JP2007117991A - 単一サイトパラジウム触媒錯体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】単一のパラジウム金属中心及び置換されたトリ−アリールホスフィンリガンドを含む触媒構造物。特に、アリール基に結合した置換基としてはーSO3およびーSO2NR2から選択された基が好ましい。重合反応及びヘックカップリング反応を容易に実施するための、この触媒構造物の製造方法及び使用方法。
【選択図】なし
Description
本件特許出願は、2005年8月31日付で出願された米国仮特許出願第60/713,044号の利益を請求する。
本発明は、単一のパラジウム金属中心及び置換されたトリ−アリールホスフィンリガンドを含む触媒錯体に関する。本発明は、また、重合反応及び/又はヘック(Heck)カップリング反応を容易に実施するための、このような触媒組成物の製造方法及び使用方法に関する。
に従った構造を有する触媒組成物が提供される。
に従った構造を有する触媒組成物が提供される。
(リガンド合成)
下記に示す一般的手順に従って、表1内で同定した成分A及び成分Bを、表1に記載した量で使用して、表1に記載した生成物固体を、それぞれ実施例1〜15について報告した収率で製造した。
構造VIのリガンドのカリウム塩の合成
実施例6に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造VI)のサンプル0.45g(0.81ミリモル)を、反応フラスコ内の50mLのTHFに、激しく攪拌しながら添加して、リガンド溶液を形成させた。別の容器内で、0.10g(0.88ミリモル)のカリウムtert−ブトキシドを、20mLのTHF中に溶解させた。次いで、得られたカリウムtert−ブトキシド溶液を、反応フラスコの内容物に、攪拌しながら滴下により添加した。カリウムtert−ブトキシド溶液の添加に続いて、反応フラスコの内容物を、THF溶媒の幾らかの真空抽出によって減少させ、反応フラスコ内に約25mLの生成物溶液を残した。次いで、20mLのペンタンを添加することによって、リガンドのカリウム塩を、残留する生成物溶液から沈殿させた。沈殿したリガンドのカリウム塩を、微細多孔度フリットを通過させる濾過によって回収し、ペンタン3×20mLで洗浄した。次いで、リガンドのカリウム塩を真空に付して残留する揮発物質を除去し、暗橙色生成物粉末0.40g(0.67ミリモル、83%)を残した。
構造VIIのリガンドの銀塩の合成
実施例7に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造VII)のサンプル0.75g(1.43ミリモル)を、反応フラスコ内の50mLのメタノールに、激しく攪拌しながら添加した。別の容器内で、0.23g(1.36ミリモル)の硝酸銀を、50mLの脱イオン水中に溶解させた。次いで、得られた硝酸銀溶液を、反応フラスコの内容物に、激しく攪拌しながら滴下により添加した。硝酸銀溶液の添加に続いて、反応フラスコの内容物の攪拌を20分間続けた。次いで、反応フラスコの内容物を、溶媒の幾らかの真空抽出によって減少させ、約50mLを残し、グレー色の沈殿の生成になった。この沈殿を、微細多孔度フリットを通過させる濾過によって回収し、水2×20mLで洗浄した。次いで、リガンドの銀塩を減圧下で乾燥させて、暗グレー色生成物粉末(0.35g、0.62ミリモル、44%)を残した。
(遷移金属触媒錯体の製造)
表2内で同定した成分Aのサンプルを、反応フラスコ内の30mLのテトラヒドロフランに攪拌しながら添加した。次いで、反応フラスコの内容物に、表2内で同定した成分Bを、攪拌を継続しながら添加した。次いで、反応フラスコの内容物を30分間攪拌し、その後、表2内で同定した成分Cを添加した。次いで反応フラスコの内容物を、真空下で減少させ、ペンタンを添加して生成物触媒錯体を沈殿させた。生成物触媒錯体を、微細多孔度フリットを通過させる濾過によって集め、そしてペンタン2×20mLで洗浄した。次いで生成物触媒錯体を真空に付して、残留する揮発物質を除去し、表2に報告した生成物収量を残した。
(遷移金属触媒錯体の製造及びヘックカップリング)
