JP2008214629A - フリーラジカル開始ポリマーを実質的に含まない、極性および非極性オレフィンのコポリマーを製造するための組成物および方法 - Google Patents

フリーラジカル開始ポリマーを実質的に含まない、極性および非極性オレフィンのコポリマーを製造するための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】フリーラジカル付加ポリマーを実質的に含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成できる重合性組成物を提供する。
【解決手段】後期遷移金属錯体、非極性オレフィン、極性オレフィン、およびフリーラジカルスカベンジャーを含む重合性組成物であって、フリーラジカル付加ポリマーを実質的に含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成できる重合性組成物が開示される。フリーラジカル付加ポリマーを実質的に含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を製造するための、フリーラジカルスカベンジャーの存在下で後期遷移金属錯体で触媒された、非極性オレフィンと極性オレフィンとの共重合法も開示される。
【選択図】なし

Description

本発明は、米国標準技術局(NIST)により授与されたATP賞No.70NANB4H3014のもとで米国政府の支援を受けてなされた。米国政府は本発明に特定の権利を有する。
本発明は、後期遷移金属錯体、非極性オレフィン、極性オレフィン、およびフリーラジカルスカベンジャーを含む重合性組成物に関し、前記重合性組成物は、実質的にフリーラジカル付加ポリマーを含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成することができる。本発明はさらに、実質的にフリーラジカル付加ポリマーを含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を製造するための非極性オレフィンと極性オレフィンとの共重合法にも関する。
制御された方法で、穏やかな反応条件下で極性モノマーをオレフィン(例えば、エチレン、プロピレン)と共重合させるための、極性モノマーを重合できる新規触媒錯体に対する幅広い産業ニーズが存在する。ポリマーの性質を変更するための多くの方法のうち、官能基を別の非極性である物質中に組み入れることが、多くの状況において理想的である。極性基を非極性物質中に組み入れることは、得られるコポリマーの様々な物理的性質、例えば、強靱性、接着性、バリヤ特性および表面特性を変更することができる。これらの物理的特性における変化は、改善された耐溶剤性、他のポリマーとの混和性およびレオロジー特性、ならびに製品性能、例えば、塗布適性、可染性、印刷適性、光沢、硬度および傷抵抗をもたらすことができる。
非極性オレフィンの重合用触媒として有用な多くの有機金属錯体は、極性オレフィンが反応混合物中に含まれている場合に、この極性オレフィンを重合できない。非極性および極性オレフィンを両方とも含み、ある他の有機金属錯体を触媒として利用する反応混合物において、ポリ(非極性オレフィン)が形成され、ポリ(極性オレフィン)が形成されるが、所望のポリ(極性オレフィン)−コ−(非極性オレフィン)は生成されない。Novakおよび共同研究者ら(Macromolecules 2001、34、7656−7663)は、ピロール−イミンリガンドを有する中性パラジウム錯体を研究し、かかる錯体はメチルアクリレートの単独重合を高収率(>95%)で触媒することを見出した。Novakはさらに、メチルアクリレートとノルボルネンまたは1−ヘキセンとの、これらの触媒の存在下での共重合は、アクリレートが豊富なコポリマーを製造するようであると記載している。しかしながら、さらなる研究により、安定な有機フリーラジカルであるガルビノキシルは、重合に用いられる嫌気性条件下で全ての重合(すなわち、単独重合および共重合)を阻害できたことも明らかになり、その結果、Novakは、中性錯体は配位重合を触媒するのではなく、フリーラジカル重合を誘発したと結論づけた。Noavkは:「まとめると、我々のメカニズム解析はすべて、中性パラジウム錯体を用いたMA重合についてフリーラジカルメカニズムを裏付ける」と記載した。Johnson、Wang、およびMcCord(WO01/92354 A2)は、フリーラジカル付加ホモポリマーを形成するためのアクリレートモノマーの単独重合は、分岐配位付加コポリマーを形成するための非極性オレフィンとアクリレートとの重合の間の重大な問題であることを見出した。この問題に対する彼らの解決法は、用いられるアクリレートモノマーを、フリーラジカル付加重合を容易に受けないように非常に少なく限定することであった。精力的な長期にわたる試みにもかかわらず、非極性オレフィンおよび極性モノマーの線状コポリマーの製造はうまくいかなかった。Drentら、Chem.Commun.、2002、744−745の研究において例外が見出される。残念なことに、Drentのコポリマーは、極性モノマーから形成される実質的な量のフリーラジカル付加ホモポリマーを含有していた。
国際公開WO01/92354 A2パンフレット Novakおよび共同研究者、Macromolecules 2001、34、7656−7663 Drentら、Chem.Commun.、2002、744−745
重合単位として非極性オレフィンおよび極性オレフィンの両方を含む線状コポリマーを製造するための非極性オレフィンおよび極性オレフィンの重合を触媒できる触媒組成物が必要とされ、ここで、コポリマーは、フリーラジカル付加ポリマーを含まないか、または実質的に含まない配位付加コポリマーである。重合単位として非極性オレフィンおよび極性オレフィンの両方を含む線状、または線状配位付加コポリマーをさらに製造できる触媒組成物に対する必要性も存在する。
本発明者らは、意外にも、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成するための、非極性オレフィンと極性オレフィンとの配位付加重合を触媒できる後期遷移金属錯体が、フリーラジカルスカベンジャーの存在下で重合が行われる場合、フリーラジカル付加ポリマーを実質的に含まない線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成することを見出した。かくして形成された線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、任意の精製手順によらず、フリーラジカル付加ポリマーを実質的に含まないで得られる。
本発明の第一の態様は、
A.有機金属錯体を含む触媒組成物;
B.非極性オレフィン;
C.極性オレフィンモノマー;および
D.フリーラジカルスカベンジャー:を含む重合性組成物であって、
前記有機金属錯体が、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(I):
Figure 2008214629
(式中、MはNiおよびPdから選択され;
、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
Qはリンおよびヒ素から選択され;および
15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有し;
前記触媒組成物は、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、重合単位として、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーを含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;
前記線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、炭素13NMRにより測定して、0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有し;並びに
前記フリーラジカルスカベンジャーは、形成されるフリーラジカルポリマーの量が前記線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下であるように、フリーラジカルポリマーの形成を抑制するのに十分な量で存在する:
重合性組成物に関する。
本発明の第二の態様は、第一の態様の重合性組成物に関し、ここで、フリーラジカルスカベンジャーは安定な有機フリーラジカルである。
本発明の第三の態様は、第一の態様の線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成する方法であって、
A.i.有機金属錯体を含む触媒組成物;
ii.非極性オレフィン;
iii.極性オレフィン;および
iv.フリーラジカルスカベンジャーを組み合わせることにより、請求項1記載の重合性組成物を形成する工程
ここで、有機金属錯体は、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(I):
Figure 2008214629
(式中、MはNiおよびPdから選択され;
、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
Qはリンおよびヒ素から選択され;および
15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有し;
前記触媒組成物は、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、重合単位として、非極性オレフィンおよび極性オレフィンを含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;
前記フリーラジカルスカベンジャーは、形成されるフリーラジカルポリマーの量が前記線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下であるように、フリーラジカルポリマーの形成を抑制するのに十分な量で存在する;
B.非極性オレフィンおよび極性オレフィンを重合して、炭素13NMRにより測定して、少なくとも0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有する線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を含む重合した組成物を形成する工程
ここで、重合した組成物は、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0から1.0重量パーセント以下の量でフリーラジカル付加ポリマーを含む:
を含む方法に関する。
本発明の第四の態様は、
A.重合単位として、非極性オレフィンおよび極性オレフィンを含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)];
B.有機金属錯体を含む触媒組成物、
ここで、有機金属錯体は、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(I):
