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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft Metallocenzusammensetzungen und deren Verwendung
bei der Herstellung von Katalysatorsystemen für die Polymerisation von Olefinen,
insbesondere von Propylen.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
Verwendung von Metallocenzusammensetzungen bei der Polymerisation
von Olefinen ist gut bekannt. Metallocene, die substituierte verbrückte Indenylderivate
enthalten, sind dafür
bekannt, dass sie isotaktische Propylenpolymere mit hoher Isotaktizität und enger
Molekulargewichtsverteilung herzustellen vermögen. Erhebliche Anstrengungen
sind unternommen worden, um mittels Metallocenen produzierte Propylenpolymere
mit immer höherem
Molekulargewicht und Schmelzpunkt herzustellen und dabei eine geeignete
Aktivität
des Katalysators aufrecht zu erhalten.
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Mit
dieser Zielrichtung haben Forscher gefunden, dass eine direkte Beziehung
zwischen der Art und Weise, in der ein Metallocen substituiert ist,
und der molekularen Struktur des resultierenden Polymers besteht. Es
ist heute gut gesichert, dass bei substituierten verbrückten Metallocenen
vom Indenyltyp die Art und die Anordnung der Substituenten an den
Indenylgruppen ebenso wie die Art des Brückengliedes, dass die Indenylgruppen
verbindet, solche Eigenschaften des Polymers wie das Molekulargewicht
und den Schmelzpunkt bestimmen. Unglücklicherweise ist es zur Zeit
nicht möglich,
spezifische Substitutionsmuster mit spezifischen Polymereigenschaften
exakt zu korrelieren, wenn auch Tendenzen identifiziert werden können.
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Beispielsweise
beschreibt das U.S. Patent Nr. 5,840,644 bestimmte Metallocene,
die arylsubstituierte Indenylderivate als Liganden enthalten und
von denen es heißt,
dass sie Propylenpolymere mit hoher Isotaktizität, enger Molekulargewichtsverteilung
und sehr hohem Molekulargewicht ergeben.
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Gleichermaßen beschreibt
das U.S. Patent Nr. 5,936,053 bestimmte Metallocenverbindungen,
die für die
Herstellung von Propylenpolymeren mit hohem Molekulargewicht geignet
sein sollen. Diese Metallocene haben einen spezifischen Kohlenwasserstoffsubstituenten
in der 2-Position und einen unsubstituierten Arylsubstituenten in
der 4-Position in jeder Indenylgruppe der Metallocenverbindung.
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EP-A-0
776 913 betrifft eine für
die Polymerisation von Olefinen verwendete Katalysatorkomponente, die
ein Metallocen(indenyl)derivat des Siliziums enthält und zusammen
mit einem Cokatalysator (inbesondere einem Aluminoxan) zur Herstellung
von hochmolekularen Copolymeren verwendet wird. Die Copolymere können 80
bis 40% Propyleneinheiten, 20 bis 60% eines Comonomers und bis zu
10% einer Dienkomponente enthalten.
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WO
98/40419 und WO 99/42497 beschreiben beide bestimmte Trägerkatalysatorsysteme
zur Herstellung von Propylenpolymeren mit hohem Schmelzpunkt. Metallocenzusammensetzungen
und ihre Aktivatoren werden oft mit einem Trägermaterial kombiniert, um
ein Katalysatorsystem zu erhalten, das weniger dazu neigt, eine
Verschmutzung oder Verstopfung des Reaktors zu verursachen. Es ist
jedoch bekannt, dass Metallocenkatalysatoren auf einem Trägermaterial
dazu neigen, Polymere zu erzeugen, die einen niedrigeren Schmelzpunkt
aufweisen als Polymere, die mit dem selben, aber trägerfreien
Katalysator hergestellt wurden.
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Ein
großer
Teil der gegenwärtigen
Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet war darauf gerichtet, unter Verwendung
von Metallocenkatalysatorsystemen unter kommerziell relevanten Verfahrensbedingungen
Propylenpolymere herzustellen, die einen höheren Schmelzpunkt aufweisen
als mit bekannten Metallocenkatalysatoren hergestellte Polymere
und einen annähernd
so oder gleich hohen Schmelzpunkt zeigen wie Propylenpolymere, die
mit üblichen
Ziegler-Natta-Katalysatoren hergestellt wurden, d.h. 160°C und höher. Die
gegenwärtigen
Erfinder haben Metallocenverbindungen gefunden, die nicht nur dazu
in der Lage sind, sondern diese Eigenschaft auch auf Trägermaterialien
beibehalten.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft neue Metallocenzusammensetzungen,
die Propylenpolymere mit hohem Schmelzpunkt und hohem Molekulargewicht
erzeugen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Metallocenkatalysatorsysteme,
die eine oder mehrere dieser Zusammensetzungen und einen oder mehrere
Aktivatoren oder Cokatalysatoren und wahlweise ein Trägermaterial
enthalten, sowie die Verwendung dieser Metallocenkatalysatorsysteme
für die
Polymerisation von Olefinen, insbesondere für die Polymerisation von Propylen.
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BESCHREIBUNG
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Die
Metallocene nach der vorliegenden Erfindung können als verbrückte Bis(2-R3-4-phenyl-indenyl)metallocene
beschrieben werden, wobei: die Reste R3 identisch
oder verschieden sein können
und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C1-C10-Alkylgruppe, die
halogeniert sein kann, eine C6-C10-Arylgruppe, die halogeniert sein kann,
eine C2-C10-Alkenylgruppe,
eine C7-C40-Arylalkylgruppe,
eine C7-C40-Alkylarylgruppe, eine
C8-C40-Arylalkenylgruppe,
einen -NR'2, -SR',
-OR', -OSiR'3 oder
-PR'2-Rest
bedeuten, wobei R' entweder
ein Halogenatom, eine C1-C10-Alkylgruppe
oder eine C6-C10-Arylgruppe bezeichnet;
die Phenylringe in den 3'-
und 5'-Positionen
durch Reste substituiert sind, die identisch oder verschieden sein
können
und die jeweils ein Rest der Gruppe IVA mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen
sind, wobei das Metallocen wahlweise in den verbleibenden Positionen
des oder der Phenyl- und/oder Indenylringe(s) substituiert ist,
mit der Maßgabe,
dass dann, wenn einer der Reste R3 ein Wasserstoffatom,
eine Methyl- oder Ethylgruppe sind, beide Phenylringe in den 3'- und 5'-Positionen durch
Butylgruppen, die gleich oder verschieden sein können, substituiert sind.
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Die
Metallocene nach der vorliegenden Erfindung können durch die folgende Formel
wiedergegeben werden:
in der
M
1 ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niobium,
Tantal, Chrom, Molybdän
und Wolfram besteht, und vorteilhaft Zirkonium, Hafnium oder Titan
und insbesondere Zirkonium bedeutet;
R
1 und
R
2 identisch oder verschieden sein können und
jeweils ein Wasserstoffatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe, eine C
1-C
10-Alkoxygruppe, eine C
6-C
10-Arylgruppe, eine C
6-C
10-Aryloxygruppe,
eine C
2-C
10-Alkenylgruppe, eine
C
2-C
40-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
eine OH-Gruppe oder
ein Halogenatom bedeuten; R
1 und R
2 auch verbunden sein können, um zusammen eine Alkandiylgruppe
oder einen konjugierten C
4-C
40-Dienliganden,
der an M
1 nach Art eines Metallcyclopentens
koordiniert ist, zu bilden; R
1 und R
2 weiterhin identische oder verschiedene
konjugierte Diene bezeichnen können,
die wahlweise mit einer oder mehreren Hydrocarbyl-, Tri-(hydrocarbyl)silyl-
oder Tri(hydrocarbyl)silylhydrocarbylgruppen substituiert sind,
wobei die Diene ohne die Wasserstoffatome bis zu 30 Atome enthalten
und mit M einen n-Komplex bilden; zu den Beispielen hierfür zählen 1,4-Diphenyl-1,3-butadien,
1,3-Pentadien, 2-Methyl-1,3-pentadien,
2,4-Hexadien, 1-Phenyl-1,3-pentadien, 1,4-Dibenzyl-1,3-butadien,
1,4-Ditolyl-1,3-butadien,
1,4-Bis(trimethylsilyl)-1,3-butadien und 1,4-Dinaphthyl-1,3-butadien;
vorteilhaft sind R
1 und R
2 identisch
und bezeichnen jeweils eine C
1-C
3-Alkyl- oder -Alkoxygruppe, eine C
6-C
8-Aryl- oder -Aryloxygruppe, eine
C
2-C
4-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
10-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
12-Alkylarylgruppe
oder ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chloratom;
die Reste
R
3 identisch oder verschieden sind und jeweils
ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe, die halogeniert sein kann,
eine C
6-C
10-Arylgruppe, die halogeniert
sein kann, eine C
2-C
10-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
ein -NR'
2, -SR',
-OR', -OSiR'
3 oder
-PR'
2-Rest
bedeuten, wobei R' für ein Halogenatom,
eine C
1-C
10 -Alkylgruppe
oder eine C
6-C
10-Arylgruppe
steht und R
3 vorzugsweise kein Wasserstoffatom
bedeutet;
die Reste R
3 vorteilhaft
identisch sind und jeweils ein Fluor-, Chlor- oder Bromatom, eine
C
1-C
4-Alkylgruppe, die
halogeniert sein kann, eine C
6-C
8-Arylgruppe, die halogeniert sein kann,
oder ein -NR'
2, -SR',
-OR', -OSiR'
3 oder
-PR'
2-Rest
bedeuten, wobei R' für ein Chloratom,
eine C
1-C
4-Alkylgruppe
oder eine C
6-C
8-Arylgruppe steht;
besonders
vorteilhaft die Reste R
3 identisch sind
und jeweils eine C
3-Alkylgruppe und insbesondere
eine Isopropylgruppe bezeichnen;
R
3 alternativ
eine C
1- oder C
2-Alkylgruppe
bedeutet;
R
4 bis R
7 identisch
oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder ein Rest
wie für
R
3 definiert bezeichnen oder zwei oder mehr
benachbarte Reste R
5 bis R
7 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen oder mehrere Ringe bilden,
vorteilhaft einen sechsgliedrigen Ring, vorteilhaft einen vier-
bis achtgliedrigen Ring;
R
13 -B(R
14)-,
-Al(R
14)-, -Ge-, -Sn-, -O-, -S-, -SO-, -SO
2-, -N(R
14)-, -CO-,
-P(R
14)- oder -P(O)(R
14)-
bedeutet,
wobei: R
14, R
15 und
R
16 identisch oder verschieden sind und
jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine lineare oder
verzweigte C
1-C
20-Alkylgruppe,
eine C
1-C
20-Fluoralkyl- oder
Silaalkylgruppe, eine C
6-C
30-Arylgruppe,
eine C
6-C
30-Fluorarylgruppe,
eine C
1-C
20-Alkoxygruppe,
eine C
2-C
20-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe
oder eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe
bedeuten oder R
14 und R
15 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen zyklischen Ring bilden;
R
14, R
15 und R
16 vorteilhaft identisch sind und jeweils
ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C
1-C
4-Alkylgruppe, eine CF
3-Gruppe,
eine C
6-C
8-Arylgruppe,
eine C
6-C
10-Fluorarylgruppe und insbesondere eine
Pentafluorphenylgruppe, eine C
1-C
4-Alkoxygruppe
und vorzugsweise eine Methoxygruppe, eine C
2-C
4-Alkenylgruppe, eine C
7- C
10-Arylalkylgruppe,
eine C
8-C
12-Arylalkenylgruppe
oder eine C
7-C
14-Alkylarylgruppe
bedeuten;
M
2 für ein oder mehrere Kohlenstoffatome,
Silizium, Germanium oder Zinn und vorzugsweise für Silizium steht;
R
13 auch ein Rest vom Amidoboran-Typ sein
kann, wie es in WO 00/20426 beschrieben ist;
R
8,
R
10 und R
12 identisch
oder verschieden sind und die für
R
4 bis R
7 angegebenen
Bedeutungen haben;
R
9 und R
11 identisch oder verschieden sind und jeweils
ein Rest der Gruppe IVA mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen oder jeweils
eine primäre,
sekundäre
oder tertiäre
Butylgruppe, Arylgruppe, Isopropylgruppe, Fluoralkylgruppe, Trialkylsilylgruppe
oder eine andere Gruppe von ähnlicher
Größe und vorzugsweise
eine tertiäre
Butylgruppe bedeuten.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
werden die Metallocene nach der vorliegenden Erfindung durch die
folgende Formel wiedergegeben:
in der
M
1 ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niobium,
Tantal, Chrom, Molybdän
und Wolfram besteht;
R
1 und R
2 identisch oder verschieden sein können und
jeweils ein Wasserstoffatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe, eine C
1-C
10-Alkoxygruppe, eine C
6-C
10-Arylgruppe, eine C
6-C
10-Aryloxygruppe,
eine C
2-C
10-Alkenylgruppe, eine
C
2-C
10-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
eine OH-Gruppe oder
ein Halogenatom oder ein konjugiertes Dien bezeichnen, das wahlweise
mit einer oder mehreren Hydrocarbyl-, Tri-(hydrocarbyl)silyl- oder
Tri(hydrocarbyl)silylhydrocarbylgruppen substituiert ist, wobei
das Dien ohne die Wasserstoffatome bis zu 30 Atome enthält;
