JP2012007171A - アミジン配位子を含む重合触媒 - Google Patents

アミジン配位子を含む重合触媒 Download PDF

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Abstract

【課題】きわめて高分子量のポリオレフィンを提供する。
【解決手段】アミジン含有配位子を含むイオン性触媒と活性化剤と場合により捕捉剤との存在下で少なくとも1種の脂肪族もしくは芳香族のヒドロカルビルC2〜20オレフィンを含むポリマーを調製することにより、少なくとも400,000g/molの重量平均分子量を有するUHMWPEであって、2.6未満の分子量分布M/Mを有するUHMWPEを得る。
【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明
本発明は、有機金属化合物を含むイオン性触媒と活性化剤と場合により捕捉剤との存在下で少なくとも1種の脂肪族もしくは芳香族のヒドロカルビルC2〜20オレフィンを含むポリマーを調製する方法に関する。本発明はさらに、新しい触媒と、この触媒の調製方法と、本発明に係る方法を用いて調製されるポリマーと、に関する。
触媒と活性化剤と場合により捕捉剤との存在下で少なくとも1種の脂肪族もしくは芳香族のヒドロカルビルC2〜20オレフィンを含むポリマーを調製する方法は、米国特許第6,114,481号明細書から公知である。米国特許第6,114,481号明細書には、エチレンと3〜8個の炭素原子を有する少なくとも1種の追加のアルファオレフィンとの共重合方法が開示されている。前記方法は、
第4族金属の有機金属錯体と;
活性化剤と;を含むオレフィン重合用の触媒系を利用することを特徴とする。
この公知の方法の欠点は、触媒の活性が比較的低いことである。本発明の目的は、公知の方法の触媒よりも高い活性を有する触媒を用いるポリマーの調製方法を提供することである。
この目的は、有機金属化合物が式1:

〔式中、Mは、第3〜13族もしくはランタニド系列の金属であり、かつpは、金属Mの価数であり;
Aは、中性もしくはアニオン性のスペクテーター配位子を表し、その価数vは、0、1、もしくは2であり、かつqは、スペクテーター配位子Aの数を表す整数であり;
Zは、任意選択的な架橋部分であり、かつnは、平行架橋部分Zの整数の数であり;Yは、式2:

{式中、アミジン含有配位子は、イミン窒素原子を介して金属Mに共有結合され、かつSubは、第14族原子を含む置換基であり、該第14族原子を介してSubがイミン炭素原子に結合される。Subは、第15〜16族のヘテロ原子を含む置換基であり、該ヘテロ原子を介してSubがイミン炭素原子に結合される}
により表されるアミジン含有スペクテーター配位子であり;
rは、整数>0であり;
Lは、任意選択的な中性ルイス塩基性配位子であり、かつjは、中性配位子Lの数を表す整数であり;そして
Xは、アニオン性配位子である〕
で示される化合物であるということにより達成される。
本発明に係る方法では、触媒の活性は、公知の方法のときよりも有意に高い。さらなる利点は、本発明に係る方法で使用される触媒が公知の方法で使用される触媒よりも低コストで製造可能であるという点である。
少なくとも1種の脂肪族もしくは芳香族のヒドロカルビルC2〜20オレフィンのポリマーの調製方法については、当技術分野でかなりよく知られている。これらの方法は、一般的には、気相中または不活性炭化水素溶媒の存在下で少なくとも1種のオレフィン系モノマーを触媒および場合により捕捉剤に接触させることにより行われる。好適な溶媒は、C1〜4アルキル基で置換されていてもよいC5〜12炭化水素、たとえば、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、それらの異性体および混合物、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ペンタメチルヘプタン、ならびに水素化ナフサである。本発明に係る方法は、製造される生成物に依存して、約20℃〜約250℃の温度で実施可能である。
オレフィン系モノマーは、少なくとも1個の重合性二重結合を含有する分子であると解釈される。