Figure 2008214629
(式中、MはNiおよびPdから選択され;
、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
Qはリンおよびヒ素から選択され;および
15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有する;
C.フリーラジカルスカベンジャー:
を含む重合した組成物であって、
ここで、前記の重合した組成物は、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下の量でフリーラジカル付加ポリマーを含み;
前記触媒組成物は、非極性モノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、重合単位として非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーを含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;および
前記線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、炭素13NMRにより測定して、0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有する:重合した組成物に関する。
本明細書の用語は本明細書において具体的に記載される語、その派生語、および同様の意味を有する語を包含する。
本明細書において用いられる場合、次の用語はこれらの定義を有する:
本明細書において用いられる「a」および「an」なる用語は、特に別段の記載がない限り「少なくとも1」を意味する。
「範囲」。本明細書における範囲の開示は、下限と上限の形態をとる。1以上の下限と、独立して1以上の上限が存在し得る。所定の範囲は、1つの下限と1つの上限を選択することにより規定される。選択された下限および上限は次に特定の範囲の境界を規定する。このようにして定義できる全ての範囲は包括的であり、組み合わせ可能であり、このことは、任意の下限を任意の上限と組み合わせて、範囲を記載できることを意味する。
「エチレン性不飽和モノマー」なる用語は、1以上の炭素−炭素二重結合を有し、配位重合できる分子を意味する。「モノエチレン性不飽和モノマー」なる用語は、配位重合できる1つの炭素−炭素二重結合を有するエチレン性不飽和モノマーを意味する。
「非極性オレフィンモノマー」(あるいは「非極性オレフィン」)なる用語は、排他的に水素および炭素原子からなるエチレン性不飽和モノマーを意味する。本発明の非極性オレフィンモノマーは、本発明の触媒成分を用いて重合でき、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成できる任意の非極性オレフィンモノマーである。
「極性オレフィンモノマー」(あるいは「極性オレフィン」)なる用語は、炭素または水素以外の少なくとも1つの原子を含むエチレン性不飽和モノマーを意味する。本発明の極性オレフィンは、本発明の触媒成分を用いて、本発明の非極性オレフィンとの組み合わせにおいて重合されて、「線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]」を形成できる任意の極性オレフィンである。
「付加ポリマー」は、付加重合により製造でき、ポリ(非極性オレフィン)、ポリ(極性オレフィン)、ポリ[(極性オレフィン)−(非極性オレフィン)]、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーである。
「ポリ(非極性オレフィン)」は、1種以上の非極性オレフィンモノマーを重合単位として含むポリマーである。従って、「ポリ(非極性オレフィン)」は、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマーは、例えば、ランダムコポリマーであってよい。
「ポリ(極性オレフィン)」は、重合単位として、1種以上の極性オレフィンモノマー含むポリマーである。従って、「ポリ(極性オレフィン)」は、ホモポリマーであっても、コポリマーであってもよく、コポリマーは、例えば、ランダムコポリマーであってよい。
「ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]」は、1種以上の非極性オレフィンモノマーおよび1種以上の極性オレフィンモノマーを重合単位として含むコポリマーであり、コポリマーは、例えば、ランダムコポリマーであってよい。
本明細書において、ポリ(非極性オレフィン)なる用語は、重合単位として1種の非極性オレフィンを含有するホモポリマーを意味しうるか、あるいは重合単位として2種以上の非極性オレフィンを含むコポリマーを意味しうると認識される。さらに、ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]なる用語は、重合単位として1種の非極性オレフィンおよび1種の極性オレフィンを含有するコポリマーを意味しうるか、あるいは重合単位として非極性オレフィンおよびある極性オレフィンのいずれかまたは両方が2種以上であるコポリマーを意味しうると認識される。
「ポリマー」は、重合単位として1種以上のモノマーを含む。ポリマーは「ホモポリマー」または「コポリマー」であってよい。「ホモポリマー」は重合単位として1種のモノマーを含む(すなわち、1種の特定の重合可能な化合物の複数の重合単位がポリマー鎖中に組み入れられている)。ホモポリマーの例には、ポリ(メチルアクリレート)(p−MA)およびポリエチレンがある。「コポリマー」は重合単位として2種以上のモノマーを含む(すなわち、2種以上の特定の重合可能な化合物の重合単位がポリマー鎖中に組み入れられている)。コポリマーの例にはポリ(エチレン−コ−メチルアクリレート)がある。
「配位付加重合」(「配位重合」;「挿入付加重合」)は、有機金属錯体により触媒される重合プロセスを記載し、ここで、触媒作用は、成長するポリマー鎖の有機金属錯体の金属への配位により達成され、ここで、ポリマー鎖の成長は、金属と成長するポリマー鎖の末端炭素の間にモノマーを挿入することにより達成される。次いで、新たに挿入されたモノマーの炭素は、伸長したポリマー鎖の新たな末端炭素として金属に配位するようになる。
「配位付加ポリマー」(「配位ポリマー」)は、配位付加重合により形成されるポリマーである。
「フリーラジカル開始剤」は、フリーラジカルを形成できる化合物であるか、またはフリーラジカルを有する部分であり、ここで、フリーラジカルは、エチレン性不飽和モノマーの炭素−炭素二重結合を攻撃できる不対電子であり、これにより、炭素−炭素二重結合であったものの1つの炭素で共有結合が形成され、他の炭素で新しいフリーラジカルが形成される。かくして形成された、成長するフリーラジカルポリマー鎖は、別のエチレン性不飽和モノマーの炭素−炭素二重結合を攻撃することにより成長するか、または重合混合物中の別の部分に含まれていたか、または別の部分から除去可能なフリーラジカルと反応し、共有結合を形成することにより停止する。
「フリーラジカル付加ポリマー」(「フリーラジカルポリマー」)は、フリーラジカルにより開始される重合により形成されるポリマーである。
「フリーラジカルスカベンジャー」は、フリーラジカルと相互作用して、共有結合の形成によりフリーラジカルを除去できるか、または他の方法でフリーラジカルを不活性にすることができる化合物、または他の化学物質の部分である。
「酸素対応(oxygen enabled)フリーラジカルスカベンジャー」とは、酸素が存在する場合、フリーラジカルを一掃できるが、酸素が存在しない場合、フリーラジカルスカベンジャーとしての働きをすることができないフリーラジカルスカベンジャーである。酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、分子酸素または化合物、例えば、エチレン性不飽和モノマーであって、活性酸素部分を含有するものから誘導される化合物の存在下で、フリーラジカル開始重合を阻害することができる。酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、従って、分子酸素または活性酸素部分を含有する化合物の存在下でフリーラジカル開始重合を阻害できる。
「安定な有機フリーラジカル」(本明細書においては、「嫌気的に活性なフリーラジカルスカベンジャー」とも呼ばれる)は、分子酸素または化合物、例えば、活性酸素部分を含有する、エチレン性不飽和モノマーから誘導される化合物の不在下でも、不飽和モノマーのフリーラジカル開始重合を有効に阻害できる、有機フリーラジカル化合物または他の部分であるフリーラジカルスカベンジャーである。安定な有機フリーラジカルは、フリーラジカル開始重合を阻害でき、従って、フリーラジカル付加ポリマーの形成を防止できる。
「ppm」なる用語は、「パーツ・パー・ミリオン」を意味し、これは「1000000重量部あたりの重量部」を意味する。「パーツ・パー・ミリオン」は重量基準の量である。従って、組成物y中の所定の成分xの量は、成分xの重量を組成物yの重量で割り、次に1000000倍することにより計算される。例えば、0.002グラムの安定な有機フリーラジカルが1000グラムの極性モノマーを含有する重合性組成物中に存在するならば、安定な有機フリーラジカルは、極性モノマーの合計重量基準で、2ppmで存在する。
分子量。合成ポリマーは、ほとんどの場合、分子量が異なる鎖の混合物であり、すなわち、「MWD」と略記される「分子量分布」が存在する。ホモポリマーに関して、分布の構成要素は、これらが含有するモノマー単位の数が異なる。ポリマー鎖の分布を記載するこの方法は、コポリマーにも及ぶ。分子量の分布が与えられると、所定のサンプルの分子量の最も完全な特性解析は、全分子量分布の決定である。この特性解析は、分布の構成要素を分離し、次いで存在するそれぞれの量を定量化することにより得られる。この分布を取得すると、いくつかの要約統計量、またはモーメントが存在し、これらはポリマーの分子量を特徴づけるために、これから得ることができる。
分布の2つの最も一般的なモーメントは、「重量平均分子量」、「M」、および「数平均分子量」、「M」である。これらは次のように定義される:
Figure 2008214629
(式中:
=分布のi番目の成分のモル質量
=分布のi番目の成分の重量
=i番目の鎖の数であり、
合計は分布の全ての成分に及ぶ)。MおよびMは典型的には、ゲル透過クロマトグラフィーにより測定されるMWDから計算される(実験の項を参照)。「MWD多分散性」はM/Mに等しい。
本発明の酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、酸素の存在下でフリーラジカルを阻害できるが、酸素の不在下では阻害できない任意の化合物または化学物質の部分でありうる。酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、例えば、少なくとも1つの嵩高い基をOH基に対して近接した位置に有するフェノール類などの、嵩高い基により遮蔽された芳香族モノヒドロキシ化合物を包含する。酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、米国特許第4,360,617号に開示されている。好適なフェノール系化合物は、例えば、アルキルフェノール、ヒドロキシフェニルプロピオネート、アミノフェノール、ビスフェノール、およびアルキリデンビスフェノールを包含する。好適なフェノールのさらなる群は、置換ベンゾカルボン酸、特に置換ベンゾプロピオン酸から誘導される。
