JP2004509153A - アミノ酸錯体及びオレフィンポリマーの製造のためのその使用 - Google Patents

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Abstract

一般式(I)のアミノ酸錯体[その際、MはFe、Co、Ni、Pd、Pt又はIrから選択され、好ましくはNiを表す];その製造方法並びにオレフィンの重合のための使用。

Description

【0001】
本発明は、一般式Iで示されるアミノ酸錯体に関するものであり、
その際、変数は次のように定義されている:
【0002】
【化3】
Figure 2004509153
【0003】
MはFe、Co、Ni、Pd、Pt又はIrから選択され、
XはO又はSから選択され;
及びRは同じか又は異なり、かつ次のものから選択される:
水素、
置換又は非置換のC〜C−アルキル、
置換又は非置換のC〜C12−シクロアルキル、
〜C13−アラルキル、
非置換か、又は1回又は複数回、同じか又は異なり、次のもの:
置換又は非置換のC〜C−アルキル、
〜C12−シクロアルキル、
〜C13−アラルキル、
〜C14−アリール、
ハロゲン、
〜C−アルコキシ、
〜C14−アリールオキシ、
SiR又はO−SiR(ここで、R〜RはC〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C14−アリールから選択される)
で置換されたC〜C14−アリール;
非置換か、又は1回又は複数回、同じか又は異なり、次のもの:
置換又は非置換のC〜C−アルキル、
〜C12−シクロアルキル、
〜C13−アラルキル、
〜C14−アリール、
ハロゲン、
〜C−アルコキシ、
〜C14−アリールオキシ、
SiR又はO−SiR(ここで、R〜RはC〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C14−アリールから選択される)、
で置換された5〜6員の含窒素ヘテロアリール基Y;
CH−Y(ここで、Yは前記のように定義されている);
yは0〜4の整数であり;
は無機又は有機の中性配位子であり;
は無機又は有機のアニオン性配位子であり、その際L及びLは互いに、1つ又はそれ以上の共有結合により結合されていてよく、
zは0〜3の整数であり;
xは0〜3の整数である。
【0004】
さらに、本発明は、一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体の製造方法並びにオレフィンの重合又は共重合のための、一般式Iの1つ又はそれ以上のアミノ酸錯体及び随意の活性剤を含有している触媒系、並びに本発明による触媒系の使用下でのオレフィンの重合又は共重合のための方法に関する。
【0005】
オレフィンのポリマー及びコポリマーは、経済的に大きく重要である、それというのも、モノマーは多量に簡単に入手可能であるからであり、かつポリマーが、製造方法又は加工パラメーターの変化により広い範囲において変わりうるからである。製造方法の際の特別な注目は、その際、使用された触媒に向けられる。
【0006】
文献中に紹介された系は、欠点のないわけではない。例えば、たいていのメタロセンのシクロペンタジエニル−配位子に、4又はそれ以上の工程を含みうる費用のかかる合成は必要不可欠である、例えばH.−H. Brintzinger他, Angew. Chem. 1995, 107, 1255に、EP−A 0 549 900又はEP−A 0 576 970に記載されている。しかしながら多段階合成により、触媒は高価になる。
【0007】
WO 96/23010に紹介された系は、メチルアルミノキサン(Methylaluminoxan、”MAO”)での活性化後に高分枝鎖状のポリマーを供給するが、しかしながら前記ポリマーは多数の原材料用途にとって十分に高い分子量を有しない。
【0008】
Brookhart及びGibsonにより紹介された錯体系(例えばWO 98/27124)は、確かに合成的に簡単に入手可能であるが、しかしこれらはコモノマーを、極めて僅少量でのみ組み込むに過ぎない。エチレンの重合の場合に、例えば高度に線状で脆いポリマーが得られ、原材料としてのその適性は制限されているに過ぎない。
【0009】
K. Severin他, Chem. Ber. 1995, 128, 1127からは、一般式A
【0010】
【化4】
Figure 2004509153
【0011】
で示されるRh−錯体が公知であり、その際、R=メチル又はベンジルを表し、かつ前記錯体は天然アミノ酸から簡単に合成的に入手可能である。これらは、水素化のためのキラル触媒としてか、細胞増殖抑制薬としてか又は生化学におけるマーカー試薬として適している。しかしながらこれらは重合触媒としては不適当である。
【0012】
故に、
・ 配位子が単純な合成により入手可能であるか又は商業的に入手可能であり、かつ高分子量ポリエチレンを供給する、オレフィンに対して重合活性な新規の錯体を提供する;
・ 新規の錯体及び適した活性剤からのオレフィンの重合又は共重合のための触媒系を提供する、
・ これらの触媒系の使用下でのオレフィンの重合又は共重合のための方法を提供する、
・ 錯体の製造方法を提供する、
・ 錯化合物、適した活性剤並びに固体担体を含有しており、気相重合、懸濁−重合又はバルク重合に適している固体触媒を提供する、
・ 新規の錯体からの固体触媒の製造方法を提供し、並びにこれらをオレフィンの重合又は共重合に使用する
という課題が存在していた。
【0013】
それに応じて、冒頭に定義されたアミノ酸錯体が見出された。
【0014】
式I中で、
Mは元素の周期表の第6〜10族の元素、例えばFe、Co、Ni、Pd、Pt又はIrから選択され、好ましくはNi又はPd及び特に好ましくはNiであり;
Xは酸素又は硫黄から選択され;好ましくは酸素であり;
〜Rは同じか又は異なり、かつ次のものから選択される:
・ 水素;
・ C〜C−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル及びn−オクチル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル;
・ 置換されたC〜C−アルキル基の中では、次のものが例示的に挙げられうる:1回又は複数回ハロゲン化されたC〜C−アルキル基、例えばフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ペンタフルオロエチル、ペルフルオロプロピル及びペルフルオロブチル、特に好ましくはフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル及びペルフルオロブチルであり;
・ 1つ又はそれ以上の官能基、例えばアミノ基、ヒドロキシル基、チオエーテル基、チオール基、カルボキシル基又はグアニジン基で置換されているC〜C−アルキル基;特に好ましくは、次の官能化されたアルキル基である:
−CH−CH−CH−CH−NH、−CH(OH)−CH
−CH−OH、−CH−CH−CH(OH)−CH−NH、−CH−CH−SCH
−CH−CONH
−CH−CH−COOH、−CH−CH−CONH;−CH−COOH、
−CH−CH−NH−C(NH
・ C〜C12−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル及びシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルであり;
・ 置換されたシクロアルキル基の中では、次のものが例示的に挙げられうる:2−メチルシクロペンチル、3−メチルシクロペンチル、シス−2,4−ジメチルシクロペンチル、トランス−2,4−ジメチルシクロペンチル、シス−2,5−ジメチルシクロペンチル、トランス−2,5−ジメチルシクロペンチル、2,2,5,5−テトラメチルシクロペンチル、2−メチルシクロヘキシル、3−メチルシクロヘキシル、4−メチルシクロヘキシル、シス−2,6−ジメチルシクロヘキシル、トランス−2,6−ジメチルシクロヘキシル、シス−2,6−ジイソプロピルシクロヘキシル、トランス−2,6−ジイソプロピルシクロヘキシル、2,2,6,6−テトラメチルシクロヘキシル、2−メトキシシクロペンチル、2−メトキシシクロヘキシル、3−メトキシシクロペンチル、3−メトキシシクロヘキシル、2−クロロシクロペンチル、3−クロロシクロペンチル、2,4−ジクロロシクロペンチル、2,2,4,4−テトラクロロシクロペンチル、2−クロロシクロヘキシル、3−クロロシクロヘキシル、4−クロロシクロヘキシル、2,5−ジクロロシクロヘキシル、2,2,6,6−テトラクロロシクロヘキシル、2−チオメチルシクロペンチル、2−チオメチルシクロヘキシル、3−チオ−メチルシクロペンチル、3−チオメチルシクロヘキシル及び別の誘導体;