好適なオレフィン系モノマーは、C2〜20オレフィンである。好ましいモノマーとしては、無置換であるかまたは2個までのC1〜6アルキル基により置換されているエチレンおよびC3〜12アルファオレフィン、無置換であるかまたはC1〜4アルキル基と、無置換であるかもしくはC1〜4アルキル基により置換されているC4〜12の直鎖状もしくは環状のヒドロカルビル基とよりなる群から選択される2個までの置換基により置換されているC8〜12ビニル芳香族モノマーが挙げられる。そのようなα−オレフィンの例示的非限定例は、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−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、および12−エチル−1−テトラデセンである。これらのα−オレフィンは、組み合わせて使用可能である。
モノマーはまた、少なくとも2個の二重結合を含むポリエンであってもよい。二重結合は、鎖中、環系中、またはそれらの組合せにおいて共役であっても非共役であってもよく、しかもそれらは、環内および/または環外であってもよく、かつ異なる量およびタイプの置換基を有していてもよい。このことは、ポリエンが少なくとも1個の脂肪族基、脂環式基、もしくは芳香族基、またはそれらの組合せを含みうることを意味する。
好適なポリエンとしては、脂肪族ポリエンおよび脂環式ポリエンが挙げられる。より特定的には、脂肪族ポリエンとしては、1,4−ヘキサジエン、3−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−メチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘキサジエン、4−エチル−1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、3−メチル−1,5−ヘキサジエン、3,3−ジメチル−1,4−ヘキサジエン、5−メチル−1,4−ヘプタジエン、5−エチル−1,4−ヘプタジエン、5−メチル−1,5−ヘプタジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、5−エチル−1,5−ヘプタジエン、1,6−ヘプタジエン、1,6−オクタジエン、4−メチル−1,4−オクタジエン、5−メチル−1,4−オクタジエン、4−エチル−1,4−オクタジエン、5−エチル−1,4−オクタジエン、5−メチル−1,5−オクタジエン、6−メチル−1,5−オクタジエン、5−エチル−1,5−オクタジエン、6−エチル−1,5−オクタジエン、1,6−オクタジエン、6−メチル−1,6−オクタジエン、7−メチル−1,6−オクタジエン、6−エチル−1,6−オクタジエン、6−プロピル−1,6−オクタジエン、6−ブチル−1,6−オクタジエン、1,7−オクタジエン、4−メチル−1,4−ノナジエン、5−メチル−1,4−ノナジエン、4−エチル−1,4−ノナジエン、5−エチル−1,4−ノナジエン、5−メチル−1,5−ノナジエン、6−メチル−1,5−ノナジエン、5−エチル−1,5−ノナジエン、6−エチル−1,5−ノナジエン、6−メチル−1,6−ノナジエン、7−メチル−1,6−ノナジエン、6−エチル−1,6−ノナジエン、7−エチル−1,6−ノナジエン、7−メチル−1,7−ノナジエン、8−メチル−1,7−ノナジエン、7−エチル−1,7−ノナジエン、1,8−ノナジエン、5−メチル−1,4−デカジエン、5−エチル−1,4−デカジエン、5−メチル−1,5−デカジエン、6−メチル−1,5−デカジエン、5−エチル−1,5−デカジエン、6−エチル−1,5−デカジエン、6−メチル−1,6−デカジエン、6−エチル−1,6−デカジエン、7−メチル−1,6−デカジエン、7−エチル−1,6−デカジエン、7−メチル−1,7−デカジエン、8−メチル−1,7−デカジエン、7−エチル−1,7−デカジエン、8−エチル−1,7−デカジエン、8−メチル−1,8−デカジエン、9−メチル−1,8−デカジエン、8−エチル−1,8−デカジエン、1,9−デカジエン、1,5,9−デカトリエン、6−メチル−1,6−ウンデカジエン、9−メチル−1,8−ウンデカジエンおよび1,13−テトラデカジエン、1,3−ブタジエン、イソプレンなどが挙げられうる。
