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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Polymerisation eines Olefins in Gegenwart einer Indenylverbindung
als Katalysatorbestandteil.
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Solche Indenylverbindungen sind zum
Beispiel aus WO-A-94/11406
bekannt. In besagter Patentveröffentlichung
werden Indenylverbindungen der Formel
beschrieben, worin:
M
ein Übergangsmetall
von den Lanthanoiden oder von Gruppe 3, 4, 5 oder 6 des Periodensystems
der Elemente darstellt,
Q einen Anionischen Ligand zu M darstellt,
k
für die
Anzahl an Q-Gruppen steht und gleich der Wertigkeit von M minus
2 ist und
R eine Brückengruppe
darstellt.
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Es ist nun überraschend entdeckt worden,
dass Indenylverbindungen, worin R mindestens ein sp2-hybridisiertes
Kohlenstoffatom enthält,
das an die Indenylgruppe an der 2-Position gebunden ist, wirksamer
sind und/oder Polymere mit einem höheren Molekulargewicht (Mw)
ergeben und/oder ein Polypropylen mit einer geringeren Menge an
Fehlinsertionen ergeben, wenn sie als Katalysatorbestandteil während der
Polymerisation von Olefinen verwendet werden.
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Die in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendete Indenylverbindung ist eine Indenylverbindung gemäß (1)
worin:
M ein Übergangsmetall
von den Lanthanoiden oder von Gruppe 3, 4, 5 oder 6 des Periodensystems
der Elemente darstellt,
Q einen Anionischen Ligand zu M darstellt,
k
für die
Anzahl an Q-Gruppen steht und gleich der Wertigkeit von M minus
2 ist,
R eine Brückengruppe
darstellt, welche mindestens ein sp2-hybridisiertes Kohlenstoffatom enthält, das
an die Indenylgruppe an der 2-Position gebunden ist,
und Z
und X Substituenten darstellen,
gegebenenfalls in Gegenwart
eines Co-Katalysators, unter Ausschluss von Ti(deshydronorbiphenacen)dichlorid.
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In „Synthesis, Structure, and
Properties of Chiral Titanium and Zirconium Complexes Bearing Biaryl Strapped
Substituted Cyclopentadienyl Ligands", W.W. Ellis c.s., Organometallics 1993,
12, 4391–4401
wird Ti(deshydronorbiphenacen)dichlorid beschrieben, aber nicht
die Polymerisation von Olefinen mit dieser Indenylverbindung.
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Die verschiedenen Bestandteile der
in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendeten Indenylverbindung werden hiernach detaillierter diskutiert
werden.
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a) Das Übergangsmetall
M
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Das Übergangsmetall M wird aus den
Lanthanoiden oder aus Gruppe 3, 4, 5 oder 6 des Periodensystems
der Elemente ausgewählt.
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Unter dem Periodensystem der Elemente
ist die neue IUPAC-Version
zu verstehen, wie sie auf der Innenseite des Umschlags des Handbook
of Chemistry and Physics, 70. Auflage, CRC Press, 1989–1990 abgedruckt
ist.
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Das Übergangsmetall M wird vorzugsweise
aus der Gruppe Ti, Zr, Hf, V und Sm gewählt.
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Insbesondere bevorzugt steht das Übergangsmetall
M für Ti,
Zr oder Hf.
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b) Der Acidoligand Q
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Die Q-Gruppe in der Indenylverbindung,
welche gemäß dem Verfahren
der Erfindung verwendet wird, umfasst einen oder mehrere ein- oder
mehrwertige Anionische Liganden zum Übergangsmetall M. Als Beispiele
für solche
Liganden, welche gleich oder unterschiedlich sein können, können die
folgenden erwähnt
werden: ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe,
eine Arylgruppe, eine Aralkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aryloxygruppe,
eine Gruppe mit einem Heteroatom, ausgewählt aus Gruppe 14, 15 oder
16 des Periodensystems der Element, wie:
– eine Amingruppe oder Amidgruppe
– eine Schwefel-enthaltende
Verbindung wie Sulfid und Sulfit,
– eine Phosphor-enthaltende
Verbindung wie Phosphin und Phosphit.
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Der Ligand Q kann auch ein Mono-Acidoligand
sein, gebunden an das Übergangsmetall
M durch eine kovalente Metall-Kohlenstoff-Bindung, und welcher zusätzlich in
der Lage ist, nicht-kovalent
durch eine oder mehrere funktionelle Gruppen mit M zu interagieren.
Die oben erwähnte
funktionelle Gruppe kann ein Atom sein, aber auch eine Gruppe aus
miteinander verbundenen Atomen. Die funktionelle Gruppe ist vorzugsweise ein
Atom der Gruppe 17 der Periodentafel der Elemente oder eine Gruppe,
welche ein oder mehrere Elemente aus Gruppen 15, 16 oder 17 der
Periodentafel der Elemente enthält.
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Beispiele für funktionelle Gruppen sind
F, Cl, Br, Dialkylamino und Alkoxygruppen.
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Q kann zum Beispiel eine Phenylgruppe
sein, worin mindestens eine der ortho-Positionen mit einer funktionellen
Gruppe substituiert ist, welche in der Lage ist, Elektronendichte
an das Übergangsmetall
M abzugeben. Q kann auch eine Methylgruppe sein, in welcher eine
oder mehrere der alpha-Positionen mit einer funktionellen Gruppe
substituiert ist/sind, welche in der Lage ist, Elektronendichte
an das Übergangsmetall
M abzugeben. Beispiele für
in einer oder mehreren alpha-Positionen substituierte Methylgruppen
sind Benzyl, Diphenylmethyl, Ethyl, Propyl und Butyl, substituiert
mit einer funktionelle Gruppe, welche in der Lage ist, Elektronendichte
an das Übergangsmetall
M abzugeben. Vorzugsweise ist mindestens eine der ortho-Positionen einer
Benzylgruppe mit einer funktionellen Gruppe substituiert, welche
in der Lage ist, Elektronendichte an das Übergangsmetall M abzugeben.
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Beispiele für diese Q-Gruppen sind: 2,6-Difluorphenyl,
2,4,6-Trifluorphenyl, Pentafluorphenyl, 2-Alkoxyphenyl, 2,6-Dialkoxyphenyl, 2,4,6-Tri(trifluormethyl)phenyl,
2,6-Di(trifluormethyl)phenyl, 2-Trifluormethylphenyl, 2-(Dialkylamino)benzyl
und 2,6-(Dialkylamino)phenyl.
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Der Fachmann kann die Eignung dieser
und anderer Liganden durch einfaches Experimentieren bestimmen.
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Die Anzahl an Q-Gruppen in der Indenylverbindung,
welche in dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet
wird (Index k in Formel (1)), wird durch die Wertigkeit des Übergangsmetalls
M und die Wertigkeit der Q-Gruppen selbst bestimmt. In der in dem
Verfahren gemäß der Erfindung
verwendeten Indenylverbindung ist k gleich der Wertigkeit von M
minus 2 geteilt durch die Wertigkeit von Q.
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Vorzugsweise steht Q für einen
Mono-anionischen Ligand. Insbesondere bevorzugt steht Q für Cl oder eine
Methylgruppe.
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c) Die Brückengruppe
R
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R ist eine Brückengruppe, welche mindestens
ein sp2-hybridisiertes Kohlenstoffatom enthält, welches an die Indenylgruppe
an der 2-Position gebunden ist.
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Im Allgemeinen und in dieser Beschreibung
sind die Stellungsziffern der Substituenten des Indenylrings gemäß der IUPAC
Nomenclature of Organic Chemistry, 1979, Vorschrift A 21.1 nummeriert.
Die Nummerierung der Substituenten für Inden wird unten angegeben.
Diese Nummerierung ist im Fall eines Indenylliganden analog:
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Die R-Gruppe verbindet die Indenylgruppe
mit der Cyclopentadienylgruppe in der Indenylverbindung, welche
in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet wird.
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Sp2-hybridisierte Kohlenstoffatome
sind auch als trigonale Kohlenstoffatome bekannt. Die Chemie bezüglich der
sp2-hybridisierten Kohlenstoffatome wird zum Beispiel durch S.N.
Ege, Organic Chemistry, D.C. Heath und Co., 1984, p. 51–54 beschrieben.
Sp2-hybridisierte Kohlenstoffatome sind Kohlenstoffatome, die mit
drei anderen Atomen verbunden sind. In den in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendeten Indenylverbindungen ist das sp2-hybridisierte Kohlenstoffatom in jedem
Fall an der 2-Position an die Indenylgruppe gebunden.
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Das sp2-hybridisierte Kohlenstoffatom
kann ein Teil zum Beispiel einer Alkylen-enthaltenden Brückengruppe
R oder einer Arylgruppe sein, welche einen Teil der Brückengruppe
R bildet.
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Alkylen-enthaltende Brückengruppen
können
zum Beispiel die Formeln
CR'2=C- (ER'2)S- , -CR'=CR'– (ER'2)S-
haben,
worin R' ein
Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe,
eine Aralkylgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aryloxygruppe, eine
Gruppe mit einem Heteroatom, ausgewählt aus Gruppe 14, 15 oder 16
des Periodensystems der Elemente, wie:
- – eine Amingruppe
oder Amidgruppe,
- – eine
Schwefel-enthaltende Verbindung, wie Sulfid und Sulfit,
- – eine
Phosphor-enthaltende Verbindung, wie Phosphin und Phosphit darstellt,
E kann für
Kohlenstoff, Silica oder Germaniumatom stehen und
s ist
1–20.
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Beispiele für Alkylen-enthaltende Brückengruppen
sind Ethylen, Propylen, welche auch substituiert sein können.
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Beispiele für Arylgruppen, die Teil einer
Brückengruppe
bilden können,
sind Phenylen, Biphenylen, Pyridyl, Furyl, Thiophyl und N-substituierte
Pyrrole wie N-Phenylpyrrol oder eine anorganische Verbindung, welche
eine aromatische Gruppe enthält,
zum Beispiel eine Metallocen-Verbindung und eine Ferrocen-Verbindung.
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Die Brückengruppe R enthält vorzugsweise
mindestens eine Arylgruppe; vorzugsweise ist die Arylgruppe eine
Phenylengruppe.
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Wenn R eine Phenylengruppe darstellt,
sind die Indenylverbindungen wirksamere Katalysatorbestandteile.
Bevorzugter steht R für
eine Bisarylgruppe; vorzugsweise ein 2,2'-Biphenylen. Wenn R für einen
2,2'-Biphenylengruppe
steht, führt
die Indenylverbindung als Katalysatorbestandteil zu besserem Co-Monomer-Einschluss,
Polymeren mit einem höheren
Molekulargewicht und zu einem Propylen-Homopolymer mit einer höheren Isotaktizität, wenn
Propylen polymerisiert wird.
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d) Die Substituenten X1-X4
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Die Cyclopentadienylgruppe kann substituiert
sein. Die Substituenten X können
jeweils getrennt Wasserstoff oder einen Kohlenwasserstoffrest mit
1–20 Kohlenstoffatomen
(z.B. Alkyl, Aryl, Arylalkyl) darstellen. Beispiele für Alkylgruppen
sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Hexyl und Decyl. Beispiele für Arylgruppen
sind Phenyl, Mesityl, Tolyl und Cumenyl. Beispiele für Arylalkylgruppen
sind Benzyl, Pentamethylbenzyl, Xylyl, Styryl und Trityl. Beispiele
für andere
Substituenten sind Halogenide wie Chlorid, Bromid, Fluorid und Iodid,
Methoxy, Ethoxy und Phenoxy. Auch können zwei aneinander grenzende
Kohlenwasserstoffreste in einem Ringsystem miteinander verbunden
sein. Auf diese Weise kann durch Verbindung von X1 und
X2, X2 und X3, X3 und X4 ein Indenyl gebildet werden, oder Fluorenyl
kann durch Verbindung von sowohl X1 und
X2, als auch X3 und X4 gebildet werden.
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X kann auch ein Substituent sein,
welcher anstelle von oder zusätzlich
zu Kohlenstoff und/oder Wasserstoff ein oder mehrere Heteroatome
von Gruppen 14, 15 oder 16 des Periodensystems der Elemente umfassen
kann. Beispiele für
solche Heteroatome, welche Substituenten enthalten, sind:
Alkylsulfide
(wie MeS-, PhS-, n-Butyl-S-), Amine (wie Me2N-,
n-Butyl-N-), Si oder B enthaltende Gruppen (wie Me3Si-
oder Et2B-) oder P-enthaltende Gruppen (wie
Me2P- oder Ph2P-).
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e) Die Substituenten Z1-Z6
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Die Indenylgruppe kann substituiert
sein. Die Substituenten Z können
jeweils getrennt ein Substituent, wie unter d für X beschrieben sein. Zwei
aneinander grenzende Kohlenwasserstoffreste können in einem Ringsystem miteinander
verbunden sein. Die Z1 und Z2 Substituenten
können
zusammen mit den X1 und X4 Substituenten
eine zweite Brücke
bilden, welche die Indenylgruppe mit der Cyclopentadienylgruppe
in der Indenylverbindung verbindet, welche in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet wird.
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Die zweite Brücke kann eine Brücke sein,
wie unter c beschrieben, aber kann auch eine Brücke mit der folgenden Struktur
sein:
( -ER3
2-)P
worin p = 1–4 und E ein Element von Gruppe
14 des Periodensystems darstellt. R3 kann
der gleiche Substituent sein, wie für X unter d beschrieben.
