6M)。在同样温度下搅拌1小时后,用玻璃过滤器过滤分离形成的黄色沉淀,用15ml正己烷洗涤随后在真空下干燥,得到1.79g苯氧基锂衍生物作为原料化合物。在室温将该化合物溶解在50mlTHF中,边搅拌边将形成的溶液滴加至已经冷却至-78℃的125ml(2.86mmol)三氯化钒的THF溶液(0.023M)。滴加完成后,将反应溶液温热至室温并搅拌12小时。随后,在真空下除去溶剂,在室温加入50ml甲苯形成溶液。用玻璃过滤器过滤该溶液以除去溶液中的无机盐。随后,将溶液浓缩至约10ml。向该溶液中加入80ml正己烷并将其搅拌1小时。随后,用玻璃过滤器滤出形成的沉淀,用20ml正己烷洗涤,在真空下干燥后得到1.23g由下式表示的棕色粉末状配合物(15)(产率46%)。
FD-MS(m/z):703(强度100%,M+),309(强度58%,配体碎片)
Figure A0112270701401
合成例28
合成V-L5配合物
用与合成例27相同的方法进行反应和纯化,但是使用配体前体(L5)代替配体前体(L4)。结果得到1.23g由下式表示的棕色粉末状配合物(16)(产率48%)。
FD-MS(m/z):478(强度100%,M+),197(强度52%,配体碎片)
Figure A0112270701402
实施例1
使用配合物(1)共聚乙烯-降冰片稀二羧酸酐
向一个用氮气彻底吹扫的500ml玻璃反应釜中加入250ml甲苯,用0.5mmol降冰片烯-2,3-二羧酸酐(下面简称NDCA)和100l/hr的乙烯饱和该液相和气相。随后加入2.50mmol(以铝原子计)甲基铝氧烷,并加入0.005mol合成例13制得的配合物(1)以引发聚合。在大气压力的乙烯气氛下在25℃使反应进行10分钟。随后加入少量异丁醇以终止聚合。聚合完成后,将反应产物加至大量甲醇中以沉淀全部聚合物。接着,加入盐酸,用玻璃过滤器过滤混合物。用甲醇充分洗涤形成的聚合物,在80℃进一步真空干燥10小时后得到1.15g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔%NDCA的乙烯/NDCA共聚物。
另外,在上述化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为配合物(1)的配体,配体数为2,中心金属M为Ti(IV)。结果,配位能差ΔE为20.3kJ/mol。
实施例2
使用配合物(2)共聚乙烯-马来酸酐
用与实施例1相同的方法进行聚合和后处理,但是使用合成例14制得的配合物(2)代替配合物(1),加入0.5mmol马来酸酐代替NDCA,得到0.06g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.01摩尔%马来酸酐的乙烯/马来酸酐共聚物。
另外,在上述化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为配合物(2)的配体,配体数为2,中心金属M为Ti(IV)。结果,配位能差ΔE为43.6kJ/mol。
实施例3
使用配合物(3)共聚乙烯-降冰片稀二羧酸酐
向一个用氮气彻底吹扫的500ml玻璃反应釜中加入250ml甲苯,用100l/hr的乙烯饱和该液相和气相。随后加入0.5mmol NDCA和0.25mmol三异丁基铝,并加入0.005mol合成例15制得的配合物(3)和0.006mmol四(五氟苯基)硼酸三苯基碳鎓以引发聚合。在大气压力的乙烯气氛下在75℃使反应进行30分钟。随后加入少量异丁醇以终止聚合。聚合完成后,将反应产物加至大量甲醇中以沉淀全部聚合物。接着,加入盐酸,用玻璃过滤器过滤混合物。用甲醇充分洗涤形成的聚合物,在80℃进一步真空干燥10小时后得到0.13g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔%NDCA的乙烯/NDCA共聚物。
另外,在上述化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为配合物(3)的配体,配体数为2,中心金属M为Ti(IV)。结果,配位能差ΔE为24.2kJ/mol。
实施例4
使用配合物(4)共聚乙烯-降冰片稀二羧酸酐
向一个用氮气彻底吹扫的500ml玻璃反应釜中加入250ml甲苯,用100l/hr的乙烯饱和该液相和气相。随后加入0.5mmol NDCA和0.1mmol氯化二乙基铝,并加入0.5mmol三氯乙酸乙酯和0.005mmol合成例16制得的配合物(4)以引发聚合。在大气压力的乙烯气氛下在25℃使反应进行10分钟。随后加入少量异丁醇以终止聚合。聚合完成后,将反应产物加至大量甲醇中以沉淀全部量的聚合物。接着,加入盐酸,用玻璃过滤器过滤混合物。用甲醇充分洗涤形成的聚合物,在80℃进一步真空干燥10小时后得到0.38g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.03摩尔%NDCA的乙烯/NDCA共聚物。
另外,在权利要求1所述的化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为配合物(4)的配体,配体数为2,中心金属M为V(III)。结果,配位能差ΔE为-26.9kJ/mol。
实施例5
使用配合物(5)共聚乙烯-降冰片烯二羧酸酐
用与实施例4相同的方法进行聚合和后处理,但是使用0.5mmol合成例17制得的配合物(5)代替配合物(4),得到0.24g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔%NDCA的乙烯/NDCA共聚物。
另外,在权利要求1所述化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为配合物(5)的配体,配体数为2,中心金属M为V(IV)。结果,配位能差ΔE为9.1kJ/mol。
