JP2006516668A - 重合触媒、有機遷移金属化合物、ポリオレフィンの製造方法及びポリオレフィン - Google Patents

重合触媒、有機遷移金属化合物、ポリオレフィンの製造方法及びポリオレフィン Download PDF

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Abstract

本発明は、少なくとも1種のキラル遷移金属化合物と該キラル遷移金属化合物をカチオンに転化可能な少なくとも1種の助触媒とを反応させることにより得られるアイソタクチックポリオレフィンの製造のための触媒組成物であって、キラル遷移金属化合物が、架橋基を間に介して相互に結合する2個の二座キレートリガンド及び必要により1又は2個の他の単座リガンドを含み、且つ2個のキレートリガンドの4個の配位原子が遷移金属イオンの周囲に略平面に配置され、2個以下の他のリガンドが、2個のキレートリガンドの4個の配位原子により形成された略平面配位球形のそれぞれ上側と下側に配置され、他のリガンドが2個である場合には、これら2個の他のリガンドが相互にトランス位である触媒組成物、上記の触媒組成物をポリオレフィンの製造に使用する方法、少なくとも1種のオレフィンを上記の触媒組成物の存在下に重合又は共重合するポリオレフィンの製造方法、キラル遷移金属化合物、オレフィン重合用触媒組成物の製造方法、アイソタクチックポリオレフィンの製造方法、本発明の方法より得られるポリオレフィン、本発明のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物、かかるポリオレフィン組成物から製造された製品を提供する。

Description

本発明は、少なくとも1種のキラル遷移金属化合物と該キラル遷移金属化合物をカチオンに転化可能な少なくとも1種の助触媒とを反応させることにより得られるアイソタクチックポリオレフィンの製造のための触媒組成物であって、キラル遷移金属化合物が、架橋基を間に介して相互に結合する2個の二座キレートリガンド及び必要により1又は2個の他の単座リガンドを含み、且つ2個のキレートリガンドの4個の配位原子が遷移金属イオンの周囲に略平面に配置され、2個以下の他のリガンドが、2個のキレートリガンドの4個の配位原子により形成された略平面配位球形(approximately planar ccordination sphere)のそれぞれ上側と下側に配置され、他のリガンドが2個である場合には、これら2個の他のリガンドが相互にトランス位であることを特徴とする触媒組成物に関する。
更に、本発明は、上記の触媒組成物をポリオレフィンの製造に使用する方法を提供し、少なくとも1種のオレフィンを上記の触媒組成物の存在下に重合又は共重合するポリオレフィンの製造方法を提供し、キラル遷移金属化合物を提供し、オレフィン重合用触媒組成物の製造方法を提供し、アイソタクチックポリオレフィンの製造方法を提供し、本発明の方法より得られるポリオレフィンを提供し、本発明のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物を提供し、そしてかかるポリオレフィン組成物から製造された製品を提供することにある。
要求にあったポリオレフィンを製造する目的で用いられるオレフィン重合又は共重合用触媒成分として、有機遷移金属化合物、特にメタロセンの使用に関する研究開発が15年以上に亘って大学及び産業で強力に行われてきた。
メタロセンに加えて、シクロペンタジエニルリガンド(配位子)を含まない遷移金属化合物の新たな種類が、今日では触媒成分として益々考察されている。
非特許文献1では、エチレンビス(サリチリデンイミナト)ジルコニウムジクロリド及びその、エチレンの重合における触媒成分としての使用法を開示している。高級α−オレフィン、例えばプロピレンの重合については考察されていない。
非特許文献2では、フェノキシイミンリガンドを有する元素周期表第4族の金属を基礎とする遷移金属錯体について記載している。この錯体において、遷移金属イオンは、2個のフェノキシイミンリガンドと2個の塩素イオンによる八面体配置によって囲まれており、且つ2個の酸素原子は相互にトランス位であり、2個の窒素原子と2個の塩素原子は相互にシス位にある。助触媒とフェノキシイミンリガンドにおける置換形式に応じて異なる立体規則性を有するポリプロピレンが記載されている。シンジオタクチック性の高いポリプロピレンが開示されているものの、低い融点及び低いアイソタクシティを有するアタクチックポリプロピレン及びイソタクチックポリプロピレンだけを開示された触媒組成物を用いて得た。
非特許文献3では、ジアリール架橋ビスフェノキシイミンリガンドと2個の塩素リンガンドを有する遷移金属錯体、そのエチレン重合における使用法及び触媒の考え得る失活について開示している。開示されているチタン又はジルコニウムを基礎とする遷移金属錯体は、金属イオンを八面体によって配位し且つ2個の酸素原子がトランス位にあり、2個の窒素原子と2個の塩素原子が相互にシス位にあるような構造を有している。
特許文献1では、種々のキラルビス(サリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサン−遷移金属錯体(一部は市販されている)を列挙している。オレフィンの重合については開示されていない。
特許文献2では、N,N’−ビス−(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンマンガン(III)クロリドとメチルアルミノキサン(MAO)からなる触媒組成物を使用するエチレンの重合について記載している。特許文献2では、遷移金属錯体の幾何構造について記載していない。
WO99/56699 JP2002−179724 Macromolecules 1997, 30, 171-175頁 Adv. Synth. Catal. 2002, 344, No. 5 Chem. Commun., 2002, 352-353頁
本発明の目的は、非メタロセンを基礎とする触媒組成物を見出して、高アイソタクシティポリオレフィン、特に150℃を超える融点を有するアイソタクチックポリプロピレンを製造可能とすることを目的とする。更に、触媒組成物は、良好な活性を示し、工業的に比較的高い重合温度で使用可能とする必要がある。
本発明者等は、上記目的が冒頭に記載した触媒組成物により達成されることを見出した。
キラル遷移金属化合物は、元素周期表第3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12族の元素又はランタニド元素、例えばスカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銅又は亜鉛の金属カチオンを含む。元素周期表第3、4、5又は6族の元素又はランタニド元素の金属カチオン、特に元素周期表第4又は6族の元素、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム又はクロム、好ましくはジルコニウム、ハフニウム又はクロムの金属カチオンが好ましい。
キラル遷移金属化合物における架橋基(ブリッジ)は、キラル架橋基が好ましく、特に2個のキラルsp3混成炭素原子(それぞれ2個のキレートリガンドの一方に直接結合している)を含む架橋基である。2個のキラルsp3混成炭素原子が相互に直接結合する架橋基が特に好ましい。
2個の二座キレートリガンドは、それぞれ1価の負電荷を有しているのが好ましい。キレートリガンドの2個の配位原子は、例えば、窒素、リン、酸素、硫黄、セレン又はテルルであり、特に窒素、酸素又は硫黄である。二座キレートリガンドの2個の配位原子の少なくとも1個、特に正確には1個が窒素原子であるのが好ましい。1個の配位窒素原子と1個の配位酸素原子を有する二座キレートリンガンドが特に好ましい。
金属イオンを有する5員又は6員、特に6員のメタラサイクル(metallacycle)を形成する二座キレートリガンドも好ましい。2個の配位原子の一方を間に介して相互に橋架けする二座キレートリガンド、特に窒素原子を間に介して相互に橋架けする二座キレートリンガンドが好ましい。1,3−ジカルボニル化合物、例えばアセチルアセトン、ベンゾイルアセトン又は1,3−ビフェニル−1,3−プロパンジオン及びその置換誘導体から誘導されるか、又はo−カルボニルフェノール誘導体、例えば2−ヒドロキシベンズアルデヒド若しくは2−ヒドロキシアセトフェノン又はその置換誘導体から誘導されるイミン官能基を有する二座キレートリガンドが特に好ましく、その際に、イミン官能基は、カルボニル官能基と第一級アミンとの反応により形成される。
単座リガンドは、1価のマイナスに荷電されたアニオン、特にハライドアニオン、例えばフロリド、クロリド、ブロミド又はヨージドアニオン、特にクロリドアニオン、ヒドリドアニオン、C1〜C40炭化水素アニオン、例えばメチル、tert−ブチル、ビニル、フェニル又はベンジルアニオン、アルコキシ又はアリールオキシアニオン、例えばメトキシ又はフェノキシアニオン、及びアミドアニオン、例えばジメチルアミドアニオンである。特に好ましい単座リガンドは、クロリド、メチル及びベンジルアニオン、特にクロリドアニオンである。
2個の二座キレートリガンドの4個の配位原子は、遷移金属イオンの周囲に略平面配置されている。遷移金属イオンは、2個の二座キレートリガンドの4個の配位原子により形成される平面に正確に配置されている必要はない。本発明の場合、略平面とは、2個のキレートリガンドの4個の配位原子が平面に正確に配置されている必要はないが、第1のキレートリガンドにおける2個の配位原子が第2のキレートリガンドの2個の配位原子に対して僅かに捻れていても良いことを意味する。この場合、金属イオンの周囲で2個のキレートリガンドの4個の配位原子を略平面配置するとは、第1のキレートリガンドの2個の配位原子と遷移金属イオンとにより形成される第1の平面と、第2のキレートリガンドの2個の配位原子と遷移金属イオンとにより形成される第2の平面との間の角度が0°〜20°の範囲、特に0°〜10°の範囲であることを意味する。
上述の触媒組成物は、キラル遷移金属化合物が、以下の式(I)又は(I*):
Figure 2006516668
[但し、Mが元素周期表第3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12族の元素又はランタニド元素を表し、
Zが同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ有機又は無機アニオン性リガンドを表し、
n1、n2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ0又は1を表し、且つn1+n2+2がMの原子価に相当し、
1及びR2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれC1〜C40基を表すか、或いはR1及びR2がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
3が水素又はC1〜C40基を表し、且つR1より低い立体障害性を示し、
4が水素又はC1〜C40基を表し、且つR2より低い立体障害性を示し、
5及びR6が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いは
1とR3、R2とR4、R1とR5及び/又はR2とR6がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