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Vorzugsweise, weil diese Indenylverbindungen
die wirksamsten sind, hat die Indenylverbindung die Struktur der
Formel (2)
worin:
M ein Übergangsmetall
von den Lanthanoiden oder von Gruppe 3, 4, 5, oder 6 des Periodensystems
der Elemente darstellt,
Q einen Anionischen Liganden zu M darstellt,
k
die Anzahl an Q-Gruppen darstellt und gleich der Wertigkeit von
M minus 2 ist,
R eine Brückengruppe
darstellt, welche mindestens ein sp2-hybridisiertes Kohlenstoffatom enthält, das
an der 2-Position an eine der Indenylgruppen gebunden ist,
und
Z und X Substituenten darstellen, wie hierin vorher de finiert.
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Ligand-Vorläufer, die verwendet werden
können,
um die Indenylverbindung herzustellen, welche in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet wird, haben eine Struktur gemäß der Formel (3)
worin:
R eine Brückengruppe
darstellt, welche mindestens ein sp2-hybridisiertes Kohlenstoffatom enthält, welches
an der 2-Position
an die Indengruppe gebunden ist,
und Z und X Substituenten
darstellen, wie hier vorher definiert, mit Ausschluss von:
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-6,6'-dimethyl-1,1'-biphenyl,
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-biphenyl und
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-binaphthalin.
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Die Bedeutung der verschiedenen Bestandteile
wird hierin oben weiter beschrieben.
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In „Synthesis, Structure and
Properties of Chiral Titanium and Zirconium Complexes Bearing Biaryl Strapped
Substituted Cyclopentadienyl Ligands", W.W. Ellis c.s., Organometallics 1993,
12, 4391–4401
werden die Ligand-Vorläufer
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-6,6'-dimethyl-1,1'-biphenyl,
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-biphenyl und
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-binaphthalin erwähnt. In
diesem Artikel wird die Verwendung von Indenylverbindungen gemäß der Erfindung
für die
Polymerisation von Olefinen nicht beschrieben und die Vorteile der
Indenylverbindungen gemäß der Erfindung
werden nicht angedeutet.
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Vorzugsweise haben die Ligand-Vorläufer eine
Struktur gemäß Formel
(4)
worin:
R eine Brückengruppe
darstellt, welche mindestens ein sp2-hybridisiertes Kohlenstoffatom enthält, welches
an der 2-Position
an eine der Indengruppen gebunden ist,
und Z und X Substituenten
darstellen, wie hierin vorher definiert, unter Ausschluss von
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-6,6'-dimethyl-1,1'-biphenyl,
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-biphenyl und
2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-binaphthalin.
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Bevorzugter enthält die Brücke R mindestens eine Phenylengruppe.
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Bevorzugter ist die Brücke R ein
2,2'-Biphenylen
unter Ausschluss eines Ligands mit der Struktur 2,2'-Bis(2-1H-indenyl)-1,1'-biphenyl.
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Der Ligand-Vorläufer von Formel (4) kann durch
eine Überkreuz-Kopplungsumsetzung
von zwei 2-Indenyl-Vorläufern
der Formel (5) mit einem Brücken-Vorläufer R(Y
2)
2 hergestellt werden
worin:
X
1 bis
X
8 Substituenten darstellen,
Y
1 und Y
2 entweder
eine Abgangsgruppe oder eine Metall-enthaltende Gruppe darstellen,
R
eine Brückengruppe
darstellt,
welche die Schritte umfasst: Umsetzen von 2 Äquivalenten
des 2-Indenyl-Vorläufers mit
1 Äquivalent
des Brücken-Vorläufers, wobei
Y
2 eine Abgangsgruppe darstellt in dem Fall,
dass Y
1 eine Metall enthaltende Gruppe darstellt
und Y
2 eine Metall-enthaltende Gruppe darstellt
in dem Fall, dass Y
1 eine Abgangsgruppe
darstellt.
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Die Brückengruppen R und die X-Substituenten
sind wie hierin vorher definiert.
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Der Ligand-Vorläufer der Formel (3) kann durch
eine Überkreuz-Kopplungsumsetzung
von einem der 2-Indenyl-Vorläufer
der Formel (5) mit einem Cyclopentadienyl-Vorläufer der Formel (6) mit einem
Brücken-Vorläufer R(Y
2)
2 hergestellt werden:
worin:
X
1 bis
X
8 Substituenten darstellen,
Y
1 und Y
2 entweder
eine Abgangsgruppe oder eine Metallenthaltende Gruppe darstellen,
R
eine Brückengruppe
darstellt,
welche die Schritte umfasst: Umsetzung von 1 Äquivalent
des 2-Indenyl-Vorläufers
und 1 Äquivalent
des Cyclopentadienyl-Vorläufers mit
1 Äquivalent
des Brücken-Vorläufers, wobei
Y
2 eine Abgangsgruppe darstellt in dem Fall,
dass Y
1 eine Metallenthaltende Gruppe darstellt,
und Y
2 eine Metall-enthaltende Gruppe darstellt
in dem Fall, dass Y
1 eine Abgangsgruppe
darstellt.
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Die Brückengruppe R und die X-Substituenten
sind wie hierin vorher definiert.
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Eine Überkreuz-Kopplungsumsetzung
ist eine Umsetzung eines metallorganischen Reagens mit einer organischen
Verbindung, substituiert mit einer Abgangsgruppe.
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In solch einer Umsetzung werden das
Kohlenstoffatom, welches die metallorganische Gruppe enthält, und
das Kohlenstoffatom, welches die Abgangsgruppe enthält, durch
eine C-C Bindungsbildung gekoppelt. Beispiele für Abgangsgruppen (oben als
Y bezeichnet) sind: Halogene, Diazoniumgruppen, Sulfonate, Phosphate,
Phosphite, Sulfide, Sulfoxide, Sulfone, Selenide, Carboxylate, Ether,
Siliconether, Germaniumether.
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Eine metallorganische Gruppe ist
eine Gruppe mit der Formel
–Mm(Q1)n,
worin:
M
ein Element von Gruppe 1–14
der Tafel des Periodensystems außer Wasserstoff und Kohlenstoff
darstellt,
m die Wertigkeit von M darstellt,
Q1 einen Substituenten von M darstellt, zum
Beispiel Halogen, Hydroxy, Alkyl, Alkenyl, Aryl, Alkoxy, Alkenoxy, Aryloxy,
Trialkylsilyloxy, Trialkenylsilyloxy, Triarylsilyloxy, Alkylsulfid,
Alkenylsulfide, Arylsulfide, Dialkylamide, Dialkenylamide, Diarylamide,
Alkylalkenylamide, Alkylarylamide, Alkenylarylamide, wobei 2 oder
mehr Substituenten von Q1 verbunden sein
können,
um eine Ringstruktur zu bilden,
n die Anzahl an Substituenten
Q1 an M darstellt.
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Die metallorganische Gruppe kann
neutral sein, wenn n = m-1, oder anionisch, wenn n = m.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
steht eine der Abgangsgruppen Y1 oder Y2 für
Boronsäure.
In dem Fall kann der Ligand-Vorläufer gemäß Formel
3 durch Umsetzen von 1 Äquivalent
einer Indenyl-2-boronsäure
und 1 Äquivalent
eines Boronsäuresubstituierten
Cyclopentadienyl, welches Verbindung 1 enthält, mit 1 Äquivalent von R(Y2)2 hergestellt werden, oder durch Umsetzen
von 1 Äquivalent
von einem Indenyl-2-Y1 und 1 Äquivalent
von einer Cyclopentadienyl-enthaltenden Verbindung, substituiert
mit einer Y1-Gruppe mit 1 Äquivalent
von R-(Boronsäure)2, wobei Y1 eine
Abgangsgruppe darstellt und R für
eine Brückengruppe
steht.
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In diesem Verfahren, ist die Boronsäure substituiertes
Cyclopentadienyl enthaltende Verbindung vorzugsweise eine Indenyl-2-boronsäure oder
die Cyclopentadienyl enthaltende Verbindung, substituiert mit einer Y-Gruppe,
ist ein Indenyl-2-Y.
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Die Abgangsgruppe, in diesem Fall
Y2, kann Halogen oder ein Sulfonat sein.
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Die Abgangsgruppe ist vorzugsweise
Brom.
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Anstelle von Boronsäure können auch
Derivate davon, zum Beispiel Ester verwendet werden.
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Das nach Stand der Technik zum Beispiel
in WO-A-94/11406 beschriebene Verfahren für die Herstellung der Ligand-Vorläufer unter
Verwendung eines 2-Indanons hat den Nachteil, dass die Ausbeute
an Ligand-Vorläufer
gering ist. Weitere Nachteile sind, dass 2-Indanone teuer sind und
dass viele Ligand-Vorläufer durch
Verwendung dieses Verfahrens nicht hergestellt werden können.
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Um die Ligand-Vorläufer gemäß Formel
(4) in der bevorzugten Ausführungsform
herzustellen, werden 2 Äquivalente
einer Indenyl-2-boronsäure
mit 1 Äquivalent
von R(Y2)2 oder 2 Äquivalente von Indenyl-2-Y1 mit 1 Äquivalent
von R(Boronsäure)2 umgesetzt.
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Die Indenyl-2-boronsäure und
die Boronsäure
substituiertes Cyclopentadienyl enthaltende Verbindung werden durch
Kontaktieren eines Indens, substituiert mit einem Halogen an der
2-Position, oder
einer Cyclopentadien enthaltenden Verbindung, substi-tuiert mit
einem Halogen, mit Magnesium hergestellt, um eine Grignard-Lösung zu
bilden, welche sich mit einem Trialkoxyboran umsetzt.
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Beispiele für Trialkoxyborane sind Trimethoxyboran,
Triethoxyboran, Tributoxyboran und Triisopropoxyboran.
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Die Indenylverbindungen, welche in
dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet werden, können auf
unterschiedlichen synthetischen Wegen hergestellt werden, bestehend
aus als solchen bekannten Syntheseschritten. Sie können zum
Beispiel durch Umwandeln eines Ligand-Vorläufers in sein Dianion hergestellt werden.
Verbindungen, die zum Umwandeln des Ligand-Vorläufers in das Dianion geeignet
sind, sind metallorganische Verbindungen, Amine, Metallhydride und
Alkali- oder Erdalkalimetalle. Organolithium, Organomagnesium und
Organonatrium-Verbindungen können
zum Beispiel zu diesem Zweck verwendet werden, aber auch Natrium
oder Kalium. Insbesondere Organolithium-Verbindungen sind hochgradig
geeignet, vorzugsweise Methyllithium oder n-Butyllithium.
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Das so erhaltene Dianion wird nachfolgend
in die Indenylverbindung umgewandelt, welche in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendet wird, und zwar durch Transmetallisierung mit einer Verbindung
aus einem Übergangsmetall
von Gruppen 3, 4, 5 oder 6 des Periodensystems der Elemente (M in
Formel (1)). Siehe zum Beispiel EP-A-420436, EP-A-427697. Das in
NL-A-91011502 beschriebene Verfahren ist besonders geeignet. Beispiele
für Übergangsmetallverbindungen,
die zur Transmetallisierung geeignet sind, sind TiCl4, ZrCl4, HfCl4, Zr(OBu)4 und Zr(OBu)2Cl2. Die Transmetallisierung wird vorzugsweise
wie in NL-A-91011502 in einem Lösungsmittel
oder in einer Kombination aus Lösungsmitteln
durchgeführt,
die schwach zu Übergangsmetallen
aus den Gruppen 3, 4, 5 oder 6 koordinieren, mit höchstens
1 Mol-Äquivalent,
bezogen auf die Übergangsmetallverbindung,
von der ausgegangen wird, von einer Lewis-Base, von welcher die
konjugierte Säure einen
pka von größer als -2,5 hat. Beispiele
für geeignete
Lösungsmittel/Dispergiermittel
(pKa von konjugierter Säure ≤ -2,5) sind Ethoxyethan, Dimethoxyethan,
Isopropoxyisopropan, n-Propoxy-n-propan, Methoxybenzol, Methoxymethan,
n-Butoxy-n-butan, Ethoxy-n-butan und Dioxan. Ein Teil des Umsetzungsmediums
kann aus Kohlenwasserstoffen (Hexan und Ähnlichem) bestehen.
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Die Indenylverbindungen werden gegebenenfalls
in Gegenwart eines Co-Katalysators zur Polymerisation von einem
oder mehreren Olefinen verwendet.
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Zum Beispiel kann der Co-Katalysator
eine metallorganische Verbindung sein. Das Metall der metallorganischen
Verbindung kann ausgewählt
werden aus Gruppe 1, 2, 12 oder 13 der Perioden tafel der Elemente.
Geeignete Metalle schließen
zum Beispiel und ohne Einschränkung
Natrium, Lithium, Zink, Magnesium und Aluminium ein, wobei Aluminium
bevorzugt wird. Mindestens ein Kohlenwasserstoffrest ist direkt
an das Metall gebunden, um eine Kohlenstoff-Metall-Bindung vorzusehen.