实施例6
使用配合物(6)共聚乙烯-降冰片烯二羧酸酐
用与实施例1相同的方法进行聚合和后处理,但是使用合成例18制得的配合物(6)代替配合物(1),得到0.05g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔%NDCA的乙烯/NDCA共聚物。
实施例7
使用配合物(7)共聚乙烯-甲基丙烯酸甲酯
向一个用氮气彻底吹扫的装有搅拌桨叶的500ml玻璃聚合反应器中加入250ml甲苯,边缓慢搅拌边通过鼓泡管边将乙烯鼓入甲苯10分钟。随后依次加入3.39ml(5mmol)甲基铝氧烷的甲苯溶液(铝浓度:1.475M)、2.5ml(0.025mmol)配合物(7)的甲苯溶液(0.01M)和2ml甲基丙烯酸甲酯,并在以50l/hr通入乙烯的同时在20℃将其搅拌(600rpm)6小时。向反应混合物中加入25ml异丁醇和5ml盐酸以终止反应。在室温将其搅拌30分钟后,向反应溶液中加入1.5升甲醇,形成淤浆。过滤回收淤浆得到958mg聚合物。对得到的聚合物进行IR测试。结果,发现它是含有来自甲基丙烯酸甲酯的羰基的乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物。
实施例8
使用配合物(1)共聚乙烯-马来酸酐
用与实施例1相同的方法进行聚合和后处理,但是使用马来酸酐代替NDCA,得到0.30g聚合物。
对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔%马来酸酐的乙烯/马来酸酐共聚物。
实施例9
使用配合物(14)共聚乙烯和降冰片烯二羧酸
用与实施例1相同的方法进行聚合和后处理,但是使用合成例26制得的配合物(14)代替配合物(1),将NDCA的量改成2.0mmol,将聚合时间改成60分钟。结果得到0.03g聚合物。随后对得到的聚合物进行IR和13C-NMR测试。结果,证实该聚合物是含0.02摩尔NDCA(按100mol乙烯单元计)的乙烯/NDCA共聚物。
比较例1
用与实施例1相同的方法进行聚合,但是使用二氯化二环戊二烯基钛(CP2TiCl2)代替配合物(1),结果未得到任何聚合物。
另外,在权利要求1所述化学式(2)和(3)的条件下计算配位能差ΔE,配体L为环戊二烯基,配体数为2,中心金属M为Ti(IV)。结果,配位能差ΔE为93.1kJ/mol。
比较例2
用与实施例5相同的方法进行聚合,但是使用二氯化二环戊二烯基钛代替配合物(5),结果未得到任何聚合物。
实施例10-17
使用配合物(5)和(15)共聚乙烯和极性烯烃
向一个用氮气彻底吹扫的500ml玻璃反应釜中加入250ml己烷,用表1所示的加料速率加入乙烯,以用乙烯饱和液相和气相。随后加入表1所示的极性烯烃、氯化二乙基铝或二氯化乙基铝助催化剂和配合物(5)或配合物(15)催化剂以引发聚合,其加入量如表1所示。将乙烯鼓入反应釜的同时在25℃使聚合进行表1所示的时间,随后加入少量异丁醇以终止聚合。聚合完成后,将反应产物加入大量用盐酸酸化的甲醇中,沉淀出全部聚合物,随后用玻璃过滤器过滤。用甲醇充分洗涤聚合物后,将其在80℃真空干燥10小时。
聚合物的产率、(η)和13C-NMR测得的极性烯烃含量列于表1。在所有得到的聚合物中,均含有极性烯烃,得到的聚合物是乙烯/极性烯烃共聚物。
表1
Figure A0112270701451
(*):DEAC=氯化二乙基铝;DCL=二氯化乙基铝
实施例18-21
使用配合物(8)、(9)、(10)和(13)共聚乙烯和丙烯酸甲酯
用与实施例10相同的方法进行聚合和后处理,但是用表2所示的配合物代替用作催化剂的配合物。
聚合物的产率、(η)和13C-NMR测得的丙烯酸甲酯的含量列于表2。表2中还给出了在相同条件下进行聚合的实施例10的结果。在所有得到的聚合物中,均含有丙烯酸甲酯,得到的聚合物是乙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
实施例22-23
使用配合物(11)和(12)共聚乙烯和丙烯酸甲酯
用与实施例10相同的方法进行聚合和后处理,但是在加入催化剂开始聚合前加入4mmol三氯乙酸乙酯,并用表2所示的配合物代替用作催化剂的配合物。
聚合物的产率、(η)和13C-NMR测得的丙烯酸甲酯的含量列于表2。表2中还给出了在相同条件下进行聚合的实施例10的结果。在所有得到的聚合物中,均含有丙烯酸甲酯,得到的聚合物是乙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
表2
   实施例10    实施例18    实施例19   实施例20   实施例21   实施例22   实施例23
催化剂    配合物(5)    配合物(8)    配合物(9)   配合物(10)   配合物(13)   配合物(11)   配合物(12)
聚合产率(g)    1.47    0.07    2.15   0.5   1.48   1.77   0.89
[η](dl/g)    7.42    7.56    7.38   7.58   8.24   7.15   7.26
丙烯酸甲酯含量(摩尔%)    0.03    0.05    0.02   0.08   0.02   0.07   0.05
实施例24-28
使用配合物(5)和(15)共聚乙烯-丙烯-丙烯酸甲酯
向一个用氮气彻底吹扫的500ml玻璃反应釜中加入250ml己烷,用表3所示的流量加入乙烯/丙烯混合气体,以用该混合气体饱和该液相和气相。随后加入6mmol丙烯酸甲酯、8mmol氯化二乙基铝或二氯化乙基铝助催化剂以及0.04mmol配合物(5)或配合物(15)作为催化剂以引发聚合。在将乙烯/丙烯混合气体鼓入反应釜的同时在25℃使聚合进行表3所示的时间。随后加入少量异丁醇以终止聚合。聚合完成后,将反应产物加至大量用盐酸酸化的甲醇中以沉淀全部聚合物。用玻璃过滤器过滤之。用甲醇充分洗涤形成的聚合物,将聚合物溶解在热甲苯中,将形成的溶液加入大量的甲醇中以沉淀聚合物,将该步骤重复两次以纯化该聚合物。接着在130℃真空干燥10小时。