Xが2個の炭素原子の間における単結合であるか、又は2価の基を表し、
1、Y2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ酸素、硫黄、セレン、テルル、NR9基又はPR9基を表し、
7、R8、R9が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、C1〜C20アルキル、C2〜C20アルケニル、C6〜C22アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個であり、アリール部分の炭素原子数が6〜22個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表し、
1、T2、T3及びT4が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いはT1とT3及び/又はT2とT4がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成する。]
で表される遷移金属化合物(I)又はそのエナンチオマーの1つ(I*)であるのが好ましい。
1は、元素周期表第3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12族の元素又はランタニド元素、例えばスカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、パラジウム、銅又は亜鉛である。元素周期表第3、4、5又は6族の元素又はランタニド元素の金属カチオン、特に元素周期表第4又は6族の元素、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム又はクロム、好ましくはジルコニウム、ハフニウム又はクロム、特に好ましくはジルコニウムの金属カチオンであるのが好ましい。
基Zは、同一であっても又は異なっていても良く、好ましくは同一であり、それぞれ有機又は無機アニオン性リガンドである。Zは、ハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素であり、特に塩素であり、また、水素、C1〜C20、好ましくはC1〜C4アルキル、C2〜C20、好ましくはC2〜C4アルケニル、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル、−OR7又はNR78であるのが好ましい。Zは、塩素又はメチルであるのが特に好ましい。
n1、n2は、同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ0又は1を表し、且つn1+n2+2がMの原子価に相当する。n1及びn2が同一であり、元素周期表第4族の元素の場合、+4の酸化数を得るようにn1及びn2が1に等しく、そしてn1及びn2が同一であり、元素周期表第10族の元素の場合、+2の酸化数を得るようにn1及びn2が0に等しい。
1及びR2は同一であっても又は異なっていても良く、同一であるのが好ましく、それぞれC1〜C40基、例えばC1〜C40炭化水素基又はC3〜C40SiC(R73を表すか、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSi、好ましくはN、O及びSからなる群から選択されるヘテロ原子、特にNを環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成する。R1及びR2は、環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルであるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良く、又はC3〜C18、好ましくはC3〜C8Si(R73を表し、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、4〜8員、好ましくは5又は6員の、C1〜C20基を有していても良い環式基を形成する。R1及びR2は、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル又はトリメチルシリルであるのが好ましく、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール基又はアリールアルキル基又はトリメチルシリル基を有していても良い5又は6員の環式基を形成するのが特に好ましい。特に好ましいR1及びR2の例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、2−フェニルエチル、フェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,3,4−トリメチルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、フェナントリル、p−イソプロピルフェニル、p−tert−ブチルフェニル、p−s−ブチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル及びp−トリメチルシリルフェニルである。基R1及びR2及びこれらの結合する原子から形成される特に好ましい環式基の例は、1,2−シクロへキシレン、1,2−シクロペンチレン、及び1,2−ベンジルピロリジン−3,4−イレンである。
3は、水素又はC1〜C40基、例えばC1〜C40炭化水素基又はC3〜C40Si(R73を表し、且つR3はR1より低い立体障害性を示す。R3は、水素、環式、分岐又は非分岐、特に非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルであるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良い。R3は水素又は非分岐のC1〜C8アルキル基を表すのが特に好ましい。R3は水素であるのが極めて好ましい。
4は、水素又はC1〜C40基、例えばC1〜C40炭化水素基又はC3〜C40Si(R73を表し、且つR4はR2より低い立体障害性を示す。R4は、水素、環式、分岐又は非分岐、特に非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基であるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良い。R4は水素又は非分岐のC1〜C8アルキル基を表すのが特に好ましい。R4は水素であるのが極めて好ましい。
基により示される立体障害性は、その基が占める空間により確定する。例えば、立体障害性は、以下の順序で増大する:
水素<メチル<エチル<イソプロピル<tert−ブチル。
5及びR6は、同一であっても又は異なっていても良く、特に同一であり、それぞれ水素又はC1〜C40基を表す。R5及びR6は水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基であるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良い。R5及びR6は、水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基であるのが好ましい。特に好ましい基R5及びR6の例は、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、2−フェニルエチル、フェニル、ペンタフルオロフェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,3,4−トリメチルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、フェナントリル、p−イソプロピルフェニル、p−tert−ブチルフェニル、p−s−ブチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル及びp−トリメチルシリルフェニルであり、特に水素である。
更に、2個の基のR1とR3、R2とR4、R1とR5及び/又はR2とR6がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSi、特にN、O及びSからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成することも可能である。
Xは、2個の炭素原子間における単結合であるか、又は2価の基である。2価の基Xの例示は、CR78、特にCH2、CR78−CR78、特にCH2−CH2、(CR783、(CR784又は(CR785である。Xは単結合又はCH2を表すのが好ましく、単結合であるのが特に好ましい。
1、Y2は同一であっても又は異なっていても良く、特に同一であり、それぞれ酸素、硫黄、セレン、テルル、NR9基又はPR9基を表し、特に酸素である。
7、R8、R9は同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、C1〜C20、好ましくはC1〜C4アルキル、C2〜C20、好ましくはC2〜C4アルケニル、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個であり、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表す。
1、T2、T3及びT4は同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いはT1とT3及び/又はT2とT4がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成する。T1、T2、T3及びT4はそれぞれ環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個であり、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表すのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良く、或いはT1とT3及び/又はT2とT4がこれらに結合する炭素原子と合体して、O、S及びNからなる群から選択されるヘテロ原子を含み且つより大きな多環式基の一部を構成しても良い置換又は無置換の芳香族又は部分的に水素化された5〜8員、特に5員又は6員の環式基を形成するのが好ましい。T1とT3及びT2とT4が2個の結合炭素原子と合体して、置換又は無置換のフェニル環、チオフェン環又はピロール環、特にフェニル環(それぞれ、より大きな多環式基の一部を構成しても良い)を形成するのが特に好ましい。
基R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、T1、T2、T3及びT4は、本発明の触媒組成物の重合特性を変更しない官能基を含んでいても良いが、官能基は重合条件下で化学的に不活性である必要がある。
更に、置換基は、本発明の場合、特段述べない限り、以下のように定義される:
本願の明細書で使用される“C1〜C40基”なる用語は、C1〜C40アルキル基、C1〜C10フルオロアルキル基、C1〜C12アルコキシ基、C3〜C20飽和複素環式基、C6〜C40アリール基、C2〜C40ヘテロ芳香族基、C6〜C10フルオロアリール基、C6〜C10アリールオキシ基、C3〜C18トリアルキルシリル基、C2〜C20アルケニル基、C2〜C20アルキニル基、C7〜C40アリールアルキル基又はC8〜C40アリールアルケニル基と称する。