脂環式ポリエンは、少なくとも1個の環状フラグメントからなってもよい。これらの脂環式ポリエンの例は、ビニルシクロヘキセン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、2,5−ノルボルナジエン、1,4−ジビニルシクロヘキサン、1,3−ジビニルシクロヘキサン、1,3−ジビニルシクロペンタン、1,5−ジビニルシクロオクタン、1−アリル−4−ビニルシクロヘキサン、1,4−ジアリルシクロヘキサン、1−アリル−5−ビニルシクロオカタン、1,5−ジアリルシクロオクタン、1−アリル−4−イソプロペニルシクロヘキサン、1−イソプロペニル−4−ビニルシクロヘキサンおよび1−イソプロペニル−3−ビニルシクロペンタン、ならびに1,4−シクロヘキサジエンである。好ましいポリエンは、少なくとも1個の環内二重結合と場合により少なくとも1個の環外二重結合とを有するポリエン、たとえば、5−メチレン−2−ノルボルネンおよび5−エチリデン−2−ノルボルネン、5−ビニルノルボルネン、ならびに2,5−ノルボルナジエン、ジシクロペンタジエン、ビニルシクロヘキセンなどである。
芳香族ポリエンの例は、ジビニルベンゼン(その異性体を包含する)、トリビニルベンゼン(その異性体を包含する)、およびビニルイソプロペニルベンゼン(その異性体を包含する)である。
先に記載したモノマーはすべて、第13〜17族のヘテロ原子またはそれらの組合せを含む少なくとも1個の基でさらに置換されていてもよい。
先に記載したオレフィン系モノマーのホモポリマー、コポリマー、およびターポリマー、ならびにそれらのブレンドは、本発明に係る方法を用いて調製可能である。
本発明に係る方法で使用されるイオン性触媒は、有機金属化合物と活性化剤とを含む。式1で示される有機金属化合物中の金属(M)は、第3〜13族またはランタニド系列の原子を表す。好ましくは、金属は、第3、4、5、6、もしくは7族またはランタニド系列から、より好ましくは第4〜7族から選択される。さらにより好ましくは、金属は、第4族から選択される。最も好ましくは、金属はTiである。
本発明に係る方法で使用される有機金属化合物では、Aは、中性もしくはアニオン性のスペクテーター配位子であり、かつqは、スペクテーター配位子Aの数を表す整数である。Aの価数vは、0、1、または2である。モノアニオンの例は、カルボアニオン類、シリルアニオン類、ゲルミルアニオン類、アミド類、ホスファイド類、イミン類、およびカルコナイド類である。ジアニオン性配位子の例は、ビフェノキサイド類、シクロオクタテトラエナイド類、ボロール類などである。
スペクテーター配位子Aは、好ましくは、イミン配位子、カルコナイド、またはシクロペンタジエニル含有配位子である。
イミン配位子は、二重結合された窒素原子を含有する基として定義される。イミン配位子の例は、ケチミン、グアニジン、ホスフィンイミン、イミノイミダゾリジン、(ヘテロ)アリールオキシイミン類、ピロールイミン類、インドールイミン類、イミダゾールイミン類または(ヘテロ)アリールオキサイド類、(置換)ピリジン−2−イル−メトキシ、(置換)キノリン−2−イル−メトキシ、8−ヒドロキシキノリン、8−アミノキノリン、8−ホスフィノキノリン、8−チオキノリン、8−ヒドロキシキナルジン、8−アミノキナルジン、8−ホスフィノキナルジン、8−チオキナルジンおよび7−アザインドールまたはインダゾールなどである。
シクロペンタジエニル含有配位子は、少なくとも1個のシクロペンタジエニル(Cp)環を含む。この環は、少なくとも1個のR’基で置換されていてもよい。Cp環が少なくとも2個のR’基で置換されている場合、これらのR’基は、少なくとも1個の環系を形成してもよい。結果として、Cp含有配位子は、インデニル基またはフルオレニル基であってもよい。