聚合物的产率、(η)和13C-NMR测得的丙烯含量和丙烯酸甲酯的含量列于表3。在所有得到的聚合物中,均含有丙烯酸甲酯,得到的聚合物是乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物。
13C-NMR测定实施例26得到的共聚物的单体-单体序列分布,结果该共聚物的乙烯-乙烯序列比例为65.4摩尔%,乙烯-丙烯序列比例为32.0摩尔%,乙烯-丙烯酸甲酯序列比例为0.2摩尔%,丙烯-丙烯序列比例为1.6摩尔%,丙烯-丙烯酸甲酯序列比例为0.7摩尔%,丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯序列比例为0.1摩尔%。
                                            表3
   实施例24    实施例25     实施例26     实施例27     实施例28
    催化剂    配合物(5)    配合物(5)     配合物(15)     配合物(16)     配合物(15)
    助催化剂(*)    DEAC    DCL     DCL     DCL     DCL
    乙烯/丙烯流量(L/hr)    60/40    60/40     60/40     60/40     60/80
    聚合时间(分)    5    5     10     10     10
    聚合产率(g)    0.14    0.71     4.57     1.82     2.52
    [η](dl/g)    1.47    4.67     3.75     4.01     3.54
    丙烯含量(摩尔%)    9.0    13.7     19.0     17.6     38.6
    丙烯酸甲酯含量(摩尔%)    0.2    0.5     0.6     0.3     1.0
(*):DEAC=氯化二乙基铝;DCL=二氯化乙基铝
实施例29
使用配合物(5)在三氯乙酸乙酯的存在下共聚乙烯、丙烯和丙烯酸甲酯
用与实施例26相同的方法进行聚合和后处理,但是在加入二氯化乙基铝以后加入4mmol三氯乙酸乙酯,结果得到2.76g聚合物。对得到的聚合物进行13C-NMR测试,结果证实该聚合物是含1.6摩尔%丙烯酸甲酯的乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物。丙烯含量为11.6摩尔%,(η)为1.75dl/g。
实施例30
使用配合物(15)在氢的存在下共聚乙烯、丙烯和丙烯酸甲酯
用与实施例26相同的方法进行聚合和后处理,但是使用的混合气体是将20l/hr的氢气加至乙烯/丙烯混合气体中形成的,结果得到2.37g聚合物。对得到的聚合物进行13C-NMR测试,结果证实该聚合物是含0.6摩尔%丙烯酸甲酯的乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物。丙烯含量为19.4摩尔%,(η)为2.31dl/g。
实施例31
测定乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物与铝的热合强度
用实施例30获得的共聚物制得厚100微米的片材,并将该片材切割成试条。将该试条置于宽度与其相同的铝箔(厚50微米)之间,用热合机将其在200℃热合5秒钟。从热合部分切出宽15mm的试条,在180°剥离角和200m/min的剥离速率的条件下测定其剥离强度。结果剥离强度为0.90kg/15min。
另一方面,用与上面相同的方法测定不含丙烯酸甲酯的乙烯/丙烯共聚物(丙烯含量为18.4摩尔%,(η)为2.29dl/g)的剥离强度。结果其剥离强度为0.08kg/15min。
由此证明实施例30制得的乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物与铝具有更高的剥离强度和更高的粘合性。
实施例32
测定乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物的接触角
使用热的实施例30制得的共聚物的甲苯溶液制得共聚物薄膜。使用液滴法对该薄膜测定该共聚物对水的前接触角和后接触角。结果,前接触角为60°,后接触角为93°。
另一方面,用与上面相同的方法测定不含丙烯酸甲酯的乙烯/丙烯共聚物(丙烯含量为18.4摩尔%,(η)为2.29dl/g)的前接触角和后接触角。结果前接触角为88°,后接触角为105°。
由此证明实施例30制得的乙烯/丙烯/丙烯酸甲酯共聚物与水具有更小的接触角和更高的湿润性。

Claims (14)

1.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括:
在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包括:
(A0)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(1)表示:
                     LmMXn      (1)式中,M是选自周期表第3-11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
n是满足M化合价的数,