・ C〜C13−アラルキル、好ましくはC−〜C12−フェニルアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−フェニル−プロピル、2−フェニル−プロピル、3−フェニル−プロピル、ネオフィル(Neophyl)(1−メチル−1−フェニル−エチル)、1−フェニル−ブチル、2−フェニル−ブチル、3−フェニル−ブチル及び4−フェニル−ブチル、特に好ましくはベンジル;
・ C〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニル;
・ 同じか又は異なり、1つ又はそれ以上の次のもの:
・ C〜C−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル及びn−オクチル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル;
・ 置換されたC〜C−アルキル基の中では、次のものが例示的に挙げられうる:1回又は複数回ハロゲン化されたC〜C−アルキル基、例えばフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ペンタフルオロエチル、ペルフルオロプロピル及びペルフルオロブチル、特に好ましくはフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル及びペルフルオロブチルであり;
・ C〜C12−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル及びシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルであり;
・ C〜C13−アラルキル、好ましくはC−〜C12−フェニルアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−フェニル−プロピル、2−フェニル−プロピル、3−フェニル−プロピル、ネオフィル(1−メチル−1−フェニルエチル)、1−フェニル−ブチル、2−フェニル−ブチル、3−フェニル−ブチル及び4−フェニル−ブチル、特に好ましくはベンジル;
・ C〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニル;
・ ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素、特に好ましくはフッ素又は塩素;
・ C〜C−アルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、n−ヘキソキシ及びイソヘキソキシ、特に好ましくはメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ及びn−ブトキシ;
・ C〜C14−アリールオキシ基、例えばフェノキシ、o−クレジルオキシ、m−クレジルオキシ、p−クレジルオキシ、α−ナフトキシ、β−ナフトキシ又は9−アントリルオキシ;
・ シリル基SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ジメチルテキシルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリベンジルシリル基、トリフェニルシリル基及びトリ−p−キシリルシリル基であり;特に好ましくはトリメチルシリル基及びt−ブチルジメチルシリル基であり;
・ シリルオキシ基O−SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、ジエチルイソプロピルシリルオキシ基、ジメチルテキシルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基及びトリ−p−キシリルシリルオキシ基であり;特に好ましくはトリメチルシリルオキシ基及びt−ブチルジメチルシリルオキシ基である
で置換された
〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル;
・ 5〜6員の含窒素ヘテロアリール基、例えばN−ピロリル、ピロル−2−イル、ピロル−3−イル、N−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、1,2,4−トリアゾル−3−イル、1,2,4−トリアゾル−4−イル、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、3−ピリダジニル、4−ピリダジニル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル、N−インドリル、2−インドリル、3−インドリル及びN−カルバゾリル;
・ 同じか又は異なり、次のもの:
・ C〜C−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル及びn−オクチル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル;
・ 置換されたC〜C−アルキル基の中では、次のものが例示的に挙げられうる:1回又は複数回ハロゲン化されたC〜C−アルキル基、例えばフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ペンタフルオロエチル、ペルフルオロプロピル及びペルフルオロブチル、特に好ましくはフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル及びペルフルオロブチルであり;
・ C〜C12−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル及びシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルであり;
・ C〜C13−アラルキル、好ましくはC−〜C12−フェニルアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−フェニル−プロピル、2−フェニル−プロピル、3−フェニル−プロピル、ネオフィル(1−メチル−1−フェニルエチル)、1−フェニル−ブチル、2−フェニル−ブチル、3−フェニル−ブチル及び4−フェニル−ブチル、特に好ましくはベンジル;
・ C〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニル;
・ ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素、特に好ましくはフッ素又は塩素;
・ C〜C−アルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、n−ヘキソキシ及びイソヘキソキシ、特に好ましくはメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ及びn−ブトキシ;
・ C〜C14−アリールオキシ基、例えばフェノキシ、o−クレジルオキシ、m−クレジルオキシ、p−クレジルオキシ、α−ナフトキシ、β−ナフトキシ又は9−アントリルオキシ;
・ シリル基SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ジメチルテキシルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリベンジルシリル基、トリフェニルシリル基及びトリ−p−キシリルシリル基であり;特に好ましくはトリメチルシリル基及びt−ブチルジメチルシリル基であり;
・ シリルオキシ基O−SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、ジエチルイソプロピルシリルオキシ基、ジメチルテキシルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基及びトリ−p−キシリルシリルオキシ基であり;特に好ましくはトリメチルシリルオキシ基及びt−ブチルジメチルシリルオキシ基である
で1回又は複数回置換された