立体的に遮蔽されたフェノールの例は、ビス(2,6−tert−ブチル)−4−メチルフェノール(BHT)、4−メトキシメチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシメチルフェノール、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−ベンゼン、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,4−ジ−tert−ブチルフェニル、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニルプロパン(ビスフェノールA)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル(DOD)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、1,6−ヘキサンジオールビス3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)、オクタデシル3−(3,5−ビス(tert−ブチル)−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルジメチルアミン、2,6,6−トリオキシ−1−ホスファビシクロ(2.2.2)オクト−4−イルメチル3,5−ジtert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート、およびN,N’−ヘキサメチレンビス−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンアミドである。好適な立体的に遮蔽されたフェノールの群は、ビス(2,6−(C1−C10−アルキル)−4−(C1−C10−アルキル)フェノールを包含する。好適な立体的に遮蔽されたフェノールの別の組は、ビス(2,6−tert−ブチル)−4−メチルフェノールおよびビス(2,6−メチル)−4−メチルフェノールを包含する。好適な立体的に遮蔽されたフェノールは、ビス(2,6−tert−ブチル)−4−メチルフェノールである。
本発明の安定な有機フリーラジカルは、典型的には、「非局在化(delocalized)フリーラジカル」または「持続性(persistent)フリーラジカル」である。「非局在化フリーラジカル」は、共役π電子系に関与する有機フリーラジカルである。かかる非局在化フリーラジカルの例は、α−トコフェロール(ビタミンE)由来のものである。これらの系における非局在化の程度は、非常に強大からごく僅かまで変化する。実際、多くの複素環式チアジルラジカルであって、顕著な動力学的および熱力学的安定性を示し、さらにはπ共鳴安定化(すなわち、非局在化)をごく限定された程度まで示すラジカルが多く存在する[Oakley、R.T.Prog.Inorg.Chem.1998、36、299;Banister,A.J.ら、Adv.Hetero.Chem.1995,62、137参照]。
「持続性フリーラジカル」は、その安定性をラジカル中心のまわりの立体的な混み合いから得て、混み合いは、フリーラジカルが別の分子と反応するのを物理的に困難にする。持続性フリーラジカルの例は、Gombergラジカル(トリフェニルメチル)、Fremy塩(ニトロソジスルホン酸カリウム、(KSONO・)、TEMPOなどの一般式RNO・を有するヒンダードニトロキシド、フェルダジル(verdazyls)、ニトロニルニトロキシド、およびアゼフェニレニル(azephenylenyls)を包含する。
本発明の好適な非局在化フリーラジカルの例示的例は、式I:
Figure 2008214629
(式中、各R23は独立して、4から7個の炭素原子を有するターシャリーアルキル基であり、XはCHまたはNである)
の構造を有する非局在化フリーラジカルが挙げられる。ターシャリーアルキル基の例は、t−ブチルおよび3−エチル−3−ペンチルが挙げられる。式Iにより表される非局在化フリーラジカルの例は:ガルビノキシル(式中、R23はt−ブチルであり、XはCHである);アザガルビノキシル(式中、R23はt−ブチルであり、XはNである);およびそれらの組み合わせを包含する。当業者は、式Iがガルビノキシル、アザガルビノキシル、および関連する非局在化フリーラジカルの実際の分子構造の代表例であることを認識するであろう。フリーラジカルの実際の分子構造は、不対電子が分子全体にわたって非局在化しているハイブリッド構造である。従って、式Iはこの種類の非局在化フリーラジカルの分子構造を表す簡便な方法であると理解される。
好適な持続性フリーラジカルは、式II:
Figure 2008214629
(式中、KはCHおよびOから選択され;LはCH、C=O、CHOH、CHOP(=O)(OH)、CHOC(=O)R25(式中、R25は、C1−C20線状、分岐、または環状アルキルから選択される)、およびCHR26(式中、R26はポリマー鎖フラグメントである)から選択され;n=0または1であり;各R24は独立して:C1−C20線状、分岐、または環状アルキル;置換C1−C20アルキル;フェニル;置換フェニル;およびポリマー鎖フラグメントから選択される)
の構造を有する「立体的に遮蔽されたニトロキシルフリーラジカル」(交換可能に「立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカル」と呼ばれる)を包含する。式IIの構造を有する好適な立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルは、さらに、KがCHであり;LがCH、C=O、CHOH、およびCHOP(=O)(OH)から選択され;n=0または1であり;各R24が独立して:メチルおよびフェニル;フェニル;またはメチルから選択される構造のものである。式IIの構造を有する好適な立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルは、さらにKがCHであり;LがCHであり;n=0または1であり;各R24がメチルである構造のものである。式IIの構造を有する好適な立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルは、さらにKがCHであり;LがCHであり;n=1であり;各R24がメチルである構造である。
好適な立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルの例示的例には:2,2,6,6−テトラアルキル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、例えば、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル(TEMPO)、4−オキソ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル(4−オキソTEMPO)、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル(4−ヒドロキシ−TEMPO)、4−ホスホノキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル(4−ホスホノキシ−TEMPO)、および4−ヒドロキシーTEMPOのエステル;2,6−ジアルキル−2,6−ジアリール−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、例えば、2,6−ジメチル−2,6−ジフェニル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル;ビス−(脂環式−N−オキシル)ジラジカル(ビス−TEMPO)、例えば、ビス(1−オキシル−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−4−イル)セバセート;2,2,5,5−テトラアルキル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル、例えば、2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル(PROXYL)および3−カルボキシ−2,2,5,5−テトラメチル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル;2,5−ジアルキル−2,5−ジアリール−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル、例えば、2,5−ジメチル−2,5−ジフェニル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル;ジアルキルニトロキシド、例えば、ジ−tert−ブチルニトロキシルフリーラジカル;ポリマー結合TEMPO;2,2,5,5−テトラメチル−3−オキサゾリジニルオキシルフリーラジカル;全ターシャリーブチルNオキシル;およびTEMPOとの金属錯体が挙げられる。好適なヒンダードN−オキシルフリーラジカルは、さらに:ビス−TEMPO、オキソ−TEMPO、ヒドロキシ−TEMPO、ヒドロキシ−TEMPOのエステル、ポリマー結合TEPO、PROXYL、DOXYL、ジ−tert−ブチルニトロキシルフリーラジカル、2,5−ジメチル−2,5−ジフェニル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル、4−ホスホノキシ−TEMPO、TEMPOとの金属錯体、およびそれらの組み合わせから選択できる。好適なヒンダードN−オキシルフリーラジカルはさらに:ビス−TEMPO、4−ヒドロキシ−TEMPO、およびそれらの組み合わせから選択できる。立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルは、個々に、または他の安定な有機フリーラジカルとの組み合わせにおいて使用することができる。
本発明のフリーラジカルスカベンジャーは、本発明の重合性組成物において、極性オレフィンの重量基準で、少なくとも1ppm、少なくとも2ppm、少なくとも5ppm、または少なくとも10ppm;および1000ppm以下、200ppm以下、100ppm以下、または50ppm以下の量で使用される。安定な有機フリーラジカルは、分子酸素または活性酸素部分を含有する化合物の存在下または不在下のいずれかで、フリーラジカルスカベンジャーとして利用できる。本発明の安定な有機フリーラジカルは、重合において使用される極性オレフィンの重量基準で、少なくとも1ppm、少なくとも2ppm、少なくとも5ppm、または少なくとも10ppm;および1000ppm以下、200ppm以下、100ppm以下、または50ppm以下の量で使用される。重合混合物中の遷移金属化合物の濃度の2倍、3倍またはさらには4倍もの濃度の安定な有機フリーラジカル濃度を使用することがさらに可能である。分子酸素または活性酸素部分を含有する化合物の存在下で、本発明の酸素対応フリーラジカルスカベンジャーは、極性オレフィンの重量基準で、少なくとも1ppm、少なくとも2ppm、少なくとも5ppm、または少なくとも10ppm;および1000ppm以下、200ppm以下、100ppm以下、または50ppmの量で使用される。分子酸素または活性酸素部分を含有する化合物が本発明の重合性組成物中に存在する場合、安定な有機フリーラジカルおよび酸素対応フリーラジカルスカベンジャーをさらに組み合わせにおいて用いることができる。