die
Reste R
3 identisch oder verschieden sind
und jeweils ein Halogenatom, eine C
3-C
10-Alkylgruppe,
die halogeniert sein kann, eine C
6-C
10-Arylgruppe, die halogeniert sein kann,
eine C
2-C
10-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
einen -NR'
2, -SR',
-OR', -OSiR'
3 oder
-PR'
2-Rest
bedeuten, wobei R' für ein Halogenatom,
eine C
1-C
10-Alkylgruppe
oder eine C
6-C
10-Arylgruppe steht;
die
Reste R
4 bis R
7 identisch
oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder ein Rest
wie für
R
3 definiert bezeichnen oder zwei oder mehr
benachbarte Reste R
5 bis R
7 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen oder mehrere Ringe bilden;
R
13 -B(R
14)-, -Al(R
14)-,
-Ge-, -Sn-, -O-, -S-, -SO-, -SO
2-, -N(R
14)-, -CO-, -P(R
14)-
oder -P(O)(R
14)- oder einen Amidoboranrest
bedeutet,
wobei: R
14, R
15 und
R
16 identisch oder verschieden sind und
jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C
1-C
20-Alkylgruppe, eine C
1-C
20-Fluoralkyl- oder Silaalkylgruppe, eine
C
6-C
30-Arylgruppe,
eine C
6-C
30-Fluorarylgruppe,
eine C
1-C
20-Alkoxygruppe,
eine C
2-C
20-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe
oder eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe
bedeuten oder R
14 und R
15 zusammen
mit den Atomen, die sie binden, einen zyklischen Ring bilden;
M
2 für
ein oder mehrere Kohlenstoffatome, Silizium, Germanium oder Zinn
steht;
R
8, R
10 und
R
12 identisch oder verschieden sind und
jeweils die für
R
4 bis R
7 angegebenen
Bedeutungen haben; und
R
9 und R
11 identisch oder verschieden sind und jeweils
einen Rest der Gruppe IVA mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen oder jeweils
eine primäre,
sekundäre
oder tertiäre
Butylgruppe, eine Arylgruppe, eine Isopropylgruppe, eine Trialkylsilylgruppe
oder eine Fluoralkylgruppe bedeuten.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
werden die Metallocene nach der vorliegenden Erfindung durch die
folgende Formel wiedergegeben:
in der
M
1 ausgewählt ist
aus der Gruppe, die aus Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niobium,
Tantal, Chrom, Molybdän
und Wolfram besteht;
R
1 und R
2 identisch oder verschieden sind und jeweils
ein Wasserstoffatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe, eine C
1-C
10-Alkoxygruppe,
eine C
6-C
10-Arylgruppe,
eine C
6-C
10-Aryloxygruppe, eine
C
2-C
10-Alkenylgruppe,
eine C
2-C
40-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
eine OH-Gruppe oder
ein Halogenatom oder ein konjugiertes Dien bezeichnen, das wahlweise
mit einer oder mehreren Hydrocarbyl-, Tri-(hydrocarbyl)silyl- oder
Tri(hydrocarbyl)silylhydrocarbylgruppen substituiert ist, wobei
das Dien ohne die Wasserstoffatome bis zu 30 Atome enthält;
die
Reste R
3 identisch oder verschieden sind
und jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe,
die halogeniert sein kann, eine C
6-C
10-Arylgruppe,
die halogeniert sein kann, eine C
2-C
10-Alkenylgruppe, eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe oder
ein -NR'
2, -SR',
-OR', -OSiR'
3 oder
-PR'
2-Rest
bedeuten, wobei R' für ein Halogenatom,
eine C
1-C
10-Alkylgruppe
oder eine C
6-C
10-Arylgruppe steht;
die
Reste R
4 bis R
7 identisch
oder verschieden sind und jeweils ein Wasserstoffatom oder einen
Rest wie für R
3 definiert bezeichnen oder zwei oder mehr
benachbarte Reste R
5 bis R
7 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen oder mehrere Ringe bilden;
R
13 -B(R
14)-, -Al(R
14)-,
-Ge-, -Sn-, -O-, -S-, -SO-, -SO
2-, -N(R
14)-, -CO-, -P(R
14)-
oder -P(O)(R
14)- oder einen Amidoboranrest
bedeutet,
wobei: R
14, R
15 und
R
16 identisch oder verschieden sind und
jeweils ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine C
1-C
20-Alkylgruppe, eine C
1-C
20-Fluoralkyl- oder Silaalkylgruppe, eine
C
6-C
30-Arylgruppe,
eine C
6-C
30-Fluorarylgruppe,
eine C
1-C
20-Alkoxygruppe,
eine C
2-C
20-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe
oder eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe
bedeuten oder R
14 und R
15 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen zyklischen Ring bilden;
M
2 für
ein oder mehrere Kohlenstoffatome, Silizium, Germanium oder Zinn
steht;
R
8, R
10 und
R
12 identisch oder verschieden sind und
die für
R
4 bis R
7 angegebenen
Bedeutungen haben; und
R
9 und R
11 identisch oder verschieden sind und jeweils
eine primäre,
sekundäre
oder tertiäre
Butylgruppe bedeuten.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
werden die Metallocene nach der vorliegenden Erfindung durch die
folgende Formel wiedergegeben:
in der
M
1 ausgewählt
ist aus der Gruppe, die aus Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium,
Niobium, Tantal, Chrom, Molybdän
und Wolfram besteht;
R
1 und R
2 identisch oder verschieden sind und jeweils
ein Wasserstoffatom, eine C
1-C
10-Alkylgruppe, eine C
1-C
10-Alkoxygruppe,
eine C
6-C
10-Arylgruppe,
eine C
6-C
10-Aryloxygruppe, eine
C
2-C
10-Alkenylgruppe,
eine C
2-C
40-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe,
eine OH-Gruppe oder
ein Halogenatom oder ein konjugiertes Dien bezeichnen, das wahlweise
mit einer oder mehreren Hydrocarbyl-, Tri-(hydrocarbyl)silyl- oder Tri(hydrocarbyl)silylhydrocarbylgruppen
substituiert ist, wobei das Dien ohne die Wasserstoffatome bis zu
30 Atome enthält;
R
3 identisch sind und jeweils eine C
1- oder C
2-Alkylgruppe,
eine C
3-Alkylgruppe oder eine C
4-C
10-Alkylgruppe bedeuten;
R
4 bis
R
7 identisch oder verschieden sind und jeweils
ein Wasserstoffatom oder einen Rest wie für R
3 definiert bezeichnen
oder zwei oder mehr benachbarte Reste R
5 bis
R
7 zusammen mit den Atomen, die sie verbinden, einen
oder mehrere Ringe bilden;
R
13 -B(R
14)-,
-Al(R
14)-, -Ge-, -Sn-, -O-, -S-, -SO-, -SO
2-, -N(R
14)-, -CO-,
-P(R
14)- oder -P(O)(R
14)- oder
ein Amidoboranradikal bedeutet,
wobei: R
14,
R
15 und R
16 identisch
oder verschieden sind und ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom,
eine C
1-C
20-Alkylgruppe,
eine C
1-C
20-Fluoralkyl-
oder Silaalkylgruppe, eine C
6-C
30-Arylgruppe,
eine C
6-C
30-Fluorarylgruppe,
eine C
1-C
20-Alkoxygruppe,
eine C
2-C
20-Alkenylgruppe,
eine C
7-C
40-Arylalkylgruppe,
eine C
8-C
40-Arylalkenylgruppe
oder eine C
7-C
40-Alkylarylgruppe
bedeuten oder R
14 und R
15 zusammen
mit den Atomen, die sie verbinden, einen zyklischen Ring bilden;
M
2 für
ein oder mehrere Kohlenstoffatome, Silizium, Germanium oder Zinn
steht;
R
8, R
10 und
R
12 identisch oder verschieden sind und
die für
R
4 bis R
7 angegebenen
Bedeutungen haben; und
R
9 und R
11 identisch oder verschieden sind und jeweils
eine primäre,
sekundäre
oder tertiäre
Butylgruppe bedeuten.
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Im
Sinne dieser Erfindung bedeutet die Bezeichnung „Alkyl", für
sich allein oder in Kombination, einen geradkettigen, verzweigten
oder zyklischen Alkylrest, der wahlweise substituiert sein kann.
Zu den Beispielen für
solche Reste zählen,
wenn auch nicht ausschließlich,
Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, sek.Butyl,
tert.Butyl, Pentyl, Isoamyl, Hexyl, Octyl, Cyclopropyl, Cyclobutyl,
Cyclopentyl, Cyclohexyl, Cyclooctyl und ähnliche Vertreter mit Einschluss
der substituierten Analoga. Die Bezeichnung „Alkenyl" bedeutet einen geradkettigen, verzweigten
oder zyklischen Kohlenwasserstoffrest mit einer oder mehreren Doppelbindungen. Diese
Alkenylreste können
wahlweise substituiert sein. Beispiele für solche Alkenylreste sind
u.a., aber nicht ausschließlich,
Ethenyl, Propenyl, Alkyl, 1,4-Butadienyl, Cyclopropenyl, Cyclobutenyl,
Cyclopentenyl, Cyclohexenyl, Cyclooctenyl und ähnliche Vertreter mit Einschluss
der substituierten Analoga. Die Bezeichnung „Alkoxy" bedeutet einen Alkyletherrest, wobei
der Wortbestandteil „Alkyl" wie zuvor definiert
ist. Zu den Beispielen für
geeignete Alkyletherreste zählen,
wenn auch nicht ausschließlich,
Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, Isopropoxy, n-Butoxy, iso-Butoxy, sek.
Butoxy, tert.Butoxy und ähnliche
Vertreter. Die Bezeichnung „Aryl" bedeutet einen Phenyl-,
Azulenyl- oder Naphthylrest oder einen ähnlichen Vertreter, der wahlweise
ein Heteroatom enthält und/oder
einen oder mehrere Substituenten trägt, wie z.B. Alkyl, Alkoxy,
Halogen, Hydroxy, Amino, Nitro usw.
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Im
folgenden werden besonders bevorzugte Metallocene aufgeführt:
rac.Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-ethyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-n-propyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-isopropyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-n-butyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-isobutyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-sek.butyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
rac.Dimethylsiladiyl(2-tert.butyl-4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid,
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butyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
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rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-propyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isopropyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isobutyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-sek.butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-tert.butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2η4-1,4-diphenyl-1,3-butadien,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-methyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-ethyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-propyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isopropyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-butyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isobutyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-sek.butyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-tert.butyl,4-[3',5'-di-tert.butylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-ethyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-propyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isopropyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-butyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isobutyl,
4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-sek.butyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-tert.butyl,4-[3',5'-bis-trifluormethylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-ethyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-propyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isopropyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-butyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isobutyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-sek.butyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-tert.butyl,4-[3',5'-di-isopropylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-methyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-ethyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-propyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isopropyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-n-butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-isobutyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-sek.butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl,
rac.Bis(trimethylsilyl)amidoboran(2-tert.butyl,4-[3',5'-di-phenylphenyl]indenyl)2zirkoniumdimethyl.
-
-
Die
Metallocene nach dieser Erfindung werden nach allgemeinen Verfahren
hergestellt, die aus der Literatur bekannt sind, z.B. aus den U.
S. Patenten Nrn. 5,789,634 und 5,840,644.
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Metallocene
dieses Typs werden im allgemeinen synthetisiert, wie aus dem folgenden
Schema ersichtlich ist (R4 = H). Darin ist
(a) eine durch NiCl2(PPh3)2 katalysierte Arylkupplungsreaktion zwischen
einem 4-halogensubstituiertem Inden und einem Aryl-Grignard-Reagenz
in einem Lösungsmittel
vom Typ der Ether bei einer Temperatur zwischen Raumtemperatur und
Rückflusstemperatur.
