DE3321179A1 - Organische nickel-verbindungen, deren herstellung und verwendung als katalysatoren bei der polymerisation von olefinen - Google Patents
Organische nickel-verbindungen, deren herstellung und verwendung als katalysatoren bei der polymerisation von olefinenInfo
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
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Description
6 OJ/. I 1/3
BAYER AKTIENGESELLSCHAFT 5090 Leverkusen, Bayerwerk
Zentralbereich
Patente, Marken und Lizenzen E/Mt-c
l '/, Jun; T9S3
Organische Nickel-Verbindungen deren Herstellung und
Verwendung als Katalysatoren bei der Polymerisation von Olefinen
Die Erfindung betrifft Nickel-Verbindungen, die durch
Reaktion einer Nickel-(0)-verbindung oder einer Nickelverbindung, die in situ in eine Nickel-(0)-verbindung
überführt werden kann, mit Verbindungen der Formeln (I) und (II)
P = C-OO und "..·. R^-^F= χ
ii)
(II)"
herstellbar sind, sowie deren Verwendung als Katalysatoren bei der Polymerisation von Olefinen.
Die Verwendung von Übergangsmetall-Verbindungen als
Katalysatoren zur Olefinpolymerisation ist z.Bi aus
Le A 20 364
US-PS 2 998 416 bekannt, beispielsweise die Verwendung eines Umsetzungsproduktes aus z.B. Titantetrachlorid
oder Nickelchlorid mit einer Verbindung der Formel (II) mit X =
Nachteile dieses Katalysators sind schwere Handhabbarkeit, mangelnde LagerStabilität, schwere Dosierbarkeit,
schlechte Ausbeuten und geringe Aktivität.
Weiterhin beschreibt die DE-OS 2 062 336 als Katalysator für die Olefinpolymerisation ein Umsetzungsprodukt einer
Nickel-(0)-Verbindung mit einer Verbindung der Formel (VI) und/oder einer Verbindung der Formel (IV)
= CH - c = ο
(IV) (VI)
Nachteile dieses Katalysators sind Instabilität der Lösungen und unbefriedigende Ausbeuten.
Aus Angew. Chem. 9J^, 493 (1978) ist der Katalysator
der Formel (V),
ο rollo
Le A 20 364
_ o3ir ύ ·■■ ·--1 1
bekannt, der jedoch eine unbefriedigende Aktivität aufweist (max. 6000 mol Ethylen/mol Katalysator) und nur
Oligomere liefert.
Ferner offenbart die EP-OS 46 331 einen Nickel-Katalysator zur Olefinpolymerisation, der sich von dem erfindungs
gemäßen durch das Fehlen der -X-Gruppe unterscheidet.
Nachteile dieses Katalysators sind die Temperaturempfindlichkeit ab ca. 500C und die Druckempfindlichkeit ab ca.
40 bar.
Der Nickelkatalysator der DE-OS 2 923 206 weist mangelnde Aktivität auf, verlangt relativ hohe Ni-konzentrationen
und ist in der Lösungsmittelwahl sehr beschränkt.
Es besteht daher ein Bedürfnis, die mit den bekannten Nickel-Katalysatoren verbundenen Nachteile zu beheben.
Es wurde nun gefunden, daß man mit den erfindungsgemäßen Verbindungen diese Nachteile überwinden kann.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen sind in hoher Ausbeute
erhältlich, gut transportierbar, gut dosierbar, lagerstabil, thermisch stabil, relativ luftstabil, in
extremer Verdünnung und in einer Vielzahl von Lösungsmitteln katalytisch wirksam und in weitem Temperaturbereich
und in weitem Druckbereich aktiv.
Le A 20 364
Gegenstand der Erfindung sind demgemäß Nickel-Verbindungen,
herstellbar durch Umsetzung einer Nickel-(O)-verbindurjg
oder einer Verbindung, die in situ in eine Nickel-(O)-Verbindung überführt werden kann, mit Verbindungen
der Formeln (I) und (II)
R6. ΘΜΘ R .