反応フラスコに、0.02g(30マイクロモル)の酢酸パラジウム及び0.025g(70マイクロモル)の実施例13に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造XIII)を装填した。この内容物を1.5mLのベンゼン中に溶解させた。反応フラスコに、ブロモベンゼン(50μL、0.21ミリモル)及びアクリル酸メチル(50μL、0.58ミリモル)を添加し、続いて過剰の酢酸ナトリウムを添加した。この反応物を24時間加熱した。試薬の制限に基づいて、3−フェニルアクリル酸メチルエステルへの転化率は30%であると決定された。
(触媒製造/重合)
グローブボックス内の、攪拌棒を取り付けた8mLのセラムバイアルに、パラジウムビス(ジベンジリデンアセトン)(41.1mg、72.0マイクロモル)、実施例9に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造IX)(45.0mg、86.4マイクロモル)及びトルエン(4.5mL)を装填した。セラムバイアルの内容物を10分間攪拌して、赤/褐色混合物(即ち、触媒錯体)を製造した。
(触媒製造/重合)
実施例9に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造IX)のサンプル(0.640g、1.40ミリモル)を、反応フラスコ内の30mLのTHFに攪拌しながら添加した。次いで、ジメチルテトラメチルエチレンジアミンパラジウム(II)(0.350g、1.40ミリモル)を、反応フラスコに攪拌しながら添加した。反応フラスコの内容物を30分間攪拌し、その後、乾燥ピリジン(0.185mL、2.1ミリモル)を添加した。次いで、反応フラスコの内容物を真空下で減少させ、そしてペンタンを添加して触媒錯体を沈殿させた。触媒錯体を、微細多孔度フリットを通過させる濾過によって集め、そしてペンタン2×20mLで洗浄した。次いで触媒錯体を真空に付して、残留する揮発物質を除去し、白色固体(0.68g、1.09ミリモル、78%)を残した。
(重合)
グローブボックス内の反応器セルに、表3内で同定したモノマー成分を装填し、続いてTHF(4.0mL)を装填した。次いで反応器セルの内容物を80℃まで加熱し、そしてエチレンガスで400psigまで加圧した。平衡になった後、表3内で同定した触媒成分を含有する、0.5mLのテトラヒドロフランを、反応器セルの中に注入し、続いてテトラヒドロフランリンス液(0.5mL)を注入した。60分間後に、反応器セルを排気し、そして冷却した。次いで、反応器セルの内容物をグローブボックスから取り出し、そして急速に攪拌したMeOHに添加した。60分間攪拌後に、ポリマーを真空濾過し、そして真空下で60℃で18時間乾燥させた。この反応から得られたランダムコポリマーの生成物収量は、表3に報告した通りであった。
(重合)
グローブボックス内の、攪拌棒を取り付けた8mLのセラムバイアルに、パラジウムビス(ジベンジリデンアセトン)(41.1mg、72.0マイクロモル)、実施例12に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造XII)のサンプル(45.0mg、86.4マイクロモル)及びトルエン(4.5mL)を添加した。セラムバイアルの内容物を10分間攪拌して、赤/褐色混合物(即ち、触媒錯体)を製造した。
(重合)
グローブボックス内の反応器セルに、スチレン(1.0mL、8.73ミリモル)及びノルボルネン(1.0mL、7.98ミリモル、トルエン中85モル%ノルボルネン)を装填した。次いで、この反応器セルにトルエン(4.0mL)を装填した。次いで、反応器セルの内容物を80℃まで加熱し、そしてエチレンガスで400psigまで加圧した。平衡になった後、実施例18に従って製造した触媒錯体のサンプル(1.6mg、2マイクロモル)を、0.5mLのトルエン中に溶解させ、反応器セルの中に注入し、続いて0.5mLのトルエンリンス液を注入した。60分間後に、反応器セルを排気し、そして冷却した。次いで、反応器セルの内容物をグローブボックスから取り出し、そして急速に攪拌したMeOHに添加した。60分間後に、得られた混合物をガラスフリット上で濾過し、過剰のMeOHで洗浄し、そして真空下で60℃で一晩乾燥させた。主題の反応によって、0.20gのエチレン、スチレン及びノルボルネンのランダムコポリマーが得られた。