Das Produkt wird üblicherweise durch
Säulenchromatographie
oder Destillation gereinigt. Die Reaktion (b) ist eine Deprotonierung
mittels eine Metallsalzes eines Alkylanions (wie z.B. n-BuLi), um
das Indenid zu bilden, worauf eine Reaktion mit einem geeigneten
Vorläuferstoff
für das
Brückenglied
(wie z.B. Me2SiCl2)
folgt. Die Reaktionen werden im allgemeinen in einem Lösungsmittel
vom Typ der Ether bei Raumtemperatur durchgeführt. Das Endprodukt wird wiederum
durch Säulenchromatographie
oder Destillation gereinigt. Die Reaktion (c) ist eine doppelte
Deprotonierung mittels eines Alkylanions (wie z.B. n-BuLi) unter
Bildung eines Dianions, worauf die Reaktion mit einem Metallhalogenid
(wie z.B. ZrCl4) folgt. Die Reaktionen werden
im allgemeinen in einem Lösungsmittel
vom Typ der Ether oder in aromatischen Lösungsmitteln bei Raumtemperatur
durchgeführt.
Die Endprodukte werden durch Umkristallisieren der rohen Feststoffe
erhalten.
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Die
Metallocene nach dieser Erfindung sind hochwirksame Komponenten
von Katalysatoren für
die Polymerisation von Olefinen. Die Metallocene werden vorteilhaft
als chirale Racemate verwendet. Es ist jedoch auch möglich, die
reinen Enantiomere in der (+)- oder
(–)-Form
einzusetzen. Die reinen Enantiomere erlauben die Herstellung von
optisch aktiven Polymeren. Die meso-Form der Metallocene sollte
jedoch entfernt werden, weil die polymerisations-aktiven Zentren
(die Metallatome) in diesen Verbindungen infolge der Spiegelbildsymmetrie
an den zentralen Metallatomen nicht mehr chiral sind, so dass es nicht
möglich
ist, mit ihnen hochisotaktische Polymere zu erzeugen. Wird die meso-Form
nicht entfernt, wird zusätzlich
zu isotaktischem auch ataktisches Polymer gebildet. Für bestimmte
Anwendungen kann dies durchaus erwünscht sein.
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Metallocene
werden im allgemeinen in Kombination mit einer Art von Aktivatoren
verwendet, um ein aktives Katalysatorsystem zu schaffen. Die Begriffe „Aktivator" und „Cokatalysator" werden auswechselbar verwendet
und bedeuten eine beliebige Verbindung oder Komponente, die das
Vermögen
eines oder mehrerer Metallocene, Olefine zu polymerisieren, zu steigern
vermag. Alkylalumoxane, wie z.B. Methylalumoxan (MAO), werden üblicherweise
als Aktivatoren für
Metallocene eingesetzt. Die Alkylalumoxanen enthalten im allgemeinen
5 bis 40 der sich wiederholenden Einheiten:
R(AlRO)xAlR2 für lineare
Vertreter und
(AlRO)x für zyklische
Vertreter.
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In
den Formeln bedeutet R einen C1-8-Alkylrest
mit Einschluss von gemischten Alkylresten. Besonders bevorzugt werden
Verbindungen, in denen R den Methylrest bezeichnet. Lösungen von
Alumoxanen, insbesondere von Methylalumoxan, können als Lösungen mit verschiedenen Konzentrationen
im Handel von verschiedenen Quellen bezogen werden. Es gibt eine
Vielzahl von Methoden zur Herstellung von Alumoxanen, nicht limitierende
Beispiele hierfür
finden sich in den U.S. Patenten Nrn. 4,665,208, 4,952,540, 5,091,352, 5,206,199,
5,204,419, 4,874,734, 4,924,018, 4,908,463, 4,968,827, 5,308,815,
5,329,032, 5,248,801, 5,235,081 und 5,103,031 sowie in EP-A-0 561
476, EP-B1-0 279 586, EP-A-0 594 218 und WO 94/10180. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Cokatalysator einen oder mehrere Alumoxanaktivator(en).
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Auch
ionisierende Aktivatoren können
verwendet werden, um Metallocene zu aktivieren. Diese Aktivatoren
sind neutral oder ionisch oder sind Verbindungen, wie z.B. Tri(n-butyl)ammonium-tetrakis(pentafluorphenyl)borat,
die die neutrale Metallocenverbindung ionisieren. Diese ionisierenden
Verbindungen können
ein aktives Proton oder ein anderes Kation enthalten, das mit dem
verbleibenden Ion der ionisierenden Verbindung assoziiert, aber
nicht oder nur lose an das Ion koordiniert ist. Auch Kombinationen
von Aktivatoren können
verwendet werden, z.B. eine Kombination aus einem Alumoxan und einer
ionisierenden Verbindung, siehe z.B. WO 94/07928.
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Beschreibungen
von ionischen Katalysatoren für
die Koordinationspolymerisation, welche durch nicht koordinierende
Anionen aktivierte Metallocenkationen enthalten, finden sich in
der älteren
Literatur in EP-A-0 277 003, EP-A-0 277 004, im U.S. Patent Nr.
5,198,401 und in WO-A-92/00333. Diese Schriften lehren erwünschte Herstellungsverfahren,
bei denen die Metallocene durch einen Vorläuferstoff für ein Anion protoniert werden,
so dass eine Alkyl/Hydrid-Gruppe von einem Übergangsmetall abstrahiert
wird, so dass es sowohl kationisch wird als auch die Ladung des
nicht koordinierenden Anions ausgleicht. Zu den geeigneten ionischen Salzen
zählen
tetrakis-substituierte Borate oder Aluminiumsalze mit fluoridierten
Arylbestandteilen, wie Phenyl, Biphenyl und Naphthyl.
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Die
Bezeichnung „nicht
koordinierendes Anion" (NKA)
bedeutet ein Anion, das entweder nicht an das Kation koordiniert
oder das nur schwach an das Kation koordiniert und daher hinreichend
labil bleibt, um von einer neutralen Lewis-Base verdrängt zu werden. „Kompatible" nicht koordinierende
Anionen sind solche, die nicht bis zur Neutralität abgebaut werden, wenn der
ursprünglich
gebildete Komplex zerfällt.
Weiterhin soll das Anion keinen anionischen Substituenten oder kein
Fragment an das Kation übertragen,
so dass dieses eine vierfach koordinierende Metallocenverbindung
bildet und aus dem Anion ein neutrales Nebenprodukt entsteht. Für diese
Erfindung brauchbare nicht koordinierende Anionen sind diejenigen,
die kompatibel sind, das Metalllocenkation in dem Sinne stabilisieren,
dass die Ladung +1 erhalten bleibt, jedoch hinreichend labil sind,
um während
der Polymerisation durch ein olefinisch oder acetylenisch ungesättigtes
Monomer verdrängt
zu werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
enthält
der Katalysator ein oder mehrere nicht koordinierende(s) Anion(en)
als Aktivator(en).
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Weiterhin
ist auch die Verwendung von ionisierenden ionischen Verbindungen
bekannt, die kein aktives Proton enthalten, aber sowohl das aktive
Metallocenkation als auch ein nicht koordinierendes Anion zu bilden
vermögen.
Siehe z.B. EP-A-0 426 637 und EP-A-0 573 403. Bei einem weiteren
Verfahren zur Herstellung der ionischen Katalysatoren werden ionische
Anion-Vorläuferstoffe
verwendet, die ursprünglich
neutrale Lewis-Säuren
sind, aber das Kation und das Anion nach einer ionisierenden Reaktion
mit den Metallocenverbindungen bilden, wie z.B. bei Verwendung von
Tris(pentafluorphenyl)boran. Siehe EP-A-0 520 732. Ionische Katalysatoren
für die
Additions-Polymerisation können
auch durch Oxidation der metallischen Zentren von Übergangsmetallverbindungen
durch Vorläuferstoffe
von Anionen erzeugt werden, welche neben den anionischen Gruppen
metallische oxidierende Gruppen enthalten, siehe EP-A-0 495 375.
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Wenn
die Metallliganden Halogenbausteine einschließen (wie z.B. im Bis-cyclopentadienyl-zirkonium-dichlorid),
die unter Standardbedingungen nicht ionisch abstrahiert werden können, können sie
mittels bekannter Alkylierungsreaktionen mit organometallischen
Verbindungen, wie z.B. Lithium- oder Aluminiumhydriden, Grignard-Reagenzien usw.,
umgewandelt werden. Siehe EP-A-0 500 944 und EP-A1-0 570 982 für die Beschreibung
von in situ Verfahren, die die Reaktion von Alkylaluminumverbindungen
mit dihalogen-substituierten Metallocenverbindungen vor oder während der
Zugabe der aktivierenden anionischen Verbindungen einschließen.
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Methoden
zum Aufbringen von Metallocen-Kationen und NKA enthaltenden ionischen
Katalysatoren auf Trägerstoffe
sind in WO 99/50311, in den U.S. Patenten Nrn. 5,643,847 und 5,972,823
sowie in der U.S. Patentanmeldung Nr. 09184358, eingereicht am 2. November
1998, und in der U.S. Patentanmeldung Nr. 09184389, eingereicht
am 2. November 1998, beschrieben.
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Wenn
der Aktivator für
den Metallocen-Katalysator auf einem Trägerstoff ein NKA ist, wird
das NKA vorteilhaft zuerst auf den Trägerstoff aufgebracht, gefolgt
von der Zugabe des Metallocen-Katalysators. Wenn der Aktivator ein
MAO ist, werden das MAO und der Metallocen-Katalysator vorteilhaft
zusammen in einem Lösungsmittel
gelöst.
Der Trägerstoff
wird dann mit der Lösung
von Metallocen-Katalysator und MAO in Berührung gebracht. Andere Methoden
und Reihenfolgen der Zugabe werden dem Fachmann geläufig sein.
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Die
für die
Herstellung der Zusammensetzung nach dieser Erfindung verwendeten
Katalysatorsysteme sind vorteilhaft Trägerkatalysatoren, wobei als
Träger
poröse,
teilchenförmige
Materialien, wie z.B. Talkum, anorganische Oxide, anorganische Chloride,
wie z.B. Magnesiumchlorid, und harzartige Materialien, wie z.B. Polyolefin
oder polymere Stoffe, verwendet werden.
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Vorteilhaft
sind die Trägermaterialien
poröse
anorganische oxidische Materialien, zu denen die Oxide von Metallen
oder Metalloiden aus den Gruppen 2, 3, 4, 5, 13 oder 14 des Periodensystems
der Elemente zählen.
Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Silizium-Aluminium-Oxid und deren Mischungen
werden besonders bevorzugt. Andere anorganische Oxide, die entweder
für sich
allein oder in Kombination mit Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder
Silizium-Aluminium-Oxid verwendet werden können, sind Magnesiumoxid, Titanoxid,
Zirkoniumoxid und ähnliche
Stoffe.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Trägermaterial
Magnesiumchlorid, Siliziumdioxid oder eine Kombination dieser Stoffe
ein.
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Vorteilhaft
ist das Trägermaterial
ein poröses
Siliziumdioxid, das eine Oberfläche
im Bereich von 10 bis 700 m2/g, ein Gesamtporenvolumen
im Bereich von 0,1 bis 4,0 cm3/g und eine
durchschnittliche Teilchengröße im Bereich
von 10 bis 500 μm
aufweist. Besonders bevorzugt liegt die Oberfläche im Bereich von 50 bis 500
m2/g, das Gesamtporenvolumen im Bereich
von 0,5 bis 3,5 cm3/g und die durchschnittliche
Teilchengröße im Bereich
von 20 bis 200 μm.
Bei dem am meisten bevorzugten Trägermaterial liegt die Oberfläche im Bereich von
100 bis 400 m2/g, das Gesamtporenvolumen
im Bereich von 0,8 bis 3,0 cm3/g und die
durchschnittliche Teilchengröße im Bereich
von 30 bis 100 μm.
Die durchschnittliche Porengröße von typischen
porösen
Trägermaterialien
liegt im Bereich von 10 bis 1 000 Å. Vorteilhaft hat das verwendete
Trägermaterial
einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 50 bis 500 Å und am
vorteilhaftesten von 75 bis 350 Å. Es ist besonders wünschenswert,
das Siliziumdioxid bei einer Temperatur von 100°C bis 800°C über einen Zeitraum von 3 bis 24
Stunden zu dehydratisieren.
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Das
Metallocen, der Aktivator und das Trägermaterial können auf
beliebige Art und Weise miteinander kombiniert werden. Auch kann
man mehr als nur ein Metallocen verwenden. Beispiele für geeignete
Verfahren zur Herstellung des Trägerkatalysators
finden sich in den U. S. Patenten Nrn. 4,808,561 und 4,701,432.