R’基は、それぞれ独立して、水素または1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基(たとえば、アルキル、アリール、ビアリール、アラルキル、アルカリールなど)または第13〜17族からの部分を含むヘテロ原子である。そのような炭化水素基の例は、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、ブチル(異性体を包含する)、ヘキシル(異性体を包含する)、デシル(異性体を包含する)、フェニル、ビフェニル(異性体を包含する)などである。第13〜17族のヘテロ原子含有部分の例は、ボラン基、シリル基、ゲルミル基、スタンニル基、アミド基、ホスファイド基、オキサイド基、スルフィド基、ハライド基、ハライド置換ヒドロカルビル基などである。さらに、2つの隣接する炭化水素基は、互いに連結されて環系を生成してもよい。そのような基はまた、置換基として1個以上のR’基を含有していてもよい。R’はまた、炭素および/または水素の代わりにまたはそれに加えて第13〜17族の1個以上のヘテロ原子を含んでいてもよい置換基であってもよい。
好適な配位子Aは、(置換)シクロペンタジエニル基、(置換)インデニル基、(置換)フルオレニル基、(置換)テトラヒドロインデニル基、(置換)テトラヒドロフルオレニル基、(置換)オクタヒドロフルオレニル基、(置換)ベンゾインデニル基、(置換)ヘテロシクロペンタジエニル基、(置換)ヘテロインデニル基、(置換)ヘテロフルオレニル基、またはそれらの異性体である。ヘテロシクロペンタジエニル基(これ以降では「ヘテロ配位子」と記す)は、シクロペンタジエニル基から誘導されたものであるがシクロペンタジエニルの5員環中のC原子の少なくとも1個がヘテロ原子(このヘテロ原子は第14、15、または16族から選択可能である)により置き換えられている基であると解釈される。ヘテロ配位子の5員環中に2個以上のヘテロ原子が存在する場合、これらのヘテロ原子は、同一であっても異なっていてもよい。より好ましくは、ヘテロ原子は第15族から選択され、さらにより好ましくは、ヘテロ原子はリンである。
配位子Aが中性配位子である場合、この配位子は、Lで定義されるとおりでありうる。
本発明に係る方法で使用される有機金属化合物では、Zは、任意選択的な架橋部分であり、かつnは、平行架橋部分Zの整数の数である。n=0の場合、AとYとの間に架橋は存在しない。任意選択的な架橋基Zは、第13〜16族のsp、sp、もしくはsp混成原子またはそれらの組合せを含有していてもよい。架橋基Zは、線状、環状フラグメント、スピロ環系、またはそれらの組合せから構成されていてもよい。炭素含有Z基の例は、1〜20個の炭素原子を有する炭化水素基、たとえば、アルキリデン、アリーリデン、ビアリーレン、アリールアルキリデンなどでありうる。そのような基の例は、メチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、フェニレン、ナフチレン、ビフェニレン、ビナフチレンである。ケイ素含有基の例は、ジメチルシリル、ジエチルシリル、ジプロピルシリル(その異性体を包含する)、(置換)ジフェニルシリル、ジメトキシシリル、ジエトキシシリル、ジプロポキシシリル、およびジフェノキシシリルである。
本発明に係る方法で使用される有機金属化合物では、Yは、アミジン含有スペクテーター配位子であり、かつrは、r>0の整数である。アミジン含有スペクテーター配位子は、式2により表される配位子である。アミジン含有配位子は、イミン窒素原子を介して金属に共有結合される。このことは、イミンのイミン窒素原子がイミン炭素原子以外の置換基をなんら有していないことを意味する。Subは、第14族原子を含み、この原子を介してSubがイミン炭素原子に結合される。Subは、第15〜16族のヘテロ原子を含み、このヘテロ原子を介してSubがイミン炭素原子に結合される。好ましくは、この原子は、窒素、リン、酸素、または硫黄よりなる群から選択される。Subは、好ましくは、第13〜17族のヘテロ原子で場合により置換されていてもよいヒドロカルビル基、または第13〜17族原子で場合により置換されていてもよいシリル基を表す。
Subは、好ましくは、アミド基、イミド基、ホスファイド基、ホスピンイミド基、オキサイド基、スルフィド基であり、Subに関して記載したようにヒドロカルビル基またはシリル基で場合により置換されていてもよい。SubまたはSubは、架橋部分Zに結合されていてもよいし環系の一部であってもよく、この環系は、架橋部分Zに結合されていてもよい。