本願の明細書で使用される“アルキル”なる用語は、環式であっても良い、直鎖又は一箇所ずつで分岐するか若しくは多重に分岐した飽和炭化水素を包含する。C1〜C18アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、シクロペンチル、シクロヘキシル、イソプロピル、イソブチル、イソペンチル、イソヘキシル、sec−ブチル又はtert−ブチルが好ましい。
本願の明細書で使用される“アルケニル”なる用語は、1個以上のC−C二重結合を有する、直鎖又は一箇所ずつで分岐するか若しくは多重に分岐した炭化水素(積み重ねられるか又は位置変更されていても良い)を包含する。
本願の明細書で使用される“飽和複素環式基”なる用語は、1個以上の炭素原子、CH基及び/又はCH2基がO、S、N及びPからなる群から選択されたヘテロ原子で置換されている単環式又は多環式の置換又は無置換炭化水素基と称する。置換又は無置換の飽和複素環式基の例は、ピロリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、ピペリジル、ピペラジニル、モルホリニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチエニル等であり、これらの、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びtert−ブチル基で置換された誘導体も含まれる。
本願の明細書で使用される“アリール”なる用語は、無置換か、又は直鎖又は分岐のC1〜C18アルキル、C1〜C18アルコキシ、C2〜C10アルケニル又はC3〜C15アルキルアルケニルでモノ置換又はポリ置換されていても良い芳香族及び縮合又は非縮合ポリ芳香族炭化水素置換基と称する。置換及び無置換のアリール基の好ましい例示は、特にフェニル、ペンタフルオロフェニル、4−メチルフェニル、4−エチルフェニル、4−プロピルフェニル、4−イソプロピルフェニル、4−tert−ブチルフェニル、4−メトキシフェニル、1−ナフチル、9−アントリル、9−フェナントリル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ−tert−ブチルフェニル又は4−トリフルオロメチルフェニルである。
本願の明細書で使用される“ヘテロ芳香族基”なる用語は、1個以上の炭素原子が窒素、リン、酸素又は硫黄原子で置き換えられている芳香族炭化水素基又はその組み合わせと称する。これらは、アリール基のように、無置換であるか、又は直鎖又は分岐のC1〜C18アルキル、C2〜C10アルケニル又はC3〜C15アルキルアルケニルでモノ置換又はポリ置換されていても良い。好ましい例示は、フリル、チエニル、ピロリル、ピリジル、ピラゾリル、イミダゾリル、オキサゾリル、チアゾリル、ピリミジニル、ピラジニル等であり、これらの、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル及びtert−ブチル基で置換された誘導体も含まれる。
本願の明細書で使用される“アルキルアルケニル”なる用語は、置換基がアルキル部分とアルケニル部分の両方を有するように分離された1個以上のC−C二重結合を有する直鎖又は一箇所ずつで分岐するか若しくは多重に分岐した炭化水素を包含する。
本願の明細書で使用される“アリールアルキル”なる用語は、アリール基がアルキル鎖を間に介して分子の残余部分に結合しているアリール含有置換基と称する。好ましい例示は、ベンジル、置換ベンジル、フェネチル、置換フェネチル等である。
フルオロアルキル及びフルオロアリールなる用語は、各置換基の全ての水素原子において少なくとも1個の水素原子、好ましくは1個を超え最大数以下の水素原子がフッ素原子で置き換わっていることを意味する。本発明により好ましいフッ素含有置換基の例は、トリフルオロメチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ペンタフルオロフェニル、4−トリフルオロメチルフェニル、4−ペルフルオロ−tert−ブチルフェニル等である。
上述した触媒組成物において、式(I)又は(I*)で表されるキラル遷移金属化合物が、以下の式(Ia)又は(Ia*):
Figure 2006516668
[但し、Mが元素周期表第4又は6族の元素を表し、
Zが同一であっても又は異なっていても良く、それぞれハロゲン、水素、C1〜C10アルキル、C6〜C14アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表し、
n1、n2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ0又は1を表し、且つn1+n2+2がMの原子価に相当し、
1及びR2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれC1〜C40基を表すか、或いはR1及びR2がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
5及びR6が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、
10、R11、R12及びR13が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いは2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13が2個の結合炭素原子と合体して環式基を形成しても良い。]
で表される遷移金属化合物(Ia)又はそのエナンチオマーの1つ(Ia*)であるのが特に好ましい。
1は、元素周期表第4又は6族の元素、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、クロム、モリブデン又はタングステン、好ましくはチタン、ジルコニウム、ハフニウム又はクロム、特に好ましくはジルコニウム又はハフニウムを表し、ジルコニウムを表すのが極めて好ましい。
基Zは、同一であっても又は異なっていても良く、好ましくは同一であり、それぞれハロゲン、例えばフッ素、塩素、臭素又はヨウ素、特に塩素、また、水素、C1〜C10、好ましくはC1〜C4アルキル、C6〜C14、好ましくはC6〜C10アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個、好ましくは6個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表す。Zは、塩素、ベンジル又はメチルを表すのが好ましく、特に塩素を表す。
基R1及びR2は同一であっても又は異なっていても良く、同一であるのが好ましく、それぞれC1〜C40基、例えばC1〜C40炭化水素基又はC3〜C40Si(R73を表すか、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSi、好ましくはN、O及びSからなる群から選択されるヘテロ原子、特にNを環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基、特に単環式基を形成する。R1及びR2は、環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C2〜C20、好ましくはC2〜C8アルケニル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルであるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良く、又はC3〜C18、好ましくはC3〜C8Si(R73を表し、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、4〜8員、好ましくは5又は6員の、C1〜C20基を有していても良い環式基を形成するのが好ましい。R1及びR2は、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルであるのが好ましく、或いはR1及びR2は、これらに結合する原子と合体して、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル又はトリメチルシリル基を有していても良い5又は6員の環式基を形成するのが好ましい。
特に好ましい基R1及びR2の例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、2−フェニルエチル、フェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,3,4−トリメチルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、フェナントリル、p−イソプロピルフェニル、p−tert−ブチルフェニル、p−s−ブチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル及びp−トリメチルシリルフェニルである。基R1及びR2及びこれらに結合する原子から形成される特に好ましい環式基の例は、1,2−シクロへキシレン、1,2−シクロペンチレン、及び1,2−ベンジルピロリジン−3,4−イレンである。
基R5及びR6は同一であり、それぞれ水素又はC1〜C40基を表す。R5及びR6はそれぞれ水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基であるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良い。R5及びR6は、それぞれ水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基であるのが好ましい。特に好ましい基R5及びR6の例は、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、2−フェニルエチル、フェニル、ペンタフルオロフェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,3,4−トリメチルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、フェナントリル、p−イソプロピルフェニル、p−tert−ブチルフェニル、p−s−ブチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル及びp−トリメチルシリルフェニルであり、特にメチル、フェニル又は水素であり、特に好ましくは水素である。
基R7は同一であっても又は異なっていても良く、それぞれC1〜C4アルキル、例えばメチル、エチル又はtert−ブチル、特にメチル、C6〜C10アリール、例えばフェニル又はナフチル、特にフェニル、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個であり、アリール部分の炭素原子数が6〜10個、好ましくは6個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表す。