Vorteilhaft werden das Metallocen und der Aktivator miteinander
kombiniert und ihr Reaktionsprodukt auf das poröse Trägermaterial aufgebracht, wie
im U.S. Patent Nr. 5,240,894 und in WO 94/28034, WO 96/00243 und WO
96/00245 beschrieben. Alternativ können die Metallocene getrennt
voraktiviert und dann mit dem Trägermaterial
kombiniert werden, entweder getrennt oder zusammen. Wenn die Metallocene
getrennt aufgebracht werden, werden sie vorteilhaft getrocknet und
dann als Pulver kombiniert, bevor sie in der Polymerisation eingesetzt
werden.
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Unabhängig davon,
ob das oder die Metallocen(e) und ihr Aktivator getrennt vorkontaktiert
werden oder das oder die Metallocen(e) sofort kombiniert werden,
kann es in manchen Fällen
bevorzugt sein, dass das gesamte Volumen der auf das poröse Trägermaterial aufgebrachten
Reaktionslösung
weniger als das Vierfache des gesamten Porenvolumens des porösen Trägermaterials
beträgt.
Vorteilhafter beträgt
das gesamte Volumen der Lösung
weniger als das Dreifache des gesamten Porenvolumens des Trägermaterials
und insbesondere von mehr als das Einfache bis weniger als das 2,5-fache
des gesamten Porenvolumens des porösen Trägermaterials.
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Verfahren
zur Messung des gesamten Porenvolumens von porösem Trägermaterial sind in der Technik
gut bekannt. Ein solches Verfahren ist in Band 1, Experimental Methods
in Catalyst Research, Academic Press, 1968, Seiten 67–96 beschrieben.
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Das
geträgerte
Katalysatorsystem kann direkt in der Polymerisation verwendet werden,
oder das Katalysatorsystem kann mit im Stand der Technik bekannten
Verfahren präpolymerisiert
werden. Für
Details zur Präpolymerisation
siehe die U. S. Patente Nrn. 4,923,833 und 4,921,825 sowie
EP 0 279 863 und
EP 0 354 893 .
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Die
hierin beschriebenen Metallocenkatalysatorsysteme sind für die Polymerisation
aller Arten von Olefinen brauchbar. Dies schließt Polymerisationsverfahren
ein, durch die Homopolymere, Copolymere, Terpolymere u.ä. ebenso
wie Blockcopolymere und schlagzähe
Copolymere hergestellt werden. Diese Polymerisationsverfahren können in
Lösung,
in Suspension oder in der Gasphase kontinuierlich oder absatzweise
oder in einer beliebigen Kombination dieser Methoden in einer oder
mehreren Stufen durchgeführt
werden. Vorteilhaft beträgt
die Temperatur 60°C
bis 200°C,
vorteilhafter von 30°C
bis 80°C
und insbesondere von 50°C
bis 80°C.
Die Polymerisation oder Copolymerisation wird unter Verwendung von
Olefinen der Formel RaCH=CH-Rb durchgeführt. In
dieser Formel sind Ra und Rb identisch
oder verschieden und bedeuten ein Wasserstoffatom oder einen Alkylrest
mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen. Vorteilhaft werden die Monomere
aus C2- bis C14-Olefinen ausgewählt. Alternativ können jedoch
Ra und Rb zusammen
mit den Kohlenstoffatomen, die sie verbinden, einen Ring bilden.
Beispiele für
geeignete Olefine sind Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 4-Methyl-1-penten,
1-Octen, Norbornen und Norbornadien. Insbesondere werden Ethylen
und Propylen polymerisiert. Die Metallocene und Metallocenkatalysatorsysteme
nach dieser Erfindung eignen sich besonders zur Herstellung von
Polymeren auf Basis von Propylen.
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Wenn
nötig wird
zur Regulierung des Molekulargewichts und/oder zur zur Steigerung
der Aktivität Wasserstoff
zugesetzt. Der Gesamtdruck im Reaktionssystem liegt im Bereich von
0,5 bis 100 bar (7,25 bis 1450,8 psi). Die Polymerisation wird vorteilhaft
in dem für
die Industrie besonders interessanten Druckbereich von 5 bis 64
bar (72,54 bis 928,51 psi).
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Typischerweise
wird das Metallocen bei der Polymerisation in einer Konzentration,
bezogen auf das Übergangsmetall,
von 10–3 bis
10–8 mol,
vorteilhaft von 10–4 bis 10–7 mol Übergangsmetall
pro dm3 Lösungsmittel oder pro dm3 Reaktorvolumen eingesetzt. Wenn ein Alumoxan
als Cokatalysator verwendet wird, wird es in einer Konzentration
von 10–5 bis
10–1 mol,
vorteilhaft von 10–4 bis 10–2 mol
pro dm3 Lösungsmittel oder pro dm3 Reaktorvolumen eingesetzt. Die anderen
erwähnten
Cokatalysatoren werden in etwa äquimolaren
Mengen in Bezug auf das Metallocen verwendet. Im Prinzip sind jedoch
auch höhere
Konzentrationen möglich.
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Wenn
die Polymerisation als Suspensions- oder Lösungspolymerisation ausgeführt wird,
wird typischerweise ein inertes Lösungsmittel verwendet, wie
es für
das Niederdruckverfahren nach Ziegler üblich ist. Beispielsweise wird
die Polymerisation kann die Polymerisation in einem aliphatischen
oder cycloaliphatischen Kohlenwasserstoff durchgeführt werden.
Beispiele hierfür
sind Propan, Butan, Hexan, Heptan, Isooctan, Cyclohexan und Methylcyclohexan.
Es ist auch möglich,
Benzol oder eine hydrierte Dieselölfraktion zu verwenden. Auch
Toluol kann verwendet werden. Vorteilhaft wird die Polymerisation
in dem flüssigen
Monomer durchgeführt.
Wenn man mit einem inerten Lösungsmittel
arbeitet, werden die Monomere in Gasform oder in flüssiger Form
zudosiert.
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Vor
dem Zusatz des Katalysators, insbesondere vor dem Zusatz des Trägerkatalysatorsystems,
kann eine andere Alkylaluminiumverbindung, wie z.B. Trimethylaluminium,
Triethylaluminium, Triisobutylaluminium, Trioctylaluminium oder
Isoprenylaluminium, zusätzlich
in den Reaktor eingeführt
werden, um das Polymerisationssystem inert zu machen (um beispielsweise
in dem Olefin vorhandene Katalysatorgifte zu entfernen). Dieser
Stoff wird dem Polymerisationssystem in einer Konzentration von
100 bis 0,01 mmol Al pro kg Reaktorinhalt zugesetzt. Triisobutylaluminium
und Triethylaluminium in einer Konzentration von 10 bis 0,1 mmol
Al pro kg Reaktorinhalt wird hier der Vorzug gegeben. Dies gestattet
es, bei der Herstellung eines Trägerkatalysatorsystems
einen niedrigen Grad des molaren Verhältnisses Al/M1 einzustellen.
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Im
Prinzip ist jedoch die Mitverwendung weiterer Stoffe zur Katalyse
der Polymerisationsreaktion unnötig.
D.h. die Systeme nach der Erfindung können als die einzigen Katalysatoren
für die
Polymerisation von Olefinen verwendet werden.
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Das
Verfahren nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die
beschriebenen Metallocene Propylenpolymere mit sehr hohem Molekulargewicht,
Schmelzpunkt und sehr hoher Stereotaktizität ergeben können, wobei hohe Katalysatoraktivitäten in dem
für industrielle
Verfahren besonders interessanten Polymerisationstemperaturbereich
von 50°C
bis 80°C
erzielt werden.
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Die
Katalysatorsysteme nach dieser Erfindung vermögen Polymere, insbesondere
Propylenhomopolymere und -copolymere, mit außerordentlich hohem Molekulargewicht
und Schmelzpunkt zu erzeugen, selbst wenn sie in Verfahren unter
kommerziell relevanten Bedingungen hinsichtlich der Temperatur,
des Drucks und der Katalysatoraktivität eingesetzt werden. Bevorzugte
Schmelzpunkte liegen mindestens bei 155°C, betragen vorteilhafter mindestens
157°C und
insbesondere 160°C
oder höher.
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Katalysatorsysteme
nach dieser Erfindung gestatten weiterhin, Propylenpolymere mit
hoher Stereospezifität
und Regiospezifität
herzustellen. Nach dem Verfahren gemäß dieser Erfindung hergestellte
isotaktische Propylenpolymere können
einen Anteil an 2,1-inserierten
Propeneinheiten von weniger als 0,5% und eine Triadentaktizität von mehr
als 98% aufweisen. Vorzugsweise ist kein messbarer Anteil an 2,1-inserierten
Propeneinheiten vorhanden. Die Triadentaktizität wird mittels 13C-NMR
nach J. C. Randall, Polymer Sequence Determination: Carbon-13 NMR
Method, Academic Press New York, 1978 bestimmt. Nach den hierin
beschriebenen Verfahren hergestellte Polymere eignen sich zur Verwendung
auf allen Gebieten, mit Einschluss von Fasern, Spritzgussteilen,
Filmen, Rohren usw.
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Wenn
auch die vorliegende Erfindung mit Hinweis auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben worden ist, so wird der Fachmann zu würdigen wissen,
dass die Erfindung sich für
viele verschiedene Variationen eignet, die hierin nicht erläutert sind.
Aus diesen Gründen
sollte also zum Zweck der Bestimmung des wahren Umfangs der vorliegenden
Erfindung nur auf die beigefügten
Patentansprüche
Bezug genommen werden.
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Obwohl
die beigefügten
Patentansprüche
nur einfache Abhängigkeiten
zeigen, in Übereinstimmung mit
U.S. Patentpraxis, kann jedes Merkmal in einem der abhängigen Patentansprüche mit
allen Merkmalen anderer abhängiger
Patentansprüche
oder des Hauptanspruchs kombiniert werden
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BEISPIELE
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Alle
luftempfindlichen Versuche wurden in mit Stickstoff gespülten trockenen
Gefäßen durchgeführt. Alle
Lösungsmittel
wurden von kommerziellen Quellen bezogen. 4-Brom-2-methyl-inden, 4-Chlor-2-methyl-inden
und Tris(perfluorphenyl)boran in Toluol wurden ebenfalls von kommerziellen
Quellen bezogen. Aluminumalkyle wurden als Lösungen in Kohlenwasserstoffen
von kommerziellen Quellen bezogen. Das kommerzielle Methylalumoxan
(„MAO") wurde von Albemarle
als 30-gewichtsprozentige Lösung
in Toluol bezogen. Die racemischen Metallocene Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-phenylindenyl)2zirkoniumdichlorid und Dimethylsiladiyl(4-[1-naphthyl]-2-methylindenyl)2 zirkoniumdichlorid wurden von kommerziellen
Quellen bezogen.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-phenylindenyl)2zirkoniumdichlorid
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Metallocenkatalysatorvergleichssystem
Nr. 1 auf Trägerstoff
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Racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-phenylindenyl)2zirkoniumdichlorid/MAO
-
In
einem 100 ml Rundkolben wurde racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-phenylindenyl)2zirkoniumdichlorid (Vergleichsmetallocen
1, 0,055 g) einer MAO-Lösung
(6,74 g, 7,2 ml) zugesetzt und die Mischung 20 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde durch einen mittleren Glasfrittenfilter filtriert
und der Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert)
zugesetzt. Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
während
zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet, bis das Lösungsmittel
verdampft war. Danach wurde der Feststoff während insgesamt zwei Stunden
und zweizwanzig Minuten weiter getrocknet. Der Trägerkatalysator
wurde als hell orangefarbener, frei fließender Feststoff (5,63 g) gewonnen.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-[1-naphthyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid
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Metallocenkatalysatorvergleichssystem
Nr. 2 auf Trägerstoff
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Racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-[1-naphthyl]indenyl)2zirkoniumdichlorid/ MAO
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In
einem 100 ml Rundkolben wurde racemisches Dimethylsiladiyl(2-methyl-4-[1-naphthyl]-indenyl)2zirkoniumdichlorid
(Vergleichsmetallocen 2, 0,064 g) einer MAO-Lösung (6,74 g, 7,2 ml) zugesetzt
und die Mischung 20 Minuten gerührt.
Die Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und
der Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert)
zugesetzt. Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
während
zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet, bis das Lösungsmittel
verdampft war. Danach wurde der Feststoff während insgesamt etwa zwei Stunden
weiter getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde
als orangefarbener, frei fließender
Feststoff (4,72 g) gewonnen.