「触媒成分」は、非極性オレフィンおよび極性オレフィンを共重合して、ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成することができる「有機金属錯体」を含む。「有機金属錯体」は、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(III):
Figure 2008214629
の構造を有し;
式中、MはNiおよびPdから選択され;
、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
Qはリンおよびヒ素から選択され;および
15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される。
本発明のいくつかの実施形態において、触媒成分は、式IV
Figure 2008214629
(式中、j=1または2;i=0または1;およびj+i=2であり;R22はHおよびヒドロカルビル基から選択され;好ましくは、R22はH、C1−20環状ヒドロカルビル基およびC1−20脂肪族ヒドロカルビル基から選択され;Lはレイビル中性電子供与リガンドであり;Qは、リンおよびヒ素から選択され;MはNiおよびPdから選択され;R15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択され;X、XおよびXは前記記載のとおりであり;ただし、j=2である場合;i=0であり、各R15は両金属中心Mと結合する)の独立した有機金属錯体として製造される。これらの実施形態のいくつかの態様において、Lは、ピリジン;置換ピリジン;ニトリル(例えば、アセトニトリル);置換ニトリル;アンモニア;アルキルアミン;置換アルキルアミン;アリールアミン;置換アリールアミン;水;アルキルホスフィン(alkyl phosphines);置換アルキルホスフィン;アリールホスフィン;置換アリールホスフィン;アルキルホスファイト(alkyl phosphites);置換アルキルホスファイト;アリールホスファイト;置換アリールホスファイト;環状オレフィン(例えば、シクロオクタジエン、シクロオクタテトラエン、ノルボルナジエンおよびジシクロペンタジエン);置換環状オレフィン;脂肪族エーテル;置換脂肪族エーテル;環状エーテル;置換環状エーテル;アセテート;置換アセテート;ケトンおよび置換ケトンから選択される。これらの実施形態のいくつかの態様において、Lはピリジン、置換ピリジンおよびアンモニアから選択される。これらの実施形態のいくつかの態様において、Lはピリジンおよび置換ピリジンから選択される。
本発明の好適な有機金属錯体は、ピリジン、置換ピリジン、およびアンモニアから選択されるLをさらに含み得る。好適な金属原子Mは:Pd、Ni、Co、およびFe;PdおよびNi;Pd;およびNiから選択される後期遷移金属である。好適な有機金属錯体は、さらなる中性後期遷移金属錯体である。
「レイビル中性電子供与リガンド」なる用語は本明細書および添付の請求の範囲において用いられる場合、金属中心Mと強力に結合せず、従って、金属中心から容易に置換され;その閉核(closed shell)電子配置において金属中心から分離される場合に、中性電荷を示す任意のリガンドを意味する。
好適な触媒成分は、有機金属錯体の金属原子Mからレイビル中性電子供与リガンドLを除去、または部分的に除去できる「アクチベーター成分」をさらに含むことができる。本発明において有用なアクチベーター成分は、有機ボラン化合物および無機ボラン化合物を含む。本発明のホウ素含有アクチベーター成分の非制限的例は、トリフルオロボラン、トリフェニルボラン、トリス(4−フルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−フルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(トリル)ボラン、トリス(3,5−ジメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボランを包含する。化学量論量および非化学量論量の両方のアクチベーター成分が有用に用いられる。化学的および構造的に有用なホウ素化合物は、そのそれぞれの化学構造およびオレフィン重合における活性に基づいて当業者に明らかである。本発明の方法において、アクチベーター成分は:脱離基Y基準で、少なくとも0.1モル当量、少なくとも0.3モル当量、少なくとも0.7モル当量、または少なくとも1.0モル当量;および脱離基Y基準で、5000モル当量以下、500モル当量以下、5モル当量以下、または2モル当量以下の量で存在する。
「分岐配位付加ポリマー」(分岐配位ポリマー)は、配位重合により製造されるポリマーであり、ここで分岐配位ポリマーは、炭素13NMRにより測定して、15分岐超/1000炭素原子を有する。分岐配位ポリマーは、分岐ポリ(非極性オレフィン)、分岐ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)])、またはそれらの組み合わせであってよい。仮にも生成したら、非極性オレフィンおよび/または極性オレフィンから生成される分岐配位ポリマーは「分岐配位ポリマー」である。本明細書において用いられる「線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]」の定義は、第一分岐配位ポリマーを包含しない。
「フリーラジカル付加ポリマー」(フリーラジカルポリマー)は、フリーラジカル重合により製造されるポリマーである。フリーラジカルポリマーは、ポリ(非極性オレフィン)、ポリ(極性オレフィン)、ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]、またはそれらの組み合わせであってよい。もし仮にも生成されるなら、第一モノマーから生成するフリーラジカルポリマーは「第一フリーラジカルポリマー」である。本明細書において使用される「線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]」の定義は、フリーラジカルポリマーを包含しない。
本発明の触媒成分の有機金属錯体の非制限的例には:式IVの独立した有機金属錯体(ここで、有機金属錯体は1金属系、例えば、
Figure 2008214629
j=1、i=1;M=Pd;R22=CH;L=NC;Q=P;X=X=Ar;X
Figure 2008214629
15=−SOである)および式IVの独立した有機金属錯体(ここで、有機金属錯体は、2つの金属中心、例えば
Figure 2008214629
を含むダイマーであり、j=2、i=0;M=Pd;R22=CH;Q=P;X=Ar;X=Ar;X
Figure 2008214629
15=−SOである)を包含する。
本発明の非極性オレフィンは、エチレン、C−C20非環式脂肪族オレフィン、およびそれらの組み合わせから選択される。好適な非極性オレフィンはさらにエチレンであってよい。
本発明の非極性脂肪族オレフィンは、さらに非極性ノルボルネン型モノマーであってよいが、ただし、非極性ノルボルネン型モノマーは他の非極性モノマーと重合して、ポリ(非極性オレフィン)を形成し、かつ非極性ノルボルネン型モノマーは極性オレフィンと重合しないものとする。「非極性ノルボルネン型モノマー」なる用語は、本明細書において用いられる場合、ノルボルネン類および:C−C20アルキル基、アリール基、アルカリール基、およびそれらの組み合わせから選択される非極性置換基で置換されたノルボルネンの高級環状誘導体を包含する。
本発明の極性オレフィンは、式V:
Figure 2008214629
(式中、Zは、芳香族ヒドロカルビル基、−OY、−COYおよび−COYから選択され;Yは水素およびR19から選択され;R19はヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択される)により表される。
本発明の極性オレフィンは、アクリレートモノマーであってよい。アクリレートモノマーには、例えば:C−C22線状または分岐鎖アルキルアクリレート、ボルニルアクリレート、およびイソボルニルアクリレート;ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート;エポキシ含有アクリレート、たとえば、グリシジルアクリレート;アクリル酸;スチレンまたは置換スチレン;ブタジエンが挙げられる。
本発明において有用な、好適なフッ素化アクリルモノマーは、これに限定されないが;フルオロアルキルアクリレート;フルオロアルキルプロピルアクリレート;ω−H−ペルフルオロアルカンジオールジアクリレート;およびβ置換フルオロアルキルアクリレートを包含する。置換基として使用されるフルオロアルキル基は、1から20個の炭素原子を有し、かつフルオロアルキル基は一フッ素化、二フッ素化、三フッ素化、または四フッ素化であるか、または任意の数のフッ素原子であって、過フッ素化組成以下(過フッ素化組成を包含する)であるフッ素原子を含有する。
本発明の極性オレフィンは、ビニルエーテルモノマーであってよい。ビニルエーテルの非網羅的例のリストには:メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル、3−(エテニルオキシ)−1−プロパノール、1,4−ブタンジオールモノビニルエーテル、2−メトキシエチルビニルエーテル、トリエチレングリコールビニルエーテル、2−(ヒドロキシエトキシ)エチルビニルエーテル、3,6,9,12,15−ペンタオキサヘプタデカ−1−エン、オクタデカン酸4−(エテニルオキシ)ブチルエステル、トリフルオロエチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、2−[(エテニルオキシ)メトキシ]−2−メチル−トリシクロ[3.3.1.13,7]デカン、2−メチル−4−(ビニルオキシメチル)−1,3−ジオキソラン、2−(ビニルオキシ)テトラヒドロピラン、2−モルホリノエチルビニルエーテル、5−(エテニルオキシ)−1,3−ベンゼンジオール、4−(エテニルオキシ)−1,2−ベンゼンジカルボニトリル、4−(エテニルオキシ)−ベンゼンスルホンアミド、2−(エテニルオキシ)−ベンゼンスルホンアミド、2−(エテニルオキシ)−ベンゼンメタノール、4−(エテニルオキシ)−ピリジン、p−クメニルビニルエーテル、フェニルビニルエーテル、ジエチル−ホスホルアミド酸ジビニルエステル、2,5−ビス[[4−(エテニルオキシ)ブチル]アミノ]−2,5−シクロヘキサジエンー1,4−ジオン、および9−[2−[2−(エテニルオキシ)エトキシ]エチル]−9H−カルバゾールが挙げられる。