5〜6員の含窒素ヘテロアリール基、例えばN−ピロリル、ピロル−2−イル、ピロル−3−イル、N−イミダゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、1,2,4−トリアゾル−3−イル、1,2,4−トリアゾル−4−イル、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、3−ピリダジニル、4−ピリダジニル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、5−ピリミジニル、N−インドリル、2−インドリル、3−インドリル及びN−カルバゾリル;
5〜6員のヘテロ芳香化合物Yで置換されたC〜C−アルキル、好ましくは5〜6員のヘテロ芳香化合物で置換されたメチル、例えば3−インドリルメチル又は5−イミダゾリルメチルである。
【0015】
特別な一実施態様において、2つの隣接した基R〜Rは互いに共有結合されており、かつ5〜10員の環を形成する。例えばR及びRは一緒になって次のものであってよい:−(CH−(トリメチレン)、−(CH−(テトラメチレン)、−(CH−(ペンタメチレン)、−(CH−(ヘキサメチレン)、−CH−CH=CH−、−CH−CH=CH−CH−、−CH=CH−CH=CH−、−O−CH−O−、−O−CHMe−O−、−O−CH−(C)−O−、−O−CH−CH−O−、−O−CMe−O−、−NMe−CH−CH−NMe−、−NMe−CH−NMe−又は−O−SiMe−O−[ここでMe=CHである]。好ましい例において、R及びRは一緒になってトリメチレン−単位を形成し、前記単位はその側でC〜C−アルキル又はヒドロキシル基で1回又は複数回置換されていてよく、その際、C〜C−アルキルは前記のように定義されている。
【0016】
yは0〜4の整数であり、特に好ましくはyは0である。
【0017】
は同じか又は異なり、かつ無機又は有機の中性配位子から、例えば式(RPH のホスファン又は式(RNH のアミンから選択され、その際、xは0及び3の整数を表す。しかしエーテル(RO、例えばジアルキルエーテル、例えばジエチルエーテル、又は環式エーテル、例えばテトラヒドロフラン、HO、アルコール(R)OH、例えばメタノール又はエタノール、ピリジン、式C (RNのピリジン誘導体、例えば2−ピコリン、3−ピコリン、4−ピコリン、2,3−ルチジン、2,4−ルチジン、2,5−ルチジン、2,6−ルチジン又は3,5−ルチジン、CO、C〜C12−アルキルニトリル又はC〜C14−アリールニトリル、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル又はベンゾニトリルも適している。さらに、1回又は複数回エチレン系不飽和二重結合系、例えばエテニル、プロペニル、シス−2−ブテニル、トランス−2−ブテニル、シクロヘキセニル又はノルボルネニルは配位子として利用されてよい。
【0018】
は、無機又は有機のアニオン性配位子から、例えば次のものから選択される:
・ ハロゲン化物イオン、例えばフッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物、好ましくは塩化物及び臭化物であり、
・ アミドアニオン(RNH 、その際、hは0〜2の整数を表し、
・ C〜C−アルキルアニオン、例えば(CH、(C、(C、(n−C、(t−C又は(C14
− アリルアニオン又はメタリルアニオン、
− ベンジルアニオン又は
〜C14−アリールアニオン、例えば(C
【0019】
その際、基Rは同じか又は異なり、かつ互いに独立して次のものから選択される:
・ 水素、
・ C〜C−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル及びn−オクチル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル;
・ ベンジル基及び
・ C〜C14−アリール基、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニル;
・ 同じか又は異なり、1つ又はそれ以上の次のもの:
・ C〜C−アルキル基、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル及びn−オクチル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチル;
・ 置換されたC〜C−アルキル基の中では、次のものが例示的に挙げられうる: 1回又は複数回ハロゲン化されたC〜C−アルキル基、例えばフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、ブロモメチル、ジブロモメチル、トリブロモメチル、ペンタフルオロエチル、ペルフルオロプロピル及びペルフルオロブチル、特に好ましくはフルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル及びペルフルオロブチルであり;
・ C〜C12−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル及びシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルであり;
・ C〜C13−アラルキル、好ましくはC−〜C12−フェニルアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−フェニル−プロピル、2−フェニル−プロピル、3−フェニル−プロピル、ネオフィル(1−メチル−1−フェニルエチル)、1−フェニル−ブチル、2−フェニル−ブチル、3−フェニル−ブチル及び4−フェニル−ブチル、特に好ましくはベンジル;
・ C〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニル;
・ ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素、特に好ましくはフッ素又は塩素;
・ C〜C−アルコキシ基、例えばメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、イソブトキシ、s−ブトキシ、t−ブトキシ、n−ペントキシ、イソペントキシ、n−ヘキソキシ及びイソヘキソキシ、特に好ましくはメトキシ、エトキシ、n−プロポキシ及びn−ブトキシ;
・ C〜C14−アリールオキシ基、例えばフェノキシ、o−クレジルオキシ、m−クレジルオキシ、p−クレジルオキシ、α−ナフトキシ、β−ナフトキシ又は9−アントリルオキシ;
・ シリル基SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、ジエチルイソプロピルシリル基、ジメチルテキシルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基、トリベンジルシリル基、トリフェニルシリル基及びトリ−p−キシリルシリル基であり;特に好ましくはトリメチルシリル基及びt−ブチルジメチルシリル基であり;
・ シリルオキシ基O−SiR(ここで、R〜Rは互いに独立して水素、C〜C−アルキル基、ベンジル基及びC〜C14−アリール基から選択されている);好ましくはトリメチルシリルオキシ基、トリエチルシリルオキシ基、トリイソプロピルシリルオキシ基、ジエチルイソプロピルシリルオキシ基、ジメチルテキシルシリルオキシ基、t−ブチルジメチルシリルオキシ基、t−ブチルジフェニルシリルオキシ基、トリベンジルシリルオキシ基、トリフェニルシリルオキシ基及びトリ−p−キシリルシリルオキシ基であり;特に好ましくはトリメチルシリルオキシ基及びt−ブチルジメチルシリルオキシ基である
で置換された
〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル;
zは1〜3の整数であり;
xは0〜3の整数である。
【0020】
特別な一実施態様において、L及びLは互いに、1つ又はそれ以上の共有結合により結合されている。そのような配位子の例は、1,5−シクロオクタジエニル−配位子(“COD”)、1,6−シクロデセニル−配位子又は1,5,9−全−トランス−シクロドデカトリエニル−配位子である。
【0021】
別の特別な実施態様において、Lはテトラメチルエチレンジアミンであり、その際、窒素1つのみがニッケルと配位する。
【0022】
を有する炭素原子に関する立体化学は、RがHである場合に、アミノ酸の選択により制御可能である。L−アミノ酸は、通例、より簡単に入手可能であり、かつ故にRを有する炭素原子に関してL−配置が好ましい。
【0023】