\ SO M \
' 3 2 R P=C-C=O und R^
P=X
R R RiX
(D (II)
3
R , R und R unabhängig voneinander gegebenenfalls
durch Halogen, Hydroxi, C1-C20-AIkOXi oder
C^-C1--Aryloxi substituiertes C1-C9n-Al-
O JL« J- £· \J
kyl, Cg-C12-Aryl oder C3-Cg-Cycloalkyl,
ferner Cg-C12~Aryl-C^-C_o
Alkyl-Cg-C-2~aryl, C1-C30
cycloalkyl und C6-C1^-Aryl-C^-Cp-cycloalkyl,
Di-C1-C.-alkylamino, gegebenenfalls
substituiertes Phenoxi- oder Al-
koxi,
X O, NR8 oder C
R , R , R und R unabhängig voneinander, gegebenenfalls durch Halogen, Hydroxi, C.-C_n-Alkoxi
oder <Ζ-0.Λ »-Aryloxi substitu-
zu ο li
iertes C1-C20-AIkYl, Cg- C12-Ary,l, C3-
C-, --Alkenyl oder C-- C_-Cycloalkyl, ferner
Le A 20 364
j ,.· / 1 ι /
, C^-C^-Alkyl-
, Hydroxi, ci"C20~
Alkoxi oder Cg-C. 2~Aryloxi, außerdem
R . Wasserstoff,
8 9 ν 10
R , R ufhd R unabhängig voneinander Wasserstoff, Silyl,
Nitrophenyl, Halogen, Cyano oder R und M . ein Kation, insbesondere ein Alkali-,
Ammonium- oder Phosphoniumion bedeuten.
- 12 3
Bevorzugte Reste R , R und R sind C.-Cg-Alkyl, Cyclo-.'hexyl,
Phenyl, Tolyl, Benzyl, Di-C -C.-alkylamino,
Phenoxi und Methoxi.
8
Bevorzugte Reste R sind Wasserstoff, C--Cg-Alkyl, Chlor, Cyano, Phenyl, Chlorphenyl, Nitrophenyl, C^-Cg-Alkylphenyl, und Trimethylsilyl/
Bevorzugte Reste R sind Wasserstoff, C--Cg-Alkyl, Chlor, Cyano, Phenyl, Chlorphenyl, Nitrophenyl, C^-Cg-Alkylphenyl, und Trimethylsilyl/
4
R ist vorzugsweise Cg-C^-Aryl.
R ist vorzugsweise Cg-C^-Aryl.
^ f\ 7
R , R , R sind vorzugsweise Cyclohexyl, Phenyl, Tolyl, Benzyl, Vinyl und C1-C.-Alkyl.
R ist darüberhinaus bevorzugt C^-C.-Alkoxi.
9 ig
R und R sind vorzugsweise Wasserstoff, C -Cg-Alkyl,
Phenyl, C1 -C.-Alkylphenyl, Trimethylsilyl, Chlor und
l b
Cyano.
Vorzug;
Natrium- oder Kaliumion.
θ
Vorzugsweise ist M ein Alkaliion, beispielsweise ein
Vorzugsweise ist M ein Alkaliion, beispielsweise ein
Die erfindungsgemäßen Nickel-Verbindungen stehen nach
den vorliegenden Erkenntnissen mit der Formel (III)
Le A 20 364
R5—P —^-Mi-X—P
R5 R* R
θ 17
worin M , X und R" bis R die vorstehend genannten Be
deutungen besitzen, in Einklang.
Bevorzugt werden pro Mol Nickel-(0)-verbindung 1-4 Mole der Verbindung der Formel (I) und 1-4 Mole
der Verbindung der Formel (II) eingesetzt, besonders bevorzugt pro Mol der Nickel-(0)-verbindung 1 Mol der Verbindung
der Formel (I) und 1 Mol der Verbindung der Formel (II).