Die in solchen Verbindungen verwendete Kohlenwasserstoffgruppe enthält vorzugsweise
1–30,
bevorzugterweise 1–10
Kohlenstoffatome. Beispiele für
geeignete Verbindungen schließen
ohne Einschränkung
Amylnatrium, Butyllithium, Diethylzink, Butylmagnesiumchlorid und
Dibutylmagnesium ein. Organoaluminiumverbindungen werden bevorzugt,
einschließlich
zum Beispiel und ohne Einschränkung
die folgenden: Trialkylaluminiumverbindungen wie Triethylaluminium
und Tri-isobutylaluminium; Alkylaluminiumhydride wie Di-isobutylaluminiumhydrid;
Alkylalkoxyorganoaluminiumverbindungen; und Halogen-enthaltende
Organoaluminiumverbindungen wie Diethylaluminiumchlorid, Diisobutylaluminiumchlorid
und Ethylaluminiumsesquichlorid. Vorzugsweise werden Aluminoxane
als Organoaluminiumverbindungen ausgewählt.
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Die Aluminoxane können auch Aluminoxane sein,
welche eine geringe Menge an Trialkylaluminium enthalten, vorzugsweise
0,5 bis 15 mol-% Trialkylaluminium. In diesem Fall beträgt die Menge
an Trialkylaluminium bevorzugter 1–12 mol-% Trialkylaluminium.
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Zusätzlich oder als eine Alternative
zu den metallorganischen Verbindungen als Co-Katalysator kann die
Katalysatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung eine Verbindung
einschließen,
welche ein nicht-koordinierendes oder schlecht koordinierendes Anion
enthält
oder in einer Umsetzung mit dem Übergangsmetallkomplex
der vorliegenden Erfindung ergibt. Solche Verbindungen sind zum
Beispiel in EP-A-426637 beschrieben worden. Solch ein Anion ist
ausreichend instabil so gebunden, dass es durch ein ungesättigtes
Monomer während
der Copolymerisation ersetzt wird. Solche Verbindungen werden ebenfalls
in EP-A-277003 und
EP-A-277004 erwähnt.
Solch eine Verbindung enthält
vorzugsweise ein Triarylboran oder ein Tetraarylborat oder ein Aluminium
oder Silicon Äquivalent
davon. Beispiele für
geeignete Co-Katalysator-Verbindungen schließen ohne Einschränkung die
folgenden ein:
- – Dimethylaniliniumtetrakis(pentafluorphenyl)borat
[c6H5N(CH3)2H]+ [B(C6F5)4]–;
- – Dimethylaniliniumbis(7,8-dicarbaundecaborat)-cobaltat
(III);
- – Tri(n-butyl)ammoniumtetraphenylborat;
- – Triphenylcarbeniumtetrakis(pentafluorphenyl)borat;
- – Dimethylaniliniumtetraphenylborat;
- – Tris(pentafluorphenyl)boran
und
- – Tetrakis(pentafluorphenyl)borat.
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Wie zum Beispiel in EP-A-500944 beschrieben,
kann das Umsetzungsprodukt eines halogenierten Übergangsmetallkomplexes und
einer metallorganischen Verbindung, wie zum Beispiel Triethylaluminium (TEA),
ebenfalls verwendet werden.
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Das Molverhältnis des Co-Katalysators bezogen
auf den Übergangsmetallkomplex
in dem Fall, dass eine metallorganische Verbindung als Co-Katalysator
gewählt
wird, liegt üblicherweise
im Bereich von etwa 1:1 bis etwa 10000:1 und vorzugsweise im Bereich
von etwa 1:1 bis etwa 2500:1. Falls eine Verbindung, welche ein
nicht-koordinierendes oder schlecht koordinierendes Anion enthält oder
ergibt, als Co-Katalysator ausgewählt wird, liegt das Molverhältnis üblicherweise
in einem Bereich von etwa 1:100 bis etwa 1000:1 und vorzugsweise
in einem Bereich von etwa 1:2 bis etwa 250:1.
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Wie es einem Fachmann bekannt wäre, kann
der Übergangsmetallkomplex,
als auch der Co-Katalysator in der Katalysatorzusammensetzung als
einzelner Bestandteil oder als Gemisch aus mehreren Bestandteilen
vorhanden sein. Zum Beispiel kann ein Gemisch gewünscht sein,
wo es einen Bedarf gibt, die molekularen Eigenschaften des Polymers
zu beeinflussen, wie Molekulargewicht und insbesondere Molekulargewichtsverteilung.
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Die Indenylverbindung gemäß (1) kann
durch ein als solches bekanntes Verfahren als Katalysatorbestandteil
für die
Polymerisation von einem Olefin verwendet werden.
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Die Erfindung betrifft insbesondere
ein Verfahren zur Polymerisation von (einem) α-Olefin(en). Die/Das α-Olefin(e)
wird/werden vorzugsweise ausgewählt
aus der Gruppe umfassend Ethylen, Propylen, Buten, Penten, Hexen,
Hepten und Octen, während
Gemische ebenfalls verwendet werden können. Bevorzugter wird/werden
Ethylen und/oder Propylen als α-Olefin
verwendet. Die Verwendung solcher Olefine führt zur Bildung von kristallinen
Polyethylenhomopolymeren und Copolymeren von sowohl niedriger, als
auch hoher Dichte (HDPE, LDPE, LLDPE usw.) und Polypropylen-Homopolymeren
und Copolymeren (PP und EMPP). Die für solche Produkte be nötigten Monomere
und die zu verwendenden Verfahren sind den Fachleuten bekannt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auch für die Herstellung
von amorphen oder gummiartigen Copolymeren, basierend auf Ethylen
und einem anderen α-Olefin
geeignet. Propylen wird vorzugsweise als das andere α-Olefin verwendet,
so dass EPM-Gummi gebildet wird. Es ist ebenfalls möglich, neben
Ethylen und dem anderen α-Olefin
ein Dien zu verwenden, so dass ein sogenanntes EADM-Gummi gebildet
wird, insbesondere EPDM (Ethylenpropylendiengummi).
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Die in dem Verfahren gemäß der Erfindung
verwendete Katalysatorzusammensetzung kann auf Träger, als
auch nicht auf Träger
verwendet werden. Die Katalysatoren auf Träger werden hauptsächlich in
Gasphase und Aufschlämmungsverfahren
verwendet. Der verwendete Träger
kann jeder als Trägermaterial
für Katalysatoren
bekannte Träger
sein, zum Beispiel Silica, Tonerde oder MgCl2.
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Das Trägermaterial ist vorzugsweise
Silica. Polymerisation des Olefins kann auf bekannte Weise in der
Gasphase, als auch in einem flüssigen
Umsetzungsmedium bewirkt werden. Im letzteren Fall sind sowohl Lösungs-,
als auch Suspensionspolymerisation geeignet, während die Menge des zu verwendenden Übergangsmetalls
so ist, dass sich seine Konzentration in dem Dispersionmittel auf
10–8-10–4 mol/l,
vorzugsweise 10–7-10–3 mol/l
beläuft.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung wird hiernach
mit Bezugnahme auf eine per se bekannte Polyethylenherstellung veranschaulicht
werden, welche für
die hier gemeinten Olefinpolymerisationen repräsentativ ist. Für die Herstellung
von anderen Polymeren auf der Basis eines Olefins wird der Leser
ausdrücklich
auf die Vielfalt an Veröffentlichungen
zu diesem Thema verwiesen.
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Die Herstellung von Polyethylen betrifft
ein Verfahren zur Homopolymerisation oder Copolymerisation von Ethylen
mit einem oder mehreren α-Olefinen
mit 3–12
Kohlenstoffatomen und gegebenenfalls einem oder mehreren nicht-konjugierten
Dienen. Die α-Olefine, die besonders
geeignet sind, sind Propylen, Buten, Hexen und Octen. Geeignete
Diene sind zum Beispiel 1,7-Octadien und 1,9-Decadien. Es ist gefunden
worden, dass die Katalysatorzusammensetzung der vorliegenden Erfindung
besonders für
Lö sungs-
oder Suspensionspolymerisation von Ethylen geeignet ist. Jede Flüssigkeit,
die gegenüber
dem Katalysatorsystem inert ist, kann als Dispersionsmittel bei
der Polymerisation verwendet werden. Ein oder mehrere gesättigte,
gerade oder verzweigte aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Butane,
Pentane, Hexane, Heptane, Pentamethylheptan oder Mineralölfraktionen
wie leichtes oder reguläres
Benzin, Naphtha, Kerosin oder Gasöl sind für diesen Zweck geeignet. Aromatische
Kohlenwasserstoffe, zum Beispiel Benzol und Toluol können verwendet
werden, aber aufgrund ihrer Kosten, als auch wegen Sicherheitsbedenken
wird es bevorzugt, solche Lösungsmittel
zur Herstellung in einem technischen Maßstab nicht zu verwenden. In
Polymerisationsverfahren in einem technischen Maßstab wird es daher bevorzugt,
als Lösungsmittel
die kostengünstigen
aliphatischen Kohlenwasserstoffe oder Gemische davon zu verwenden,
wie sie durch die petrochemische Industrie vertrieben werden. Falls
ein aliphatischer Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel verwendet wird,
kann das Lösungsmittel
dennoch geringere Mengen an aromatischem Kohlenwasserstoff, zum
Beispiel Toluol enthalten. Falls zum Beispiel Methylaluminoxan (MAO)
als Co-Katalysator verwendet wird, kann somit Toluol als Lösungsmittel
verwendet werden, um das MAO in gelöster Form dem Polymerisationsreaktor
zuzuführen.
Trocknen oder Reinigung ist wünschenswert,
falls solche Lösungsmittel
verwendet werden; dies kann ohne Probleme durch den durchschnittlichen Fachmann
durchgeführt
werden.
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Solch eine Lösungspolymerisation wird vorzugsweise
bei Temperaturen zwischen 150°C
und 250°C durchgeführt; im
Allgemeinen findet eine Suspensionspolymerisation bei niedrigeren
Temperaturen statt, vorzugsweise unter 100°C.
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Die sich aus der Polymerisation ergebende
Polymerlösung
kann durch ein per se bekanntes Verfahren aufgearbeitet werden.
Im Allgemeinen wird der Katalysator an einem Punkt während der
Verarbeitung des Polymers deaktiviert. Die Deaktivierung wird ebenfalls
auf eine per se bekannte Weise bewirkt, z.B. mittels Wasser oder
eines Alkohols. Entfernung der Katalysatorrückstände kann meistens ausgelassen
werden, weil die Menge an Katalysator in dem Polymer, insbesondere
der Gehalt an Halogen und Übergangsmetall
nun Dank der Verwendung des Katalysatorsystems gemäß der Erfindung
sehr gering ist.
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Polymerisation kann bei atmosphärischem
Druck bewirkt werden, aber auch bei einem erhöhten Druck von bis zu 500 MPa,
kontinuierlich oder diskontinuierlich. Falls die Polymerisation
unter Druck durchgeführt wird,
kann die Ausbeute an Polymer zusätzlich
erhöht
werden, was einen sogar noch geringeren Katalysatorrückstandsgehalt
ergibt. Vorzugsweise wird die Polymerisation bei Drücken zwischen
0,1 und 25 MPa durchgeführt.
Höhere
Drücke
von 100 MPa und aufwärts
können
angewendet werden, falls die Polymerisation in sogenannten Hochdruckreaktoren
durchgeführt
wird. In solch einem Hochdruckverfahren kann der Katalysator gemäß der vorliegenden
Erfindung ebenfalls mit guten Ergebnissen verwendet werden.
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Die Polymerisation kann auch in mehreren
Schritten durchgeführt
werden, sowohl in Folge, als auch parallel. Falls erforderlich können Katalysatorzusammensetzung,
Temperatur, Wasserstoffkonzentration, Druck, Verweilzeit usw. von
Schritt zu Schritt variiert werden. Auf diese Weise ist es ebenfalls
möglich,
Produkte mit einer größeren Molekulargewichtsverteilung
zu erhalten.
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Die Erfindung wird nun mittels der
folgenden nicht-einschränkenden
Beispiele veranschaulicht werden.
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Beispiele
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Beispiel I
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Die Synthese von [ortho-Bis(4-phenyl-2-indenyl)-benzol]zirconiumdichlorid
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I.1 4-Phenyl-2-brom-indan-1-on
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4-Phenylindan-1-on wurde gemäß den in
der Literatur bekannten Verfahren synthetisiert.
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4-Phenylindan-1-on (20,83 g, 0,10
mol) wurde in trockenem Dichlormethan (250 ml) gelöst. Bei
Kühlen mit
einem Eisbad wurde eine Lösung
aus Brom (16,30 g, 0,102 mol) in trockenem Dichlormethan (200 ml) durch
einen Tropftrichter mit einem Teflonzapfen während 1 Stunde zugegeben. Die
gelbe Lösung
durfte sich dann auf Raumtemperatur erwärmen und wurde bei Raumtemperatur
für 1 Stunde
gerührt.
Das Gemisch wurde in Wasser gegossen und die organische Phase wurde
mit gesättigtem
Natriumhydrogencarbonat und mit gesättigter Kochsalzlösung extrahiert.
Die organische Phase wurde über
Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungs mittel wurde in vacuo
entfernt, um ein gelbes Öl
zu hinterlassen (31,02 g, quantitativ). NMR zeigt eine Reinheit >90% an. Das Produkt
wurde als solches im nächsten
Schritt verwendet.
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I.2 4-Phenyl-2-brom-indan-1-ol
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Das rohe 4-Phenyl-2-brom-indan-1-on
(31,02 g, ~0,10 mol) wurde in einem Gemisch aus Tetrahydrofuran
(THF) (100 ml) und Methanol (50 ml) gelöst. Bei Kühlen in einem Eisbad wurde
Natriumborhydrid (6,67 g, 0,17 mol) in Portionen zugegeben. Gas
entwickelte sich stark und die Temperatur stieg auf Rückfluss.