一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体の製造は、有利には、一般式II
【0024】
【化5】
Figure 2004509153
【0025】
[式中、変数は前記のように定義されている]で示されるアミノ酸を、強塩基で脱プロトン化し、引き続き一般式M(Lz+1の適した金属化合物と反応させることにより行われ、その際、
はハロゲン化物、例えばフッ化物、塩化物、臭化物又はヨウ化物、好ましくはフッ化物又は臭化物、又はC〜C−アルコラート、例えばメタノラート、エタノラート又はt−ブタノラートから選択され、
かつその他の変数は前記のように定義されている。
【0026】
塩基として、遷移金属−化学において普通の塩基、例えばリチウムジイソプロピルアミド“LDA”、アルキルリチウム化合物、例えばメチルリチウム及びn−ブチルリチウム並びにアルコラート、例えばナトリウムメタノラート、カリウムメタノラート、ナトリウムエタノラート、カリウムエタノラート、ナトリウムイソプロパノラート又はカリウムt−ブタノラートが適しており、その際、アルコラートが好ましい。これらのアルコラートは、通常、相応するアルコール中の溶液として使用されるが、しかし固体として使用されてもよい。一般式IIのアミノ酸の脱プロトン化については、アルコラートの溶液が新しく調製されるか又はしかし商業的に入手可能な溶液が使用されてよい。好ましくは、新しく製造されたアルコラート溶液の使用であり、その濃度は通常滴定により測定される。
【0027】
脱プロトン化の反応条件は、一般に重要でなく、好ましくは−20℃〜+80℃の反応温度及び1〜60分間の反応時間である。幾つかの場合に一般式IIのアミノ酸の極めて僅かな溶解度を克服するために、アミノ酸を良好に分散させることが必要であり、そのために、強力撹拌並びに超音波で操作することが有効であることが分かった。
【0028】
塩基とアミノ酸とのモル比は、ある限度内で選択されることができ、その際、1.1:1〜1:1.1のモル比が好ましく、かつ等モル量が特に好ましいことが判明している。
【0029】
脱プロトン化されたアミノ酸は、単離することができ、かつ数ヶ月に亘り貯蔵されることができ、その際、貯蔵の際に湿気の遮断に注意されなければならない。しかしながら、本発明による方法の好ましい一実施態様において、脱プロトン化されたアミノ酸の単離が放棄され、かつ脱プロトン化されたアミノ酸はその場でさらに加工される。
【0030】
脱プロトン化されたアミノ酸は、一般式M(Lz+1の金属化合物と反応される。反応のための反応条件は、一般に重要でない。好ましくは−20℃〜+80℃の反応温度及び1分間〜10時間の反応時間であり、特に好ましくは1〜5時間である。試薬の添加の順序は、任意に選択されることができる。金属化合物と脱プロトン化されたアミノ酸とのモル比は、ある限度内で選択されることができ、その際、等モル量が特に好ましいことが判明している。
【0031】
適した金属化合物の製造は、原則的には公知であり、製造規定は、例えばS. Y. Desjardins他, J. Organomet. Chem. 1996, 515, 233に見出される。
【0032】
反応混合物の後処理は、錯体化学において常用の操作、例えば結晶化、ろ過、沈殿、遠心分離又はクロマトグラフィーにより、好ましくは温度調節可能なカラムで行われる。精製法の選択の際に、一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体の製造の過程で開裂した配位子Lの等量ができるだけ定量で分離されることに注意すべきである。合成の間に生じるXの塩、例えば使用された塩基に応じてLiX、NaX又はKXの分離は有利である。
【0033】
一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体は、多くの場合に異性体混合物として生じる。異性体の分離は、幾つかの場合に可能である。しかしながら、重合のための使用には、異性体の分離は必要不可欠ではない。
【0034】
一般式Iの有機金属化合物は重合活性であるために、それらは、助触媒とも呼ばれうる活性剤と共に、活性化されることができ、その際、活性剤の使用は本発明の好ましい実施態様である。
【0035】
適した助触媒は、一般式Al(Rのアルミニウムアルキル、一般式LiRのリチウムアルキル並びにアルモキサン(Alumoxan)であり、その際、一般式Al(Rのアルミニウムアルキル並びにアルモキサンが特に好ましい。
【0036】
その際、基Rは同じか又は異なり、かつC〜C12−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル及びn−ドデシル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル及びt−ブチルである。
【0037】
アルミノキサン(Aluminoxan)の構造は、正確に公知ではない。それらは、アルミニウムアルキルの慎重な部分加水分解により得られる生成物である(DE−A 30 07 725参照)。これらの生成物は、純粋にではなく、むしろタイプIIIa及びbの開鎖の構造及び環状の構造の混合物として存在する。
【0038】
式IIIa及びb中で、
【0039】
【化6】
Figure 2004509153
【0040】
基Rは同じか又は異なり、かつ互いに独立して
・ C〜C12−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、n−ヘプチル、イソヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル及びn−ドデシル;好ましくはC〜C−アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、s−ペンチル、ネオペンチル、1,2−ジメチルプロピル、イソアミル、n−ヘキシル、イソヘキシル、s−ヘキシル、特に好ましくはメチルであり;
・ C〜C12−シクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、シクロウンデシル及びシクロドデシル;好ましくはシクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルであり;
・ C−〜C20−アラルキル、好ましくはC−〜C12−フェニルアルキル、例えばベンジル、1−フェネチル、2−フェネチル、1−フェニル−プロピル、2−フェニル−プロピル、3−フェニル−プロピル、1−フェニル−ブチル、2−フェニル−ブチル、3−フェニル−ブチル及び4−フェニル−ブチル、特に好ましくはベンジル、又は
・ C〜C14−アリール、例えばフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、1−アントリル、2−アントリル、9−アントリル、1−フェナントリル、2−フェナントリル、3−フェナントリル、4−フェナントリル及び9−フェナントリル、好ましくはフェニル、1−ナフチル及び2−ナフチル、特に好ましくはフェニルであり;かつ
nは0〜40、好ましくは0〜25及び特に好ましくは0〜22の整数である。
【0041】
文献中では、アルミノキサンのかご状構造も検討されている(Y. Koide, S. G. Bott, A. R. Barron Organometallics 1996, 15, 2213−26;A. R. Barron Macromol. Symp. 1995, 97, 15)。アルミノキサンの構造が実際にどうであるかとは独立して、それらがスカベンジャーアルキル(Putzalkyle)として及び助触媒として一般式Iの本発明による有機金属化合物に適している。アルミノキサンは、著しくモル過剰量で配量される。例えば、1:5〜1:5000、好ましくは1:10〜1:1000及び特に好ましくは1:50〜1:500のモル比M:Alが選択される。
【0042】
2つ又はそれ以上のアルミニウムアルキル又はリチウムアルキルからなる混合物も、助触媒及びスカベンジャーアルキルとして使用されてもよい。アルミニウムアルキルとリチウムアルキルとからなる混合物も適している。
【0043】
異なるアルミノキサンの混合物は、パラフィン、例えばn−ヘプタン又はイソドデカンの溶液中で重合される場合に、特に好ましい活性剤である。特に好ましい混合物は、[(CH0.9(イソC0.1AlO]の式を有し、商業的にWitco GmbH社で入手可能なCoMAOである。
【0044】