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BEISPIEL 3
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Racemisches Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)
zirkoniumdichlorid
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1-Brom-3,5-di-tert.butylbenzol
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Ein
1 000 ml Dreihals-Rundkolben wurde mit einem mechanischen Rührer, einem
Druckkompensierenden Tropftrichter und einem Rückflusskühler versehen. Ein Adapter
für einen
Stickstoffstrom mit Überdruckventil
wurde am oberen Ende des Rückflusskühlers angebracht.
Mittels eines schwachen Stickstoffstroms wurde eine inerte Atmosphäre in der
Apparatur geschaffen. Der Kolben wurde mit 181 g Triphenylphosphin
(690 mmol) und 160 ml Acetonitril (HPLC Qualität) beschickt. Die weiße Suspension
wurde 15 Minuten in einem Eisbad gekühlt. Unter Rühren wurden
innerhalb von 40 Minuten 101,5 g (635 mmol) Brom zugesetzt. Nach dem
Zusatz des Broms wurde das Eisbad entfernt. 124 g 3,5-Di-tert. butylphenol
(601 mmol) und 140 ml Acetonitril wurden auf einmal zugegeben. Die
orangeweiße
Suspension wurde beim Erhitzen zu einer orangefarbenen Lösung. Der
mechanische Rührer
wurde durch ein eiförmiges
Rührelement
ersetzt. Die Lösung
wurde drei Stunden lang bei schwacher Rückflusstemperatur gerührt.
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Der
Kolben wurde dann für
eine einfache Destillation eingerichtet, und das Acetonitril wurde
unter dem Druck einer Wasserstrahlpumpe abdestilliert. Nachdem alles
Acetonitril entfernt worden war, wurde der Kühler durch ein kurzes Gasrohr
mit großem
Durchmesser ersetzt, das mit einer 500 ml Gaswaschflasche verbunden war,
die zur Hälfte
mit Wasser gefüllt
war. Die flüssige
Mischung wurde 80 Minuten bei einer Temperatur von 280 bis 310°C gerührt. Das
Reaktionsgemisch wurde auf etwa 100°C abgekühlt und in ein 1 000 ml Becherglas gegossen.
Ein schwacher Stickstoffstrom wurde in das Becherglas geleitet und
hielt das Produktgemisch trocken. Der Feststoff wurde bei Raumtemperatur
in eine Trockenbox überführt, in
feine Stücke
gebrochen und in einem Mörser
gemahlen. Das gemahlene Material wurde viermal mit 200 ml Pentan
gerührt.
Die flüssigen Phasen
wurden dekantiert, kombiniert, mit gesättigter NaHCO3 Lösung (200
ml) gewaschen, mit MgSO4 getrocknet, und
das Lösungsmittel
wurde verdampft. Durch Säulenchromatographie
(Siliziumdioxid/Pentan) wurden 41,6 g (25,7%) eines weißen, kristallinen
Produkts gewonnen.
1H-NMR (CHCl3 = 7,24 ppm): δ 7,30 (s,
3H), 1,28 (s, 18H).
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4-(3',5'-Di-tert.butylphenyl)-2-methylinden
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Herstellung
des Grignard-Salzes: ein 100 ml Kolben wurde mit 1,88 g Mg (77,3
mmol) und 10 ml THF beschickt. 13,36 g 3,5-Di-tert.butyl-Brombenzol
(49,6 mmol) wurden in 45 ml THF gelöst und langsam zu den Magnesiumspänen gegeben.
Der Kolben wurde in einem Ölbad
auf 50°C
erhitzt, sobald die Reaktion eingesetzt hatte, und diese Temperatur
wurde eine Stunde gehalten, nachdem die Zugabe des Brombenzols beendet
war. Die Temperatur des Bades wurde langsam gesteigert, und ein
schwacher Rückfluss
wurde vier Stunden lang aufrecht erhalten.
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Kupplungsreaktion:
Ein 100 ml Kolben wurde mit 7,42 g 4-Chlor-2-methylinden (45,1 mmol),
0,723 g 1,3-Bis-(diphenylphosphino)propan-nickel(II)chlorid (1,334
mmol) und 30 ml Diethylether beschickt. Die rote Suspension wurde
auf –20°C abgekühlt, und
die zuvor beschriebene Suspension von Grignard-Salz wurde innerhalb
von 20 Minuten zugefügt.
Die Suspension wurde in einem Ölbad
auf 50°C
erhitzt und bei dieser Temperatur 40 Stunden gerührt. Der Kolben wurde in einem
Eisbad gekühlt.
Unter Rühren
wurden 4 ml Wasser und 15 ml 10% wässrige Salzsäure zugesetzt.
Die THF-Phase wurde abgetrennt, die wässrige Phase wurde mit Diethylether
extrahiert und die vereinigten organischen Phasen mit MgSO4 getrocknet. Nach dem Verdampfen des Lösungsmittels
folgte eine Reinigung mittels Säulenchromatographie.
Als stationäre
Phase wurde Siliziumdioxid und als Lösungsmittel wurde Pentan verwendet.
Später
wurde das Lösungsmittel
gegen eine Mischung aus Pentan und Diethylether (98:2) ersetzt.
Alle Produkt enthaltenden Fraktionen wurden vereinigt, und das Lösungsmittel
wurde vollständig
entfernt. Das Produkt wurde in der kleinstmöglichen Menge Pentan umkristallisiert
und bei 4°C
aufbewahrt. Das Lösungsmittel
wurde dekantiert und der Feststoff unter Vakuum getrocknet. Die
Ausbeute betrug 3.14 g (9,96 mmol, 21,9%). Das Produkt war eine
Mischung aus zwei Isomeren.
1H-NMR
(CHCl3 =
7,24 ppm): δ 7,40–7,12 (m,
2 × 6H),
6,64 (s, 1H), 6,53 (t, 1H), 3,36 (s, 2 × 2H), 2,13 (s, 2 × 3H), 1,36
(s, 2 × 18H).
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Dimethylsiladiyl-bis-(4(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methyliden)
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3.12
g 4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylinden
(9.8 mmol) wurden in 20 ml THF gelöst. Ein 100-ml-Kolben wurde
mit 0,65 g KH und 25 ml THF befüllt.
Bei einer Temperatur of –75°C wurde die
Inden-Lösung
innerhalb von 8 Minuten zur KH-Suspension
gegeben. Die Suspension durfte sich innerhalb 40 Minuten auf –50°C erwärmen, und
dann innerhalb 75 Minuten auf –35°C. Nach 90minütigem Rühren bei
Raumtemperatur wurde dem Feststoff erlaubt sich abzusetzen, und
die orange Lösung
in einen zweiten Kolben überführt. 0,6
ml Dichlordimethylsilan (4,95 mmol) wurden zu der K-Salzlösung bei –35°C gegeben.
Die Lösung
wurde über
Nacht bei Raumtemperatur gelöst.
Zugabe von 3 ml gesättigter
NH4Cl-Lösung
stoppte die Reaktion. Die Lösung
wurde von einem weißen
Präzipitat
abfiltriert und mit MgSO4 getrocknet. Zugabe
von 5 g Siliziumdioxid und vollständige Verdampfung des Lösungsmittels
ergaben eine Siliziumdioxid/Rohprodukt-Mischung. Säulenchromatographie über 125
g Siliziumdioxid und Pentan/Et2O = 99:1
(500 ml) und dann 98:2 (500 ml). Eine quantitative Ausbeute mit
leichter Inden-Ausgangsmaterial-Kontamination wurde gewonnen. Das
Produkt ist eine Mischung zweier Isomeren.
1H-NMR
(CHCl3 =
7,24 ppm): δ 7,48–7,13 (m,
2 × 12H),
6,80 (m, 2 × 2H),
3,85 (s, 2H), 3,80 (s, 2H), 2,24 (s, 6H), 2,23 (s, 6H), 1,38 + 1,37
(2s, 2 × 36H), –0,20 (s,
3H), –0,22
(s, 2 × 3H), –0,26 (s,
3H).
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Racemisches Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylidenyl)zirkoniumdichlorid
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4
g des obigen Silans (5,77 mmol) wurden in 6 ml Pentan und 43 ml
THF gelöst.
Bei –85°C wurden innerhalb
von 11 Minuten 4,6 ml n-BuLi (2,5 molar in Hexan, 11,5 mmol)) zugesetzt.
Die Farbe der Lösung
veränderte
sich von gelb nach rot-braun. Die Lösung wurde innerhalb von 30
Minuten auf –60°C erwärmt und
eine Stunde lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde vollständig entfernt,
10 ml Toluol wurden zugesetzt und wiederum vollständig durch
Verdampfen entfernt. Der rot-braune Rückstand wurde in 45 ml Toluol
gelöst
und die Lösung
auf –85°C abgekühlt. Der
Zusatz von 132 g ZrCl4 (5,66 mmol) ergab
eine braune Suspension. Innerhalb von zwei Stunden wurde die Suspension
auf Raumtemperatur erwärmt
und dann 6,5 Stunden am Rückfluss
erhitzt. Man erhielt eine hell orangefarbene Suspension. Das Toluol
wurde vollständig entfernt,
60 ml Pentan wurden zugefügt
und die Suspension über
Nacht gerührt.
Filtration durch Celite und Waschen des orangefarbenen Rückstands
mit 45 ml Pentan ergab ein klares, orangefarbenes Filtrat. Bei langsamem
Verdampfen der Pentanlösung
zu der Trockenbox-Atmosphäre
kristallisierte das Zirkonocen aus der Lösung. Die Lösung wurde von dem Feststoff
delantiert, der Feststoff mit wenigen ml kaltem Pentan gewaschen und
getrocknet. Durch Waschen des oben erwähnten Rückstands auf Celite mit Toluol
kann eine klare, orangefarbene Lösung
in Toluol erhalten werden. Wenn man die Hälfte des Toluols verdampft
und mindestens die Hälfte
des Volumens an Pentan zusetzt, erhält man das kristalline meso-Zirkonocen.
Die Ausbeute an recemischem Zirkonocen betrug 1,5 g/1,76 mmol, 30,5%).
0,51 g (0,60 mmol, 10,4%) meso-Zirkonocen konnten isoliert werden.
1H-NMR (CHCl3 = 7,24 ppm): δ 7,64 (d, 2 × 1H), 7,51 (s, 4H), 7,40 (d,
2 × 1H),
7,39 (s, 2H), 7,10 (t, 2 × 1H), 6,95
(s, 2 × 1H),
2,24 (s, 2 × 3H),
1,33 (s, 2 × 3H),
1,30 (s, 12 × 3H)
für das
racemische Zirkonocen und
δ 7,62
(d, 2 × 1H),
7,45 (s, 4H), 7,37 (t, 2 × 1H),
7,11 (d, 2 × 1H),
6,86 (m, 2 × 1H),
6,78 (s, 2 × 1H),
2,44 (s, 2 × 3H),
1,46 (s, 3H), 1,31 (s, 12 × 3H),
1,23 (s, 3H) für
das meso-Zirkonocen.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 3A auf Trägerstoff
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Racemisches Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid/MAO
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In
einem 100 ml Rundkolben wurde racemisches Dimethylsiladiyl-bis-4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
(0,075 g) einer MAO-Lösung
(6,74 g, 7,4 ml) zugesetzt und die Mischung 20 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und der
Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert)
zugesetzt. Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
während
einer Minute unter Vakuum auf einem Umlaufverdampfer getrocknet,
bis das Lösungsmittel
verdampft war. Danach wurde der Feststoff während insgesamt etwa zwei Stunden
und zwanzig Minuten weiter getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde als rötlich rosafarbener,
frei fließender
Feststoff (5,4 g) gewonnen.
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl]zirkoniumdimethyl
-
Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl]
zirkoniumdichlorid (488 mg, 0,57 mmol) wurden in 30 ml Toluol zu
einer klaren, orangefarbenen Lösung
gelöst.
Eine 3,0 M Lösung
von MeMgBr (0,76 ml, 2,28 mmol) in Diethylether wurde mittels einer
Spritze bei Raumtemperatur zugesetzt und das Reaktionsgemisch über Nacht
am Rückfluss
gerührt.
Nach dieser Zeit wurde das Reaktionsgemisch gekühlt, und 0,5 ml 1,4-Dioxan
sowie 0,5 ml Me3SiCl wurden der Lösung zugesetzt.
Die Lösung
wurde durch eine mit Celite® bepackte Fritte flitriert,
und das Toluol wurde im Vakuum entfernt. Der verbliebene gelbe Feststoff
wurde mit Pentan gewaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhielt
257 mg (55,3%) des gewünschten
Metallocens.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 3B auf Trägerstoff
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Racemisches Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdimethyl/NCA
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In
einem 50 ml Becherglas wurden 1,07 g (0,232 mmol) einer 11,05 Gew.-%
Lösung
von Tris(perfluorphenyl)boran in Toluol vorgelegt (massed). Dann
wurden 0,035 g (0,232 mmol) N,N-Diethylanilin (Aldrich, 98+%) und
danach 4,5 g Toluol zugefügt.