Nach Rühren über Nacht
bei Umgebungstemperatur wurde das Gemisch mit Eis gelöscht und
mit Salzsäure
gesäuert.
Ether und Wasser wurden zugegeben und nach Schütteln wurde die organische
Phase abgetrennt. Die wässerige
Phase wurde zweimal mit Ether extrahiert und die vereinigten organischen
Phasen wurden mit gesättigter
Kochsalzlösung
extrahiert. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat getrocknet
und filtriert. Das Lösungsmittel
wurde in vacuo entfernt, um ein gelbes Öl zu hinterlassen (36,9 g,
quantitativ). Das Öl
wurde in warmem Toluol (100 ml) gelöst und warm filtriert. Zu dem
klaren Filtrat wurde warmes Hexan (800 ml) zugegeben, was Kristallisation
von flaumigen Mikronadeln ergab. Diese wurden filtriert, mit Hexan
gewaschen und getrocknet. Ausbeute: 25,08 g (87%).
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I.3 4-Phenyl-2-brominden
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Eine Lösung aus 4-Phenyl-2-brom-indan-1-ol
(13,51 g, 46,7 mmol) in Toluol (200 ml) wurde in einem Dean-Stark
Apparat mit p-Toluolsulfonsäure
(4 g) für
30 Min. gesiedet, nach welchem Zeitraum die erwartete Menge an Wasser
gesammelt wurde. Das Umsetzungsgemisch wurde gekühlt und auf Wasser gegossen. Ether
und eine verdünnte
Natriumhydrogencarbonatlösung
in Wasser wurde zugegeben und die wässerige Phase wurde abgetrennt.
Die organische Phase wurde mit verdünntem Natriumhydrogencarbonat
dreimal extrahiert. Die organische Phase wurde dann über Natriumsulfat
getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel
wurde in vacuo entfernt, um ein gelbes Öl zu hinterlassen. Kugelrohr-Destillation
(0,02 bar, 170–180°C) ergab
7,52 g Produkt (59%).
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I.4 (4-Phenylinden-2-yl)-boronsäure
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Unter einer Atmosphäre von trockenem
Stickstoff wurden Magnesiumdrehspäne (0,86 g, 35 mmol), bedeckt
mit trockenem THF (5 ml) durch 1,2-Dibromethan aktiviert. Es wurde
nachfolgend eine Lösung
aus 4-Phenyl-2-brominden (4,80 g, 17,7 mmol) in trockenem THF (20
ml) langsam zugegeben. Die braune Lösung wurde bei Raumtemperatur
für 1 Stunde
gerührt.
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Dann wurde die Grignard-Lösung zu
einer Lösung
aus Triisopropoxy-boran (4,6 ml, 20 mmol) in trockenem THF (10 ml)
bei –80°C durch eine
Spritze zugegeben. Die Lösung
durfte auf Raumtemperatur steigen, was Ausfällung ergab. Bei Raumtemperatur
verwandelte sie sich wieder in eine braun-farbige Lösung. Nach Rühren über Nacht
bei Umgebungstemperatur wurde das Gemisch mit Eis gelöscht und
mit Salzsäure
gesäuert.
Ether wurde zugegeben und nach Schütteln wurde die organische
Phase abgetrennt. Die wässerige
Phase wurde noch einmal mit Ether extrahiert und die vereinigten
organischen Phasen wurden mit gesättigter Kochsalzlösung extrahiert.
Die organische Phase wurde über
Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde in vacuo
entfernt, um ein gelbes Öl
(4,39 g) zu hinterlassen. Das Öl
wurde in einer kleinen Menge Ether gelöst und das Produkt durch Ausfällung in
Hexane erhalten (1,40 g, 34%).
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I.5 ortho-Bis(2-(4-phenylindenyl))-benzol
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Ein 25 cc Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass, wurde mit (4-Phenylinden-2-yl)-boronsäure (1,32
g, 5,6 mmol) und ortho-Dibrombenzol (0,64 g, 2,7 mmol) beschickt. Der
Kolben wurde durch Spülen
für etwa
1 Stunde unter eine Atmosphäre
von trockenem Stickstoff gebracht. Dann wurden Dimethoxyethan (16
ml) und Wasser (8 ml) zugegeben, gefolgt von Kaliumcarbonat (0,85
g). Das Zwei-Phasen-System aus zwei Lösungen wurde durch aufeinander
folgende Evakuierung bis zu Rückfluss und
Einlass von Stickstoffgas drei Mal deoxygeniert. Palladium-tetrakis(triphenylphosphin)
(0,15 g, 0,13 mmol, 2,3 mol-%) wurde zugegeben und das gelbe Gemisch
wurde auf Rückfluss
erhitzt. Während
dieses Verfahrens veränderte
sich die Farbe allmählich
innerhalb einer Stunde zu braun-gelb. Rückfluss wurde für einen
Zeitraum von 2 Stunden fortgesetzt. Nach Kühlen wurde das Gemisch in eine
verdünnte
Salzsäurelösung (50
ml) und Ether (50 ml) gegossen. Nach gutem Schütteln wurden die Schichten
getrennt. Die organische Phase wurde abgetrennt und aufeinander
folgend mit verdünnter
Salzsäure
zweimal und mit Wasser einmal extrahiert. Die organische Phase wurde über Natriumsulfat
getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft. Der ölige Rückstand
wurde Säulenchromatographie
an Silica unter Verwendung von Hexan mit steigenden Mengen an Ethylacetat
als Eluent unterworfen. Die vereinigten Produktfraktionen wurden
mit Aktivkohle behandelt, während
sie in Hexan siedeten. Nach Filtration und Eindampfen zu Trockenheit
verblieben 0,59 g reines Produkt (1,2 mmol, 47%).
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I.6 [ortho-Bis(4-phenyl-2-indenyl)-benzol]-zirconiumdichlorid
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Zu einer Lösung aus ortho-Bis(4-phenyl-2-indenyl)benzol
(0,56 g, 1,22 mmol) in trockenem Ether (8 ml) wurde n-Butyllithium
(1,6 M in Hexanen, 1,5 ml, 2,4 mmol) bei 0°C durch Eisbadkühlung zugegeben.
Die sich ergebende Suspension wurde bei Raumtemperatur für 5 Stunden
gerührt.
Mittlerweile wurde eine Suspension aus Zirconiumtetrachlorid (0,2843
g, 1,22 mmol) in trockenem Ether (7 ml) hergestellt. Die Suspensionen
(von Dianion in Ether und von Zirconiumtetrachlorid in Ether) wurden
in einem Aceton/Trockeneis-Bad gekühlt und durch ein gebogenes
Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur
steigen. Nach Rühren über Nacht
wurde ein Teil des Ethers unter vacuo abgedampft und die kalte Suspension wurde
filtriert. Der Rückstand
wurde mit trockenem Ether/Hexan 1:1 v/v Gemisch (5 ml) zwei Mal
gewaschen. Der Rückstand
wurde teilweise in heißem
Toluol (20 ml) gelöst
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre aus trockenem Stickstoff
filtriert. Das Filtrat wurde teilweise zu ~10 ml eingedampft. Stehen
für drei
Tage ergab feine gelbe Kristalle von einem Isomer (Fraktion A, 0,11
g, 15%, bestehend rein aus Isomer 1). Das Filtrat wurde teilweise
eingedampft, mit trockenen Hexanen verdünnt, um vollständige Ausfällung zu
ergeben. Die Hexane wurden abgedampft und wieder Lösung in
Toluol bereitet. Die trübe
Lösung
wurde filtriert und das Volumen wurde zu –3 ml reduziert. Nach Stehen
enthielt eine zweite Fraktion, bestehend aus feinen gelben Tupfen,
25–30%
eines anderen Isomers (Fraktion B, 0,10 g, 13%, bestehend aus 70–75% von
Isomer 1 und 25–30%
von Isomer 2). Das Filtrat wurde mit trockenen Hexanen verdünnt und
wiederholte Zyklen von Sieden und Kühlen ergaben die Bildung von
gelben Körnern
(Fraktion C, 0,18 g, 24%, bestehend aus ~40% von Isomer 1 und 60%
von Isomer 2).
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Beispiel II
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Die Synthese von [ortho-Bis(5-phenyl-2-indenyl)-benzol]zirconiumdichlorid
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II.1. 2-(4-Brombenzyl)malonat
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Ein Ein-Hals-Kolben von 2 1 wurde
mit 17,5 g (760 mmol) Natrium und 500 ml Ethanol beschickt. Das Gemisch
wurde über
Nacht gerührt.
Durch einen Tropftrichter wurde eine Lösung aus 128,1 g (800 mmol)
Diethylmalonat in 400 ml Ethanol zugegeben. Eine Lösung aus
98,4 g p-Brombenzylbromid in 100 ml Ethanol wurde zu dem Anion von
Diethylmalonat in etwa 40 Minuten zugegeben und nach Vollendung
wurde das Gemisch für
4 Stunden auf Rückfluss
erhitzt. Nach Abdampfen des Lösungsmittels
wurde das Produkt im nächsten Schritt
ohne weitere Reinigung verwendet.
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II.2. 2-(4-Brombenzyl)malonsäure
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Das in der Synthese von 2-(4-Brombenzyl)malonat
erhaltene Produkt wurde direkt für
die Synthese von 2-(4-Brombenzyl)malonsäure verwendet. Zu einem Ein-Hals-Kolben,
ausgestattet mit einem Rücklaufkondensator,
wurde das rohe Malonat zu einer Lösung aus 106 g Kaliumhydroxid
in 110 ml Wasser zugegeben. Das Umsetzungsgemisch wurde für 18 Stunden
bei Rückfluss
gerührt.
Zu dem Umsetzungsgemisch wurden 3,5 1 Wasser und etwa 240 ml Salzsäure zugegeben.
Die Wasserschicht wurde mit Diethylether extrahiert. Der Diethylether
wurde abgedampft, wonach ein teilweise hydrolysiertes Produkt erhalten
wurde. Das Produkt wurde wieder mit 110 g Kaliumhydroxid und 200
ml Wasser bei Rückfluss
für 18
Stunden hydrolysiert. Nach Aufarbeitung wie vorhergehend beschrieben
wurden 88,0 g 2-(4-Brombenzyl)malonsäure erhalten. Ausbeute: 84%.
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II.3. 3-(4-Brombenzyl)propionsäure
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Ein Ein-Hals-Kolben von 250 ml wurde
mit 82,8 g (300 mmol) 2-(4-Brombenzyl)malonsäure beschickt. Dieses wurde
für 2 Stunden
auf 165°C
erhitzt. 62,0 g 3-(4-Brombenzyl)propionsäure (89%) wurden erhalten.
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II.4. 3-(4-Brombenzyl)propionsäurechlorid
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Zu einem Drei-Hals-Kolben von 250
ml, ausgestattet mit einem Rücklaufkondensator,
wurden 62,0 g (270 mmol) 3-(4-Brombenzyl)propionsäure zugegeben.
Ein Tropftrichter wurde mit 80 ml Thionylchlorid beschickt. Dieses
wurde tropfenweise zur festen Propionsäure zugegeben. Nachdem die
Zugabe vollständig
war, wurde das Umsetzungsgemisch für 1 Stunde auf Rückfluss
erhitzt. Das Thionylchlorid wurde unter reduziertem Druck entfernt.
Toluol wurde zugegeben und aus dem Gemisch abgedampft, um die letzten Teile
des Thionylchlorids zu entfernen. Das feste Produkt wurde direkt
in der nächsten
Synthese verwendet.
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II.5. 6-Bromindan-1-on
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Ein Drei-Hals-Kolben von 1 1, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator,
wurde mit 50 g Aluminiumtrichlorid, gelöst in 500 ml CS2 beschickt.
Zu dem Gemisch wurde eine Lösung
aus dem rohen Säurechlorid in
100 ml CS2 zugegeben. Nach der Zugabe durfte
das Gemisch für
3 Stunden refluxieren. Der Inhalt des Kolbens wurde auf Eis gegossen
und Salzsäure
wurde bis pH = 1 zugegeben. Die Wasserschicht wurde mit Diethylether
extrahiert. Der Diethylether wurde einmal mit Wasser und einmal
mit gesättigter
Natriumchloridlösung gewaschen.
Die Etherschicht wurde über
Natriumsulfat getrocknet. Das Natriumsulfat wurde abfiltriert und
der Ether wurde abgedampft. Das Produkt wurde aus Toluol und Petroleumether
umkristallisiert. Es wurden 26,6 g 6-Bromindan-1-on erhalten (47%).
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II.6. 6-Phenylindan-1-on
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Zu einem Drei-Hals-Kolben von 500
ml, ausgestattet mit einem Kondensator, wurden 150 ml N-Methylpyrrolidon
(NMP), 10,45 g (49,5 mmol) 6-Bromindan-1-on und 19,9 g (54,2 mmol)
Tributylphenylzinn zugegeben. Zu diesem Gemisch wurden 1,05 g (1,50
mmol) Bis(triphenylphosphin)palladium(II)chlorid zugegeben. Das
Umsetzungsgemisch wurde für
4 Std. auf 85°C
erhitzt, gefolgt von Rühren
für 4 Stunden
bei Umgebungstemperatur. Eine Lösung
aus 23 g Kaliumfluorid in 50 ml Wasser wurde zugegeben. Die Feststoffe
wurden abfiltriert und das Filtrat wurde mit Diethylether verdünnt, einmal
mit Wasser und einmal mit gesättigter
Natriumchloridlösung
gewaschen. Die Etherschicht wurde unter reduziertem Druck eingedampft
und das feste Material wurde aus Toluol, Petroleumether kristallisiert.