L是与M配位的配体,每个配体L具有以下特点:当以下化学式(2)中右边部分的化合物用密度函数法测得的总能量减去左边部分的化合物用密度函数法测得的总能量总和得到的值,以及以下化学式(3)中用相同减法得到的值分别被定义为乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2时,乙烯的配位能E1和丙烯酸甲酯的配位能E2之间的差值ΔE(ΔE=E1-E2)为50千焦/摩尔或更小,
Figure A0112270700021
式中,M是与式(1)的M相同的选自周期表第3-11族的过渡金属原子,a是1-3的整数,b是在括号[]中化合物的电荷,为0或1,Me是甲基,
以及
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团和含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
2.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A0)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由权利要求1定义的式(1)表示,和
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A0)反应形成离子对的化合物。
3.如权利要求1或权利要求2所述的制备极性烯烃共聚物的方法,其特征在于由通式(1)表示的所述过渡金属化合物是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
4.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A1)下述化合物(C)和化合物(A-i)的反应产物:
(C)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(c)表示:
                        M′Xk    (c)式中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,
k是满足M′化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-i)是由下式(I)表示的化合物:
Figure A0112270700031
式中,A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R6的氮原子,
R1至R6可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与反应产物(A1)反应形成离子对的化合物。
5.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A2)下述化合物(C)和化合物(A-ii)的反应产物:
(C)是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(c)表示:
                       M′Xk      (c)式中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,
k是满足M′化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-ii)是由下式(II)表示的化合物:
Figure A0112270700041
式中,D是氮原子或磷原子,
Q是氮原子或磷原子,或者被取代基R13取代的碳原子,
S是氮原子或磷原子,或者被取代基R14取代的碳原子,
T是氮原子或磷原子,或者被取代基R15取代的碳原子,
R11至R16可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与反应产物(A2)反应形成离子对的化合物。
6.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A3)下述化合物(C′)和化合物(A-iii)的反应产物:
(C′)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(c′)表示:
                     MXk        (c′)式中,M是选自周期表第3-11族的过渡金属原子,
k是满足M化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-iii)是由下式(III)表示的化合物:
Figure A0112270700051
式中,A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R26的氮原子,
R21至R28可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环。
7.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A3)下述化合物(C′)和化合物(A-iii)的反应产物:
(C′)是选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(c′)表示:
                     MXk        (c′)式中,M是选自周期表第3-11族的过渡金属原子,
k是满足M化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当k是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环,