一般式Iのアミノ酸錯体に適した活性剤は、普通の想像に従って配位子L又はLを抽出する。活性剤は、一般式IIIa又はbのアルミノキサン又は電子吸引基を有する前記のアルミニウム化合物又はホウ素化合物の代わりに、例えばロジウム又はニッケルのオレフィン錯体であってもよい。
【0045】
商業的にAldrichで入手可能な好ましいニッケル−(オレフィン)−錯体[ここでa=1、2、3又は4である]は、Ni(C、Ni(1,5−シクロオクタジエン)“Ni(COD)”、Ni(1,6−シクロデカジエン)、又はNi(1,5,9−全−トランス−シクロドデカトリエン)である。特に好ましくはNi(COD)である。
【0046】
特に適しているのは、ロジウムの混合エチレン/1,3−ジカルボニル錯体、例えばロジウム−アセチルアセトナト−エチレンRh(acac)(CH=CH、ロジウム−ベンゾイルアセトナト−エチレンRh(C−CO−CH−CO−CH)(CH=CH又はRh(C−CO−CH−CO−C)(CH=CHである。最も好適なのはRh(acac)(CH=CHである。この化合物は、Inorg. Synth. 1974, 15, 14からのR. Cramerの記載に従って合成されうる。
【0047】
一般式Iの幾つかのアミノ酸錯体は、エチレンにより活性化されうる。活性化反応の容易さは、配位子Lの性質に決定的に依存する。
【0048】
一般式Iの選択されたアミノ酸錯体及び活性剤は、一緒に触媒系を形成する。
【0049】
一般式Al(Rの別のアルミニウムアルキル又はアルミノキサンの添加により、特に、一般式IIa又はIIbの化合物又は電子吸引基を有する前記のアルミニウム化合物又はホウ素化合物が活性剤として使用される場合に、本発明による触媒系の活性が高められることができ;一般式Al(Rのアルミニウムアルキル又はアルミノキサンは、モル質量調節剤としても作用しうる。別の有効なモル質量調節剤は水素である。特に良好には、モル質量は、反応温度及び圧力により調節されることができる。ホウ素−化合物の使用が前記のように望ましい場合には、一般式Al(Rのアルミニウムアルキルの添加が特に好ましい。
【0050】
オレフィンを重合及び共重合するために、一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体が適していることが見出された。特に良好には、これらはエチレン及びプロピレンを重合及び共重合させる。
【0051】
重合の間の圧力条件及び温度条件は、広い限度内で選択されることができる。圧力として、0.5bar〜4000barの範囲が適していることが判明しており、好ましくは10〜75bar、又は500〜2500barの高圧条件である。温度として、0〜120℃の範囲が適していることが判明しており、好ましくは40〜100℃及び特に好ましくは50〜85℃である。
【0052】
モノマーとして、次のオレフィンが適している:エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン又は1−ウンデセン、その際、エチレンが特に好ましい。
【0053】
コモノマーとして、α−オレフィン、例えば0.1〜20mol%の1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン又は1−ウンデセンが適している。しかしイソブテン、スチレン及びノルボルネンも適したコモノマーである。
【0054】
溶剤として、トルエン、o−キシレン、m−キシレン、p−キシレン又はエチルベンゼン並びにその混合物、さらに−高圧条件で−超臨界エチレンが適していることが判明している。
【0055】
スカベンジャーアルキルとしてのアルミニウムアルキル又はリチウムアルキルの使用が有用であることが判明している場合には、アルミニウムアルキル又はリチウムアルキルを、炭化水素中の溶液として触媒系とは別々に配量することは有利である。しかしながら、スカベンジャーアルキルを式Iの本発明によるアミノ酸錯体と一緒に配量することも可能である。
【0056】
本発明による触媒系は、さらに、水素−調節可能であることが判明しており、すなわち水素の添加により、本発明による触媒系により入手可能なポリマーの分子量は減少されうる。十分な水素添加の際にワックスが得られ、その際、必要な水素濃度は、使用された重合プラントの種類にも依存する。例えば、本発明による錯体の使用下に水素添加により最大20,000g、好ましくは最大10,000g及び特に好ましくは最大7500gの分子量Mを有するポリエチレンワックスが製造されうる。
【0057】
一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体は、メタロセンと一緒にオレフィン重合の触媒作用にも使用されうる。そのためには、これらは、一緒にか又はメタロセンとは別々に活性化されることができ、かつ一緒にか又は別個に配量されることもできる。
【0058】
一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体が、重合法、例えば懸濁法、バルク重合法又は気相法において使用されてよい場合には、これらを固体担体上に固定することは必要不可欠である。他の場合には、設備の運転停止を強いるポリマーのモルホロジー問題(塊、壁付着物、管路又は熱交換器中の閉塞)をまねきうる。一般式Iのそのような固定されたアミノ酸錯体は、触媒と呼ばれる。好ましい触媒は、担持材料上に固定された活性剤を有する1つ又はそれ以上のアミノ酸錯体を含有する。
【0059】
一般式Iのアミノ酸錯体が良好に固体担体上に堆積されうることが見出された。担持材料として、例えば2−14族の金属の多孔質金属酸化物又はその混合物、さらに層状ケイ酸塩及びゼオライトが問題になる。2−14族の金属酸化物の好ましい例は、SiO、B、Al、MgO、CaO及びZnOである。好ましい層状ケイ酸塩はモンモリロナイト又はベントナイトであり;好ましいゼオライトとしてはMCM−41が使用される。
【0060】
特に好ましい担持材料は、球状シリカゲル及び一般式SiO・a Alのアルミノケイ酸塩ゲルであり、その際、aは一般的に0〜2の範囲の数、好ましくは0〜0.5を表す。そのようなシリカゲルは商業的に入手可能である、例えばW.R. Grace社のSilica Gel SG 332、Sylopol(R) 948又は952又はS 2101又はCrosfield社のES 70X。
【0061】
担持材料の粒径として、1〜300μm、好ましくは20〜80μmの平均粒径が有効であることがわかり、その際、粒径は公知方法、例えばふるい法により測定される。これらの担体の細孔容積は、1.0〜3.0ml/g、好ましくは1.6〜2.2ml/g及び特に好ましくは1.7〜1.9ml/gである。BET−表面積は、200〜750m/g、好ましくは250〜400m/gである。
【0062】
担持材料に付着している不純物、特に湿気を除去するために、担持材料はドーピングの前に焼成されてよく、その際、45〜1000℃の温度が適している。100〜750℃の温度は、シリカゲル及び他の金属酸化物に特に適している。この焼成は、0.5〜24時間の期間に亘り行われるべきであり、その際、1〜12時間の焼成時間が好ましい。圧力条件は、選択された方法に依存し;焼成は固定床法、撹拌釜又はしかし流動床法において行われてよい。かなり一般的に、焼成は大気圧で行われてよい。しかしながら、有利には、0.1〜500mbarの減圧であり、特に有利には1〜100mbarの範囲及び大いに特に有利には2〜20mbarの範囲である。これに反して、流動床法については、軽度に高められた圧力で運転したほうがよく、その際、圧力は1barを上回り5barまで、好ましくは1.1〜1.5barの範囲で選択される。
【0063】
アルキル化合物、例えばアルミニウムアルキルAl(R、リチウムアルキルLiR又は一般式IIa又はIIbのアルモキサンを有する担持材料の化学的前処理も可能である。
【0064】
懸濁法における重合には、所望のポリマーが不溶性又は僅かな範囲でのみ可溶性であるような沈殿防止剤が使用される、それというのも、他の場合には、生成物が沈殿防止剤から分離される設備部材中に、生成物の付着物が生じ、かつ繰り返しの運転停止及び清浄化操作を強いるからである。適した沈殿防止剤は飽和炭化水素、例えばプロパン、n−ブタン、イソブタン、n−ペンタン、イソペンタン、n−ヘキサン、イソヘキサン及びシクロヘキサンであり、その際、イソブタンが好ましい。
【0065】