基R10、R11、R12及びR13は同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基、例えばC1〜C40炭化水素基又はC3〜C40Si(R73を表すか、或いは2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13は、これらに結合する2個の炭素原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSi、好ましくはN、O及びSからなる群から選択されるヘテロ原子を炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基を形成する。基R10、R11、R12及びR13は、それぞれ水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C20、好ましくはC1〜C8アルキル基、C6〜C22、好ましくはC6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個、好ましくは1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜22個、好ましくは6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルであるのが好ましく、これらの基はハロゲン化されていても良く、又はC3〜C18、好ましくはC3〜C8Si(R73を表し、或いは2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13は、これらに結合する2個の炭素原子と合体して、4〜8員、好ましくは5又は6員、特に6員の、C1〜C20基を有していても良い環式基を形成するのが好ましい。基R10、R11、R12及びR13は、水素、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル又はトリメチルシリルであるのが特に好ましく、或いは2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13は、これらに結合する2個の炭素原子と合体して、環式、分岐又は非分岐のC1〜C8アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル又はトリメチルシリル基を有していても良い5又は6員の環式基を形成するのが特に好ましい。
特に好ましい基R10、R11、R12及びR13の例は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−ペンチル、シクロペンチル、n−ヘキシル、シクロヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、アダマンチル、ベンジル、トリフェニルメチル、1,1−ジフェニルエチル、1−メチル−1−フェニルエチル、2−フェニルエチル、フェニル、ペンタフルオロフェニル、2−トリル、3−トリル、4−トリル、2,3−ジメチルフェニル、2,4−ジメチルフェニル、2,5−ジメチルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、3,4−ジメチルフェニル、3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2,3,4−トリメチルフェニル、1−ナフチル、2−ナフチル、フェナントリル、p−イソプロピルフェニル、p−tert−ブチルフェニル、p−s−ブチルフェニル、p−シクロヘキシルフェニル及びp−トリメチルシリルフェニルである。2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13並びにこれらに結合する2個の炭素原子から形成される特に好ましい環式基の例は、フェニル環、ピリジン環又はチオフェン環である。
同一の印を有する基R10、R11、R12及びR13はそれぞれ同一であるのが好ましい。
基R10が水素ではなく、嵩高い基、例えば分岐又は環式のC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキル基を表すのが好ましい。特に好ましい基R10の例は、イソプロピル、t−ブチル、シクロヘキシル、アダマンチル、トリフェニルメチル、1,1−ジフェニルエチル、1−メチル−1−フェニルエチル、フェニル、ペンタフルオロフェニル、3,5−ジ(tert−ブチル)フェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、1−ナフチル、フェナントリル、p−tert−ブチルフェニルである。基R10及びR11並びにこれらに結合する2個の炭素原子から形成される特に好ましい環式基の例は、フェニル環である。
本発明の触媒組成物の成分として使用可能な遷移金属化合物の実例は、以下の通りであるが、本発明の限定を意味するものではない:
Figure 2006516668
Figure 2006516668
Figure 2006516668
Figure 2006516668
Figure 2006516668
Figure 2006516668
架橋キレートリガンドの調製及びそれから調製されるキラル遷移金属化合物は、原則として、文献公知であり、例えばWO99/56699に記載されている。
上記に詳細に記載されたキラル遷移金属化合物と合体して新規な重合活性触媒組成物を形成する助触媒は、キラル遷移金属化合物をカチオンに転化可能である。
好適なカチオン形成化合物(カチオン形成性化合物)は、例えばアルミノキサン、非荷電強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物又はカチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物である。
アルミノキサンとして、例えば、WO00/31090に記載されている化合物を使用することができる。この種の化合物として特に有用なのは、式(II)または(III):
Figure 2006516668
[但し、基R14がC1〜C4アルキル基、好ましくはメチル、エチルを表わし、
mが5〜30、好ましくは10〜25の整数を表わす。]
で表わされる開鎖状(直鎖)または環状アルミノキサン化合物である。
これらのオリゴマーのアルミノキサン化合物は、トリアルキルアルミニウム溶液と水との反応によって慣用的に製造される。このようにして得られたオリゴマーのアルミノキサン化合物は、様々な長さの直鎖状分子と環状分子の混合物の形で存在するのが一般的である。従って、上記のmの値は平均値として見なされる。アルミノキサン化合物は、他のアルキル金属、好ましくはアルキルアルミニウムとの混合物として存在することも可能である。
更に、式(II)または(III)におけるアルミノキサン化合物の代わりに、炭化水素基の一部または水素原子をアルコキシ、アリールオキシ、シロキシまたはアミドの各基で置換した変性アルミノキサンを使用することができる。
キラル遷移金属化合物とアルミノキサン化合物を、アルミノキサン化合物におけるアルミニウムの、遷移金属化合物における遷移金属に対する原子比が10:1〜1000:1、好ましくは20:1〜500:1、特に30:1〜400:1の範囲になるような量で使用することが有利であると見出された。
非荷電の強ルイス酸として、式(IV):
Figure 2006516668
[但し、M2が元素周期律表の第13族の元素、好ましくはB、AlまたはGa、特に好ましくはBを表わし、
1、X2およびX3が相互に独立してそれぞれ水素、C1〜C10アルキル、C6〜C15アリール、炭素原子数1〜10個のアルキル部分と炭素原子数6〜20個のアリール部分とを有するアルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル又はハロアリール、またはフッ素、塩素、臭素またはヨウ素、好ましくはハロアリール、特に好ましくはペンタフルオロフェニルを表わす。]
で表わされる化合物が好ましい。
非荷電の強ルイス酸の他の例は、WO00/31090に記載されている。
式(IV)で表される化合物において、X1、X2およびX3が同一である化合物が好ましく、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランが特に好ましい。
カチオン形成化合物として好適な非荷電の強ルイス酸には、ボロン酸と2当量のトリアルキルアルミニウムとの反応による反応生成物又はトリアルキルアルミニウムと2当量の酸性のフッ素化、特に過フッ素化炭素化合物、例えばペンタフルオロフェノール若しくはビス(ペンタフルオロフェニル)ボリン酸との反応による反応生成物も含まれる。
ルイス酸カチオンを有する好適なイオン性化合物には、式(V):
Figure 2006516668
[但し、Yが元素周期律表の第1〜16族に属する元素を表し、
1からQzがC1〜C28−アルキル、C6〜C15−アリール、炭素原子数1〜28個のアルキル部分と炭素原子数5〜20個のアリール部分とを有するアルキルアリールまたはアリールアルキルまたはハロアルキルまたはハロアリール、置換基としてC1〜C10−アルキル基を有していてもよいC3〜C10−シクロアルキル、ハロゲン、C1〜C28−アルコキシ、C6〜C15−アリールオキシ、シリルまたはメルカプチル基等の1価に負帯電した基を表わし、
aが1〜6の整数を表わし、
zが0〜5の整数を表わし、
dがа−zの差を表わすが、dは1以上である。]
で表わされるカチオンの塩様化合物が含まれる。
特に有用なカチオンは、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオンおよびスルホニウムカチオン、更にカチオン性遷移金属錯体である。トリフェニルメチルカチオン、銀カチオンおよび1,1’−ジメチルフェロセニルカチオンが特に特記に値する。これらは、非配位の対イオンを有しているのが好ましく、特に、WO91/09882にも記載されているボラン化合物、好ましくはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートを表すのが好ましい。
非配位アニオンを有する塩は、ホウ素またはアルミニウム化合物、例えばアルキルアルミニウムを、2個以上のホウ素またはアルミニウム原子に互いに結合するように反応可能な第2の化合物、例えば水、および上記ホウ素またはアルミニウム化合物とイオン化したイオン性化合物を形成する第3の化合物、例えばトリフェニルクロロメタンと組み合わせることによって製造することもできる。更に、ホウ素またはアルミニウム化合物と同様に反応する第4の化合物、例えばペンタフルオロフェノールを添加することも可能である。
カチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物も同様に、非配位対イオンを有しているのが好ましい。ブレンステッド酸として、プロトン化アミンまたはアニリン誘導体が特に好ましい。好ましいカチオンは、N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウム、N,N−ジメチルベンジルアンモニウム、および後の2つの誘導体である。
カチオン形成化合物として好ましいイオン性化合物は、特に、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
2個以上のボレートアニオンを、2価のアニオン[(C652B−C64−B(C6522-のように互いに結合することができ、或いはボレートアニオンを、好適な官能基を有する架橋基を介して担体粒子の表面に結合することもできる。
他の好適なカチオン形成化合物は、WO00/31090に列挙されている。