Es bildete sich eine rosafarbene Lösung. Diese Lösung wurde
in einen 50 ml Rundkolben pipettiert, der 2,0 g Siliziumdioxid (Grace
Davison, kalziniert bei 500°C
mit 3 Gew.-% (NH4)2SiF6) sowie einen Magnetrührer enthielt. Mit 4,5 ml Toluol
wurden das Becherglas, die Pipette und die Wände des Kolbens gespült. Der
Kolben wurde in einem Ölbad
auf 50°C
erhitzt.
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Die
Mischung wurde 30 Minuten gerührt.
Dann wurden 0,023 g (0,028 mmol) Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdimethyl
als Feststoff zugesetzt, worauf sich eine rote Aufschlämmung bildete.
Das Gemisch wurde eine weitere Stunde bei 50°C gerührt. Nach dieser Zeit wurde
das Rühren
beendet. Das Lösungsmittel
wurde über
Nacht im Vakuum abgezogen, und es blieben 2,13 g eines fleischfarbenen
pulverförmigen
Stoffs zurück.
Zusammensetzung nach Massenbilanz: Zirkonium 0,013 mmol/g Katalysator,
Bor: 0,11 mmol/g Katalysator.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 3C auf Trägerstoff
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Racemisches Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert.butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdimethyl/NCA
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Bei
der Herstellung dieses Katalysators wurden die selben Einsatzstoffe
verwendet wie zuvor beschrieben. In einem 50 ml Becherglas wurden
2,68 g (0,58 mmol) einer 11,05 Gew.-% Lösung von Tris(perfluorphenyl)boran
in Toluol vorgelegt. Dann wurden 0,088 g (0,59 mmol) N,N-Diethylanilin
und danach 15 g Toluol zugefügt.
Es bildete sich eine rosafarbene Lösung. Diese Lösung wurde
in einen 100 ml Rundkolben pipettiert, der 5,0 g Siliziumdioxid
sowie einen Magnetrührer
enthielt. Mit 1,0 g Toluol wurden das Becherglas, die Pipette und
die Wände
des Kolbens gespült.
Der Kolben wurde in einem Ölbad
auf 50°C
erhitzt. Die Mischung wurde 30 Minuten gerührt. Dann wurden 0,0061 g (0,075
mmol) Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-di-tert. butylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdimethyl
als Feststoff zugesetzt, worauf sich eine rote Aufschlämmung bildete. Das
Gemisch wurde eine weitere halbe Stunde bei 50°C gerührt. Nach dieser Zeit wurde
das Rühren
beendet. Das Lösungsmittel
wurde über
Nacht im Vakuum abgezogen, und es blieben 5,36 g eines fleischfarbenen
pulverförmigen
Stoffs zurück.
Zusammensetzung nach Massenbilanz: Zirkonium 0,013 mmol/g Katalysator,
Bor: 0,11 mmol/g Katalysator.
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BEISPIEL 4
-
Dimethylsiladiyl-bis-(2-methyl-(4-(3',5'-dimethylphenyl)indenylzirkoniumdichlorid
-
4-(3',5'-Dimethylphenyl)-2-methylinden
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4-Chlor-2-methylinden
(8,9 g, 54 mmol) und NiCl2(PPh3)2 (1,8 g, 2,8 mmol) wurden in 150 ml Diethylether
gelöst.
3,5-Dimethylphenylmagnesiumbromid (10 g, 54 mmol) wurden, gelöst in Diethylether,
der Lösung zugesetzt,
und das Reaktionsgemisch wurde über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Nach dem Rühren über Nacht
wurde das Reaktionsgemisch langsam mit Wasser versetzt, um nicht
umgesetztes Grignard-Reagenz zu neutralisieren. Danach wurde die
Lösung
mit 100 ml 10% wässriger
Salzsäure
versetzt und mit einer gesättigten
wässrigen
Natriumhydrogencarbonat-Lösung
neutralisiert. Die organische Schicht wurde mit Magnesiumsulfat
getrocknet, und das Lösungsmittel
wurde auf einem Umlaufverdampfer entfernt. Der verbliebene Rückstand
wurde auf eine Silicagel-Säule
gegeben und mit Hexan eluiert. Die Ausbeute betrug 5,6 g (44%).
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Lithium-4-(3',5'-dimethylphenyl-2-methylinden
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4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-methylinden
(5,6 g, 23,9 mmol) wurden in 80 ml Pentan gelöst. Dieser Lösung wurden
9,6 ml n-BuLi (als 2,5-molare Lösung
in Hexan) zugesetzt. Man ließ das
Reaktionsgemisch 4 Stunden bei Raumtemperatur rühren. Ein weißer Niederschlag
fiel aus der Lösung
aus und wurde auf einer Fritte abfiltriert und mit zusätzlichem
Pentan gewaschen. Die Ausbeute betrug 4,5 g (80%).
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Dimethylsilyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-methylinden
-
SiMe2Cl2 (1,2 g, 9,4
mmol) wurden in 80 ml THF gelöst.
Unter Rühren
wurde Lithium-4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-methylindenid
(4,5 g, 18,7 mmol) in Form eines trockenen Pulvers hinzugefügt, und
man ließ das Reaktionsgemisch über Nacht
bei Raumtemperatur rühren.
Das Lösungsmittel
wurde im Vakuum entfernt, der Rückstand
wurde in Pentan aufgenommen und die Lösung filtriert, um LiCl-Salze
zu entfernen. Das Pentan wurde im Vakuum entfernt, und es verblieb
ein flockiger, weißer
Rückstand
(4,23 g, 87%).
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-((3',5'-dimethylphenyl)-2-methylinden]zirkoniumdichlorid
-
Dimethylsilyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-methylinden]
(4,23 g, 8,0 mmol) wurden in 60 ml Diethylether gelöst. Unter
Rühren
wurden der Lösung
6,4 ml n-BuLi (2,5 M in Hexan) zugefügt, und man ließ die Lösung zwei
Stunden bei Raumtemperatur rühren.
Nach dieser Zeit wurde die Lösung
auf –35°C abgekühlt und ZrCl4 (1,58 g, 8,0 mmol) zugesetzt. Man ließ das Reaktionsgemisch
drei Stunden bei Raumtemperatur rühren. Dann wurde das Lösungsmittel
im Vakuum entfernt und der Rückstand
in einer Mischung aus Methylenchlorid und Pentan aufgenommen. LiCl
Salze wurden abfiltriert. Das Filtrat wurde eingeengt und auf –35°C abgekühlt, um
die Kristallisation einzuleiten. 0,23 g (5,0%) reine racemische
Verbindung wurde gewonnen.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 4 auf Trägerstoff
-
Dimethylsiladiyl-bis-(2-methyl-4-(3',5'-di-methylphenyl)indenyl)zirkoniumdichlorid/MAO
-
In
einem 100 ml Rundkolben wurde Dimethylsiladiyl-bis-(2-methyl-4-(3',5'-dimethylphenyl)indenyl)zirkoniumdichlorid
(0,061 g), einer MAO Lösung
(6,74 g, 7,4 ml) zugesetzt, und die Mischung wurde 20 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und der
Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert).
Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
unter Vakuum zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet,
bis die Flüssigkeit
verdampft war. Der Feststoff wurde dann während insgesamt etwa zwei Stunden
und 34 Minuten getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde als hell
orangefarbner, frei fließender
Feststoff erhalten (5,36 g).
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BEISPIEL 5
-
Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-bis-trifluormethylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
-
4-[3',5'-Bis-(trifluormethyl)phenyl]-2-methylinden
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4-Brom-2-methylinden
(10,7 g, 51 mmol) und NiCl2(PPh3)2 (1,8 g, 2,8 mmol) wurden in 150 ml Diethylether
gelöst.
3,5-Bis(trifluormethyl)phenylmagnesiumbromid (51 mmol) wurden, gelöst in Diethylether,
unter starkem Rühren
der Lösung
zugesetzt, und das Reaktionsgemisch wurde über Nacht bei Raumtemperatur
gerührt.
Nach dem Rühren über Nacht
wurde das Reaktionsgemisch langsam mit Wasser versetzt, um nicht
umgesetztes Grignard-Reagenz zu neutralisieren. Danach wurde die
Lösung
mit 100 ml 10% Salzsäure
versetzt und mit einer gesättigten
wässrigen
Natriumhydrogencarbonat-Lösung
neutralisiert. Die organische Schicht wurde mit Magnesiumsulfat
getrocknet, und das Lösungsmittel
wurde auf einem Umlaufverdampfer entfernt. Der verbliebene Rückstand
wurde auf eine Silcagel-Säule
gegeben und mit Hexan eluiert. Die Ausbeute betrug 2,2 g (13%).
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Lithium-4-[3',5'-bis(trifluormethyl)phenyl]]-2-methylindenid
-
4-[3',5'-bis(trifluormethyl)phenyl]-2-methylinden
(2,2 g, 6,5 mmol) wurden in 50 ml Pentan gelöst. Dieser Lösung wurden
2,6 ml n-BuLi (2,5 M Lösung
in Hexan) zugesetzt. Man ließ das
Reaktionsgemisch 4 Stunden bei Raumtemperatur rühren. Ein gelb-weißer Niederschlag
fiel aus der Lösung
aus und wurde auf einer Fritte abfiltriert und mit zusätzlichem
Pentan gewaschen. Die Ausbeute betrug 1,6 g (73%).
-
Dimethylsiladiyl-bis[4-(3',5'-bis[trifluormethyl]phenyl)-2-methylinden
-
SiMe2Cl2 (0,48 g, 3,7
mmol) wurden in 80 ml THF gelöst.
Unter Rühren
wurde Lithium-4-(3',5'-bis(trifluormethyl)phenyl)-2-methylindenid
(2,6 g, 7,5 mmol) in Form eines trockenen Pulvers hinzugefügt, und
man ließ das
Reaktionsgemisch über
Nacht bei Raumtemperatur rühren.
Das Lösungsmittel
wurde im Vakuum entfernt und der Rückstand wurde in Pentan aufgenommen
und die Lösung
filtriert, um LiCl Salze zu entfernen. Das Pentan wurde im Vakuum
entfernt und das Rohprodukt auf eine Silicagel-Säule gegeben und mit Hexan eluiert. Die
Ausbeute betrug 2,2 g (80%).
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-bis[trifluormethyl]phenyl)-2-methylinden]zirkoniumdichlorid
-
Dimethylsilyl-bis-[4-(3',5'-bis[trifluormethyl]phenyl)-2-methylinden]
(2,2 g, 3,0 mmol) wurden in 50 ml Diethylether gelöst. Unter
Rühren
wurden der Lösung
2,4 ml n-BuLi (2,5 M in Hexan) zugefügt, und man ließ die Lösung zwei
Stunden bei Raumtemperatur rühren.
Nach dieser Zeit wurde die Lösung
auf –35°C abgekühlt und
ZrCl4 (0,69 g, 3,0 mmol) zugesetzt. Man
ließ das
Reaktionsgemisch drei Stunden bei Raumtemperatur rühren. Dann
wurde das Lösungsmittel
im Vakuum entfernt und der Rückstand
in Toluol aufgenommen. LiCl Salze wurden abfiltriert. Das Filtrat
wurde eingeengt und auf –35°C abgekühlt, um
die Kristallisation einzuleiten. 90 mg (3,3%) reine racemische Verbindung
wurde gewonnen.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 5 auf Trägerstoff
-
Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-bis-trifluormethylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid/MAO
-
In
einem 100 ml Rundkolben wurde Dimethylsiladiyl-bis-(4-((3',5'-bis-trifluormethylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
(0,075 g), einer MAO Lösung
(6,32 g, 6,75 ml) zugesetzt, und die Mischung wurde 20 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und der
Rückstand
mit Toluol (13 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (3,75 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert).
Die Aufschlämmung
wurde 30 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
unter Vakuum zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet,
bis die Flüssigkeit
verdampft war. Der Feststoff wurde dann während insgesamt etwa zwei Stunden
und 20 Minuten getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde als dunkelrotpinker,
frei fließender
Feststoff erhalten (5,03 g).
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BEISPIEL 6
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Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-bis-trimethylsilylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
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3,5-Dibrom-trimethylsilyl-benzol
-
42,4
g Tribrombenzol (134,6 mmol) wurden in 600 ml Diethylether gelöst. Die
Lösung
wurde auf –55°C gekühlt, die
Temperatur, bei der Ausgangsstoff auszufallen begann. Innerhalb
von 20 Minuten wurden 54 ml n-BuLi (2,5 M in Hexanen, 135 mmol)
zugesetzt. Nachdem die Mischung 35 Minuten bei –52°C gerührt worden war, wurden innerhalb
von 7 Minuten 20 ml TMSCI (158 mmol) und 20 ml Diethylether zugesetzt.