重合の間の圧力条件及び温度条件は、広い限度内で選択されることができる。圧力として、0.5bar〜150barの範囲が適していることが判明しており、好ましくは10〜75barである。温度として、0〜120℃の範囲が適していることが判明しており、好ましくは40〜100℃及び特に好ましくは50〜85℃である。
【0066】
モノマーとして、次のオレフィンが適している:エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン又は1−ウンデセン。
【0067】
コモノマーとして、α−オレフィン、例えば0.1〜20mol%の1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン又は1−ウンデセンが適している。しかしイソブテン、スチレン及びノルボルネンも適したコモノマーである。
【0068】
本発明による触媒は、さらに、水素−調節可能であることが判明しており、すなわち水素の添加により、本発明による触媒により入手可能なポリマーの分子量は減少されうる。十分な水素添加の際に、ワックスが得られ、その際、必要な水素濃度は、使用された重合プラントの種類にも依存する。さらに、本発明による触媒の活性が水素添加の際に上昇するのが観察される。
【0069】
本発明による触媒は、1つ又はそれ以上の本来公知の他の重合触媒と一緒に使用されてもよい。例えば、これらは
・ チーグラー−ナッタ触媒、
・ 元素の周期表の4〜6族の遷移金属の担持されたメタロセン触媒、
・ 遅い遷移金属の触媒(WO 96/23010)、
・ ピリジルジイミン配位子を有するFe−又はCo−錯体、例えばこれらはWO 98/27124に開示されている、
・ 又はまたPhillipsによる酸化クロム触媒
と一緒に使用されてよい。
【0070】
その際、一方では、異なる触媒を互いに混合すること及び一緒に配量すること又は一緒の担体上に共に担持された錯体を使用すること又はまた異なる触媒を別々に、同一の位置又は異なる位置で重合容器中へ配量することが可能である。
【0071】
本発明による重合法により、高いモル質量及び僅かな数の分枝度に傑出しているポリマー、好ましくはポリエチレンが得られる。本発明による方法により入手可能なポリエチレンは、フィルムに大いに特に適している。
【0072】
そのうえ、一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体、特にM=Niである錯体が、特に、乳化重合法における1−オレフィン、好ましくはエチレンの重合又は共重合に適していることが見出された。
【0073】
コモノマーとしての他の1−オレフィン、例えばプロペン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、スチレン、ノルボルネン又はイソブテンに加えて、本発明による触媒系を用いて極性コモノマーも組み込むことができ、その際、0.1〜50mol%のコモノマーが使用されてよい。好ましくは次のものである:
・ アクリレート、例えばアクリル酸、アクリル酸メチルエステル、アクリル酸エチルエステル、アクリル酸−(2−エチル)−ヘキシルエステル、アクリル酸−n−ブチルエステル又はアクリル酸−t−ブチルエステル;
・ メタクリル酸、メタクリル酸メチルエステル、メタクリル酸エチルエステル、メタクリル酸−n−ブチルエステル又はメタクリル酸−t−ブチルエステル;
・ カルボン酸ビニル、その際、酢酸ビニルが特に好ましい、
・ 不飽和ジカルボン酸、特に好ましくはマレイン酸であり、
・ 不飽和ジカルボン酸誘導体、特に好ましくは無水マレイン酸及びマレイン酸アルキルイミド、例えばマレイン酸メチルイミドである。
【0074】
さらに、少なくとも2個の前記のモノマー並びにエチレンを有するターポリマーが製造されうる。
【0075】
一般式Iの本発明によるアミノ酸錯体の使用下での1−オレフィンの乳化重合は、本来公知の方法で実施されることができる。
【0076】
その際、重合の際の試薬の添加の順序は、重要でない。例えば、まず最初にガス状のモノマーが溶剤に押し込まれることができるか、もしくは液状のモノマーが配量されることができ、かつ引き続いて触媒系が添加される。しかし触媒系の溶液もまず最初に別の溶剤で希釈され、かつ引き続いてモノマーが添加されてもよい。
【0077】
実際の重合は、通常、1barの最小圧力で進行し、この圧力未満では重合速度は僅かすぎる。好ましくは2barであり、かつ特に好ましくは10barの最小圧力である。
【0078】
最大圧力として、4000barを挙げることができ;より高い圧力では重合反応器の材料への要求は極めて高く、かつプロセスは不経済になる。好ましくは100barであり、かつ特に好ましくは50barである。
【0079】
重合温度は、広い範囲で変わりうる。最小温度として、10℃を挙げることができる、それというのも低い温度で重合速度は落ちるからである。好ましくは40℃の最小温度であり、かつ特に好ましくは65℃である。最大の意義深い温度として、350℃を挙げることができ、かつ好ましくは150℃、特に好ましくは100℃である。
【0080】
重合前に、一般式Iのアミノ酸錯体は、有機溶剤中又は水中に溶解される。数分間の撹拌又は振とうにより、溶液が澄明であることが保証される。その際、−当該の物質の溶解度に応じて−撹拌時間は1〜100分間であってよい。
【0081】
同時に、活性剤は、必要不可欠である限りは、同一の溶剤の第二の部分中に、又はしかしアセトン中にも溶解される。
【0082】
有機溶剤として、芳香族溶剤、例えばベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、o−キシレン、m−キシレン及びp−キシレン並びにその混合物が適している。さらに、環式エーテル、例えばテトラヒドロフラン及びジオキサン又は非環式エーテル、例えばジエチルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル又は1,2−ジメトキシエタンが適している。ケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン又はジイソブチルケトン、同様にアミド、例えばジメチルホルムアミド又はジメチルアセトアミドも適している。さらに、これらの溶剤の互いの混合物、並びにこれらの溶剤と水又はメタノールもしくはエタノールのようなアルコールとの混合物が適している。
【0083】
好ましくは、アセトン及び水並びにアセトンと水とからなる混合物であり、その際、混合比は任意である。溶剤の量は、同様に重要でないが、しかしながら、アミノ酸錯体及び活性剤が完全に溶解できるように、他の場合には、活性損失を計算に入れるべきことが保証されるべきである。溶解過程は、場合により超音波処理により加速されることができる。
【0084】
随意の添加すべき乳化剤は、溶剤の第三の部分中にか又は錯体と一緒にも溶解されてよい。
【0085】
その際、乳化剤の量は、モノマーと乳化剤との間の質量比が1よりも大きく、好ましくは10よりも大きく、かつ特に好ましくは20よりも大きいように選択される。その際、使用されなければならない乳化剤が少なければ少ないほど、ますます好都合である。重合における活性は、乳化剤が添加される場合に、明らかに上昇する。この乳化剤は、非イオン性又はイオン性であってよい。
【0086】
一般に使われている非イオン乳化剤は、例えばエトキシル化モノ−、ジ−及びトリ−アルキルフェノール(EO−度:3〜50、アルキル基:C−C12)並びにエトキシル化脂肪アルコール(EO−度:3〜80;アルキル基:C−C36)である。このための例は、BASF AGのLutensol(R)−銘柄又はUnion CarbideのTriton(R)−銘柄である。
【0087】
常用のアニオン乳化剤は、アルキルスルフェート(アルキル基:C〜C12)、エトキシル化アルカノール(EO−度:4〜30、アルキル基:C12−C18)及びエトキシル化アルキルフェノール(EO−度:3〜50、アルキル基:C−C12)の硫酸半エステル、アルキルスルホン酸(アルキル基:C12−C18)及びアルキルアリールスルホン酸(アルキル基:C−C18)の、例えばアルカリ金属塩及びアンモニウム塩である。
【0088】