Es wurden insgesamt 5,29 g 6-Phenylindan-1-on erhalten, Ausbeute:
51,4%.
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II.7. 6-Phenyl-2-bromindanon
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Zu einem Drei-Hals-Kolben von 250
ml wurden 10,35 g (49,7 mmol) 6-Phenylindan-1-on und 70 ml trockenes
Dichlormethan zugegeben. Brom, 8,4 g (53 mmol), gelöst in 80
ml Dichlormethan, wurde durch einen Tropftrichter über einen
Zeitraum von 30 Minuten zugegeben. Nachdem die Zugabe vollständig war,
wurde das Gemisch für
15 Minuten gerührt.
Zu dem Umsetzungsgemisch wurde Wasser zugegeben. Die Wasserschicht
und Dichlormethanschicht wurden getrennt. Die organische Schicht
wurde einmal mit Wasser gewaschen. Die Wasserschicht wurde einmal
mit Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten wurden
einmal mit gesättigter
Natriumbicarbonatlösung
gewaschen. Das Lösungsmittel
von den organischen Schichten wurde unter reduziertem Druck abgedampft.
Das verbleibende feste Material war die bromierte Verbindung, Ausbeute
12,84 g (90%).
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II.8. 6-Phenyl-2-bromindanol
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Zu einem Drei-Hals-Kolben von 250
ml, ausgestattet mit einem Kondensator, wurden 3,55 g (12,4 mmol)
6-Phenyl-2-brom-1indanon, 100 ml Tetrahydrofuran (THF) und 100 ml
absolutes Ethanol zugegeben. Es bildete sich eine dunkelrote Lösung und
0,40 g (10 mmol) Natriumborhydrid wurden in kleinen Portionen zugegeben.
Das Gemisch wurde für
15 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wurde auf
Eis gegossen und eine 5% Salzsäurelösung wurde
zugegeben. Das Wasserschicht wurde 3 Mal mit Ether extrahiert und
die vereinigte Etherschicht 2 Mal mit einer gesättigten NaCl-Lösung gewaschen.
Der Ether wurde unter reduziertem Druck abgedampft, was 2,57 g (8,89
mmol) 6-Phenyl-2-bromindanol
(72%) ergab .
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II.9. 5-Phenyl-2-brominden
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Zu einem Ein-Hals-Kolben von 500
ml, ausgestattet mit einem Tropftrichter und oben auf dem Trichter einem
Kondensator, wurden 10,19 g (35,2 mmol) 6-Phenyl-2-bromindanol,
0,671 g (0,10 mol-%) p-Toluolsulfonsäure und 350 ml Toluol zugegeben.
Nach 7 Stunden Refluxieren wurde das Gemisch mit Ether verdünnt und
mit Wasser und Wasser/NaHCO3 extrahiert.
Die organische Schicht wurde über
Na2SO4 getrocknet.
Das Na2SO4 wurde
abfiltriert und das Filtrat wurde unter reduziertem Druck eingedampft.
Das feste Material wurde in heißem
n-Pentan gelöst
und umkristallisiert, was 7,56 g (27,9 mmol) 5-Phenyl-2-brominden
ergab, Ausbeute: 79%.
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II.10. (5-Phenylinden-2-yl)-boronsäure
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Unter einer Atmosphäre von trockenem
Stickstoff wurden Magnesiumdrehspäne (0,61 g, 25 mmol), bedeckt
mit trockenem THF (5 ml) durch 1,2-Dibromethan aktiviert. Es wurde
nachfolgend eine Lösung
aus 5-Phenyl-2-brominden (3,40 g, 12,5 mmol) in trockenem THF (20
ml) langsam zugegeben. Die braune Lösung wurde bei Raumtemperatur
für 3 Stunden
gerührt.
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Dann wurde die Grignard-Lösung zu
einer Lösung
aus Tri isopropoxy-boran (6 ml, 25 mmol) in trockenem THF (20 ml)
bei –80°C durch eine
Spritze zugegeben. Die Lösung
durfte auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht bei Umgebungstemperatur
wurde das Gemisch mit Eis gelöscht
und mit Salzsäure gesäuert. Ether
wurde zugegeben und nach Schütteln
wurde die organische Phase abgetrennt. Die wässerige Phase wurde noch einmal
mit Ether extrahiert und die vereinigten organischen Phasen wurden
mit gesättigter Kochsalzlösung extrahiert.
Die organische Phase wurde über
Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Das Lösungsmittel wurde in vacuo
entfernt, um ein gelbes Öl
(2,93 g) zu hinterlassen. Das Öl
wurde in einer kleinen Menge Ether gelöst und das Produkt durch Ausfällung in
Hexane erhalten, Ausbeute 1,23 g (42%).
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II.11. ortho-Bis(5-phenyl-2-indenyl)-benzol
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Ein 25 cc Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass, wurde mit (4-Phenylinden-2-yl)-boronsäure (1,12
g, 4,74 mmol) und ortho-Dibrombenzol (0,53 g, 2,26 mmol) beschickt.
Der Kolben wurde durch Spülen
für etwa
1 Stunde unter eine Atmosphäre
von trockenem Stickstoff gebracht. Dann wurden Dimethoxyethan (16
ml) und Wasser (8 ml) zugegeben, gefolgt von Kaliumcarbonat (0,76
g). Das Zwei-Phasen-System
aus zwei Lösungen
wurde durch aufeinander folgende Evakuierung bis zu Rückfluss
und Einlass von Stickstoffgas drei Mal deoxygeniert. Palladium-tetrakis(triphenylphosphin)
(0,06 g, 0,05 mmol, 2 mol-%) wurde zugegeben und das gelbe Gemisch
wurde auf Rückfluss
erhitzt. Die Farbe veränderte
sich innerhalb einer Stunde allmählich
zu braun-gelb. Rückfluss
wurde über
Nacht fortgesetzt. Nach Kühlen
wurde das Gemisch in eine verdünnte
Salzsäurelösung (50
ml) und Ether (50 ml) gegossen. Nach gutem Schütteln wurden die Schichten
getrennt. Die organische Phase wurde abgetrennt und aufeinanderfolgend
mit verdünnter
Salzsäure
zweimal und mit Wasser zweimal extrahiert. Die organische Phase
wurde über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft
(1,31 g). Der ölige
Rückstand
wurde Säulenchromatographie
an Silica unter Verwendung von Hexan mit steigenden Mengen an Ethylacetat
als Eluent unterworfen. Die Fraktionen, welche das Produkt enthielten,
wurden gesammelt. Die vereinigten Produktfraktionen beliefen sich
auf 0,87 g reines Produkt (1,9 mmol, 84%).
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II.12. [ortho-Bis(5-phenyl-2-indenyl)-benzol]zirconiumdichlorid
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Zu einer Lösung aus ortho-Bis(5-phenyl-2-indenyl)-benzol
(0,85 g, 1,85 mmol) in trockenem Ether (10 ml) wurde n-Butyllithium (1,6
M in Hexanen, 2,3 ml, 3,7 mmol) bei 0°C durch Eisbadkühlung zugegeben.
Die sich ergebende dunkelrote Lösung
wurde bei Raumtemperatur für
5 Stunden gerührt.
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Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (0,431 g, 1,85 mmol) in trockenem Ether (10
ml) hergestellt.
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Die Lösung aus Dianion in Ether und
die Suspension aus Zirconiumtetrachlorid in Ether wurden in einem
Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur durfte
auf Raumtemperatur steigen, was eine orange rote Suspension ergab.
Nach Rühren über Nacht
wurde eine zitronengelbe Suspension erhalten. Die Suspension wurde
filtriert und die Feststoffe wurden mit trockenem Ether/Hexan 1:1
v/v Gemisch (5 ml) zwei Mal gewaschen. Der verbleibende Feststoff
wurde teilweise in heißem
Toluol (20 ml) gelöst,
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre aus trockenem Stickstoff
filtriert. Nach Stehen über
Nacht wurde das trübe
Filtrat mit Norit gesiedet und heiß filtriert. Die klare gelbe
Lösung
wurde teilweise eingedampft und verlängertes Stehen in einem Kühlschrank
ergab 0,14 g gelbes Pulver (12%), welches ein 1:1 Gemisch aus beiden
2 Isomeren enthielt, wie durch NMR angezeigt.
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Beispiel III
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Die Synthese von [ortho-Bis(2-indenyl)benzol]zirconiumdichlorid
und [ortho-Bis(2-indenvl)benzol]hafniumdichlorid
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III.1 2-Brominden
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Zu 1009 g 2-Brom-1-indanol (4,74
mol) wurden 800 ml Toluol und 25 g Amberlist® 15
(Säureionenaustauschharz)
zugegeben. Das Gemisch wurde für
2 Stunden auf Rückfluss
erwärmt,
gefolgt von 4 Stunden azeotroper Entfernung von Wasser. Das Amberlist
wurde abfiltriert und das Toluol wurde von dem Filtrat abgedampft.
Der Rückstand
wurde unter reduziertem Druck destilliert, was 400 g (43%) eines
hellgelben Öls
ergab, welches sich beim Stehen verfestigte.
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III.2 (2-Indenyl)boronsäure
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Magnesiumdrehspäne (9,72 mol, 0,40 mol), bedeckt
mit trockenem THF (50 ml) wurden mit 1,2-Dibromethan aktiviert.
Dann wurde eine Lösung
aus 2-Brominden (39,01 g, 0,20 mol) in trockenem THF (200 ml) langsam
während
45 Min. unter Kühlen
mit einem Eisbad, um die Temperatur unter 20°C zu halten, zugegeben. Das
Gemisch wurde bei Raumtemperatur für 2 Std. nach vollständiger Zugabe
gerührt.
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Durch eine Spritze wurde die Grignard-Lösung von
den überschüssigen Magnesiumdrehspänen dekantiert
und langsam zu einer Lösung
aus Tri(isopropoxy)boran (92 ml, 0,40 mol) in trockenem THF (250
ml) bei –30
bis –50°C zugegeben.
Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen und Rühren wurde über Nacht
fortgesetzt. Das Gemisch wurde mit Wasser gelöscht, dann wurde verdünnte Salzsäure (25
ml konzentriert (37%) in 250 ml Wasser) zugegeben. Das Gemisch wurde
für 30
Min. gerührt,
dann in einen Trenntrichter übertragen.
Die organische Phase wurde abgetrennt und die wässerige Phase wurde drei Mal
mit Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden
drei Mal mit einer kleinen Menge an gesättigter Kochsalzlösung extrahiert.
Die organische Phase wurde über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft.
Der Rückstand
wurde in siedendem Ether (200 ml) gelöst, dann wurden Hexane zugegeben
(400 ml). Schnellfiltration der trüben Lösung entfernte einige Verunreinigungen.
Das klare Filtrat wurde langsam und teilweise am Rotationsverdampfer
eingedampft, um weißes
Pulver zu ergeben. Nach Filtrieren, Waschen und Trocknen belief
sich die Gesamtausbeute an Produkt auf 18,54 g, 58%).
-
III.3 ortho-Bis(2-indenyl)benzol
-
Ein 1000 ml Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass, wurde mit Indenyl-2-boronsäure (14,80 g, 93 mmol) und
ortho-Dibrombenzol (10,39 g, 44,05 mmol) beschickt. Der Kolben wurde
durch Spülen
für etwa
1 Stunde unter eine Atmosphäre
von trockenem Stickstoff gebracht. Dann wurden Dimethoxyethan (100
ml) und Wasser (50 ml) zugegeben, gefolgt von Kaliumcarbonat (13,92
g, 101 mmol). Das Zwei-Phasen-System
aus zwei Lösungen
wurde durch aufeinander folgende Evakuierung bis zu Rückfluss
und Einlass von Stickstoffgas drei Mal deoxygeniert. Palladium-tetrakis(triphenylphosphin)
(0,62 g, 0,54 mmol, 1,2%) wurde zugegeben und das gelbe Gemisch
wurde auf Rückfluss
erhitzt. Die Farbe veränderte
sich allmählich
innerhalb einer Stunde zu braun-gelb. Rückfluss wurde für einen
Zeitraum von 16 Stunden fortgesetzt. Nach Kühlen wurde das Ge misch in eine
verdünnte
Salzsäurelösung (500
ml) und Ether (500 ml) gegossen. Nach gutem Schütteln wurden die Schichten
getrennt. Die organische Phase wurde abgetrennt und aufeinander
folgend mit verdünnter
Salzsäure
zweimal und mit Wasser zweimal extrahiert. Die organische Phase
wurde über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft.
Der Rückstand
wurde in einem siedenden Gemisch aus Ethylacetat (100 ml) und Hexanen
(500 ml) gelöst.
Die braune Lösung
wurde mit Aktivkohle behandelt und filtriert, um eine orange Lösung zu
ergeben. Nach Eindampfen zu Trockenheit wurde der orange Feststoff
aus Ethanol (96%, 11) kristallisiert, wieder mit Aktivkohle behandelt,
was eine Ausbeute von 11,56 g (85,6%) Produkt ergab.