本発明の極性オレフィンは、ビニルケトンモノマーであってもよい。ビニルケトンの非網羅的例のリストは:1−ペンタデセン−3−オン、1−ヘプテン−3−オン、1−デセン−3−オン、3−ブテン−2−オン、1−ノナデセン−3−オン、1−オクテン−3−オン、1−ヘプテン−3−オン、1−ヘキセン−3−オン、1−ペンテン−3−オン、および1−フェニル−2−プロペン−1−オンを包含する。
本発明の第一極性モノマーは、さらに式(VI):
Figure 2008214629
(式中
は、−C=C、および−C(O)−C=Cから選択され;
およびRは、H、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ビフェニル基、カルボキシレート基、カルボキシアルキル基、カルボキシアリールアルキル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基、アリールオキシ基、アルコキシカルボニル基、およびそれらの誘導体から独立して選択され;
およびRは、場合によって組み合わされて、環式または多環式構造を形成してもよく、ただし、RおよびRは両方ともHであるわけではなく、かつ式IVの第一モノマーはN−ビニルイミダゾールでない)
を有するN−ビニルモノマーであってよい。
式VIを有する好適なN−ビニルモノマーは、H、C1−20アルキル基、C2−20アルケニル基、C2−20アルキニル基、アリール基、ビフェニル基、C1−20カルボキシレート基、C1−20カルボキシアルキル基、C1−20カルボキシアリールアルキル基、C1−20アルコキシ基、C2−20アルケニルオキシ基、C2−20アルキニルオキシ基、アリールオキシ基、C2−20アルコキシカルボニル基、およびそれらの誘導体に等しいRおよびRを有する。式VIを有するさらなる好適なN−ビニルモノマーは、H、C1−20アルキル基およびC1−20カルボキシアルキル基;あるいはHおよびC1−20アルキル基に等しいRを有する。
式VIを有する他の好適なN−ビニルモノマーは、−C=Cに等しいRを有し、RおよびRは組み合わさって、環式または多環式構造を形成する。好適なN−ビニルモノマーの1つの態様において、N−ビニルモノマーは、N−ビニルジヒドロカルビルアミンから選択される。別の態様において、式VIのN−ビニルモノマーは、N−ビニルカルバゾールおよびN−ビニルフタルイミドから選択される。
式VIを有するさらに他の好適なN−ビニルモノマーは、−C=Cに等しいRを有し;Rはカルボキシアルキル基であるか、またはC1−20カルボキシアルキル基、またはC1−3カルボキシアルキル基であり;Rはアルキル基であるか、またはC1−20アルキル基;またはC1−3アルキル基である。他の好適なN−ビニルモノマーのいくつかの態様において、RおよびRは任意に組み合わされて環式または多環式構造を形成することができる。いくつかの態様において、式VIのモノマーは、ビニルアセトアミド類から選択される。いくつかの態様において、式VIのモノマーは、N−ビニルピロリドン、N−メチルビニルアセトアミドおよびN−ビニルカプロラクタムから選択される。
式VIを有するさらに別の好適なN−ビニルモノマーは、−C(O)−C=Cに等しいRを有する。これらの実施形態のいくつかの態様において、少なくとも1種の式VIのモノマーはアクリルアミドである。
式IVを有する好適なN−ビニルモノマーは、さらに、N−ビニルホルムアミド;N−ビニルアセトアミド;N−ビニルフタルイミド:N−メチルビニルアセトアミド;N−ビニルカプロラクタム;5−エチル−5−メチル−3−ビニルヒダントイン;N−ビニルピロリドン;5−メチル−5−フェニル−3−ビニルヒダントイン;N−ビニルカルバゾール;N,N−ジメチルアクリルアミド;および5−ペンタメチレン−3−ビニルヒダントインから選択されうる。
本発明の極性オレフィンは、極性ノルボルネン型モノマーであってよい。「極性ノルボルネン型モノマー」なる用語は、本明細書において用いられる場合、極性基で置換された、ノルボルネン類およびノルボルネンの高級環状誘導体を包含する。好適な極性ノルボルネン型モノマーは、ノルボルネン構造および、酸素原子を含む少なくとも1つの官能基を含むモノマーでありうる。極性ノルボルネン型モノマーの非網羅的例のリストを以下に示す:
Figure 2008214629
式III:
Figure 2008214629
の構造を有する好適なリガンドは、式VII:
Figure 2008214629
(式中、R−R14は、水素;ハロゲン;およびC−C20アルキル、C−C20シクロアルキル、C−C20アルケニル、C−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、C−C20カルボキシレート、C−C20アルコキシ、C−C20アルケニルオキシ、C−C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルキルチオ、C−C20アルキルスルホニル、C−C20アルキルスルフィニル、シリルおよびそれらの誘導体から選択される置換基から独立して選択され;R15は、−SO、−SON(R18)、−CO、−PO、−AsO、−SiO、−C(CFO;−SOおよび−SON(R18);−SO;または−SON(R18)から選択され;ここで、R18は、水素;ハロゲン;およびC−C20アルキル、C−C20シクロアルキル、C−C20アルケニル、C−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、C−C20カルボキシレート、C−C20アルコキシ、C−C20アルケニルオキシ、C−C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルキルチオ、C−C20アルキルスルホニル、C−C20アルキルスルフィニル、シリルおよびそれらの誘導体から選択される置換または非置換置換基、から独立して選択される)の構造である。
式VIIの構造を有する好適なリガンドはさらに、R、R、RおよびR10のいずれもCH、CF、F、SMe、ビフェニルおよびフェノキシから選択されないリガンドであってよい。
式VIIの構造を有する好適なリガンドは、R−Rから選択される2以上の隣接するR基が結合して、置換または非置換の、飽和または不飽和の環構造を形成することができるリガンドであってよい。
式VIIの構造を有する好適なリガンドは、R−R10から選択される2以上の隣接するR基が結合して、置換または非置換の、飽和または不飽和の環構造を形成することができるリガンドであってよい。
式VIIの構造を有する好適なリガンドは、R11−R14から選択される2以上の隣接するR基が結合して、置換または非置換の、飽和または不飽和の環構造を形成することができるリガンドであってよい。
式VIIの構造を有する好適なリガンドは以下のリガンドであって良い:R、R、RおよびR10の少なくとも1つが、フェニルおよびそれらの誘導体から選択されるリガンド;R、R、RおよびR10の少なくとも1つが、オルト置換フェニルであるリガンド;R、R、RおよびR10の少なくとも1つが、オルト置換フェニルであって、ここで、オルト置換フェニルが2,6−R1617−フェニル(式中、R16およびR17は、水素、ハロゲン、C−C20アルキル、C−C20シクロアルキル、C−C20アルケニル、C−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、C−C20カルボキシレート、C−C20アルコキシ、C−C20アルケニルオキシ、C−C20アルキニルオキシ、アリールオキシ、C−C20アルコキシカルボニル、C−C20アルキルチオ、C−C20アルキルスルホニル、C−C20アルキルスルフィニル、シリル、およびそれらの誘導体から独立して選択される)であるリガンド。式Cの構造を有するリガンドにおいて、前記基の誘導体は、線状または分岐C−Cアルキル、線状または分岐C−Cハロアルキル、線状または分岐C−Cアルケニルおよびハロアルケニル、ハロゲン、硫黄、酸素、窒素、リンおよびフェニル(任意に、線状または分岐C−Cアルキル、線状または分岐C−Cハロアルキルおよびハロゲンで置換されていてもよい)から選択される、ヒドロカルビルおよび/またはヘテロ原子置換基で任意に置換されていてもよい基を包含し得る。式Cの構造を有するリガンドにおいて:シクロアルキルおよびシクロアルケニル基は、単環式または多環式であってよく;アリール基は単環系(例えば、フェニル)または縮合環系(例えば、ナフチル、アントラセニル)を含むことができ;シクロアルキル、シクロアルケニルおよびアリール基は、一緒になって、縮合環系を形成することができ;単環系および多環系のそれぞれは、任意に、水素、線状および分岐C−Cアルキル、線状および分岐C−Cハロアルキル、線状および分岐C−Cアルコキシ、塩素、フッ素、ヨウ素、臭素、C−C10シクロアルキル、C−C15シクロアルケニルならびにC−C30アリールから独立して選択される置換基で一置換または多置換されていてもよい。
式VIIの構造を有するリガンドは、2,6−ジメトキシフェニルである少なくとも1つのR、R、RおよびR10を好適に有しうる。
一般構造式IIIおよびVIIの構造を有するリガンドは、米国特許出願番号11/457,982および11/457,996に開示されている製造手順に従って製造される。
式VIIの構造を有する好適なリガンドは、表1に示される構造I−XVからさらに選択される。好適なリガンドはさらに構造I、XI、およびXIVから選択される構造を有し得る。好適なリガンドはさらに、構造IおよびXIVから選択される構造を有する。好適なリガンドはさらに、構造Iである構造を有し得る。好適なリガンドはさらに、構造XIVである構造を有し得る。
Figure 2008214629
Figure 2008214629
一般構造式IIIおよびVIIの構造を有する少なくとも1つのリガンドを含む有機金属錯体は、米国特許出願11/457,969において開示されている製造手段に従って製造される。
本発明のポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、「線状」であるコポリマーである。「線状」なる用語は、コポリマーの分岐含量が:少なくとも0.0分岐/1000炭素原子、少なくとも0.5分岐/1000炭素原子、または少なくとも1分岐/1000炭素原子;および15分岐以下/1000炭素原子、10分岐以下/1000炭素原子、または5分岐以下/1000炭素原子であることを示すために本明細書において用いられる。本発明のいくつかの態様において、分岐は少なくとも2個の炭素原子を含有する。他の好適なポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、1つの炭素原子を有する1以上の分岐を含みうる。ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の分岐含量は、コポリマーの炭素13NMRにより決定される。
本発明の好適な線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]はランダムコポリマーである。