(A-iii)是由下式(III)表示的化合物:式中,A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R26的氮原子,
R21至R28可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A3)反应形成离子对的化合物。
8.如权利要求6或权利要求7所述的制备极性烯烃共聚物的方法,其特征在于式(c′)所示的过渡金属的化合物是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
9.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A4)选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(IV)表示:
Figure A0112270700062
式中,M′是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R6的氮原子,
R1至R4和R6可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、杂环化合物残基、含氧基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含硫基团、含磷基团、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环,当m为2或更大时,一个配体中所含R1至R4和R6中的一个基团与其它配体中所含R1至R4和R6中的一个基团可以键合,多个R1、R2、R3、R4或R6可以相同或不同,
n是满足M′化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A4)反应形成离子对的化合物。
10.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A5)选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物,由下式(V)表示:
Figure A0112270700071
式中,M′是周期表第4、5、6和11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
D是氮原子或磷原子,
Q是氮原子或磷原子,或者被取代基R13取代的碳原子,
S是氮原子或磷原子,或者被取代基R14取代的碳原子,
T是氮原子或磷原子,或者被取代基R15取代的碳原子,
R11至R15可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环,当m为2或更大时,一个配体中所含R11至R15中的一个基团与其它配体中所含R11至R15中的一个基团可以键合,多个R11、R12、R13、R14或R15可以相同或不同,
n是满足M′化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A5)反应形成离子对的化合物。
11.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A6)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(VI)表示:
Figure A0112270700081
式中,M是周期表第3-11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R26的氮原子,
R21至R27可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环,当m为2或更大时,一个配体中所含R21至R27中的一个基团与其它配体中所含R21至R27中的一个基团可以键合,多个R21、R22、R23、R24、R25、R26或R27可以相同或不同,
n是满足M化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环。
12.一种制备极性烯烃共聚物的方法,它包括在催化剂的存在下共聚合非极性烯烃和极性烯烃,所述催化剂包含:
(A6)选自周期表第3-11族的过渡金属的化合物,由下式(VI)表示:
Figure A0112270700091
式中,M是周期表第3-11族的过渡金属原子,
m是1-6的整数,
A是氧原子、硫原子或硒原子,或者具有取代基R26的氮原子,
R21至R27可以相同或不同,它们各自是氢原子、卤原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,它们中的两个或多个可互相键合成环,当m为2或更大时,一个配体中所含R21至R27中的一个基团与其它配体中所含R21至R27中的一个基团可以键合,多个R21、R22、R23、R24、R25、R26或R27可以相同或不同,
n是满足M化合价的数,和
X是氢原子、卤原子、氧原子、烃基、含氧基团、含硫基团、含氮基团、含硼基团、含铝基团、含磷基团、含卤素基团、杂环化合物残基、含硅基团、含锗基团或含锡基团,当n是2或更大时,由X表示的多个原子或基团可以相同或不同,由X表示的多个基团可互相键合成环;
(B)选自以下的至少一种化合物:
(B-1)有机金属化合物,
(B-2)有机铝氧化合物,和
(B-3)能与过渡金属化合物(A6)反应形成离子对的化合物。
13.如权利要求11或12所述的制备极性烯烃共聚物的方法,其特征在于式(VI)所示的过渡金属化合物是选自周期表第4、5、6和11族的过渡金属的化合物。
14.权利要求1-13中任一项所述方法获得的极性烯烃共聚物。
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