Die Suspension verwandelte sich bei –42°C in eine Lösung, aus der bei –30°C ein feiner
Niederschlag ausfiel. Die Suspension wurde über Nacht bei Raumtemperatur
gerührt.
Durch Zusatz von 100 ml 2-molarer wässriger Salzsäure wurde
die Mischung hydrolysiert. Nachdem die Mischung 30 Minuten gerührt worden
war, wurde die ätherische
Phase abgetrennt und mit MgSO4 getrocknet,
filtriert und eingeengt, bis das Produkt auszukristallisieren begann.
Der Kolben wurde über
Nacht bei +4°C
gehalten. Der kristalline Niederschlag wurde abfiltriert, mit einer
kleinen Mengen kaltem Pentan gewaschen und im Vakuum getrocknet.
Eine zweite Fraktion kristallinen Produkts wurde aus dem Filtrat
gewonnen. Ausbeute: 31,9 g (103,5 mmol, 77%). 1H-NMR
(CHCl3 = 7,24 ppm): δ 7,62 (t, 1H), 7,49 (d, 2H),
0,25 (s, 3 × 3H).
-
3,5-Bis-trimethylsilyl-brombenzol
-
17,18
g 3,5-Dibrom-trimethylsilyl-benzol (55,8 mmol) wurden in 380 ml
Diethylether gelöst.
Die Lösung wurde
auf –68°C gekühlt, und
22,3 ml n-BuLi (2,5 M in Hexanen, 55,8 mmol) wurden innerhalb von
18 Minuten zugesetzt. Die Lösung änderte ihre
Farbe von farblos zu gelb und wurde 45 Minuten bei –68°C gerührt. 7,5
ml TMSCl (59 mmol) wurden innerhalb von 6 Minuten zugefügt. Die
Temperatur der Lösung
stieg innerhalb einer Stunde auf –33°C und nach weiteren 30 Minuten
auf –18°C. Die Lösung wurde über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt.
Dann wurden der weißen
Suspension 60 ml 2-molarer Salzsäure
zugesetzt. Nach 30 Minuten Rühren
hatten sich zwei klare Phasen gebildet. Die etherische Phase wurde
abgetrennt und mit MgSO4 getrocknet und
filtriert. Das Lösungsmittel
wurde verdampft. Das rohe Produkt wurde bei einer Temperatur von
70 bis 76°C und
0,1 bis 0,2 mbar destilliert. Alle reinen Fraktionen wurden vereinigt,
und man erhielt so 15,8 g Produkt (52,4 mmol, 94%).
1H-NMR (CHCl3 = 7,24
ppm): δ 7,56
(s, 2H), 7,50 (t, 1H), 0,25 (s, 6 × 3H).
-
4-(3',5'-Bis-trimethylsilyl-phenyl)-2-methylinden
-
Herstellung
des Grignard-Salzes: ein 100 ml Kolben wurde mit 2,9 g Mg (119 mmol)
und 10 ml THF beschickt. 15,8 g 3,5-Bis-trimethylsilyl-brombenzol
(52,4 mmol) wurden in 45 ml THF gelöst, und die Lösung wurde
bei Raumtemperatur langsam zu den Magnesiumspänen gegeben. Die Reaktion setzte
nach 5 Minuten ein und führte
zu einer schwarzbraunen, heißen
Lösung.
Die Mischung wurde über
Nacht bei schwacher Rückflusstemperatur
gerührt.
-
Kupplungsreaktion:
Ein 100 ml Kolben wurde mit 8,2 g 4-Chlor-2-methylinden (49,8 mmol)
und 1,14 g 1,2-Bis(diphenylphosphino)ethan-nickel(II)chlorid (2,16
mmol) beschickt. Die wie zuvor beschrieben hergestellte Suspension
des Grignard-Salzes wurde bei Raumtemperatur in die Inden/Nickel-Katalysatorsuspension gegossen.
Die Suspension wurde 16 Stunden bei schwacher Rückflusstemperatur gerührt. Unter
weiterem Rühren
wurden 5 ml Wasser und 10 ml 10% wässrige Salzsäure zugesetzt.
Die THF Phase wurde abgetrennt, die wässrige Phase mit Diethylether
gewaschen, und die vereinigten organischen Phasen wurden mit MgSO4 getrocknet. An die Abtrennung des Lösungsmittels
durch Verdampfen schloss sich eine Reinigung durch Säulenchromatographie
an. Silziumdioxid wurde als stationäre Phase und Pentan als Lösungsmittel
verwendet. Später
wurde das Lösungsmittel
durch eine Mischung aus Pentan und Diethylether (98:2) ersetzt.
Alle Produkt enthaltenden Fraktionen wurden vereinigt, und das Lösungsmittel
wurde vollständig
verdampft. Die Ausbeute betrug 15,35 g, 43,8 mmol (83,5%). Das Produkt
ist eine Mischung aus zwei Diastereomeren.
1H-NMR
(CHCl3 = 7,24 ppm): δ 7,67–7,63 (m, 2 × 3H), 7,37–7,10 (m,
2 × 3H),
6,61 (s, 1H), 6,53 (d, 1H), 3,36 (s, 2H), 3,34 (s, 2H), 2,13 (s,
2 × 3H),
0,29 (s, 2 × 18H).
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Dimethylsiladiyl-bis(4-(3',5'-Bis-trimethylsilyl-phenyl)-2-methyliden)
-
15,35
g 4-(3',5'-Bis-trimethylsilyl-phenyl)-2-methylinden
(43,8 mmol) wurden in 70 ml THF gelöst. Ein zweiter Kolben wurde
mit 2,6 g KH und 70 ml THF beschickt. Bei einer Temperatur von –65°C wurde innerhalb von
20 Minuten die Indenlösung
der KH Suspension zugefügt.
Nachdem die Mischung zwei Stunden bei Raumtemperatur gerührt worden
war, ließ man
den Feststoff während
30 Minuten sich absetzen, und die rote Lösung wurde in einen neuen Kolben überführt. Man
fügte ein
paar ml THF zu der KH Suspension, ließ sie rühren und sich absetzen und überführte auch
diese Lösung
in den neuen Kolben. 2,6 ml Dimethyldichlorsilan (21,4 mmol) wurden
der K-Salzlösung
bei –35°C zugesetzt.
Die Lösung
wurde über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Ein Zusatz von 10 ml gesättigter
NH4Cl-Lösung
beendete die Reaktion. Eine weiße
Fällung
wurde von der Lösung
abgetrennt und die Lösung
mit MgSO4 getrocknet. Der getrockneten organischen
Phase wurden 22 g Siliziumdioxid zugesetzt. Die vollständige Verdampfung
des Lösungsmittels
ergab eine Mischung aus Siliziumdioxid und Rohprodukt. Es wurde
durch Säulenchromatographie
an 250 g Siliziumdioxid mit Mischungen aus Pentan und Diethylether
(99:1 bis 96:4) gereinigt. Man erhielt 11,2 g Produkt (14,79 mmol,
67,5%) und 2,7 g eines weniger reinen Produkts. Das Produkt ist
ein Gemisch aus zwei Isomeren.
1H-NMR
CHCl3 = 7,24 ppm): δ 7,68–7,14 (m, 2 × 12H),
6,78 (m, 2 × 2H),
3,85 (s, 2H), 3,81 (s, 2H), 2,24 (s, 6H), 2,23 (s, 6H), 0,31 (2s,
2 × 36H), –0,23 (s,
3H), –0,26
(s, 6H).
-
Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-bis-trimethylsilyl-phenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
-
4,1
g des obigen Silans (5,4 mmol) wurden in 50 ml THF gelöst. Bei
einer Kühlbadtemperatur
von –83°C wurden
innerhalb einer Minute 4,3 ml n-BuLi (2,5-molar in Hexanen, 10,8
mmol) zugesetzt. Die Farbe der Lösung
veränderte
sich von gelb nach rotbraun. Die Lösung wurde innerhalb von 100
Minuten auf –30°C erwärmt und
dann weitere 100 Minuten beim Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde vollständig verdampft,
13 ml Toluol wurden zugesetzt, und das Lösungsmittel wurde wiederum
vollständig
verdampft. Der Rückstand
wurde in 50 ml Toluol gelöst
und die Lösung
auf –82°C abgekühlt. Nach
Zusatz von 1,26 g ZrCl2 (5,41 mmol) entstand
eine hellbraune Suspension. Die Suspension wurde über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt,
5,5 Stunden am Rückfluss
erhitzt und wieder über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Dies führte
zu einer orangefarbene Suxpension. Die Filtration über Celite® und
vollständige
Verdampfung des Toluols ergab einen orangefarbenen Feststoff. Dem
Feststoff wurden 40 ml Pentan zugesetzt, und die entstandene Suspension
wurde gerührt.
Die Mischung wurde durch eine Fritte filtriert, der Feststoff wurde
mit 3 ml kaltem Pentan geaschen und im Vakuum getrocknet. Man erhielt
eine Fraktion 1 (1,56 g) mit einem Verhältnis von Racemat- zu Meso-Form
von 8:92. Aus dem Filtrat wurde das Lösungsmittel vollständig verdampft,
und dem Rückstand wurden
exakt 8 ml Pentan zugesetzt, um den Rückstand zu lösen. Die
Lösung
wurde in einen Gefrierschrank von –35°C verbracht, wodurch die Kristallisation
eines festen Stoffs ausgelöst
wurde. Die Mischung wurde durch eine Fritte filtriert, der Feststoff
mit ein paar ml kaltem Pentan gewaschen, und Trocknung im Vakuum ergab
die Fraktion 2 (0,63 g) mit einem Verhältnis von Racemat- zu Meso-Form
von 85:15. Das Lösungsmittel wurde
vollständig
vom Filtrat abverdampft, und der Feststoff als Fraktion 3 behalten
(1,77 g). Das Racemat- zu Meso-Form-Verhältnis der Fraktion 3 war 73:27.
1H-NMR (CHCl3 = 7,24
ppm): δ 7,78
(s, 2 × 2H),
7,70 (d, 2 × 1H),
7,64 (s, 2 × 1H),
7,41 (d, 2 × 1H),
7,12 (m, 2 × 1H),
6,91 (s, 2 × 1H),
2,25 (s, 2 × 3H),
1,32 (s, 2 × 3H),
0,24 (s, 12 × 3H)
für das
racemische Zirconocen und
δ 7,72
(s, 2 × 2H),
7,66 (s, 2 × 1H),
7,62 (s, 2 × 1H),
7,12 (d, 2 × 1H),
6,88 (m, 2 × 1H),
6,75 (s, 2 × 1H),
2,43 (s, 2 × 3H),
1,46 (s, 3H), 1,23 (s, 3H), 0,25 (2, 12 × 3H) für das Meso-Zirconocen.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 6 auf Trägerstoff
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Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-bis-trimethylsilylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid/MAO
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In
einem 100 ml Rundkolben wurde Dimethylsiladiyl-bis-(4-((3',5'-bis-trimethylsilylphenyl)-2-methylindenyl)zirkoniumdichlorid
(0,080 g), einer MAO Lösung
(6,74 g, 7,3 ml) zugesetzt, und die Mischung wurde 20 Minuten gerührt. Die
Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und der
Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert).
Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
unter Vakuum zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet,
bis die Flüssigkeit
verdampft war. Der Feststoff wurde dann während insgesamt etwa vier Stunden
und 30 Minuten getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde als rosa
roter, frei fließender
Feststoff erhalten (5,15 g).
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BEISPIEL 7
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden]zirkoniumdichlorid
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4-(3',5'-Dimethylphenyl)-2-isopropyliden
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4-Chlor-2-isopropylinden
(10,0 g, 54 mmol) und NiCl2(PPh3)2 (1,8 g, 2,8 mmol) wurden in 150 ml Diethylether
gelöst.
Der Lösung
wurde unter starkem Rühren
3,5-Dimethylphenylmagnesiumbromid
(54 mmol) als Lösung
in Ether zugesetzt. Man ließ das
Reaktionsgemisch über
Nacht bei Raumtemperatur rühren.
Nach dem Rühren über Nacht
wurde die Mischung langsam mit Wasser versetzt, um nicht umgesetztes
Grignard-Reagenz zu neutralisieren. Danach wurde die Lösung mit
100 ml 10% wässriger
Salzsäure
behandelt und mit gesättigter
Natriumhydrogencarbonat-Lösung
neutralisiert. Die organische Schicht wurde mit Magnesiumsulfat getrocknet,
und das Lösungsmittel
wurde auf einem Umlaufverdampfer entfernt. Der verbliebene Rückstand wurde
auf eine Säule
aus Silikagel gegeben und mit Hexan eluiert. Die Ausbeute betrug
5,5 g (39%).