非荷電の強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物、またはカチオンとしてブレンステッド酸を有するイオン性化合物の量は、キラル遷移金属化合物に対して、0.1〜20当量が一般的であり、1〜10当量が好ましい。
好適なカチオン形成化合物には、ジ[ビス(ペンタフルオロフェニル)ボロキシ]メチルアランのようなホウ素−アルミニウム化合物も含まれる。好適なホウ素−アルミニウム化合物は、例えばWO99/06414に記載されている。
上述した全てのカチオン形成化合物の混合物を使用することもできる。好ましい混合物は、アルミノキサン、特にメチルアルミノキサンと、イオン性化合物、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートアニオンを含むイオン性化合物及び/又は非荷電の強ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとを含む。
遷移金属化合物とカチオン形成化合物の両方を、溶剤、好ましくは炭素原子数6〜20個の芳香族炭化水素、特にキシレン及びトルエン中で使用するのが好ましい。
本発明の触媒組成物は、式(VI):
Figure 2006516668
[但し、M3がアルカリ金属、アルカリ土類金属又は元素周期表第13族の金属、即ち、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム又はタリウムを表し、
15が水素、C1〜C10−アルキル、C6〜C15−アリール、炭素原子数1〜10個のアルキル部分と炭素原子数6〜20個のアリール部分とを有するアルキルアリールまたはアリールアルキルを表わし、
16とR17が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、ハロゲン、C1〜C10−アルキル、C6〜C15−アリール、炭素原子数1〜10個のアルキル部分と炭素原子数6〜20個のアリール部分とを有するアルキルアリールまたはアリールアルキルまたはアルコキシを表わし、
rが1〜3の整数を表わし、
sおよびtが0〜2の範囲の整数を表し、且つr+s+tの合計がM3の原子価に対応する。]
で表される金属化合物を更に含むことができる。なお、式(VI)で表される金属化合物は、カチオン形成化合物と同一ではないのが一般的である。そして、式(VI)で表される種々の金属化合物の混合物を使用することも可能である。
式(VI)で表される金属化合物の中で、
3がリチウム、マグネシウム又はアルミニウムを表し、
16及びR17がそれぞれC1〜C10−アルキルを表す、金属化合物が好ましい。
式(VI)で表される特に好ましい金属化合物は、n−ブチルリチウム、n−ブチル−n−オクチルマグネシウム、n−ブチル−n−ヘプチルマグネシウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム及びトリメチルアルミニウム並びにこれらの混合物である。
式(VI)で表される金属化合物を使用する場合、本発明の触媒組成物中において、キラル遷移金属化合物における遷移金属に対する式(VI)の化合物におけるM3のモル比が800:1〜1:1、好ましくは200:1〜2:1の範囲になるような量で存在しているのが好ましい。
本発明の触媒組成物は、更に担体を含んでいるのが特に好ましい。
かかる担持触媒組成物を得るために、非担持触媒組成物を担体と反応させることができる。原則として、担体、キラル遷移金属化合物、そして助触媒を任意の順序で組み合わせることができる。キラル遷移金属化合物と助触媒を、相互に独立して、または同時に、固定することができる。各処理工程の後に、固体を適当な不活性溶剤、例えば脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素で洗浄することができる。
担体として、有機又は無機不活性固体であっても良い微粒子状の担体を使用するのが好ましい。特に、担体は、多孔性固体、例えばタルク、シート状シリケート、無機酸化物又は微粒子状のポリマー粉体(例えば、ポリオレフィン)である。
適当な無機酸化物は、元素周期表の第2、3、4、5、13、14、15及び16族の元素(単体)の酸化物の中から見出すことができる。担体として好ましい酸化物の例は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム並びに単体のカルシウム、アルミニウム、珪素、マグネシウム又はチタンの混合酸化物、更に対応の酸化物混合物である。単独で、または上述の好ましい酸化物担体との組み合わせとして使用可能な他の無機酸化物は、例えば、MgO、ZrO2、TiO2又はB23である。好ましい混合酸化物の例示は、方解石のヒドロタルサイトである。
比表面積が10〜1000m2/gであり、細孔容積が0.1〜5ml/gであり、平均粒径が1〜500μmの担体材料を使用するのが好ましい。
比表面積が50〜500m2/g、細孔容積は0.5〜3.5ml/g、そして平均粒径は5〜350μmである担体が好ましい。比表面積が200〜400m2/gであり、細孔容積が0.8〜3.0ml/gであり、平均粒径が10〜100μmである担体が特に好ましい。
無機担体は、例えば吸着した水分を除去するために熱処理することが可能である。乾燥処理は通常80℃〜300℃、好ましくは100℃〜200℃で行われる。100〜200℃での乾燥は、減圧下及び/又は不活性ガス(例えば、窒素)のブランケット下に行われるか、或いは無機担体を200℃〜1000℃で焼成して、所望の固体の構造及び/又は表面の所望のOH濃度を生成するのが好ましい。担体は、慣用の乾燥剤、例えばアルキル金属、好ましくはアルキルアルミニウム、クロロシラン又はSiCl4、その他にメチルアルミノキサンを用いて化学的に処理することができる。適する処理方法については、例えばWO00/31090に記載されている。
無機担体材料は化学的に変性可能である。例えば、シリカゲルを(NH42SiF6で処理することにより、シリカゲル表面のフッ素化が行われ、或いは、シリカゲルを窒素−、フッ素−又は硫黄−含有基を含むシランで処理することにより、対応の変性を受けたシリカゲル表面が得られる
微粒子状のポリオレフィン粉体(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリスチレン)等の有機担体材料を使用可能であり、そして適当な精製又は使用前の乾燥処理により、吸着湿分、溶剤残留物又は他の不純物等を含まないものとすることが好ましい。更に、官能化したポリマー担体、例えばポリスチレンを基礎とし、官能基、例えばアンモニウム又は水酸化物基を間に介して有している担体を用いることも可能であり、少なくとも1種類の触媒成分を固定することができる。
本発明の担持触媒組成物を製造する好ましい実施の形態において、少なくとも1種のキラル遷移金属化合物を、カチオン形成化合物としての少なくも1種の助触媒と、好ましくは可溶性反応生成物、付加物、または混合物を与える好適な溶剤中で接触させる。
次いで、このようにして得られた生成物(調製物)を、脱水又は不動態化担体材料と混合し、溶剤を除去し、これにより得られた担持遷移金属化合物の触媒組成物を、全ての溶剤又は一部の溶剤が担体材料の細孔から除去されるまで乾燥する。担持触媒は、易流動性粉末として得られる。上述の処理の工業的な器具の例示が、WO96/00243、WO98/40419またはWO00/05277に記載されている。
他の好ましい実施の形態では、まず担体成分にカチオン形成化合物を施し、次いで、この担持されたカチオン形成化合物をキラル遷移金属化合物と接触させる。
従って、以下の成分を組み合わせることにより得られる化合物についても助触媒として重要である:
第1成分:少なくとも1種の定義されたホウ素又はアルミニウム化合物、
第2成分:少なくとも1個の酸性の水素原子を有する少なくとも1種の非荷電化合物、
第3成分:少なくとも1種の担体、好ましくは無機酸化物担体、そして必要により、第4成分として、塩基、好ましくは窒素含有有機塩基、例えばアミン、アニリン誘導体又は窒素の複素環式化合物。
担持助触媒の調製で用いられるホウ素又はアルミニウム化合物は、式(VII):
Figure 2006516668
[但し、R18が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、ハロゲン、C1〜C20アルキル、C1〜C20ハロアルキル、C1〜C10アルコキシ、C6〜C20アリール、C6〜C20ハロアリール、C6〜C20アリールオキシ、C7〜C40アリールアルキル、C7〜C40ハロアリールアルキル、C7〜C40アルキルアリール、C7〜C40ハロアルキルアリール又はOSiR19 3を表し、
19が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、ハロゲン、C1〜C20アルキル、C1〜C20ハロアルキル、C1〜C10アルコキシ、C6〜C20アリール、C6〜C20ハロアリール、C6〜C20アリールオキシ、C7〜C40アリールアルキル、C7〜C40ハロアリールアルキル、C7〜C40アルキルアリール、C7〜C40ハロアルキルアリールを表し、水素、C1〜C8アルキル又はC7〜C20アリールアルキルを表すのが好ましく、
4がホウ素又はアルミニウムを表し、アルミニウムを表すのが好ましい。]
で表される化合物が好ましい。
式(VII)で表される特に好ましい化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム及びトリ−イソブチルアルミニウムである。
少なくとも1個の酸性水素原子を有し、式(VII)で表される化合物と反応可能な非荷電化合物は、下式(VIII)、(IX)又は(X):
Figure 2006516668
[但し、R20が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、ハロゲン、ホウ素非含有C1〜C40基、例えばC1〜C20アルキル、C1〜C20ハロアルキル、C1〜C10アルコキシ、C6〜C20アリール、C6〜C20ハロアリール、C6〜C20アリールオキシ、C7〜C40アリールアルキル、C7〜C40ハロアリールアルキル、C7〜C40アルキルアリール、C7〜C40ハロアルキルアリール、Si(R223又はCH(SiR22 32を表し、
22がホウ素非含有C1〜C40基、例えばC1〜C20アルキル、C1〜C20ハロアルキル、C1〜C10アルコキシ、C6〜C20アリール、C6〜C20ハロアリール、C6〜C20アリールオキシ、C7〜C40アリールアルキル、C7〜C40ハロアリールアルキル、C7〜C40アルキルアリール、C7〜C40ハロアルキルアリールを表し、
21が2価のC1〜C40基、例えばC1〜C20アルキレン、C1〜C20ハロアルキレン、C6〜C20アリーレン、C6〜C20ハロアリーレン、C7〜C40アリールアルキレン、C7〜C40ハロアリールアルキレン、C7〜C40アルキルアリーレン、C7〜C40ハロアルキルアリーレンを表し、
Dが元素周期表第16族の元素又はNR23基(R23が水素又はC1〜C20炭化水素基、例えばC1〜C20アルキル又はC6〜C20アリールを表す。)を表し、酸素を表すのが好ましく、
hが1又は2を表す。]
で表される化合物が好ましい。
式(VIII)で表される好適な化合物には、水、アルコール、フェノール誘導体、チオフェノール誘導体又はアニリン誘導体が含まれ、且つハロゲン化、特に過フッ素化アルコール及びフェノールが特に重要である。特に有用な化合物の例は、ペンタフルオロフェノール、1,1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノール及び4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニルである。