本発明の線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、少なくとも5000g/モル、少なくとも10000g/モル、少なくとも21200g/モル、少なくとも24000g/モル、少なくとも25000g/モル、少なくとも40000g/モル、少なくとも50000g/モル、少なくとも70000g/モル、少なくとも95000g/モル、少なくとも150000g/モル、または少なくとも250000g/モル;および5000000g/モル以下、2000000g/モル以下、1000000g/モル以下、800000g/モル以下、500000g/モル以下の数平均分子量Mを有する。上に記載された数平均分子量Mの前記下限および上限は、典型的には、本発明の重合反応により得られるが、いくつかの例においては、5000000g/モルより大きなMを有するコポリマーを実現することができることを当業者はさらに認識するであろう。
本発明の線状「ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]」は、本発明の少なくとも1種の非極性オレフィンおよび少なくとも1種の極性オレフィンから製造できる任意のポリマーである。以下は、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の例の簡単な非網羅的リストである:ポリ[エチレン−コ−メチルアクリレート];ポリ[オクテン−コ−メチルアクリレート];ポリ[プロピレン−コ−メチルアクリレート];ポリ[ノルボルネン−コ−メチルアクリレート]。実際に、ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、重合単位として、本発明の有機金属錯体の存在下で配位重合できる任意の非極性オレフィンおよび任意の極性オレフィンを含みうるが、ただし、前記ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は線状であるとする。本発明の線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]中に重合単位として存在する非極性オレフィンの極性オレフィンに対するモル比は、少なくとも80:20モル/モル、少なくとも95:5モル/モル、少なくとも90:10モル/モル、または少なくとも95:5モル/モル;および、99.95:0.05モル/モル以下、99.8:0.2モル/モル以下、99.5:0.5モル/モル以下、または98:2モル/モル以下である。線状ポリマーの重量平均分子量Mは、第一線状ポリマー1モルあたりのグラムで:少なくとも500、少なくとも1000、少なくとも10000、または少なくとも20000;および、5000000以下、1000000以下、200000以下である。線状ポリマーの数平均分子量Mは、第一線状ポリマー1モルあたりのグラムで:少なくとも500、少なくとも1000、少なくとも10000、または少なくとも20000;5000000以下、1000000以下、200000以下である。分子量分布(MWD)の多分散性(=M/M)は:少なくとも1.00、少なくとも1.01、または少なくとも1.1;および、10以下、3.0以下、1.5以下、または1.3以下である。分子量分布は単モード型または多モード型(例えば、二モード型、三モード型)であってよいことが認識される。分子量分布が多モード型である場合、個々のモードの多分散性は:少なくとも1.00、少なくとも1.01、または少なくとも1.1であり;および、10以下、3.0以下、1.5以下、または1.3以下である。
本発明の重合性組成物は:後期遷移有機金属錯体を含む触媒組成物;非極性オレフィン;極性オレフィン;およびフリーラジカルスカベンジャーを組み合わせることにより形成され、ここで、有機金属錯体は、金属Mおよびリガンドを含み、MはNi、Pd、Co、およびFeから選択される後期遷移金属であり、触媒組成物は、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]であって、重合単位として、非極性オレフィンモノマーおよび極性モノマーを含むものを生成し;および、フリーラジカルスカベンジャーは、形成されるフリーラジカルポリマーの量が、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下であるように、フリーラジカルポリマーの形成を抑制するために十分な量で存在する。重合性組成物が分子酸素を含まない場合、フリーラジカルスカベンジャーは安定な有機フリーラジカルであろう。重合性組成物が分子酸素を含有する場合、フリーラジカルスカベンジャーは、安定な有機フリーラジカルまたは酸素対応フリーラジカルスカベンジャーのいずれかでありうる。
本発明の線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の製造法は:少なくとも30℃、少なくとも50℃、または少なくとも60℃;および、150℃以下、120℃以下、100℃以下の反応温度(℃)で行うことができる。重合の圧力は、触媒成分活性および選択された非極性オレフィンおよび極性オレフィンに従って変化する。典型的には気体状モノマー、例えば、エチレンは、高圧を必要とする。重合圧力は:少なくとも0.01気圧、少なくとも0.10気圧、少なくとも0.50気圧、または少なくとも1.0気圧であり;および、1000気圧以下、100気圧以下、10気圧以下、または5気圧以下である。
さらに、本発明のエチレン性不飽和モノマーの有機金属錯体に対するモル比は:少なくとも50:1、少なくとも200:1、少なくとも250:1、または少なくとも1000:1、および5000000:1以下、2000000:1以下、または500000:1以下、250000:1以下、または100000:1以下である。高圧、特に一定の高圧、たとえば400psi以上での気体状モノマーに関して、本発明の、エチレン性不飽和モノマーの有機金属錯体に対するモル比は:5000000:1以上、例えば、6000000:1以下、8000000:1以下、またはさらにそれ以上であってよい。本発明の重合法において、希釈剤の量は、本発明の有機金属錯体1ミリモルあたりの希釈剤の体積(ミリリットル)として表すと:少なくとも0.0、少なくとも10、少なくとも50、または少なくとも100;および10000000以下、1000000以下、100000以下、10000以下、または5000以下である。
本発明のいくつかの実施形態を以下の実施例において詳細に記載する。実施例において記載される全ての比および百分率は特に別段の記載がない限り重量基準である。表1に記載された化学構造は、例えば、Brownら、Organic Chemistry、Brooks−Cole、第4版、2004に記載されるような分子のLewis構造を描くための一般則に従って描かれた。実施例において使用した薬品を表Aに記載する。
Figure 2008214629
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)を用いた分子量決定
ゲル透過クロマトグラフィー(サイズ排除クロマトグラフィーとしても知られる)は、そのモル質量ではなく、溶液中のその流体力学的サイズに従って分布の構成要素を分離する。系を次に既知分子量および組成の標準で較正して、溶出時間を分子量と相関させる。GPCの技術は、Modern Size Exclusion Chromatography,W.W.Yau,J.J Kirkland,D.D.Bly;Wiley−Interscience,1979、およびA Guide to Materials Characterization and Chemical Analysis、J.P.Sibilia;VCH、1988、P81−84において詳細に議論されている。
ポリマーサンプルの高温ゲル透過クロマトグラフィー(HTGPC)分析の手順
1000の位までの概数にされたHTGPC分子量データを表2にまとめる。
サンプル製造:ポリマーサンプルをトリクロロベンゼン(TCB)(HPLC等級)中〜2mg/mLの濃度で製造した。バイアル中に含まれるポリマーサンプルおよびTCBの混合物を一夜140℃で振盪して、ポリマーを溶解させた。次に、PLから入手した2μ濾過カートリッジを通してポリマー溶液を濾過した。
GPC分離法:溶離剤としてHPLC等級TCBを用いたGPC分離を、140℃で2PLゲルMixed B LSカラムおよび屈折率検出器を用いて行った。
クロマトグラフィー条件:
カラム:2PLゲルMixed B LSカラム(300×7.5mmID)+ガードカラム(50×7.5mmID)、粒子サイズ10μm
カラム温度:140℃;
溶離剤:TCB(HPLC等級)、140℃で1.0ml/分の流速
サンプル溶媒:TCB
サンプル溶液の注入体積:100μL
検出器:RI(T=140℃)
標準:580から6035000g/モルの範囲のMを有し、CがTCB中約2.0mg/mLである、ポリ(スチレン)標準(赤、黄色、緑のEasiVial予備秤量ミックス)を使用して、11点較正曲線(直線)を作成し、これを用いて、分析されたサンプルの相対的Mを評価した。
核磁気共鳴(NMR)分光分析を用いたコポリマー組成の決定
サンプルを重水素化ジクロロベンゼン中に138℃で溶解させた。H NMRスペクトルをVarian 600MHz NMR分光計で110℃で取得した。MA−OCH3プロトン(〜3.60ppm)およびエチレン−CH2−CH2−プロトン(〜1.30ppm)を積分し、ポリマー組成を計算するために使用した。MA骨格プロトンの積分から差し引くことによりエチレンの積分を得た。
コポリマーの分岐の程度の決定。ポリマーの分岐含量を決定するための炭素核磁気共鳴(13C NMR)分光分析法
サンプルを重水素化ジクロロベンゼン中に138℃で溶解させた。13C NMRスペクトルをBruker AVACE400(100.6MHz)NMR分光計で110℃、45°フリップ角、10秒リサイクル遅延時間で取得した。この方法のさらなる開示は、McCordら(Macromolecules、01/06/2007にウェブ上で公開)を用いて見出すことができる。
モノマー精製および阻害法:蒸留メチルアクリレートの製造
メチルアクリレート(Aldrich Chemical Company)を、最初に乾燥窒素で15分間スパージし、続いて窒素下、35から40℃で高真空蒸留することにより精製した。少量の4−ヒドロキシ−TEMPOを蒸留フラスコに添加した後、加熱して、モノマーの重合を防止した。集められた物質の最初の25体積%を前留分カットとして捨てた。留出物の次の50%を、ドライアイス/アセトン浴で−50℃より低く冷却された受器中に集めた。蒸留されたモノマーをドライボックス中の小バイアル中に移し、バイアルを窒素下、フリーザー中で使用するまで貯蔵した。
一般的重合法:比較例1および実施例1−7の重合反応を乾燥ボックス内で、窒素雰囲気下で準備した。活性化モレキュラシーブおよびQ−5酸素スカベンジャーを含有するカラムに通すことにより窒素を精製した。活性化モレキュラシーブ(4μm)/アルミナ/O2リムーバー(例えば、Q−5)のカラムに通すことによりトルエンを精製した。有機金属錯体、触媒111Dの濃度は、極性オレフィンであるメチルアクリレート1mlあたり2.0マイクロモルであった。
触媒は、111D(下記参照)(全ての場合において、反応あたり1.63ミリグラム(2マイクロモル))である。
Figure 2008214629
比較例1