Die Umsetzungstemperatur beträgt 0 - 100° C, insbesondere 20 - 70° C.
Die Reaktion wird unter Ausschluß von Sauerstoff, vorzugsweise in einem Lösungsmittel das gegenüber den Reaktanden
inert sein muß, wie Benzol, Toluol, Cyclohexan und η-Hexan, durchgeführt.
Nach Beendigung der Reaktion wird der Katalysator als Feststoff gewöhnlich durch Filtration isoliert, wobei
man nach Bedarf die Lösung zuvor einengt und/oder abkühlt.
Er kann auch ohne Isolierung direkt zur Polymerisation von Olefinen eingesetzt werden. ~
Es ist auch möglich, 'den Katalysator in Anwesenheit von Olefinen herzustellen.
Le A 20 364
Als Nickel-(O)-Verbindungen seien beispielhaft Ni(cyclooctadien)2
und Ni(allyl)2 genannt.
Als Nickelverbindungen, die in situ in Nickel-(0)-Verbindungen überführt werden können, seien beispielsweise
Ni-acetylacetonat, Ni-octanoat und Ni-stearat angeführt, die mit Hilfe von üblichen Reduktionsmitteln
wie Boranat, Alanat, Aluminiumalkylen oder Lithiumorganylen reduziert werden können.
Die Verbindungen der Formeln (I) und (II) sind bekannt oder werden nach üblichen Methoden hergestellt.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Nickel-Verbindungen als
Katalysatoren bei der Polymerisation von Olefinen, insbesondere von Ethen.
Die Menge der verwendeten Nickel-Verbindung ist nicht kritisch. Typische Katalysatorkonzentrationen liegen
-2 -4
zwischen 10 bis 10 Mol pro Liter. Die Menge an Katalysator,
bezogen auf Ethen, liegt im Bereich von 0,051 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent.
Für die Polymerisation von Olefinen mit den erfindungsgemäßen Katalysatoren eignen sich folgende Verfahrensweisen:
a) Vorlegen des festen oder gelösten Katalysators (oder
seiner Komponenten), Zugabe des Olefins, dann Aufheizen
Le A 20 364
ΤΥλλ
/IZ
b) Vorlegen des Olefins,
Injektion der Katalysator-Lösung oder -Suspension (oder seiner Komponenten)
c) kontinuierliches Dosieren der Katalysator-Lösung (oder die seiner Komponenten) bei vorgegebenen
gewünschten Polymerisations-Bedingungen (Druck, Temperatur) zum Olefin.
Verfahrenstechnisch zu bevorzugen ist die kontinuierliche
Dosierung des Katalysators. Die Polymerisation kann in einem Lösungs- bzw. Verdünnungsmittel bzw. Suspensionsmittel
durchgeführt werden, wobei beispielsweise Aliphaten wie η-Hexan, Cyclohexan, Aromaten wie Benzol, Toluol, Xylol,
Halogenkohlenwasserstoffe wie Methylenchlorid, Ketone wie Aceton, Methylethylketon, Ester wie Essigsäureethylester,
Säureamide wie Dimethylformamid und Ether wie Tetrahydrofuran in Frage kommen.
Die Polymerisation kann sowohl kontinuierlich als auch diskontinuierlich durchgeführt werden.
Die Polymerisationstemperatur beträgt bevorzugt 2 0 bis 2000C, inbesondere von 60 bis 15O0C.
Der anzuwendende Olefindruck beträgt mindestens 1 bar,
bevorzugt sind 5 bis 1000 bar.
Im Fall der Ethenpolymerisation werden je nach Liganden Produkten mit unterschiedlichen Molekulargewichten erhalten.