式(IX)で表される好適な化合物には、ボロン酸とボリン酸が含まれる;過フッ素化アリール基を有するボリン酸、例えば(C652BOHが特記に値する。式(X)で表される好適な化合物には、2価の炭素含有基が好ましくはハロゲン化され、特に過フッ素化されたジヒドロキシ化合物が含まれる。かかる化合物の例は、4,4’−ジヒドロキシ−2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタフルオロビフェニルヒドレートである。
式(VII)で表される化合物と式(VIII)又は(X)で表される化合物との組み合わせ例(化合物例)は、トリメチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、トリメチルアルミニウム/1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノール、トリメチルアルミニウム/4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニル、トリエチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、トリイソブチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール及びトリエチルアルミニウム/4,4’−ジヒドロキシ−2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタフルオロビフェニルヒドレートであり、例えば以下の種類:
Figure 2006516668
の反応生成物を形成することも可能である。
式(VII)で表される少なくとも1種の化合物と式(IX)で表される少なくとも1種の化合物との反応により得られる反応生成物の例は、以下の、
Figure 2006516668
である。
各成分を組み合わせる方法は、原則として重要ではない。
考え得る一法において、式(VII)で表される少なくとも1種の化合物と式(VIII)、(IX)又は(X)で表される少なくとも1種の化合物、必要により窒素の有機塩基との反応による反応混合物を、式(II)、(III)、(IV)及び/又は(VI)で表される有機金属化合物と組み合わせ、その後に、担体と組み合わせて、担持助触媒組成物を形成する。
好ましい変法において、第1成分、例えば式(VII)で表される化合物と、第2成分、例えば式(VIII)、(IX)又は(X)で表される化合物と、第3成分としての担体と、第4成分としての塩基を別個に組み合わせ、次いで、好ましくは不活性溶剤又は懸濁媒体中で相互に反応させる。その後、これにより形成した担持助触媒から不活性溶剤又は懸濁媒体を除去してから、本発明で使用されるキラル遷移金属化合物及び適宜、式(VI)で表される金属化合物と反応させて、本発明の触媒組成物を得ることができる。
更に、本発明の固体触媒をα−オレフィン、好ましくは直鎖状C2〜C10−1−アルケン、特にエチレンまたはプロピレンと予備重合させ、次いで得られた予備重合固体触媒を実際の重合で使用することもできる。予備重合で使用された固体触媒の、この固体上に重合されるモノマーに対するモル比は、1:0.1〜1:200の範囲であるのが一般的である。
更に、変性成分としての少量のオレフィン、好ましくはα−オレフィン、例えばビニルシクロヘキサン、スチレンまたはフェニルジメチルビニルシラン、帯電防止化合物または好適な不活性化合物、例えばワックスまたはオイルを添加剤として本発明の担持触媒組成物の製造中または製造後に添加することができる。キラル遷移金属化合物に対する添加剤のモル比は、通常、1:1000〜1000:1の範囲であり、1:5〜20:1の範囲が好ましい。
上述のキラル遷移金属化合物を基礎とする新規な触媒組成物により、アイソタクチックポリオレフィン、特に、以前から知られた触媒組成物を用いて得られたときの融点より高い融点を有するアイソタクチックポリプロピレンが得られる。
更に本発明は、上述の新規な触媒組成物をポリオレフィンの製造に使用する方法を提供し、そして少なくとも1種のオレフィン、特にプロピレンを上述の新規な触媒組成物の存在下に重合又は共重合することによるポリオレフィンの製造方法を提供する。
一般に、本発明の触媒組成物は、式(VI)で表される他の金属化合物と一緒に使用されるものであるが、これは、オレフィン重合又は共重合用の本発明による触媒組成物の製造で用いられる式(VI)の金属化合物と異なっていても良い。他の金属化合物は、モノマー又は懸濁媒体に添加されるのが一般的であり、そして触媒活性に悪影響を与え得る物質のモノマーを除去するために働く。1種以上の他のカチオン含有化合物を、重合処理中に本発明の触媒組成物に添加することも可能である。
オレフィンは、官能化オレフィン性不飽和化合物、例えばアクリル酸またはメタクリル酸のエステルまたはアミド誘導体、例えばアクリレート、メタクリレートまたはアクリロニトリルであっても良く、或いはアリール置換α−オレフィンを含む非極性のオレフィン化合物であっても良い。
式Rm−CH=CH−Rn{但し、Rm及びRnが同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又は炭素原子数1〜20個、特に1〜10個の炭化水素基を表し、或いはRm及びRnがこれらに結合する原子と合体して、1個以上の環を形成しても良い。}で表されるオレフィンを重合するのが好ましい。
かかるオレフィンの例は、炭素原子数2〜40個、好ましくは2〜10個の1−オレフィン、例えばエチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン又は4−メチル−1−ペンテン、或いは無置換又は置換の芳香族ビニル化合物、例えばスチレン及びスチレン誘導体、或いはジエン、例えば1,3−ブタジエン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、5−エチリデン−2−ノルボルネン、ノルボルナジエン、エチルノルボルナジエン或いは環式オレフィン、例えばノルボルネン、テトラシクロドデセン又はメチルノルボルネンである。プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン又は4−メチル−1−ペンテンが好ましく、特にプロピレンである。
本発明の触媒組成物は、プロピレン又はエチレン、特にプロピレンの単独重合、或いはエチレンとC3〜C8−α−オレフィン、例えばプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン及び/又は1−オクテン及び/又は環式オレフィン、例えばノルボルネン及び/又は炭素原子数4〜20個のジエン、例えば1,4−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン又はエチルノルボルナジエンとの共重合、又は特に好ましくはプロピレンとエチレン及び/又は1−ブテンとの共重合に用いられるのが特に好ましい。かかる共重合体の例示は、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、エチレン/1−ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/1−オクテンの各共重合体、エチレン/プロピレン/エチリデンノルボルネン又はエチレン/プロピレン/1,4−ヘキサジエンの各ターポリマーである。
重合は、オレフィンの重合に使用される慣用的な反応器内で、塊状(バルク)、懸濁、気相、または超臨界媒体中で公知の方法により行うことができる。重合は、回分法(バッチ式)により行なうことができ、または、好適には連続的に1段階以上の工程で行なうことができる。溶液法、懸濁法、撹拌気相法または気相流動層法の全てが可能である。溶剤又は懸濁媒体として、不活性炭化水素、例えばイソブタン、或いはその他にモノマー自体を用いることができる。
重合は、−60〜300℃の温度および0.5〜3000bar(バール)の圧力下で行われ得る。50〜200℃、特に60〜100℃の範囲の温度、5〜100バール、特に15〜70バールの範囲の圧力が好ましい。平均滞留時間は、0.5〜5時間の範囲が一般的であり、0.5〜3時間の範囲が好ましい。モル質量調節剤として及び/又は活性を増大させるために、水素を重合に用いることができる。一般的な添加剤、例えば耐電防止剤を使用することも可能である。本発明の触媒組成物を重合に直接用いることができる、即ち、本発明の触媒組成物を純粋な形で触媒系に加えるか、或いは本発明の触媒組成物を、不活性成分、例えばパラフィン、オイル又はワックスと混合して、計量導入適性(meterability)を改善する。
本発明の触媒組成物は、高い融点を有するプロピレンの単独重合体の製造に極めて有用である。
更に本発明は、オレフィンの重合、特にプロピレンの単独重合又は共重合用触媒組成物を製造するための式(Ib)又は(Ib*):
Figure 2006516668
[但し、各記号は式(I)又は(I*)と同義である。]
で表されるキラル遷移金属化合物(Ib)又はそのエナンチオマーの1つ(Ib*)の使用法を提供する。
下式(Ic)又は(Ic*):
Figure 2006516668
[但し、各記号は式(Ia)又は(Ia*)と同義である。]
で表される化合物は、触媒組成物の製造に特に好適である。
更に本発明は、Mがジルコニウム又はハフニウム、特にジルコニウムである式(Ib)又は(Ib*)のキラル遷移金属化合物を提供する。
更に本発明は、オレフィン重合用触媒組成物の製造方法であって、式(Ib)又は(Ib*)で表される少なくとも1種の遷移金属化合物を少なくとも1種のカチオン形成化合物と反応させることを特徴とする製造方法を提供し、また、少なくとも1種のα−オレフィン、特にプロピレンを、上述の方法により製造(調製)された触媒組成物の存在下に重合することによるアイソタクチックポリオレフィンの製造方法を提供する。
更に本発明は、上述の重合法のいずれか一法により得られるポリオレフィン、特にプロピレンの単独重合体又は共重合体を提供し、また、本発明の触媒組成物を用いて得られたポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物を提供する。
本発明の方法により製造可能なアイソタクチックポリプロピレンは、1を超える粘度数(又は粘度指数、I.V.)、158℃を超え、好ましくは160℃を超え、特に163℃を超える融点(Tm)、98%を超え、特に99%を超えるアイソタクシティ(ポリマーのサンプルの13C−NMRスペクトルをペンタッド分析により測定)、0.3%未満、特に0.25%未満のリバースインサーション(reverse insertion)の振動数(ポリマーのサンプルの13C−NMRスペクトルをペンタッド分析により測定)及び3未満、特に2.5未満の多分散性Q(=Mw/Mn)を有している。
本発明の方法により調製されたポリマー及びかかるポリマーが存在するポリオレフィン組成物は、フィルム、繊維及び成形体の製造に特に有用である。
更に本発明は、上述のポリオレフィン組成物から製造されたフィルム、繊維及び成形体を提供する。
本発明を以下の実施例で説明するが、本発明を限定するものではない。
[一般的な処理]