エチレンとメチルアクリレート(蒸留されたメチルアクリレート)とのコポリマー。
蒸留されたメチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれたガラスライナー(合計利用可能容積12ml)に入れた。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次にシリンジにより添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を80℃に一定圧力下で加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液をシリンジにより添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンス液もシリンジにより添加した。重合をこれらの反応条件下で1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.37グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例1
エチレンとメチルアクリレート(100PPM(w/w)の添加された4−ヒドロキシ−TEMPOで阻害された蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
0.01ミリグラムの4−ヒドロキシTEMPOを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.29グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例2
エチレンとメチルアクリレート(1000ppm(w/w)4−ヒドロキシ−TEMPOで阻害された蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
0.1ミリグラムの4−ヒドロキシTEMPOを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.29グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例3
エチレンとメチルアクリレート(10000PPM(w/w)4−ヒドロキシ−TEMPOで阻害された蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
1.0ミリグラムの4−ヒドロキシTEMPOを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.47グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例4
エチレンとメチルアクリレート(100ppm(w/w)ガルビノキシルを有する蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
0.01ミリグラムのガルビノキシルを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.48グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例5
エチレンとメチルアクリレート(1000ppm(w/w)ガルビノキシルを有する蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
0.1ミリグラムのガルビノキシルを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.39グラム)を1ozバイアル中に集めた。
実施例6
エチレンとメチルアクリレート(10000ppm(w/w)ガルビノキシルを有する蒸留メチルアクリレート)とのコポリマー。
1.0ミリグラムのガルビノキシルを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、密封されたステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加した。機械的撹拌を開始し、3.5mlのトルエンを次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧した。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加した。これらの反応条件下で重合を1時間進行させた。この後、リアクターをベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加した。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌した後、沈殿したポリマーを真空濾過により集め、メタノールで洗浄した。ポリマーを60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥した。乾燥されたポリマー生成物(0.25グラム)を1ozバイアル中に集めた。
Figure 2008214629
Figure 2008214629
実施例7
リガンド132、2−[(2−メトキシフェニル)(2’,6’−ジメトキシルビフェニル)ホスフィノ]トルエンスルホン酸の合成
マグネシウム試薬プラス≧99%粉末、50メッシュ(0.3g、12.3ミリモル)を100mLフラスコ(フラスコA)に添加し、次いで真空下に置き、窒素を補充し、60mLのテトラヒドロフラン(THF)を添加した。2−ブロモアニソール(2.18g、11.7ミリモル)をフラスコAに添加した。フラスコA中の内容物を2時間反応させた。フラスコAを次いでドライアイス/アセトン浴中に置き、約−78℃に冷却した。
トルエンスルホン酸(2.22g、11.7ミリモル)を別の100mL Schlenkフラスコ(フラスコB)に入れ、真空下に置いた。フラスコBを窒素でパージし、〜60mLのTHFを添加した。フラスコBを次に氷浴中に置き、0℃に冷却した。9.3mLの2.5モル濃度n−ブチルリチウム(n−BuLi)を次いで注入した。フラスコBを次にドライアイス/アセトン浴中に置き、約−78℃に冷却した。別の200mL Schlenkフラスコ(フラスコC)を真空下に置いた。フラスコCを窒素でパージし、〜50mLのTHFを添加した。三塩化リン(PCl)(1.02mL、11.7ミリモル)を次に撹拌しながらフラスコCに添加した。フラスコCを次にドライアイス/アセトン浴中に置き、約−78℃に冷却した。激しく撹拌しながら、カニューレを使用し、フラスコBの内容物を次にゆっくりとフラスコCに移した。フラスコCの内容物を45分間反応させた。次に、フラスコAの内容物をゆっくりとフラスコCに移し、フラスコCの内容物をゆっくりと室温まで温めた。フラスコCを次にドライアイス/アセトン浴中に置き、約−78℃に冷却した。
別の500mLフラスコ(フラスコD)を窒素でパージし、充填した。フラスコDに次いで〜150mLのTHFおよび2’−ブロモ−2,6ジメトキシビフェニル(3.42g、11.7ミリモル)を添加した。フラスコDを次にドライアイス/アセトン浴中に置き、撹拌しながら約−78℃に冷却した。4.7mLの2.5モル濃度n−BuLiをフラスコDに添加し、約15分間反応させた。継続して激しく撹拌しながら、次に、カニューレを使用し、フラスコCの内容物を、−78℃に維持されたフラスコDに移した。フラスコCの内容物をフラスコD中に完全に添加した後、フラスコDを室温まで一夜温めた。フラスコDの内容物を次に1000mL回収フラスコ(フラスコE)中に注ぎ、THFを除去すると、固体が残った。フラスコE中の固体を次に〜100mLの蒸留水と混合し、次に分離フラスコ(フラスコF)に移した。100mLの塩化メチレン(CHCl)をフラスコFの内容物に添加した。フラスコFを振盪して、2層を混合した。約20mLの濃HClを次にフラスコFに添加した。フラスコFを再び振盪した。フラスコF中の混合物を静置し、2層−底部に有機相および上部に水性相が形成された。有機層を集めた。水性相を50mLのCHClで洗浄した。有機洗浄物質を集め、先に集められた有機層物質に添加した。合せた有機物質を次に硫酸マグネシウムと接触させ、ロータリーエバポレーターで蒸発乾燥させ、固体を得た。固体を次にTHFおよびジエチルエーテルで洗浄して、不純物を除去した。約1.65gの洗浄された生成物固体2−[(2’,6’−ジメトキシ−ビフェニル−2−イル)−(2−メトキシ−フェニル)−ホスファニル]−トルエンスルホン酸を濾過により集めた。
実施例8
132ダイマー触媒成分、{2−[(2−メトキシフェニル)(2’,6’−ジメトキシルビフェニル)ホスフィノ]トルエンスルホン酸}パラジウムダイマーの合成
0.932gのリガンド132(実施例3から得る)を反応フラスコ中の〜20mLのテトラヒドロフラン(THF)に撹拌しながら添加した。反応フラスコの内容物に次に0.482gのテトラメチルエチレンジアミンパラジウム(II)を継続して撹拌しながら添加した。次いで、反応フラスコの内容物を約1時間撹拌した。微細孔フリットを通した濾過により生成物触媒錯体を集め、THFで洗浄した。生成物触媒錯体を次に真空に付して、残存する揮発性物質を除去し、0.482gの白色固体を反応生成物として得た。
実施例9
トルエン中、132ダイマーにより触媒された、エチレンおよびメチルアクリレートの共重合
132ダイマー触媒を用いて、エチレンおよびメチルアクリレートをトルエン溶液中で共重合させた。反応を2リットルParrリアクター系において行った。メチルアクリレートはAldrichから入手し、3Åモレキュラシーブを用いて乾燥し、窒素でスパージして、酸素を除去した。1000ppmの4ヒドロキシTEMPOを添加して、フリーラジカル重合を阻害した。400mLのメチルアクリレートを不活性化(窒素)リアクターに添加した。3Åモレキュラシーブを用いて、Aldrichから入手したHPLC等級のトルエンを乾燥し、窒素でスパージして、酸素を除去した。900mLのトルエンを不活性化リアクターに入れた。50mgの132ダイマー触媒を窒素雰囲気中で100mLの乾燥トルエン中に溶解させることにより、触媒溶液を製造した。触媒溶液を静置した。リアクターを密封し、90℃に加熱し、同時にエチレンを最終圧力400psigまで添加した。触媒溶液を約1mL/分の速度で供給することにより共重合を開始した。合計触媒供給時間は約100分である。共重合によるエチレン取り込み速度に等しくエチレンを供給することにより、圧力を400psigで維持した。供給を含む合計反応時間は3時間であった。反応を室温に冷却し、反応スラリーを2000mLのメタノールに添加した。生成したポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を濾過し、真空オーブン中、60℃で乾燥した。最終ポリマー生成物は61グラムの重さであった。最終ポリマーは独立した粒子形態でなかった。コポリマーの組成はNMRにより2.1モル%メチルアクリレート(6.2重量%)であると確認された。GPCによる重量平均分子量は182000、多分散性指数1.8であった。C13法により、分岐は観察されなかった(すなわち、1000個の炭素原子あたり1未満の分岐)。この実施例は、本発明の触媒組成物が、分岐が少ないかまたは分岐のない線状ポリマーを生成することを証明する。