適したカチオン乳化剤は、通例、C〜C18−アルキル−、−アラルキル−又はヘテロ環式基を有している第一、第二、第三又は第四アンモニウム塩、アルカノールアンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩、オキサゾリニウム塩、モルホリニウム塩、チアゾリニウム塩並びにアミンオキシドの塩、キノリニウム塩、イソキノリニウム塩、トロピリウム塩、スルホニウム塩及びホスホニウム塩である。例示的に挙げられうるのは、ドデシルアンモニウムアセテート又は相応するヒドロクロリド、異なる2−(N,N,N−トリメチルアンモニウム)エチルパラフィン酸エステルの塩化物又はアセテート、N−セチルピリジニウムクロリド、N−ラウリルピリジニウムスルフェート並びにN−セチル−N,N,N−トリメチルアンモニウムブロミド、N−ドデシル−N,N,N−トリメチルアンモニウムブロミド、N,N−ジステアリル−N,N−ジメチルアンモニウムクロリド並びにジェミニ界面活性剤(Gemini−Tensid)N,N′−(ラウリルジメチル)エチレンジアミンジブロミドである。多数の別の例は、H. Stache, Tensid−Taschenbuch, Carl−Hanser−Verlag, Muenchen, Wien, 1981に及びMcCutcheon’s, Emulsifiers & Detergents, MC Publishing Company, Glen Rock, 1989にも見出される。
【0089】
引き続いて、成分は−溶液中のアミノ酸錯体、随意の乳化剤の溶液及び随意の活性剤の溶液−、重合反応器中へ添加される。重合反応器として、 撹拌釜及びオートクレーブ並びに管形反応器が有用であることが判明しており、その際、管形反応器はループ反応器として実施されることができる。
【0090】
重合すべきモノマーは、重合媒体中に混合される。その際、重合媒体として、水又は水と前記の溶剤との混合物が使用されてよい。水の含分が全混合物に対して、少なくとも50体積%、好ましくは少なくとも90体積%及び特に好ましくは少なくとも95体積%であることに注意を払うべきである。
【0091】
アミノ酸錯体、場合により活性剤及び場合により乳化剤の溶液は、モノマーと水性重合媒体とからなる混合物といっしょにされる。異なる成分の添加の順序は、本来重要でない。しかしながら、成分をいっしょにするのは、中間に場合により生じる難溶性の錯化合物の結晶化が行われないように迅速に行われることが必要である。
【0092】
本発明による方法は、ポリオレフィン及びオレフィンコポリマーを高い収率で供給し、すなわち乳化重合の条件下での本発明によるアミノ酸錯体の活性は極めて高い。
【0093】
重合法として、原則的に連続法及び不連続法が適している。好ましくは、半連続法(セミバッチ法)であり、前記方法において、全成分の混合後にモノマー又はモノマー混合物は重合の過程で後配量される。
【0094】
本発明による方法によれば、まず最初に水性ポリマー分散液が得られる。
【0095】
本発明による分散液中のポリマー粒子の平均粒径は、10〜1000nm、好ましくは50〜500nm及び特に好ましくは70〜350nmである。粒径の分布は、極めて均一でありうるが、しかし極めて均一である必要はない。かなりの用途について、特に高い固体含分(>55%)を有するような用途について、幅広いか又は二峰性の分布がむしろ好ましい。
【0096】
本発明による方法により得られたポリマーは、工業的に 興味深い性質を有する。ポリエチレンの場合には、これらは結晶化度の高い程度を有し、これは例えば分枝度の数により検出されることができる。H−NMR及び13C−NMR分光法により測定された、ポリマーの炭素原子1000個当たり分枝度100未満、好ましくは分枝度50未満が見出される。
【0097】
DSCにより測定された、本発明による方法により入手可能なポリエチレンの融解エンタルピーは、100J/gより大きく、好ましくは140より大きく及び特に好ましくは180J/gよりも大きい。
【0098】
本発明による方法により入手可能なポリエチレンの分子量分布は狭く、すなわちQ−値は1.1〜3.5及び好ましくは1.5〜3.1である。
【0099】
本発明による分散液にとって有利には、安価なモノマー及び方法に基づく好都合な価格に加えて、これらがポリブタジエン又はブタジエンコポリマーの分散液として耐候性であることである。主モノマーとしてアクリレート又はメタクリレートを有するポリマーの分散液に対して、あまりけん化しない傾向を有利には挙げることができる。さらに、たいていのモノマーが、揮発性であり、かつ重合されない残留モノマーが、簡単に除去されうることは有利である。最終的には、重合の間に、一方では劣悪に分離されることができ、かつ他方では不快に臭うモル質量調節剤、例えばt−ドデシルメルカプタンが添加される必要がないことは、有利である。
【0100】
まず最初に得られた水性分散液から、水及場合により有機溶剤の除去によりポリマー粒子そのものが得られうる。水及び場合により有機溶剤の除去には、多数の普通の方法、例えばろ過、噴霧乾燥又は蒸発が適している。こうして得られたポリマーは、良好なモルホロジー及び高いかさ密度を有する。
【0101】
粒径は、光散乱法を用いて測定されうる。外観は、D. Distler ”Waessrige Polymerdispersionen”, Wiley−VCH Verlag, 第1版, 1999, 4章中に見出される。
【0102】
本発明による分散液は、多数の用途、例えば紙用途、例えば紙コーティング又は表面サイジング、さらに塗料及びラッカー、建築化学品、接着剤原料、成形フォーム、繊維用途及び革用途、カーペットバッキング、マットレス又は薬剤学的用途において有利には使用されうる。
【0103】
操作例:
一般的な前書き
使用した略符号:IRスペクトル:m:中程度、s シャープ;NMRスペクトル:s=一重線、m:多重線、
o−Tol:o−トルイル、Ar:アリール、PE:ポリエチレン、Bu t−ブチル、THF:テトラヒドロフラン、ATE:アルミニウムトリエチル
全ての溶剤を、例えばOrganikum, VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1984に記載されているような標準法に従って乾燥させた。
【0104】
全ての反応及び精製操作を、他に記載されない場合に、空気及び湿気の遮断下に実施した。エーテルは常にジエチルエーテルと、ペンタンはn−ペンタンと理解される。
【0105】
ポリマー粘度を、ISO 1628−3 により測定した。モル質量を、GPCを用いて測定した。GPC−分析については、DIN 55672に応じた次の条件を選択した:溶剤:1,2,4−トリクロロベンゼン、流量:1ml/min、温度:140℃、校正:PE−標準、装置:Waters 150C。メチル基の数を、IR−分光法を用いて測定した。
【0106】
1.トランス−[Ni(o−Tol)Br(PPh]の合成
化合物トランス−[Ni(o−Tol)Br(PPh]を、S.Y. Desjardins他, J. Organomet. Chem. 1996, 515, 233からの少し変更した規定に従って製造した。
【0107】
100−ml−シュレンクフラスコ中へ、Ni(PPhCl 1.88g(2.87mmol)(ABCR GmbH & Co. KG, Karlsruheで商業的に入手可能)及び前もってNHCl−飽和水溶液での洗浄及び引き続いて110℃での乾燥により乾燥させたZn−粉末1.12g(17.22mmol)を添加した。引き続いて、THF 25ml及び2−ブロモトルエン0.69ml(5.74mmol)を添加した。懸濁液を、35℃で約35分間、超音波浴中でKPG−撹拌機を用いて撹拌した。その際、初めに緑黒色の懸濁液は赤褐色に色づいた。引き続いて、残留物を、Celite(R)を通してのろ過により分離し、かつろ液をメタノール約40mlと混合した。数時間後に−32℃で生成物を晶出させた。冷メタノールで洗浄した。
【0108】
IRスペクトル、H−NMRスペクトル及び元素分析は文献データと一致した。更なる精製は必要なかった。
【0109】
2.本発明による錯体の合成
2.1.[Ni(NHCHCO)(o−Tol)(PPh)]の合成
トランス−[Ni(o−Tol)Br(PPh] 226.2mg(0.3mmol)を、室温でTHF 20ml中に溶解させ、かつシュレンク管中に装入した。別個の容器中に、メタノール10ml中のグリシン22.5mg(0.3mmol)を装入し、かつ等モル量のナトリウムメタノラート−溶液の添加により脱プロトン化した。こうして得られた懸濁液を撹拌しながらシュレンク管中へ添加した。懸濁液のほぼ半分の添加後にもうシュレンク管の内容物は淡黄色に色づいた。室内温度でさらに2〜3時間撹拌し、かつ沈殿するNaBrによる反応混合物の混濁が観察された。沈殿を遠心分離により分離し、かつ溶液を減圧下に濃縮した。残留しているオレンジ色の粘稠な残留物を、ジエチルエーテル約15mlと混合し、かつこうして生じた懸濁液を、反応の際に開裂したトリフェニルホスファンを分離するために、40分間撹拌した。エーテル中で極めて難溶性の生成物を遠心分離し、かつ引き続いてペンタンで洗浄した。