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III.4 ortho-Brom-(2-indenyl)benzol
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Ein 2000 ml Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass, wurde mit Indenyl-2-boronsäure (32,0 g, 0,20 mol) und
ortho-Dibrombenzol (96,0 g, 0,41 mol) beschickt. Der Kolben wurde
durch Spülen
für etwa
1 Stunde unter eine Atmosphäre
von trockenem Stickstoff gebracht. Dann wurden Dimethoxyethan (600
ml) und Wasser (300 ml) zugegeben, gefolgt von Kaliumcarbonat (31,60
g, mmol). Das Zwei-Phasen-System
aus zwei Lösungen
wurde durch aufeinander folgende Evakuierung bis zu Rückfluss
und Einlass von Stickstoffgas drei Mal de-oxygeniert. Palladium-tetrakis(triphenylphosphin)
(1,20 g, 2 mmol, 0,5 mol-%) wurde zugegeben und das gelbe Gemisch
wurde auf Rückfluss
erhitzt. Die Farbe veränderte
sich allmählich
innerhalb einer Stunde zu braun-gelb. Rückfluss wurde für einen
Zeitraum von 16 Stunden fortgesetzt. Nach Kühlen wurde das Gemisch in eine
verdünnte
Salzsäurelösung (1000
ml) und Ether (500 ml) gegossen. Nach gutem Schütteln wurden die Schichten
getrennt. Die organische Phase wurde abgetrennt und aufeinanderfolgend
mit verdünnter
Salzsäure
zweimal und mit Wasser zweimal extrahiert. Die organische Phase
wurde über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft.
Der Rückstand
wurde in siedendem Ethanol (500 ml) gelöst und mit etwas Aceton verdünnt. Kühlen ergab
3,90 g eines weißen
Pulvers, welches das ortho-Bis-(2-indenyl)benzol (12,7 mmol, 12,7%)
war. Das Filtrat wurde zu Trockenheit eingedampft und Destillation
in vacuo (0,46 mbar) unterworfen, was 28,85 g (0,106 mol, 53%) reines
Produkt destillierte.
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III.5 [ortho-Bis(2-indenyl)benzol]zirconiumdichlorid
-
Ein 1000 ml Drei-Hals-Kolben wurde
mit ortho-Bis(2-indenyl)benzol (7,70 g, 25 mmol) beschickt und durch
Evakuieren/Einlass von Stickstoff unter eine Atmosphäre von trockenem
Stickstoff gebracht. Trockener und Sauerstoff-freier Ether (100
ml) wurde zugegeben. Die sich ergebende Suspension wurde durch Eisbad auf
0°C gekühlt und
eine Lösung
aus n-Butyllithium (1,6 M in Hexanen, 31,1 ml, 50 mmol) wurde zugegeben. Die
sich ergebende Suspension wurde bei Raumtemperatur für 4 Stunden
gerührt.
-
Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (5,83 g, 25 mmol) in trockenem Ether (50
ml) hergestellt: gekühlter
Ether (–20°C) wurde
zu dem Zirconiumtetrachlorid, welches in 100 ml Schlenkkolben unter
einer Stickstoffatmosphäre
enthalten war, durch ein gebogenes Verbindungsrohr zugegeben. Dann
durfte die Temperatur auf Raumtemperatur steigen und Rühren wurde
für 30
Min. fortgesetzt. Die Suspensionen (von Dianion in Ether und von
Zirconiumtetrachlorid in Ether) wurden in einem Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur
durfte auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht wurde die Suspension
(unter Stickstoffatmosphäre)
filtriert und die Feststoffe wurden zweimal mit trockenem Ether
gewaschen. Der Feststoff wurde teilweise in heißem Toluol gelöst und die
Suspension wurde unter einer Atmosphäre aus trockenem Stickstoff
heiß filtriert.
Die klaren gelben Filtrate wurden langsam auf Umgebungstemperatur
gekühlt,
was gelbe Kristalle als reines Produkt ergaben (6,35 g, 13,7 mmol,
54,4%.
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III.6 [ortho-Bis(2-indenyl)benzol]hafniumdichlorid
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Zu einer Suspension aus ortho-Bis(2-indenyl)benzol
(0,77 g, 2,5 mmol) in trockenem Ether (10 ml) wurde n-Butyllithium
(1,6 M in Hexanen, 3,1 ml, 5 mmol) bei 0°C durch Eisbadkühlung zugegeben.
Anfänglich löste sich
alles, dann fällte
ein Pulver aus. Die sich ergebende Suspension wurde bei Raumtemperatur
für 4 Stunden
gerührt.
Mittlerweile wurde eine Suspension aus Hafniumtetrachlorid (0,800
g, 2,5 mmol) in trockenem Ether (10 ml) hergestellt; gekühlter Ether
(–20°C) wurde
zu dem Hafniumtetrachlorid, das in einem 100 ml Schlenkkolben unter
Stickstoffatmosphäre
enthalten war, durch ein gebogenes Verbindungsrohr zugegeben. Dann
durfte die Temperatur auf Raumtemperatur steigen und Rühren wurde
für 30
Min. fortgesetzt.
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Die Suspensionen (von Dianion in
Ether und von Hafniumtetrachlorid in Ether) wurden in einem Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur
durfte auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht wurde die Suspension
filtriert (unter Stickstoffatmosphäre) und die Feststoffe wurden
mit trockenem Ether (5 ml) drei Mal gewaschen. Der Feststoff wurde
teilweise in heißem
Toluol (100 ml) gelöst
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff heiß filtriert.
Das klare gelbe Filtrat; wurde langsam auf Umgebungstemperatur gekühlt, was
gelbe Kristalle aus reinem Produkt (0,79 g, 57%) ergab. Weitere
12% Ausbeute wurden durch Kühlen
des Filtrats auf –20°C erhalten.
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Beispiel IV
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Die Synthese von [ortho-Bis(1-methyl-2-indenyl)-benzol]zirconiumdichlorid
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IV.1 ortho-Bis(1-methyl-2-indenyl)-Benzol
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1,75 g des Produkts von Umsetzung
III.3 wurden in 40 ml Ether (5,72 mmol) suspendiert. Bei –70°C wurden
2 Äquivalente
Butyllithium zugegeben (7,1 ml). Die weiße Suspension wurde bei Raumtemperatur
für 4 Stunden
gerührt.
Dann wurde die Suspension wieder gekühlt und Methyliodid wurde zugegeben
(1,62 g). Das Gemisch wurde für
8 Stunden gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde abgedampft. Das Produkt wurde in Ethanol gelöst und ergab
gelbe Kristalle (0,83 g, 43%) bei –20°C.
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IV.2 [ortho-Bis(1-methyl-2-indenyl)-benzol]zirconiumdichlorid
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0,85 g (2,54 mmol) des Produkts von
IV.1 wurden in 30 ml Ether gelöst.
Bei –70°C wurden
3,1 ml Butyllithium zugegeben. Das Umsetzungsgemisch wurde bei Raumtemperatur
für 3 Stunden
gerührt.
Bei –70°C wurden
0,60 g (2,54 mmol) Zirconiumtetrachlorid zugegeben. Die Suspension
wurde 8 Stunden gerührt,
wonach das Lösungsmittel
abgedampft wurde. Das Produkt wurde mit 40 ml Toluol gewaschen und
abfiltriert. Der gelbe Rückstand
wurde unter Eindampfen getrocknet.
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Beispiel V
-
Die Synthese von [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-dimethylsilyl-bis
(inden)]zirconiumdichlorid
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V.1. 1,2-Phenylen-bis(2-indenyl)1,1'-dimethylsilyl
-
Zu einer Lösung aus ortho-Bis(2-indenyl)benzol
(0,92 g, 3,0 mmol) in trockenem Diethylether (15 ml) wurde n-Butyllithium
in Hexanen (3,8 ml, 1,6 M in Hexanen, 6,0 mmol) unter Kühlen mit
Eisbad zugegeben. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen
und Rühren
wurde für
2 Stunden fortgesetzt. Es wurde mehr Ether (25 ml) zugegeben und
die Suspension wurde auf –78°C gekühlt. Eine
Lösung
aus frisch destilliertem Dimethyldichlorsilan (0,39 g, 3,0 mmol)
in trockenem Ether (5 ml) wurde langsam durch eine Spritze zugegeben.
Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen und das Gemisch
wurde für
3 Tage gerührt.
Zu dem Gemisch wurde Wasser (60 ml), dann 30 ml Ethanol zugegeben.
Das klebrige Pulver wurde abfiltriert und mit Ethanol gewaschen,
um ein schönes,
flockiges Pulver aus reinem Produkt zu ergeben (0,67 g, 1,8 mmol, 62%).
-
V.2. [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-dimethylsilylbis(inden)]zirconiumdichlorid
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Zu einer Suspension aus 1,2-Phenylen-bis(2-indenyl)1,1'-dimethylsilyl (0.65
g, 1,80 mmol) in trockenem Ether (11 ml) wurde n-Butyllithium (1,6
M in Hexanen, 2,3 ml, 3,6 mmol) bei 0°C durch Eisbadkühlung zugegeben.
Die Suspension wurde bei Raumtemperatur für 5 Stunden gerührt.
-
Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (0,419 g, 1,8 mmol) in trockenem Ether (7
ml) hergestellt.
-
Die Suspensionen (aus Dianion in
Ether und aus Zirconiumtetrachlorid in Ether) wurden in einem Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur
durfte auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht wurde ein Teil des
Ethers abgedampft und die kalte Suspension wurde filtriert. Der
Rückstand
wurde mit trockenem Ether (5 ml) drei Mal gewaschen. Der Rückstand wurde
teilweise in heißem
Toluol (20 ml) gelöst
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff
heiß filtriert.
Das leicht trübe
gelbe Filtrat wurde wieder filtriert, dann wurde das Filtrat teilweise eingedampft
und die Lösung
mit trockenem Hexan verdünnt,
um die Ausfällung
von reinem Produkt zu ergeben (0,50 g, 0,96 mmol, 53%).
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Beispiel VI
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Die Synthese von [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-diphenylsilyl-bis
(inden)]zirconiumdichlorid
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VI.1. 2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-diphenylsilyl-bis(inden)
-
Zu einer Lösung aus ortho-Bis(2-indenyl)benzol
(0,92 g, 3,0 mmol) in trockenem Ether (15 ml) wurde n-Butyllithium
in Hexanen (3,8 ml, 1,6 M in Hexanen, 6,0 mmol) unter Kühlen mit
Eisbad zugegeben. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen
und Rühren
wurde für
2 Stunden fortgesetzt. Mehr Ether (20 ml) wurde zugegeben und die
Suspension wurde auf –78°C gekühlt. Eine
Lösung
aus Diphenyldichlorsilan (0,76 g, 3,0 mmol) in trockenem Ether (5
ml) wurde langsam durch eine Spritze zugegeben. Die Temperatur durfte auf
Raumtemperatur steigen und das Gemisch wurde für 6 Tage gerührt. Zu
dem Gemisch wurde schnell Wasser (30 ml), dann Ethanol (50 ml) zugegeben.
Das Pulver wurde abfiltriert und mit Ethanol gewaschen, um ein flockiges
Pulver aus reinem Produkt zu ergeben (0,50 g, 1,1 mmol, 36%).
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VI.2 [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-diphenylsilyl-bis(inden)]zirconiumdichlorid
-
Zu einer Suspension aus 1,2-Phenyldiyl-1,1'-dimethylsilyl-2,2'-inden (0,39 g, 0,80
mmol) in trockenem Ether (5 ml) wurde n-Butyllithium (1,6 M in Hexanen,
1,0 ml, 1,6 mmol) bei 0°C
durch Eisbadkühlung
zugegeben. Die sich ergebende Lösung
wurde bei Raumtemperatur für
5 Stunden gerührt.
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Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (0,1866 g, 0,8 mmol) in trockenem Ether (5
ml) hergestellt.
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Die Lösung aus Dianion in Ether und
die Suspension aus Zirconiumtetrachlorid in Ether wurden in einem
Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur durfte
auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht wurde ein Teil des
Ethers in vacuo abgedampft und die kalte Suspension wurde filtriert.
Der Rückstand
wurde mit trockenem Ether (5 ml) drei Mal gewaschen. Der Rückstand
wurde teilweise in heißem
Toluol (10 ml) gelöst
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff
heiß filtriert.
Das leicht trübe
gelbe Filtrat wurde wieder filtriert, dann wurde das Filtrat teilweise
eingedampft. Es trennten sich gelbe, feine Kristalle ab (0,03 g,
6%).
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Beispiel VII
-
Die Synthese von [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-(1,2-ethandiyl)-bis(inden)]zirconiumdichlorid
-
VII.1. 2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-(1,2-ethandiyl)-bis(inden)
-
Zu einer Lösung aus ortho-Bis(2-indenyl)benzol
(0,92 g, 3,0 mmol) in trockenem Ether (15 ml) wurde n-Butyllithium
in Hexanen (3,8 ml, 1,6 M in Hexanen, 6,0 mmol) unter Kühlen mit
Eisbad zugegeben. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen
und Rühren
wurde für
2 Stunden fortgesetzt. Mehr Ether (20 ml) wurde zugegeben und die
Suspension wurde auf –78°C gekühlt. Eine
Lösung
aus 1,2-Dibromethan (0,56 g, 3,0 mmol) in trockenem Ether (5 ml)
wurde langsam durch eine Spritze zugegeben. Die Temperatur durfte
auf Raumtemperatur steigen und das Gemisch wurde für 6 Tage
gerührt.