(重合)
グローブボックス内の反応器セルに、アクリル酸メチル(1.0mL、11.1ミリモル)及びノルボルネン(1.0mL、7.98ミリモル、トルエン中85モル%ノルボルネン)を装填した。次いで、この反応器セルにトルエン(4.0mL)を装填した。次いで、反応器セルの内容物を80℃まで加熱し、そしてエチレンガスで400psigまで加圧した。平衡になった後、実施例18に従って製造した触媒錯体のサンプル(1.6mg、2マイクロモル)を、0.5mLのトルエン中に溶解させ、反応器セルの中に注入し、続いて0.5mLのトルエンリンス液を注入した。60分間後に、反応器セルを排気し、そして冷却した。次いで、反応器セルの内容物をグローブボックスから取り出し、そして急速に攪拌したMeOHに添加した。60分間後に、得られた混合物をガラスフリット上で濾過し、過剰のMeOHで洗浄し、そして真空下で60℃で一晩乾燥させた。主題の反応によって、0.59gのエチレン、アクリル酸メチル及びノルボルネンのランダムコポリマーが得られた。
(重合)
グローブボックス内の反応器セルに、アクリル酸メチル(1.0mL、11.1ミリモル)及びスチレン(1.0mL、8.73ミリモル)を装填した。次いで、この反応器セルにトルエン(4.0mL)を装填した。次いで、反応器セルの内容物を80℃まで加熱し、そしてエチレンガスで400psigまで加圧した。平衡になった後、実施例18に従って製造した触媒錯体のサンプル(1.6mg、2マイクロモル)を、0.5mLのトルエン中に溶解させ、反応器セルの中に注入し、続いて0.5mLのトルエンリンス液を注入した。60分間後に、反応器セルを排気し、そして冷却した。次いで、反応器セルの内容物をグローブボックスから取り出し、そして急速に攪拌したMeOHに添加した。60分間後に、得られた混合物をガラスフリット上で濾過し、過剰のMeOHで洗浄し、そして真空下で60℃で一晩乾燥させた。主題の反応によって、0.81gのエチレン、アクリル酸メチル及びスチレンのランダムコポリマーが得られた。
(重合)
5mLのセラムバイアルに、41.4mg(72マイクロモル)のパラジウムビス(ジベンジリデンアセトン)及び53.1mg(86.4マイクロモル)の実施例1に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造I)を添加した。次いで、このバイアルに、4.5mLのTHFを添加した。セラムバイアルの内容物を数分間攪拌して、触媒錯体を製造した。
(重合)
5mLのセラムバイアルに、41.4mg(72マイクロモル)のパラジウムビス(ジベンジリデンアセトン)及び53.1mg(86.4マイクロモル)の実施例1に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造I)を添加した。次いで、このバイアルに、4.5mLのTHFを添加した。セラムバイアルの内容物を数分間攪拌して、触媒錯体を製造した。
(重合)
5mLのセラムバイアルに、41.4mg(72マイクロモル)のパラジウムビス(ジベンジリデンアセトン)及び53.1mg(86.4マイクロモル)の実施例1に従って製造した生成物固体(即ち、リガンド構造I)を添加した。このバイアルに、4.5mLのトルエンを添加した。セラムバイアルの内容物を数分間攪拌して、触媒錯体を製造した。
(重合)
バイアルに、Pd(dba)2(19.8mg、0.0340ミリモル、Pd(C17H14O)2、アルファ・アエサル社(Alfa Aesar)、575.00g/モル)及び実施例50の生成物リガンド(20.0mg、0.0390ミリモル、C27H25O6PS、508.53g/モル)を装填した。次いで、トルエン(10mL)をバイアルに添加した。バイアルの内容物を激しく振盪して、微量の粒子を有する暗赤色触媒溶液を得た。
Claims (10)
- 少なくとも1個のリガンドで錯化されたパラジウム金属中心を含む触媒組成物であって、少なくとも1個のリガンドが、下記の式に従った構造を有する触媒組成物:
R15は、−SO3、−SO2N(R18)、−CO2、−PO3、−AsO3、−SiO2、−C(CF3)2Oから選択され;
R18は、水素;ハロゲン;並びにC1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C2〜C20アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、フェニル、ビフェニル、C1〜C20カルボキシラート、C1〜C20アルコキシ、C2〜C20アルケニルオキシ、C2〜C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2〜C20アルコキシカルボニル、C1〜C20アルキルチオ、C1〜C20アルキルスルホニル、C1〜C20アルキルスルフィニル、シリル及びこれらの誘導体から選択された、置換された又は置換されていない置換基;から選択され;
但し、R1〜R10は全てが水素ではなく;
但し、R2、R4、R7及びR9がそれぞれ水素であるとき、R1、R5、R6及びR10の何れも、CH3、CF3、F、SMe2、ビフェニル又はフェノキシではなく;そして
但し、R15が、−SO3、−CO2、−PO3、−AsO3又は−SiO2であるとき、R1、R5、R6及びR10の何れも、極性基ではない)。 - R15が、−SO3及び−SO2N(R18)から選択される、請求項1記載の触媒組成物。
- R15が−SO2N(R18)である、請求項1記載の触媒組成物。
- R15が−SO3である、請求項1記載の触媒組成物。
- 少なくとも1個のリガンドで錯化されたパラジウム金属中心を含む触媒組成物であって、少なくとも1個のリガンドが、下記の式に従った構造を有する触媒組成物:
R1、R5、R6及びR10の少なくとも1個は、フェニル及びフェニルの誘導体から選択され;そして
R15は、−SO3、−SO2N(R18)、−CO2、−PO3、−AsO3、−SiO2、−C(CF3)2Oから選択され;そして
R18は、水素;ハロゲン;並びにC1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C2〜C20アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、フェニル、ビフェニル、C1〜C20カルボキシラート、C1〜C20アルコキシ、C2〜C20アルケニルオキシ、C2〜C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2〜C20アルコキシカルボニル、C1〜C20アルキルチオ、C1〜C20アルキルスルホニル、C1〜C20アルキルスルフィニル、シリル及びこれらの誘導体から選択された、置換された又は置換されていない置換基;から選択される)。 - R1、R5、R6及びR10の少なくとも1個が、オルト置換されたフェニルである、請求項5記載の触媒組成物。
- R1、R5、R6及びR10の少なくとも1個が、2,6−R16R17−フェニルであり;R16及びR17は、独立に、水素、ハロゲン、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C2〜C20アルケニル、C2〜C20アルキニル、アリール、アリールアルキル、アルキルアリール、フェニル、ビフェニル、C1〜C20カルボキシラート、C1〜C20アルコキシ、C2〜C20アルケニルオキシ、C2〜C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2〜C20アルコキシカルボニル、C1〜C20アルキルチオ、C1〜C20アルキルスルホニル、C1〜C20アルキルスルフィニル、シリル及びこれらの誘導体から選択されうる、請求項5記載の触媒組成物。
- R1、R5、R6及びR10の少なくとも1個が、2,6−ジメトキシフェニルである、請求項5記載の触媒組成物。
- R15が−SO3である、請求項5記載の触媒組成物。
- R15が−SO2N(R18)である、請求項5記載の触媒組成物。
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