実施例10
酸素の存在下で、酸素対応フリーラジカルスカベンジャーを用いた、トルエン中で、132ダイマーにより触媒された、エチレンおよびメチルアクリレートの共重合
反応容器を密封する前に反応物質および装置を空気にさらして次の実験を行う。0.10ミリグラムの4−メトキシフェノールを添加した蒸留メチルアクリレート(1ml)を、ステンレス鋼圧力リアクター中に含まれるガラスライナー(合計容積12ml)に添加する。機械的撹拌を開始し、3.5mlの試薬等級のトルエン(入手した状態で使用)を次に添加し、続いてエチレンで400psigに加圧し、リアクターを密封する。反応容器を一定圧力下、80℃に加熱し、触媒111Dの1.0mlトルエン中溶液を添加し、続いて0.5mlのトルエンのリンスを添加する。これらの反応条件下で重合を1時間進行させる。この後、リアクターをドラフトにベントし、ガラスライナーの内容物をメタノールに添加する。得られたメタノール/トルエン混合物を一夜撹拌する。沈殿したポリマーを次に真空濾過により集め、続いてメタノールで洗浄する。ポリマーを次に60℃に加熱された真空オーブン中で一夜乾燥する。乾燥されたポリマー生成物を次に1ozバイアル中に集める。

Claims (10)

  1. A.有機金属錯体を含む触媒組成物;
    B.非極性オレフィン;
    C.極性オレフィンモノマー;および
    D.フリーラジカルスカベンジャー:
    を含む重合性組成物であって、
    有機金属錯体が、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(III)
    Figure 2008214629
    (式中、MはNiおよびPdから選択され;
    、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
    Qはリンおよびヒ素から選択され;並びに
    15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有し;
    前記触媒組成物は、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーを重合単位として含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;
    線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、コポリマーの炭素13NMRにより測定して、0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有し;並びに
    フリーラジカルスカベンジャーは、形成されるフリーラジカルポリマーの量が線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下であるような、フリーラジカルポリマーの形成を抑制するのに十分な量で存在する;
    重合性組成物。
  2. フリーラジカルスカベンジャーが安定な有機フリーラジカルである請求項1記載の重合性組成物。
  3. 安定な有機フリーラジカルが、
    i.式Iの非局在化フリーラジカル:
    Figure 2008214629
    (式中、各R23は、独立して、4〜7個の炭素原子を有するターシャリーアルキル基であり;
    XはCHおよびNから選択される);
    ii.式IIの立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカル:
    Figure 2008214629
    (式中、KはCHおよびOから選択され;
    LはCH、C=O、CHOH、CHOP(=O)(OH)、CHOC(=O)R25(ここで、R25は、C1−C20線状、分岐、または環式アルキルから選択される)、およびCHR26(ここで、R26はポリマー鎖フラグメントである)から選択され;
    n=0または1であり;各R24は独立して、C1−C20線状、分岐、または環式アルキル;置換C1−C20アルキル;フェニル;置換フェニル;およびポリマー鎖フラグメント、から選択される);並びに
    それらの組み合わせ;から選択される請求項2記載の重合性組成物。
  4. 非極性オレフィンが、エチレン、C−C20非環式脂肪族オレフィン、およびそれらの組み合わせから選択され;並びに
    極性オレフィンが式V
    Figure 2008214629
    (式中、Zは芳香族ヒドロカルビル基、−OY、−COYおよび−CO2Yから選択され;Yは水素およびR19から選択され;R19はヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択される)により表される、請求項1記載の重合性組成物。
  5. 式Iの非局在化フリーラジカルが、
    ガルビノキシル(ここで、R23はt−ブチルであり、XはCHである);アザガルビノキシル(ここで、R23はt−ブチルであり、XはNである);およびそれらの組み合わせから選択され;並びに
    式IIの立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルが、
    2,2,6,6−テトラアルキル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、2,6−ジアルキル−2,6−ジアリール−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル;ビス−(脂環式−N−オキシル)ジラジカル;2,2,5,5−テトラアルキル−1−ピロリジン−N−オキシルフリーラジカル;2,5−ジアルキル−2,5−ジアリール−1−ピロリジン−N−オキシルフリー;ジアルキルニトロキシド;ポリマー結合TEMPO;2,2,5,5−テトラメチル−3−オキサゾリジニルオキシルフリーラジカル;全ターシャリーブチルN−オキシル;TEMPOとの金属錯体;およびそれらの組み合わせから選択される、請求項3記載の重合性組成物。
  6. 式IIの立体的に遮蔽されたN−オキシルフリーラジカルが、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、4−オキソ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、4−ホスホノキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシルフリーラジカル、およびそれらの組み合わせから選択される、請求項3記載の重合性組成物。
  7. フリーラジカルスカベンジャーが、極性モノマーの重量基準で、少なくとも1ppmおよび1000ppm以下の量で存在する請求項1記載の重合性組成物。
  8. 請求項1記載の線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を形成する方法であって、
    A.i.有機金属錯体を含む触媒組成物;
    ii.非極性オレフィン;
    iii.極性オレフィン;および
    iv.フリーラジカルスカベンジャー:を組み合わせることにより、請求項1記載の重合性組成物を形成する工程、
    ここで、有機金属錯体は、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(III)
    Figure 2008214629
    (式中、MはNiおよびPdから選択され;
    、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
    Qはリンおよびヒ素から選択され;
    15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有し;
    前記触媒組成物は、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、非極性オレフィンおよび極性オレフィンを重合単位として含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;
    フリーラジカルスカベンジャーは、形成されるフリーラジカルポリマーの量が線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下であるように、フリーラジカルポリマーの形成を抑制するのに十分な量で存在する;および
    B.非極性オレフィンおよび極性オレフィンを重合して、炭素13NMRにより測定して、少なくとも0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有する線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を含む重合した組成物を形成する工程、
    ここで、重合した組成物は、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0から1.0重量パーセント以下の量でフリーラジカル付加ポリマーを含む:
    を含む方法。
  9. 線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]が、少なくとも5000g/モルおよび5000000g/モル以下の数平均分子量をM有する請求項8記載の方法。
  10. A.非極性オレフィンおよび極性オレフィンを重合単位として含む、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)];
    B.有機金属錯体を含む触媒組成物、
    ここで、有機金属錯体は、少なくとも1つのリガンドと錯体形成した金属中心Mを含み、ここで、少なくとも1つのリガンドは式(III)
    Figure 2008214629
    (式中、MはNiおよびPdから選択され;
    、XおよびXは独立して、ヒドロカルビル基、芳香族ヒドロカルビル基およびそれらの誘導体から選択され;
    Qはリンおよびヒ素から選択され;および
    15は−SO、−PO、−AsO、および−C(CFOから選択される)の構造を有する;
    C.フリーラジカルスカベンジャー:
    を含む重合した組成物であって、
    ここで、前記の重合した組成物は、線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]の重量基準で、0.0重量パーセントから1.0重量パーセント以下の量でフリーラジカル付加ポリマーを含み;
    前記触媒組成物は、非極性モノマーおよび極性モノマーの配位付加重合により、非環式脂肪族オレフィンモノマーおよび極性モノマーを重合単位として含む線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]を生成する触媒組成物であり;および
    線状ポリ[(非極性オレフィン)−(極性オレフィン)]は、炭素13NMRにより測定して、0.0から15分岐以下/1000炭素原子の分岐含量を有する;重合した組成物。
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