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Lithium 4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylindenid
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4-(3',5'-Dimethylphenyl)-2-isopropylinden
(5,5 g, 21 mmol) wurden in 80 ml Pentan gelöst. Zu der Lösung wurden
8,3 ml n-BuLi (2,5-molar in Hexan) gegeben, und man ließ das Reaktionsgemisch
4 Stunden bei Raumtemperatur rühren.
Eine weiße
Fällung
fiel aus der Lösung
aus, wurde über
eine Fritte abfiltriert, und mit weiterem Pentan gewaschen. Die
Ausbeute betrug 3,3 g (60%).
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden]
-
SiMe2Cl2 (0,69 g, 5,4
mmol) wurden in 80 ml THF gelöst.
Unter Rühren
wurde Lithium 4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylindenid
(2,9 g, 11 mmol) in Form eines trrockenen Pulvers zugegeben, und
man ließ die Mischung über Nacht
bei Raumtemperatur rühren.
Das Lösungsmittel
wurde im Vakuum entfernt, und der Rückstand wurde in Pentan aufgenommen
und filtriert, um die Lithiumchloridsalze abzutrennen. Das Pentan wurde
im Vakuum entfernt. Es hinterblieb ein weißer, flockiger Rückstand
(2,1 g, 67%).
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Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden]ZrCl2
-
Dimethylsiladiyl-bis-[4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden]
(2,1 g, 3,6 mmol) wurden in 60 ml Diethylether gelöst. Unter
Rühren
wurden 2,9 ml n-BuLi (2,5-molar in Hexan) zugesetzt, und man ließ die Mischung zwei
Stunden bei Raumtemperatur rühren.
Nach dieser Zeit wurde die Lösung
auf –35°C gekühlt, und
ZrCl4 (0,83 g, 3,6 mmol) wurde zugesetzt.
Man ließ die
Mischung drei Stunden bei Raumtemperatur rühren. Dann wurde das Lösungsmittel
im Vakuum entfernt, der Rückstand
in Toluol aufgenommen und filtriert, um LiCl-Salze zu entfernen.
Das Filtrat wurde dann eingeengt und auf –35°C gekühlt, um die Kristallisation
auszulösen. Man
erhielt 0,24 g (6,0%) reine racemische Verbindung.
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Metallocenkatalysatorsystem
Nr. 7 auf Trägerstoff
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Dimethylsiladiyl-bis-(4-(3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden)zirkoniumdichlorid/MAO
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In
einem 100 ml Rundkolben wurde Dimethylsiladiyl-bis-(4-((3',5'-dimethylphenyl)-2-isopropylinden)zirkoniumdichlorid
(0,066 g), einer MAO Lösung
(6,74 g, 7,2 mmol) zugesetzt, und die Mischung wurde 20 Minuten
gerührt.
Die Mischung wurde durch eine mittlere Glasfritte filtriert und
der Rückstand
mit Toluol (14 ml) gewaschen. Den vereinigten Filtraten wurde dehydratisiertes
Siliziumdioxid (4,0 g, Davison 948 Regular, bei 600°C dehydratisiert).
Die Aufschlämmung
wurde 20 Minuten gerührt
und dann bei 40°C
unter Vakuum zwei Minuten auf einem Umlaufverdampfer getrocknet,
bis die Flüssigkeit
verdampft war. Der Feststoff wurde dann während insgesamt etwa zwei Stunden
und 30 Minuten getrocknet. Der Trägerkatalysator wurde als ein
purpurfarbener, frei fließender
Feststoff erhalten (5,11 g).
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POLYMERISATIONEN
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Isotaktisches Polypropylen
Homopolymer
-
Das
Polymerisationsverfahren für
die Herstellung von Homopolymeren unter Verwendung der zuvor beschriebenen
Trägerkatalysatorsysteme
lief wie folgt. In einen sauberen trockenen 2-Liter Autoklaven,
der mit Propylendampf gespült
worden war, wurde TEAL (0,3 ml, 1,5 M) als Spurenfänger eingebracht.
Zu diesem Zeitpunkt wurde Wasserstoff zugefügt, soweit angegeben. Die Menge
an Wasserstoff beträgt
1,55 mmol für jedes
zugefügte
psi (0,069 bar), wie in den Tabellen angegeben. Der Reaktor wurde
geschlossen und mit 800 ml flüssigem
Propylen gefüllt.
Nachdem der Reaktor auf die angegebene Polymerisationstemperatur
erhitzt worden war, wurde der Katalysator durch Einspülen mit
Propylen (200 ml) zugefügt.
Nach der angegebenen Zeit, typischerweise zwei Stunden, wurde der
Reaktor gekühlt
und der Überschuss
Propylen abgelüftet.
Das Polymer wurde entnommen und getrocknet.
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Statistisches Copolymer
(RCP)
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Das
Polymerisationsverfahren für
die Herstellung von statistischen Polymeren unter Verwendung der zuvor
beschriebenen Trägerkatalysatorsysteme
lief wie folgt. In einen sauberen trockenen 2-Liter Autoklaven, der
mit Propylendampf gespült
worden war, wurde TEAL (0,3 ml, 1,5 M) als Spurenfänger eingebracht.
Zu diesem Zeitpunkt wurde Wasserstoff zugefügt, soweit angegeben. Die Menge
an Wasserstoff beträgt
1,55 mmol für
jedes zugefügte
psi (0,069 bar), wie in den Tabellen angegeben. Der Reaktor wurde geschlossen
und mit 800 ml flüssigem
Propylen gefüllt.
Nachdem der Reaktor auf 60°C
erhitzt worden war, wurde ein Partialdruck an Ethylen eingestellt,
wie angegeben, und der Katalysator durch Einspülen mit Propylen (200 ml) zugefügt. Gasförmiges Ethylen
wurde zugeführt,
um einen konstanten Druck aufrecht zu erhalten. Nach der angegebenen
Zeit, typischerweise eine Stunde, wurde der Reaktor gekühlt und
der Überschuss
Propylen und Ethylen abgelüftet.
Das Polymer wurde entnommen und getrocknet.
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Schlagzähe Copolymere(ICP)
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Das
Polymerisationsverfahren für
die Herstellung von ICP unter Verwendung der zuvor beschriebenen Trägerkatalysatorsysteme
lief wie folgt. In einen sauberen trockenen 2-Liter Autoklaven,
der mit Propylendampf gespült
worden war, wurde TEAL (0,3 ml, 1,5 M) als Spurenfänger eingebracht.
Zu diesem Zeitpunkt wurde Wasserstoff zugefügt, soweit angegeben. Die Menge
an Wasserstoff beträgt
1,55 mmol für
jedes zugefügte
psi (0,069 bar), wie in den Tabellen angegeben. Der Reaktor wurde
geschlossen und mit 800 ml flüssigem
Propylen gefüllt.
Nachdem der Reaktor auf 70°C
erhitzt worden war, wurde der Katalysator durch Einspülen mit
Propylen (200 ml) zugefügt.
Nach der angegebenen Zeit, typischerweise eine Stunde, wurde der
Reaktor auf einen Druck von etwa 170 psig entspannt und dann eine
gasförmige
Ethylen/Propylen-Mischung in den angegebenen Mengen durch den Reaktor
geleitet, wobei ein Druck von 200 psig (13,79 bar, bezogen auf Atmosphärendruck)
aufrecht erhalten wurde. Am Ende der Gasphasenstufe, typischerweise
nach 90 bis 150 Minuten, wurde der Reaktor abgelüftet und unter Stickstoff gekühlt. Das
granuläre
ICP-Polymer wurde entnommen und getrocknet.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 1 bis 14 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorvergleichssystems auf Trägerstoff
Nr. 1 durchgeführt,
die Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 15 bis 25 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorvergleichssystems auf Trägerstoff
Nr. 2 durchgeführt,
die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 26 bis 39 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 3A durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 5 und 6 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 40 bis 45 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 3B durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 7 und 8 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 46 bis 64 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 3C durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 9 und 10 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 65 bis 74 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 4 durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 11 und 12 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 75 bis 87 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 5 durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 13 und 14 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 88 bis 92 wurden unter Verwendung
des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff Nr. 6 durchgeführt, die
Ergebnisse sind in den Tabellen 15 und 16 aufgeführt.
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Die
Polymerisationsversuche mit den Nummern 93 bis 108 wurden unter
Verwendung des Metallocenkatalysatorsystems auf Trägerstoff
Nr. 7 durchgeführt,
die Ergebnisse sind in den Tabellen 17 und 18 aufgeführt.
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POLYMERANALYSE
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Die
Molekulargewichtsbestimmungen wurden mittels Gelpermeationschromatographie
(GPC) auf die folgende Weise durchgeführt. Molekulargewichte und
Molekulargewichtsverteilungen wurden unter Verwendung eines Waters
150C Gelepermeationschromatographen, der mit Shodex AT-806MS Säulen (Showa
Denko) ausgestattet war, sowie mittels eines differentiellen Brechungsindexdetektors
(DRI) bestimmt, der bei 145°C
mit 1,2,4-Trichlorbenzol als mobiler Phase mit einer Fließrate von
1,0 ml/min arbeitete. Das Volumen der injizierten Probe betrug 300
Mikroliter. Die Säulen
wurden unter Verwendung eines engen Polystyrolstandards kalibriert,
um eine universelle Kalibrierungskurve zu generieren. Die Kalibrierungskurve
für Polypropylen wurde
unter Verwendung von k = 8,33 × 10–5 und
a = 0,800 als Mark-Houwink Koeffizienten festgelegt. Die numerischen
Analysen wurden unter Verwendung von Waters „Expert-Ease" als Software durchgeführt, die auf
einem VAX 6410 Rechner installiert war.
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Die
Ethylenanteile in den statistischen Copolymeren wurden mittels FT-IR
unter Verwendung einer Kalibrierung bestimmt, die aus Proben erhalten
wurde, deren Ethylengehalt zuvor mittels NMR bestimmt worden war.
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DSC
Schmelzpunkte wurden auf handelsüblichen
DSC Instrumenten bestimmt und sind als zweiter Schmelzpunkt angegeben.
Die Polymergranalien, die weniger als 10 mg wogen, wurden 10 Minuten
auf 230.0°C
erhitzt und dann von 230°C
mit einer Rate von 10°C
pro Minute auf 50°C
abgekühlt.
Die Probe wird 5 Minuten auf 50°C
gehalten. Der zweite Schmelzpunkt wird dann festgehalten, wenn die
Probe von 50°C
auf 200°C
mit einer Rate von 10°C
pro Minute erhitzt wird. Die festgehaltene Peaktemperatur wird als
der zweite Schmelzpunkt angegeben.
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IPC Polymerextraktionsverfahren
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Das
IPC Polymer wurde in heißem
Xylol gelöst
und die Lösung über Nacht
abkühlen
gelassen. Die ungelösten
Anteile wurden abfiltriert und getrocknet. Aus dem in Xylol löslichen
Anteil wurde das Lösungsmittel verdampft
und der lösliche
Anteil zurückgewonnen.
Der intrinsische Viskosität
IV des zurückgewonenen
löslichen
Anteils wurde in Dekalin bei 135°C
gemessen, nach bekannten Methoden und unter Verwendung von bekannten
Instrumenten, wie z.B. Schott A VSPro Viscosity Automatic Sampler.
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Bei
sehr hohen ICP MFR kann bei dieser Methode etwas niedermolekulares
isotaktisches Polypropylen extrahiert werden, wodurch die beobachtete
IV erniedrigt wird.
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ICP Polymerfraktionierungsmethode
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Die
ICP Proben wurden an Polyhedron Laboratories, Inc. gesandt, um dort
mittels GPC fraktioniert und analysiert zu werden. Eien allgemeine
Beschreibung des Verfahrens findet sich in der Veröffentlichung
von J. C. Randall, J. Polym. Sci.: Part A Polymer Chemistry, Vol.
36, 1527 bis 1542 (1998).
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Obwohl
die vorliegende Erfindung durch Verweis auf bestimmte Ausführungsformen
beschrieben und erläutert
worden ist, wird der Fachmann doch verstehen, daß die Erfindung sich für viele
verschiedene Abwandlungen eignet, die hierin nicht erläutert sind.
Aus diesen Gründen
sollte dann zum Zwecke der Bestimmung des wahren Schutzbereichs
vorliegender Erfindung auschließlich
auf die beigefügten
Ansprüche
Bezug genommen werden.