【0110】
IR(KBr):ν(cm ) 3332 m、3282 m (NH)、1634 s (COO)、1609 s (NH)。
【0111】
H−NMR(270MHz、CDOD):δ 2.59(s、3H、CH−Ar)、3.19(m、2H、NH)、3.36(m、2H、CHNH2)、6.25〜6.28(m、4H、芳香族性o−Tol.−H)、7.17〜7.71(m、15H、PPh)。
【0112】
31P−NMR(109.4MHz、CDOD):δ 28.36(s、PPh)。
【0113】
2.2.[Ni(NHCHC(CHCO)(o−Tol)(PPh)]の合成
トランス−[Ni(o−Tol)Br(PPh] 350.0mg(0.46mmol)を、室温でTHF 20ml中に溶解させ、かつシュレンク管中に装入した。別個の容器中に、メタノール20ml中のL−t−ロイシン60.3mg(0.46mmol)を装入し、かつ等モル量のナトリウムメタノラート−溶液の添加により脱プロトン化した。こうして得られた懸濁液を撹拌しながらシュレンク管中へ添加した。懸濁液の約80体積%の添加後にもうシュレンク管の内容物は淡黄色に色づいた。沈殿するNaBrにより生じる混濁は、残りのナトリウムメタノラートの添加の際に再び消えた。室内温度でさらに3〜4時間撹拌した。溶液を減圧下に濃縮した。残留しているイエローオレンジ−色の粘稠な残留物を、ジエチルエーテル約15mlと混合し、かつこうして生じた懸濁液を40分間撹拌した。反応の過程で生じたNaBrを、遠心分離により分離し、かつエーテル中で易溶性の生成物を引き続いて次のように単離した:エーテルを、減圧下に留去し、かつ淡黄色の残留物をヘキサンで洗浄した。生成物は、このようにして分析用純度の形で得られた。N,P−異性体の分離を放棄した。
【0114】
洗浄溶液がある程度の量の生成物を含有するにもかかわらず、洗浄溶液の後処理を放棄した。
【0115】
IR(KBr):ν(cm ) 3435 m (NH)、1637 s (COO)、1601 s (NH)。
【0116】
H−NMR(270MHz、CDOD): δ 1.27(s、9H、Bu)、2.47(s、CH−Ar)、2.59(s、CH−Ar)、2.98(s、1H、CH)、6.35−6.62(m、4H、芳香族性o−Tol.−H)、7.22−7.73(m、15H、PPh)。
【0117】
31P−NMR(109.4MHz、CDOD): δ 28.09(s、PPh)、28.86(s、PPh)。
【0118】
3.重合例
1−l−オートクレーブ中に、トリエチルアルミニウム60mg(0.53mmol)(n−ヘプタン中の2モル濃度の溶液として、Witco社)及びイソブタン400mlを装入した。40barの圧力までのエチレンの押し込み(Aufpressen)及び第1表に記載された温度への温度調節後に、それぞれ、相応する量のアミノ酸錯体をロックを通して添加した。60min後、重合を放圧により中止した。
【0119】
重合条件及び生成物特性のデータは第1表から得ることができる。
【0120】
【表1】
Figure 2004509153

Claims (9)

  1. 一般式I
    Figure 2004509153
    [式中、変数は次のように定義されている:
    MはFe、Co、Ni、Pd、Pt又はIrから選択され、
    XはO又はSから選択され;
    〜Rは同じか又は異なり、かつ次のものから選択される:
    水素、
    置換又は非置換のC〜C−アルキル、
    置換又は非置換のC〜C12−シクロアルキル、
    〜C13−アラルキル、
    非置換か、又は1回もしくは複数回、同じかもしくは異なり、次のもの:
    置換又は非置換のC〜C−アルキル、
    〜C12−シクロアルキル、
    〜C13−アラルキル、
    〜C14−アリール、
    ハロゲン、
    〜C−アルコキシ、
    〜C14−アリールオキシ、
    SiR又はO−SiR(ここで、R〜RはC〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C14−アリールから選択される)
    で置換されたC〜C14−アリール;
    非置換か、又は1回もしくは複数回、同じかもしくは異なり、次のもの:
    置換又は非置換のC〜C−アルキル、
    〜C12−シクロアルキル、
    〜C13−アラルキル、
    〜C14−アリール、
    ハロゲン、
    〜C−アルコキシ、
    〜C14−アリールオキシ、
    SiR又はO−SiR(ここで、R〜RはC〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C14−アリールから選択される)
    で置換された5〜6員の含窒素ヘテロアリール基Y、
    CH−Y、
    その際、R及びRは互いに、5〜10員の環を形成して結合されていてよく;
    yは0〜4の整数であり;
    は無機又は有機の中性配位子であり;
    は無機又は有機のアニオン性配位子であり、その際、L及びLは互いに1つ又はそれ以上の共有結合により結合されていてよく、
    zは0〜3の整数である]
    で示されるアミノ酸錯体。
  2. 変数が次のように選択される:
    MはNi又はPdから選択され、
    XはOであり、
    は次のものから選択される:
    ホスファン(RPH
    アミン(RNH
    エーテル(RO、
    O、
    アルコール(R)OH、
    ピリジン、
    式C (RNのピリジン誘導体、
    CO、
    〜C12−アルキルニトリル、
    〜C14−アリールニトリル又は
    エチレン系不飽和二重結合系、
    その際、xは0〜3の整数を表し;
    は次のものから選択される:
    ハロゲン化物イオン、
    アミドアニオン(RNH 、その際hは0〜2の整数であり、
    〜C−アルキルアニオン、
    アリルアニオン又はメタリルアニオン、
    ベンジルアニオン又はC〜C14−アリールアニオン;
    は同じか又は異なり、かつ 水素、置換又は非置換の、C〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C14−アリールから選択され;
    yは0であり;
    zは1である、
    請求項1記載の式Iのアミノ酸錯体。
  3. 変数が次のように定義されている:
    MはNiであり、
    はホスファン(RPH [ここでx=0、1、2又は3である]であり、
    はベンジルアニオン又はアリールアニオンであり;
    は水素であり、
    は同じか又は異なり、かつ 水素、置換又は非置換の、C〜C−アルキル、C〜C12−シクロアルキル、C〜C13−アラルキル又はC〜C −アリールから選択される、
    請求項1記載の式Iのアミノ酸錯体。
  4. 請求項1から3までのいずれか1項記載のアミノ酸錯体の製造方法において、一般式II
    Figure 2004509153
    で示されるアミノ酸を脱プロトン化し、かつ引き続いて一般式M(Lz+1の金属化合物と反応させ、その際、Xはハロゲン化物又はアルコラートから選択されており、かつその他の変数は前記のように定義されている、請求項1から3までのいずれか1項記載のアミノ酸錯体の製造方法。
  5. オレフィンの重合又は共重合のための担持触媒の製造方法において、請求項1から3までのいずれか1項記載の1つ又はそれ以上のアミノ酸錯体及び随意の活性剤を固体担体上に堆積させることを特徴とする、オレフィンの重合又は共重合のための担持触媒の製造方法。
  6. 一般式Iの1つ又はそれ以上のアミノ酸錯体、固体担持材料並びに随意の活性剤を含有しているオレフィンの重合又は共重合のための担持触媒。
  7. オレフィンを重合又は共重合する方法において、重合又は共重合を、請求項1から3までのいずれか1項記載のアミノ酸錯体の存在で実施することを特徴とする、オレフィンを重合又は共重合する方法。
  8. 重合又は共重合を、請求項6記載の担持触媒の存在で実施する、請求項7記載の方法。
  9. 重合又は共重合を、乳化重合法又は乳化共重合法として実施する、請求項7記載の方法。
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