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• · ':■ O 1 I "7 Q
_ j ν /. I I ' J
2 mmol Bis-cyclooctadien-nickel-iO) in 230 ml trockenem
stickstoffgesättigtem Toluol und 20 ml Dimethylformamid
werden unter Stickstoff mit 2 mmol des Natriumsalzes von Benzoyl-sulfomethylen-triphenylphosphoran und 2 mmol
Triphenylphosphinoxid gemischt. Unter intensivem Rühren erwärmt man ca. 2 Stunden auf 4 0 bis 600C. Die dunkelgelb-braune Lösung wird filtriert. Diese Lösung wird bei
.der nachfolgenden Ethenpolymerisation eingesetzt.
Der erfindungsgemäße Katalysator wird beispielsweise als Lösung oder Suspension in Toluol in den vorbereiteten
Autoklaven injiziert (single pulse injection), oder er wird langsam parallel zum Ethen-Verbrauch zudosiert
(multi pulse injection), wobei Reaktionslösungen der
Katalysator-Komponenten ("in situ"-Katalysatoren) verwendet werden. Nach 1 bis 2 Stunden Polymerisationszeit
läßt man abkühlen, entspannt den Autoklaven, und isoliert das feste Polyethylen (PE) durch Filtration. Das Filtrat
wird gaschromatographisch untersucht. Nach Entfernen des Lösungsmittels im Ratationsverdampfer läßt sich die Menge
der Oligomeren auswiegen. Die niedrigsiedenden Anteile
sind daher in den angegebenen Ausbeuten (Summe^aus PoIymeren
und Oligomeren) bzw. den berechneten Aktivitäten (mol umgesetztes Ethen pro mol Ni-Katalysator) nicht berücksichtigt.
Die Katalysatoren werden gemäß Beispiel 1
Le A 20 364
jeweils aus den angegebenen Mengen der Komponenten (I) und (II), definiert durch ihre Substituenten X und R
bis R und Bis-cyclooctadien-nickel /Ni(COD)2_7, hergestellt.
a) Katalysator: 2 mmol Ni (COD)„, 2 mmol I (R = R =
R6 = R7 = Phenyl), 2 mmol II (R1 = R2 = R3 = Phenyl,
X = 0) in situ
in 230 ml Toluol und 20 ml Dimethylformamid (multi pulse injection)
Lösungsmittel: 12 Liter Cyclohexan Polymerisationsdruck: 10 bar Ethen Polymerisationstemperatur: 1000C Gesamtaüsbeute: 680 g (7 % Oligomere) PE-Schmelzpunkt: ca. 127°C
Grenzviskosität des PE in Tetralin bei 14O0C 0,53 dl/g
Lösungsmittel: 12 Liter Cyclohexan Polymerisationsdruck: 10 bar Ethen Polymerisationstemperatur: 1000C Gesamtaüsbeute: 680 g (7 % Oligomere) PE-Schmelzpunkt: ca. 127°C
Grenzviskosität des PE in Tetralin bei 14O0C 0,53 dl/g
Katalysator-Aktivität: 12.143 mol umgesetztes Ethen pro mol Nickel
4 5 b) Katalysator: 1 mmol Ni(COD)2, 1 mmol I (R = R =
R6 = R7 = Phenyl), 1 mmol II(R1 = R2 = R3 = Phenyl,
X = CH-CH-=CH-phenyl) . in situ
in 50 ml Toluol (single pulse injection) •■Lösungsmittel: 1 Liter Cyclohexan
Polymerisationsdruck: 100 - 200 bar Ethen Polymerisationstemperatur: 11O0C
Gesamtausbeute: 333 g (0 % Oligomere) PE-Schmelzpunkt: ca. 129°C
Grenzviskosität des PE in Tetralin bei 14O0C
1,55 dl/g
Katalysator-Aktivität: 11.893 mol umgesetztes Ethen pro mol Nickel.
Katalysator-Aktivität: 11.893 mol umgesetztes Ethen pro mol Nickel.