Zu dem Gemisch wurde schnell Wasser (30 ml), dann Ethanol (50 ml)
zugegeben. Das Pulver wurde abfiltriert und mit Ethanol gewaschen,
um ein flockiges Pulver aus fast reinem Produkt (Fraktion A, 0,22
g) zu ergeben. Das Filtrat wurde zu Trockenheit eingedampft, in
heißem
Aceton gelöst
und heiß filtriert.
Das klare Filtrat wurde mit Wasser verdünnt und teilweise eingedampft,
was Ausfällung
eines feinen Pulvers (Fraktion B, 0,71 g) ergab.
-
Um reines Produkt zu erhalten, wurde
Fraktion A aus Ethanol/Aceton kristallisiert, um reines Produkt (0,07
g, 7%) zu ergeben. Die eingedampfte Stammflüssigkeit davon, vereinigt mit
Fraktion B, wurde in siedendem Hexan/Ethylacetat 4:1 v/v gelöst, mit
Aktivkohle behandelt und heiß filtriert,
um das meiste des Ausgangsmaterials zu entfernen. Kristallisation
aus Ethanol/Aceton ergab eine weitere Produkternte (0,20 g, 20%).
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VII.2. [2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-(1,2-ethandiyl)-bis(inden)]zirconiumdichlorid
-
Zu einer Suspension aus 2,2'-(1,2-Phenyldiyl)-1,1'-(1,2-ethandiylbis(inden)
(0,27 g, 0,81 mmol) in trockenem Ether (5 ml) wurde n-Butyllithium
(1,6 M in Hexanen, 1,0 ml, 1,6 mmol) bei 0°C durch Eisbadkühlung zugegeben.
Die sich ergebende Suspension wurde bei Raumtemperatur für 5 Stunden
gerührt.
-
Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (0,1887 g, 0,81 mmol) in trockenem Ether
(5 ml) hergestellt. Die Lösung
aus Dianion in Ether und die Suspension aus Zirconiumtetrachlorid
in Ether wurde in einem Aceton/Trockeneis-Bad gekühlt und
durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur durfte
auf Raumtemperatur steigen. Nach Rühren über Nacht wurde ein Teil des
Ethers unter vacuo abgedampft und die kalte Suspension wurde filtriert.
Der Rückstand
wurde mit trockenem Ether (5 ml) drei Mal gewaschen. Der Rückstand
wurde teilweise in heißem
Toluol (40 ml) gelöst
und die Suspension wurde unter einer Atmosphäre von trockenem Stickstoff
heiß filtriert.
Das klare Filtrat sonderte beim Stehen Kristalle ab (0,147 g, 37%).
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Beispiel VIII
-
Die Synthese von [2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl]zirconiumdichlorid
und [2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl]hafniumdichlorid
-
VIII.1. 2,2'-Dilithio-biphenyl-bis-trimethyl-ethylen-tiamin
(TMEDA)-Addukt
-
Ein 2000 ml Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass wurde mit Butyllithium in Hexanen (1 1, 1,6
mol) beschickt. Während
Kühlen
mit einem Eisbad wurde langsam TMEDA (241 ml, 0,67 mol) zugegeben.
Während
dieses Verfahrens bildete sich eine dicke Suspension, die sich am
Ende, als alles zugegeben war, wieder löste. Dann wurde Biphenyl (103
g, 0,67 mol) in Portionen zugegeben. Das Gemisch wurde langsam auf
55°C erhitzt
und die Temperatur wurde für
2,5 Stunden gehalten. Kühlen
der trüben
und rotbraunen Lösung über Nacht
bei –20°C ergab gelbe
Kristalle in einer trüben
und rotbraunen Lösung.
Die Stammflüssigkeit
wurde durch ein gebogenes Verbindungsrohr dekantiert und der Rückstand
mit kaltem Hexan zweimal gewaschen. Nach Trocknen werden 131,57
g (0,33 mol, 49%) erhalten.
-
VIII.2. 2,2'-Biphenylboronsäure
-
Eine Suspension aus 2,2'-Dilithio-biphenyl-bis-TMEDA-Addukt
(131,57 g, 0,33 mol) in trockenem Ether (1000 ml) wurde durch ein
Trockeneis/Aceton-Bad auf –78°C gekühlt. Trimethoxyboran
(225 ml, 1,98 mol) wurde langsam durch eine Spritze während 30
Min. zugegeben. Anfänglich
löste sich
die ganze gelbe Suspension schnell, was eine orange-braune Lösung gab,
während
der ersten zugegebenen 50 ml; dann verwandelte sich das Umsetzungsgemisch
in eine weiße
Suspension und zum Schluss wurde eine klare Lösung erhalten. Das Umsetzungsgemisch
durfte sich auf Raumtemperatur erwärmen und wurde über Nacht
gerührt. Das
Gemisch wurde mit Wasser (300 ml) gelöscht und für 4 Stunden gerührt. Dann
wurde eine verdünnte
Lösung
aus Salzsäure
(100 ml von 37% Lösung
in 400 ml Wasser) zugegeben und das Gemisch wurde für 1 Stunde
gerührt.
Das Gemisch wurde mit gesättigter
Kochsalzlösung
verdünnt
und die organische Phase wurde abgetrennt. Die wässerige Phase wurde zweimal
mit Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden
mit gesättigter
Kochsalzlösung
extrahiert, über
Natriumsulfat getrocknet, filtriert und zu Trockenheit eingedampft,
was 89,4 g eines gelben Feststoffs hinterließ. Der Feststoff wurde in Ether
(100 ml) gelöst
und Hexan wurde zugegeben. Sieden und Kühlen ergab ein feines weißes Pulver
(37,68 g, 0,1545 mol, 53%).
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VIII.3 2,2'-Bis(2-indenyl)-biphenyl
-
Ein 500 ml Drei-Hals-Kolben, ausgestattet
mit einem Rücklaufkondensator
und Stickstoffeinlass wurde mit 2,2'-Biphenylboronsäure (12,2
g, 0,677 mmol) und 2-Brominden (24,38 g, 125 mmol) und Kaliumcarbonat (15,8
g, 0,114 mol) beschickt. Der Kolben wurde durch Spülen für etwa 1
Stunde unter eine Atmosphäre
von trockenem Stickstoff gebracht. Dann wurden Dimethoxyethan (125
ml) und Wasser (63 ml) zugegeben. Das Zwei-Phasen-System aus zwei Lösungen wurde
durch aufeinander folgende Evakuation bis zu Rückfluss und Einlassen von Stickstoffgas
drei Mal deoxygeniert. Palladium-tetrakis(triphenylphosphin) (2,9
g, 2,5 mmol, 5 mol-%) wurde zugegeben und das gelbe Gemisch wurde
auf Rückfluss
erhitzt. Rückfluss
wurde für
einen Zeitraum von 16 Stunden fortgesetzt. Nach Kühlen wurde
das Gemisch mit Wasser und Aceton verdünnt, dann das weiße Pulver
filtriert (Fraktion A, 4,76 g, 12,5 mmol, 18,5%). Aus der Stammflüssigkeit
konnte eine weitere Ernte an braunem Pulver (Fraktion B, 4,38 g,
11,5 mmol, 13,1%) durch Verdünnung
mit Wasser und teilweises Abdampfen von Lösungsmittel erhalten werden.
Durch Kristallisation aus Aceton mit etwas Dichlormethan wurde reines
Produkt erhalten.
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Gesamtausbeute an reinem Produkt:
5,98 g (15,6 mmol, 23,1%).
-
VIII.4. [2,2'-Bis(2-indenyl)-biphenyl]zirconiumdichlorid
-
Ein 100 ml Schlenkkolben, beschickt
mit einem Rührstab
und 2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl
(3,84 g, 10,0 mmol) wurde unter eine Atmosphäre von Trockenem gebracht.
Trockener Ether (40 ml) wurde zugegeben. Die sich ergebende Suspension
wurde durch Eisbad auf 0°C
gekühlt
und eine Lösung
aus n-Butyllithium (1,6 M in Hexanen, 12,5 ml, 20,0 mmol) wurde
zugegeben. Das Gemisch durfte sich langsam auf Raumtemperatur erwärmen. Die
Kristalle lösten
sich langsam, während
sich eine feine Suspension bildete. Rühren bei Raumtemperatur wurde
für 4 Stunden
fortgesetzt.
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Mittlerweile wurde eine Suspension
aus Zirconiumtetrachlorid (2,34 g, 10 mmol) in trockenem Ether (40
ml) hergestellt. Die Suspensionen (von Dianion in Ether und von
Zirconiumtetrachlorid in Ether) wurden in einem Aceton/Trockeneis-Bad
gekühlt
und durch ein gebogenes Verbindungsrohr gemischt. Die Temperatur durfte
sich auf Raumtemperatur erwärmen.
Nach Rühren
für zwei
Tage wurde die Suspension filtriert (unter Stickstoffatmosphäre) und
der Rückstand
wurde mit trockenem Ether drei Mal gewaschen (die letzte Wäsche war
farblos). Der Rückstand
wurde teilweise in siedendem Toluol (260 ml) gelöst und die Suspension wurde unter
einer Atmosphäre
von trockenem Stickstoff filtriert. Das klare gelbe Filtrat wurde
langsam auf Umgebungstemperatur gekühlt, was gelbe Kristalle an
reinem Produkt ergab (3,30 g, 6,08 mmol, 60,6%). Das Filtrat wurde
verwendet, um den Rückstand
nochmal zu extrahieren (sieden) und Kühlen auf –20°C ergab eine weitere Ernte (0,65
g, 1,2 mmol, 12%).
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VIII.5. [2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl]hafniumdichlorid
-
Zu einer Suspension aus 2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl
(1,01 g; 2,64 mmol) in Diethylether (50 ml) wurde eine Lösung aus
n-Butyllithium in
Hexanen (1,60 M; 3,30 ml; 5,50 mmol) bei Raumtemperatur zugegeben.
Die sich ergebende rotbraune Lösung
wurde während
4 Stunden gerührt,
wonach sie auf –70°C gekühlt wurde, eine
vorgekühlte
(–70°C) Aufschlämmung von
HfCl4 (0,85 g; 2,65 mmol) in Diethylether
(10 ml) wurde auf einmal zugegeben. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur
steigen und das Gemisch wurde für
16 Stunden gerührt.
Die sich ergebende von Weiß abweichende
Aufschlämmung
wurde filtriert und der verbleibende Feststoff wurde zweimal mit
Diethylether gewaschen. Der rückständige Feststoff
wurde mit siedendem Toluol (3 Mal mit 20 ml) extrahiert und das
Filtrat wurde auf Raumtemperatur über Nacht herunter gekühlt. Die
gelben Kristalle wurden abfiltriert, mit Toluol gewaschen und getrocknet
(1,18 g; 71%).
-
VIII.6. [2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl]zirconiumdichlorid
auf Träger
-
Silica (Grace Davison 2101) wurde
bei 200°C
unter einem Stickstoffstrom für
6 Stunden erhitzt. Zu 7,3 g dieses Silica wurden 70 ml Toluol zugegeben.
Die Aufschlämmung
wurde gerührt
und 49,4 ml eines 10 Gew.-% Methylalumoxan (verdünnt aus einer 30 Gew.-% Lösung in
Toluol, erhalten von Albemarle) wurde langsam zugegeben. Die sich
ergebende Aufschlämmung
wurde für
16 Stunden bei Raumtemperatur (20°C) gerührt, wonach
das Lösungsmittel
durch Abdampfen bei 30°C
entfernt wurde.
-
Zu einer Aufschlämmung aus 2,1 g des erhaltenen
Feststoffs in 30 ml Toluol wurde eine Lösung aus 24 mg von [2,2'-Bis(2-indenyl)biphenyl]-zirconiumdichlorid
in 20 ml Toluol zugegeben und die sich ergebende Aufschlämmung wurde über Nacht
gerührt.
Die Aufschlämmung
wurde dann dekantiert und durch Eindampfen bei 35°C getrocknet.
-
Beispiel IX
-
Die Synthese von ZrCl2-1-(9-fluorenyl)-2-(2-indenyl)-benzol-Komplex
-
IX.1. 1-(9-Hydroxyfluorenyl)-2-brombenzol
-
Eine Lösung aus MgBr2 in
Diethylether wurde aus 69,88 g (372 mmol), 1,2-Dibromethan und 9,04
g (372 mmol) Mg in 500 ml Diethylether hergestellt. Diese Lösung wurde
zu einer Lösung
aus 74,0 g (186 mmol) 2,2-Dilithio-1,1-biphenyl-TMEDA-Addukt in
500 ml Diethylether zugegeben. Die Lösung wurde für 1 Stunde
gerührt.
Eine weiße
Suspension aus 2,2-DiMgBr-1,1-biphenyl wurde gebildet. Zu dieser
Lösung
wurden 39,99 g (186 mmol) Methyl-2-brombenzoat zugegeben und wurde für 8 Stunden
gerührt.
Zu der Lösung
wurden 500 ml 5% HCl zugegeben. Die Wasserphase wurde drei Mal mit
Diethylether gewaschen. Die organische Phase wurde einmal mit Wasser
gewaschen und mit NaSO, getrocknet. Diethylether wurde abgedampft.