有機金属化合物及び触媒の合成及び取り扱いは、アルゴン下に空気及び水分を排除して行った(グローブボックス及びシュレンク技術)。使用される全ての溶剤をアルゴンでパージ処理し、使用前に分子篩で乾燥した。(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサン、(R,R)−(−)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサン及び(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンクロム(III)クロリドは市販されているものを使用した。担持触媒組成物の製造(調製)は、シリカゲルとして、減圧下に180℃で18時間乾燥したシリカゲル(Grace社製のXPO2107型)を用いて行った。
[融点の測定]
融点Tmは、1分間に20℃の加熱速度で200℃まで加熱する第1加熱段階と、1分間に20℃の冷却速度で25℃まで冷却する動的結晶化と、1分間に20℃の加熱速度で元の200℃まで加熱する第2加熱段階を用いるISO標準3416に準拠するDSC測定法により測定した。そして、融点は、第2加熱段階で測定された温度に対するエンタルピー曲線が極大点を示す条件下の温度であった。
[ゲル透過クロマトグラフィ]
ゲル透過クロマトグラフィ(GPC)を、Waters 150C GPC装置を用い1,2,4−トリクロロベンゼン中において145℃にて行った。データは、HS-Entwicklungsgesellschaft fuer wissenschaftliche Hard- und Software mbH(Oberhilbersheim)製のWin−GPCソフトウエアを用いて評価した。カラムを、100〜107g/モルの範囲のモル質量を有する標準ポリプロピレンを用いて較正した。ポリマーの質量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)を測定した。Q値は、数平均(Mn)に対する質量平均(Mw)の割合である。
[粘度数(I.V.)の測定]
粘度数は、S5測定ヘッドを具備するウベローデ粘度計PVS1(両方共にLauda製)において135℃のデカリン中で測定した。サンプルを調製するために、20mgのポリマーを20mlの135℃のデカリンに2時間で溶解させた。15mlの溶液を粘度計と矛盾のない結果が得られるまで3回の最小ランニングアウト時間測定(minimum of 3 running-out time measurments)の行われる機器とに導入した。ランニングアウト時間から、I.V.を、等式I.V.=(t/t0−1)*1/c[但し、tは、溶液のランニングアウト時間を意味し、t0は、溶剤のランニングアウト時間を意味し、cは、溶液の濃度(g/ml単位)を意味する。]に基づき確定させた。
[実施例1](S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンチタン(IV)ジクロリド(1)の合成
1.4mlの、n−ブチルリチウムをヘキサンに溶解した溶液(3.6ミリモル、2.5M)を、室温条件下で、1g(1.8ミリモル)の(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンを70mlのジエチルエーテルに溶解した溶液にゆっくりと添加した。室温条件下、黄色がかった溶液を1.5時間撹拌し、次いで、0.34g(1.8ミリモル)のTiCl4と混合した。反応混合物を室温条件下で18時間撹拌し、次いでろ過し、そして溶剤を真空オイルポンプ中で除去した。これにより、0.85gの(1)を赤色の易流動性粉末として得た。
[実施例2](S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリド(2)の合成
6.8mlの、n−ブチルリチウムをヘキサンに溶解した溶液(10.9ミリモル、ヘキサン中で1.6M)を、室温条件下で、2.94g(5.38ミリモル)の(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンを100mlのジエチルエーテルに溶解した溶液にゆっくりと添加し、反応混合物を4時間撹拌した。次いで、1.24g(5.34ミリモル)のTiCl4を一度に少しずつ添加し、反応混合物を一晩撹拌した。次いで、溶剤を真空オイルポンプ中で除去し、固体をジクロロメタンに取り込み、ろ過し、そしてジクロロメタンを真空オイルポンプ中でろ液から除去した。これにより、4.06gの(2)を茶褐色の易流動性粉末として得た。
[実施例3](R,R)−(−)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリド(3)の合成
実施例2に類似の方法を用いて、3.3g(6.04ミリモル)の(R,R)−(−)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンを100mlのジエチルエーテルに溶解した溶液を、7.55mlの、n−ブチルリチウムをヘキサンに溶解した溶液(12.08ミリモル、1.6M)と反応させた。次いで、1.4g(6.04ミリモル)のZrCl4を添加した。実施例2と類似の方法により後処理し、4.77gの(3)を淡黄色の易流動性粉末として得た。結晶を、塩化メチレン中における(3)の飽和溶液から得た。
エックス線結晶構造解析:図1a及び1bは、異なる透視図による化合物(3)の構造を示している。
[実施例4]プロペンの単独重合
4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を、1Lの反応器に導入した。250gのプロピレンを30℃にて導入し、反応器の内容物を50℃に加熱した。実施例1から得られた10mgのチタン化合物(1)(15.1μモル)を2.5mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(3.95ミリモル、10質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器の内容物を50℃で0.5時間撹拌し、重合反応を、反応器の排出により停止させた。反応器の内容物に5mlのメタノールを添加した。ポリマーを減圧下に窒素で乾燥させ、これにより2.00gのポリプロピレンが得られた。重合結果及びポリマーの解析結果を以下の表1に示す。
[実施例5]プロペンの単独重合
重合を実施例4に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレン一緒に30℃の条件下で反応器に導入し、混合物を50℃に加熱した。実施例2から得られた10mgのジルコニウム化合物(2)(14.1μモル)を2.5mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(3.95ミリモル、10質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器の内容物を50℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、3.30gのポリプロピレンを得た。重合結果及びポリマーの解析結果を以下の表1に示す。図2は、ポリマーの13C−NMRスペクトルを示している。13C−NMRスペクトルの解析により、mmmmペンタッドの含有率が99.2%であることを示していた。リバースインサーションは検出できなかった。
[実施例6]プロペンの単独重合(00022−176に対応)
重合を実施例4に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)及び5mlのMAO(7.9ミリモル、10質量%)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、50mlの水素を添加し、混合物を50℃に加熱した。実施例2から得られた20mgのジルコニウム化合物(2)(28.3μモル)を3.9mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(6.2ミリモル、10質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器を70℃に加熱し、反応器の内容物を70℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、18gのポリプロピレンを得た。重合結果及びポリマーの解析結果を以下の表1に示す。
[実施例7]プロペンの単独重合
重合を実施例6に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)及び5mlのMAO(7.9ミリモル、10質量%)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、50mlの水素を添加し、混合物を50℃に加熱した。実施例2から得られた10mgのジルコニウム化合物(2)(14.1μモル)を3.9mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(6.2ミリモル、10質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器を70℃に加熱し、反応器の内容物を70℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、26gのポリプロピレンを得た。重合結果及びポリマーの解析結果を以下の表1に示す。
[実施例8]プロペンの単独重合
重合を実施例4に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、混合物を50℃に加熱した。10mgの(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンクロム(III)クロリド(15.8μモル)を3.3mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(15.8ミリモル、30質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器の内容物を70℃で1時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、0.15gのポリプロピレンを得た。重合結果及びポリマーの解析結果を以下の表1に示す。
[実施例9]プロペンとエチレンとの共重合
重合を実施例8に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、混合物を50℃に加熱した。10mgの(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンクロム(III)クロリド(15.8μモル)を3.3mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(15.8ミリモル、30質量%)と組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器の内容物を70℃に加熱し、エチレンを2バールのゲージ圧で反応器に導入し、混合物を70℃で1.0時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、1.9gのポリマーを得た。重合結果を以下の表1に示す。
[実施例10]プロペンの単独重合