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Claims (1)
- Patentansprüche10 15R und R unabhängig voneinander gegebenenfalls durch Halogen, Hydroxi, C1-C20-AIkOXi oder Cg-C12-Aryloxi substituiertes C1-C20-AIkYl, Cg-C12-Aryl oder C3-C3-Cycloalkyl, ferner Cg-C12-Aryl-C..-C20-älkyl, C1-C20-Alkyl-Cg-C12-aryl, C1-C20-AIkYl-C3-Cg-CyClOaIkYl, Cg-C12-ArYl-C3-Cg-CyClOaIkYl, Di-C1-C4-alkyl-amino, gegebenenfalls substituiertes Phenoxi oder Alkoxi,R98 /
O, NR oder C20R5, R6 und R7unabhängig voneinander, gegebenenfalls durch Halogen, Hydroxi, C.-C. Alkoxi oder Cg-C12~Aryloxi* substituiertes C1-C20-AIkYl, Cg-C12-Aryl, C2~C30-Alkenyl oder C3-Cg-Cycloalkyl, ferner Cg-C12Le A 20 364Cl~C20~Alkyl~C6~C12~aryl/ Hydroxi, C1-C30-AAryloxi, außerdemHydroxi, C1-C0n-AIkOXi oder C^-C1o-R Wasserstoff,8 9 10' unabhängig voneinander Wasserstoff,Silyl, Halogen, Cyano, Nitrophenyl oder R und M ein Kation bedeuten.2. Nickelverbindungen nach Anspruch 1, Wobei12-3
O R , R und R C -C -Alkyl, Cyclohexyl, Phenyl, Tolyl Benzyl, Di-C1-C.-alkylamino, Phenoxi oder Methoxi,C C "7R , R , R Cyclohexyl, Phenyl, Tolyl, Benzyl, Vinyl oder C -C.-Alkyl,R darüberhinaus auch C^-C.-Alkoxi,R Wasserstoff, C^Cg-Alkyl, Phenyl, Chlorphenyl, Nitrophenyl, C^-Cg-Alkylphenyl, Chlor, Cyano und Trimethylsilyl, __q -ι η
R und R Wasserstoff, C.-C,.-Alkyl, Phenyl, C-C -Alkyl1 D *1 Dphenyl, Trimethylsilyl, Chlor und Cyano und M ein Alkaliion bedeuten.Le A 20 3 64j ο ζ. ι ι /ϊ. Verfahren zur Herstellung von Nickel-Verbindungen gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Nickel-(0)-Verbindung oder eine Verbindung, die in situ in eine Nickel-(0)-Verbindung überführt werden kann, mit Verbindungen der Formeln (I) und (II)R* S039"9 . . ^a5-—^P=C-C-O -- und * /(Dworin R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, M® und X die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung haben, unter Ausschluß von Sauerstoff, umsetzt.4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man pro Nickel (0)-Verbindung 1 bis 4 Mole der Verbindung der Formel (I) und 1 bis 4 Mole , der Verbindung (II) einsetzt.5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei 0 bis 1000C in einem inerten Lösungsmittel durchführt.6. Verwendung der Nickelverbindungen gemäß Ansprüchen 1 uns 2 als Katalysatoren bei der PoIymerisation von Olefinen.Le A 20 364 ^-ti-332117. Verwendung der Nickelverbindungen gemäß Ansprüchen 1 und 2 als Katalysatoren bei der Polymerisation von Ethen.Le A 20 364
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19833321179 DE3321179A1 (de) | 1983-06-11 | 1983-06-11 | Organische nickel-verbindungen, deren herstellung und verwendung als katalysatoren bei der polymerisation von olefinen |
US06/516,104 US4537982A (en) | 1982-08-03 | 1983-07-22 | Production of organic nickel compounds |
EP83107308A EP0101927B1 (de) | 1982-08-03 | 1983-07-26 | Organische Nickel-Verbindungen deren Herstellung und Verwendung als Katalysatoren bei der Polymerisation von Olefinen |
DE8383107308T DE3362435D1 (en) | 1982-08-03 | 1983-07-26 | Organic nickel compounds, their preparation and use as catalysts in the polymerisation of olefines |
Applications Claiming Priority (1)
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