Kristallisation aus Ligroin ergab 50,0 g (147 mmol, 79%) gereinigtes
Produkt.
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IX.2. 1-(9-Fluorenyl)-2-brombenzol
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Zu 20,0 g (59 mmol) 1-(9-Hydroxyfluorenyl)-2-brombenzol
in einem Drei-Hals-Kolben (1000 ml) wurden 14,76 g (369 mmol) CH3CN, 39,1 g (362 mmol) (CH3)3SiCl und 54,31 g (362 mmol) NaI zugegeben.
Nach 18 Std. Rühren
bei RT wurden 50 ml Ethanol zu dem Gemisch zugegeben. Eine Lösung aus
200 ml 10% NaHCO3 in Wasser wurde zugegeben,
nach Neutralisation wird eine Lösung
aus 200 ml 10% Natriumthiosulfat in Wasser zugegeben. Die Lösung wurde
mit Diethylether extrahiert. Die Wasserschicht wurde drei Mal mit
Diethylether gewaschen. Die organische Phase wurde einmal mit Wasser
gewaschen. Diethylether wurde abgedampft. Das Produkt wurde über Silica
(Ligroin) gereinigt. Das Produkt wurde in zwei Fraktionen gesammelt, 4,84
g (14,5 mmol) reines Produkt und 8 g eines Gemisches aus Produkt
und Biphenyl.
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IX.3. 1-(9-Fluorenyl)-2-(2-indenyl)-benzol
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Von dem Gemisch aus Biphenyl und
Produkt wurden 5,22 g genommen. Diese wurden in 60 ml Dimethoxyethan
und 30 ml Wasser in einem Drei-Hals-Kolben (250 ml) gelöst. Zu dieser
Lösung
wurden 2,50 g (15,6 mmol) 2-Indenylboronsäure, 2,30 g (16,4 mmol) K2CO3 und 0,63 g (0,55
mmol) Pd(Ph)3P zugegeben. Das Gemisch wurde über Nacht
gerührt.
10 ml von 10% HCl wurden zugegeben. Das Rohprodukt wurde mit Dichlorethan
extrahiert und das Lösungsmittel
wurde abgedampft. Kristallisation aus Ethanol ergab 2,59 g (7,28
mmol, 89%) reines Produkt.
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IX.4. ZrCl2-1-(9-fluorenyl)-2-(2-indenyl)-benzol-Komplex
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Zu einer Lösung aus 1,05 g (3,0 mmol)
1-(9-Fluorenyl)-2-(2-indenyl)-benzol
in 12 ml Diethylether wurden 3,8 ml (1,6 mol/l) n-Butyllithium in
Hexanen zugegeben. Nach Rühren
für 4 Stunden
wurde die Lösung
zu einem Gemisch aus 0,699 g (3,0 mmol) ZrCl, in 12 ml Diethylether
bei –78°C zugegeben.
Das Gemisch wurde für
18 Stunden gerührt.
Das Lösungsmittel
wurde abgedampft und das Produkt wurde 3 Mal mit kaltem Ligroin gewaschen.
Zu dem Rohprodukt wurden Aktivkohle und 40 ml Toluol zugegeben.
Das Gemisch wurde heiß filtriert.
Die verbleibenden Feststoffe wurden noch einmal mit 40 ml heißem Toluol
gewaschen. Die zwei Fraktionen kristallisieren bei –20°C. Das Produkt
wurde filtriert und getrocknet, 0,30 g (0,58 mmol, 19%) reines Produkt
wurden erhalten.
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Polymerisationsbeispiele
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Beispiele
X–XIX
und Versuch A
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400 ml von Pentamethylheptan (Abkürzung: PMH),
Ethylen und schließlich
25 ml 1-Octen wurden einem 1,3-Liter Reaktor mit Erhitzen auf Polymerisationstemperatur
(TP) zugeführt; der Druck betrug 2 MPa.
Als nächstes
wurden 0,78 ml (1,6 M Lösung
in Toluol) von Methylaluminoxan (Witco) und die Katalysatorlösung oder
Aufschlämmung
(0,125 ml einer 0,001 M Lösung
in Toluol) bei Raumtemperatur für
1 Minute vorgemischt und dann dem Reaktor zugeführt. Das Katalysatorzuführgefäß wurde
mit 100 ml Pentamethylheptan (PMH) ausgespült. Der Druck in dem Reaktor
wurde durch Zuführen
von Ethen konstant gehalten. Durch Kühlen des Reaktors wurde die
Temperaturabweichung von der Einstellung auf ein Maximum von 5°C begrenzt.
Nach 10 Minuten wurde die Polymerisation gestoppt und das Polymer
wurde durch Abtropfen der Lösung
und Einkochen unter Vakuum bei 50°C
aufgearbeitet.
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Die Ergebnisse werden in Tabelle
I angegeben.
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Vergleichsversuch A
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Die Synthese von [1,2-Bis(2-indenyl)ethan]zirconiumdichlorid
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A.1. 1,2-Bis(2-hydroxy-2-indenyl)ethan
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Zu 3,6 g Magnesiumdrehspänen (0,15
mol) wurden 20 ml THF zugegeben. Das Magnesium wurde mit 0,5 ml
1,2-Dibromethan aktiviert. Nach 15 Minuten bei Raumtemperatur wurde
das Lösungsmittel
von dem Magnesium entfernt und 20 ml THF wurden zugegeben. Eine
Lösung
aus 6,0 g von α,α-Dichlor-o-xylol
(34 mmol) in 325 ml THF wurde tropfenweise über einen Zeitraum von 4 Stunden
zugegeben. Das Gemisch wurde für
16 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Eine Lösung aus 2,45 g Dimethylsuccinat
(17 mmol) in 50 ml THF wurde während
4 Stunden zugegeben. Nachdem die Zugabe vollständig war, wurde Rühren für 1 Stunde
fortgesetzt. Zu dem Umsetzungsgemisch wurden 25 ml Wasser tropfenweise
zugegeben, gefolgt von 100 ml von 10% Salzsäure. Das THF wurde abgedampft
und der Rückstand
wurde mit Dichlormethan 3 Mal extrahiert. Die vereinigten organischen
Schichten wurden über
Magnesiumsulfat getrocknet. Das Magnesiumsulfat wurde abfiltriert
und das Filtrat wurde zu Trockenheit eingedampft. Das Produkt wurde
durch Säulenchromatographie
gereinigt (Eluent: Petroleumether/THF, 3/1, v/v). Ausbeute: 2,1
g (42%) eines weißen
Pulvers.
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A.2. 1,2-Bis(2-indenyl)ethan
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2,0 g des Diols (6,8 mmol) wurden
in 50 ml THF gelöst.
Diese Lösung
wurde zu einem Gemisch aus 0,88 g Natriumhydrid (37 mmol) und 3,1
g Methyliodid (22 mmol) in 30 ml THF über einen Zeitraum von 15 Minuten
zugegeben. Das Umsetzungsgemisch wurde für 16 Stunden bei Raumtemperatur
gerührt.
Während Kühlen mit
einem Wasser/Eisbad wurden 20 ml Wasser vorsichtig zugegeben. THF
wurde abgedampft und der Rückstand
wurde zweimal mit 50 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten
organischen Schichten wurden über
Natriumsulfat getrocknet. Das Natriumsulfat wurde abfiltriert und
das Filtrat wurde zu Trockenheit eingedampft, um 2,0 g eines von
Weiß abweichenden
Pulvers zu ergeben. Das Rohprodukt wurde in 30 ml Diethylether suspendiert
und während
Kühlen
mit Eis wurden 19,0 ml n-Butyllithium (1,6 M in Hexan, 30 mmol)
tropfenweise über
einen Zeitraum von 15 Minuten zugegeben. Das Gemisch wurde für 16 Stunden
bei Raumtemperatur gerührt.
25 ml Wasser wurden zugegeben. Dies ergab in drei Phasen zwei flüssige Schichten
und einen Feststoff. Die Wasserschicht und der Feststoff wurden
von der organischen Schicht abgetrennt. Der Feststoff wurde aus
der Wasserschicht filtriert und zweimal mit 10 ml Ethanol und zweimal
mit 10 ml Petroleumether gewaschen. Nach Trocknen wurden 1,24 g
des Produkts erhalten.
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Die organische Schicht und die Schichten
aus den Wäschen
des Feststoffs wurden vereinigt, über Natriumsulfat getrocknet
und filtriert. Das Filtrat wurde zu Trockenheit eingedampft und
der feste Rückstand
wurde zweimal mit 10 ml Petroleumether gewaschen. Dies ergab weitere
0,27 g Produkt. Gesamtausbeute: 1,51 g (86%).
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A.3. [1,2-Bis(2-indenvl)ethan]zirconiumdichlorid
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1,5 g 1,2-Bis-(2-indenyl)ethan (5,8
mmol) wurden in 20 ml THF gelöst.
Die Lösung
wurde auf –30°C gekühlt und
7,3 ml Butyllithium (1,6 M in Hexan, 11,7 mmol) wurden tropfenweise
zugegeben. Die Temperatur durfte auf Raumtemperatur steigen und
Rühren
wurde für
4 Stunden fortgesetzt. In einem separaten Schlenkkolben wurden 1,43
g Zirconiumtetrachlorid in 30 ml THF bei –60°C gelöst. Die Temperatur wurde auf
Raumtemperatur erhöht
und dann wieder auf –60°C gekühlt. Die
Suspension des Dianions wurde auf –60°C gekühlt und mit dem Zirconiumtetrachlorid
vereinigt. Das Umsetzungsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. THF
wurde abgedampft und der Rückstand
wurde mit Dichlormethan extrahiert. Die nicht gelösten Feststoffe
wurden abfiltriert und das Filtrat von Lösungsmittel befreit. Der Rückstand
wurde zweimal mit Petroleumether (25 ml) gewaschen und in vacuo
getrocknet. Ausbeute: 1,4 g eines gelben Pulvers (58%).
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Beispiel XX
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In einen 2,0 1 Stahl-Autoklaven wurden
4,10–4 mol
Tributylaluminium als Spülmittel
mit 1000 ml Pentamethylheptan (PMH) eingeführt. Ethylen wurde dann zu
dem Reaktor zugegeben, um einen Druck von 2 MPa zu erhalten. 48
mg an Katalysator auf Träger
gemäß Beispiel
VIII.6 wurden in einer Spritze eingebracht und mit 10 ml Petroleumether
aufgeschlämmt.
Diese Aufschlämmung
wurde in das Injektionsgefäß übertragen,
das mit dem Autoklaven verbunden war. Wenn der Autoklav zur Polymerisationstemperatur
(90°C) gebracht
war, wurde die Katalysatoraufschlämmung in den Reaktor injiziert
und die Polymerisation beginnt unter konstantem Ethylendruck.
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Nach 30 Minuten Polymerisation wurde
das Ethylen entlüftet
und das Polymer wurde gesammelt und in einem Vakuumofen bei 70°C getrocknet.
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Es wurden 110 g Polymer mit einer
guten Morphologie erhalten.
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Beispiele XXI–XXXIII
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300 ml getrocknetes Heptan oder Pentamethylheptan
und die Hälfte
der vorgeschriebenen Menge an Methylaluminoxan (MAO) (6 ml einer
10 Gew.-% Lösung
in Toluol (Witco)) wurden einem 2-Liter Edelstahl-Autoklaven während Erhitzen
auf Polymerisationstemperatur zugeführt. Der Umsetzungsinhalt wurde
kontinuierlich mit getrocknetem Stickstoff gespült und der Druck betrug 0,24
MPa. Aufeinander folgend wurden der Metallocen-Katalysator (5 μmol) und
die zweite Hälfte
der MAO-Menge für
mindestens 1 Minute bei Raumtemperatur als Lösung oder Aufschlämmung in
75 ml Toluol vorgemischt und dann dem Reaktor zugeführt. Das
Katalysator-Zuführungsgefäß wurde
mit 225 ml Heptan ausgespült.
Der Druck in dem Reaktor wurde auf 0,1 MPa gesenkt und Propylen
wurde dem Reaktor zugeführt,
bis ein konstanter Druck von 0,6 MPa erhalten wurde. Eine konstante
Rührgeschwindigkeit
von 1000 U/Min. wurde während
der Polymerisation aufrechterhalten. Durch Kühlen des Reaktors wurde die
Temperaturabweichung von der Einstellung auf ein Maximum von 2°C begrenzt.
Nach 30 Minuten wurde die Polymerisation gestoppt, das Propen wurde
entlüftet
und das erhaltene Polymer wurde durch Trocknen der Lösung unter
Luft und schließlich
unter Vakuum bei 60°C
aufgearbeitet. Die Ergebnisse werden in Tabelle II angegeben.
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- [a] Pentamethylheptan wurde anstelle von Heptan als Umsetzungs
lösungsmittel
verwendet.
- [b] 25 μmol
Metallocen-Katalysator wurden anstelle von 5 μmol verwendet und 15 ml MAO-Lösung wurden anstelle
von 6 ml verwen det.
- [c] 4 ml MAO-Lösung
wurden anstelle von 6 ml verwendet.
- [d] Menge an Fehlinsertionen für 1000 C-Atome, 13C-NMR
bestimmt in C2D2Cl4 an einem Unity 300 Spektrometer von Varian
bei 125°C.
- [e] 2,56 μmol
Katalysator wurden anstelle von 5 μmol verwendet.
- [f] 0,64 μmol
Katalysator wurden anstelle von 5 μmol verwendet.