重合を実施例8に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、100mlの水素を添加し、そして混合物を50℃に加熱した。5mgの(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンクロム(III)クロリド(15.8μモル)及び3.3mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した溶液(15.8ミリモル、30質量%)を組み合わせ、次いで混合物を15分間反応させることにより調製された触媒溶液を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器の内容物を70℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、4.8gのポリプロピレンを得た。重合結果を以下の表1に示す。
Figure 2006516668
単位及び略語:Al/TMは、MAOにおけるアルミニウム量の、遷移金属錯体の量に対するモル比であり;kgpolymer/(gtransition metal compound*h(時)polymerization time)単位で示される活性;GPCにより測定された質量平均モル質量;多分散性Q=Mn/Mw。
[実施例11](S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリドの担体への施し(担持)
1gのシリカゲルを15mlのトルエン中に懸濁させ、70.3mgの(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリド(2)(0.1ミリモル)を添加し、混合物を2時間還流した。黄色粉末を形成し;上澄み液は無色であった。トルエンを除去し、そして粉末を真空オイルポンプ中で2時間乾燥した。これにより、1.1gの黄色粉末を得た。
[実施例12]プロペンの単独重合
重合を実施例4に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、反応器の内容物を50℃に加熱した。50℃で、50mlの水素を添加した。その後、8.4mlの、メチルアルミノキサンをトルエンに溶解した30%濃度溶液(40ミリモル)を注入し、次いで0.402gの、2mlのヘキサンに懸濁させた実施例11で調製された粉末を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器を70℃に加熱し、反応器の内容物を70℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、8.4gの162.1℃の融点を有するポリプロピレンを得た。
[実施例13](S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリドの担体への担持
2gのシリカゲルを室温条件下で10mlのトルエン中に懸濁させ、5.2mlの、トルエン中における30%濃度MAO溶液をゆっくり滴下した。混合物を2時間撹拌し、ろ過し、そして残留物を真空オイルポンプ中で1時間乾燥させた。56.7mg(0.08ミリモル)の(S,S)−(+)−N,N’−ビス(3,5−ジ−tert−ブチルサリチリデン)−1,2−ジアミノシクロヘキサンジルコニウム(IV)ジクロリド(2)を8mlのトルエンに溶解させ、0.9mlの、トルエン中における30%濃度MAO溶液と混合し、混合物を1時間撹拌した。MAOで処理されたシリカゲルを乾燥させ、10mlのトルエンに懸濁させ、そしてジルコニウム錯体/MAOの溶液をゆっくりと滴下した。1時間撹拌した後、トルエンを除去し、固体を真空オイルポンプ中で乾燥させた。これにより、3.19gの黄色の易流動性粉末が得られた。
[実施例14]プロペンの単独重合
重合を実施例4に類似の方法で行った。4mlの、トリイソブチルアルミニウムをヘキサンに溶解した溶液(4ミリモル、1M)を250gのプロピレンと一緒に、30℃の反応器に導入し、反応器の内容物を50℃に加熱した。50℃で、50mlの水素を添加した。その後、2.288gの、ヘキサンに懸濁させた実施例13で調製された粉末を、80℃の温度を有する50gのプロピレンと一緒に反応器に導入した。反応器を70℃に加熱し、反応器の内容物を70℃で0.5時間撹拌した。反応及びポリマーの後処理後、4.3gの151.1℃の融点を有するポリプロピレンを得た。

Claims (14)

  1. 少なくとも1種のキラル遷移金属化合物と該キラル遷移金属化合物をカチオンに転化可能な少なくと1種の助触媒とを反応させることにより得られるアイソタクチックポリオレフィンの製造のための触媒組成物であって、
    キラル遷移金属化合物が、架橋基を間に介して相互に結合する2個の二座キレートリガンド及び必要により1又は2個の他の単座リガンドを含み、且つ
    2個のキレートリガンドの4個の配位原子が遷移金属イオンの周囲に略平面に配置され、2個以下の他のリガンドが、2個のキレートリガンドの4個の配位原子により形成された略平面配位球形のそれぞれ上側と下側に配置され、他のリガンドが2個である場合には、これら2個の他のリガンドが相互にトランス位であることを特徴とする触媒組成物。
  2. キラル遷移金属化合物が、以下の式(I)又は(I*):
    Figure 2006516668
    [但し、Mが元素周期表第3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12族の元素又はランタニドを表し、
    Zが同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ有機又は無機アニオン性リガンドを表し、
    n1、n2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ0又は1を表し、且つn1+n2+2がMの原子価に相当し、
    1及びR2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれC1〜C40基を表すか、或いはR1及びR2がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
    3が水素又はC1〜C40基を表し、且つR1より低い立体障害性を示し、
    4が水素又はC1〜C40基を表し、且つR2より低い立体障害性を示し、
    5及びR6が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いは
    1とR3、R2とR4、R1とR5及び/又はR2とR6がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
    Xが2個の炭素原子の間における単結合であるか、又は2価の基を表し、
    1、Y2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ酸素、硫黄、セレン、テルル、NR9基又はPR9基を表し、
    7、R8、R9が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素、C1〜C20アルキル、C2〜C20アルケニル、C6〜C22アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜10個であり、アリール部分の炭素原子数が6〜22個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表し、
    1、T2、T3及びT4が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いはT1とT3及び/又はT2とT4がこれらに結合する炭素原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成する。]
    で表される遷移金属化合物(I)又はそのエナンチオマーの1つ(I*)である請求項1に記載の触媒組成物。
  3. 式(I)又は(I*)で表されるキラル遷移金属化合物が、以下の式(Ia)又は(Ia*):
    Figure 2006516668
    [但し、Mが元素周期表第4又は6族の元素を表し、
    Zが同一であっても又は異なっていても良く、それぞれハロゲン、水素、C1〜C10アルキル、C6〜C14アリール、アルキル部分の炭素原子数が1〜4個で、アリール部分の炭素原子数が6〜10個のアルキルアリール又はアリールアルキルを表し、
    n1、n2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ0又は1を表し、且つn1+n2+2がMの原子価に相当し、
    1及びR2が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれC1〜C40基を表すか、或いはR1及びR2がこれらに結合する原子と合体して、1個以上の同一であっても又は異なっていても良く、以下の元素:N、O、P、S及びSiからなる群から選択されるヘテロ原子を環式基中の炭素原子の代わりに含んでいても良い環式基又は多環式基を形成し、
    5及びR6が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、
    10、R11、R12及びR13が同一であっても又は異なっていても良く、それぞれ水素又はC1〜C40基を表し、或いは2個の隣接する基R10、R11、R12及びR13が2個の結合炭素原子と合体して環式基を形成しても良い。]
    で表される遷移金属化合物(Ia)又はそのエナンチオマーの1つ(Ia*)である請求項2に記載の触媒組成物。
  4. 助触媒がアルミノキサンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の触媒組成物。
  5. 更に担体を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の触媒組成物。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒組成物をポリオレフィンの製造に使用する方法。
  7. 少なくとも1種のオレフィンを請求項1〜5のいずれか1項に記載の触媒組成物の存在下に重合又は共重合するポリオレフィンの製造方法。
  8. 以下の式(Ib)又は(Ib*):
    Figure 2006516668
    [但し、各記号が請求項2と同義である。]
    で表されるキラル遷移金属化合物(Ib)又はそのエナンチオマーの1つ(Ib*)をオレフィン重合用触媒組成物の製造に使用する方法。
  9. Mがジルコニウム又はハフニウムを表す、請求項8に記載の式(Ib)又は(Ib*)で表されるキラル遷移金属化合物。
  10. 請求項8に記載の式(Ib)又は(Ib*)で表される少なくとも1種のキラル遷移金属化合物を少なくとも1種のカチオン形成化合物と反応させることを特徴とするオレフィン重合用触媒組成物の製造方法。
  11. 少なくとも1種のα−オレフィンを請求項10に記載の方法により得られた触媒組成物の存在下に重合するアイソタクチックポリオレフィンの製造方法。
  12. 請求項7又は11に記載の方法により得られるポリオレフィン。
  13. 請求項12に記載のポリオレフィンを含むポリオレフィン組成物。
  14. 請求項13に記載のポリオレフィン組成物から製造されたフィルム、繊維又は成形体。
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