本発明に係る方法で使用される有機金属化合物では、Lは、場合により中性ルイス塩基性配位子であり、かつjは、中性配位子Lの数を表す整数である。配位子Lは、安定性の理由で有機金属化合物中に存在していてもよい。配位子Lが存在する場合、Lは、エーテル、チオエーテル、第三級アミン、第三級ホスファン、イミン、またはエーテル官能基、チオエーテル官能基、第三級アミン官能基、もしくは第三級ホスファン官能基を含む二座もしくはオリゴ座の配位子、あるいはそれらの組合せである。
好適なエーテルは、テトラヒドロフランおよびジエチルエーテルである。好適なチオエーテルは、チオフェン、ジエチルスルフィド、およびジメチルスルフィドである。好適な第三級アミンは、トリアルキルアミン、ピリジン、ビピリジン、TMEDA、および(−)−スパルテインである。好適な第三級ホスファンは、トリフェニルホスヒン、トリアルキルホスファン類である。イミンの中で好適なのは、ケチミン類、グアニジン類、イミノイミダゾリジン類、ホスフィンイミン類、アミジン類などである。好適な二座配位子は、ジイミン類、アルキルもしくはアリールジホスハン類、ジメトキシエタンである。好適なオリゴ座配位子は、トリイミン類(たとえばトリス(ピラゾリル)アルカン類)、第13〜17族のヘテロ原子を含む環状多座配位子(第13〜17族のヘテロ原子を場合により有するクラウンエーテル類、第13〜17族のヘテロ原子を場合により有するアゾ−クラウンエーテル類、第13〜17族のヘテロ原子を場合により有するホスファ−クラウンエーテル類、第13〜17族のヘテロ原子を場合により有する第15〜16族のヘテロ原子の組合せを有するクラウンエーテル類、および第14〜17族のヘテロ原子を含有するクラウンエーテル類を包含する)、またはそれらの組合せである。
本発明に係る方法で使用される触媒では、Xは、アニオン性配位子である。Mに結合された各アニオン性配位子Xは、独立して、ハイドライド、ハライド、アルキル、シリル、ゲルミル、アリール、アミド、アリールオキシ、アルコキシ、ホスファイド、スルフィド、アシル、プソイドハライド、たとえば、シアナイド、アザイド、およびアセチルアセトネート、またはそれらの組合せよりなる群から選択可能である。好ましくは、Xは、ハイドライド、またはモノアニオン性スペクテーター配位子、ハライド、アルキル、アリール、シリル、ゲルミル、アリールオキシ、アルコキシ、アミド、シロキシ、およびそれらの組合せ(たとえば、アルカリール、アラルキル、シリル置換アルキル、シリル置換アリール、アリールオキシアルキル、アリールオキシアリール、アルコキシアルキル、アルコキシアリール、アミドアルキル、アミドアリール、シロキシアルキル、シロキシアリール、アミドシロキシアルキル、ハロアルキル、ハロアリールなど)(20個までの非水素原子を有する)よりなる群から選択される部分である。
好ましいアニオン性配位子Xとしては、ハライドおよびヒドロカルビルアニオンが挙げられる。好ましいハライドは、クロライドである。本発明の一実施形態では、ヒドロカルビル基は、アニオン荷電ヒドロカルビル基である。ヒドロカルビル基の通常の定義に加えて、本出願では、ヒドロカルビル基は、ハイドライド基をも包含する。ヒドロカルビル基は、場合により第13〜17族のヘテロ原子を含有する。好ましいヒドロカルビル基としては、ハイドライド基、アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカリール基、置換ビニル基、および置換アリル基が挙げられる。より好ましいヒドロカルビル基としては、ハイドライド基、アルキル基、アリール基、アラルキル基、およびアルカリール基が挙げられる。最も好ましいヒドロカルビル基としては、アルキル基、アリール基、アラルキル基、およびアルカリール基が挙げられる。そのような最も好ましいヒドロカルビル基の例は、メチル、ベンジル、メチルトリメチルシリル、フェニル、メトキシフェニル、ジメトキシフェニル、N,N−ジメチルアミノフェニル、ビス(N,N−ジメチルアミノ)フェニル、フルオロフェニル、ジフルオロフェニル、トリフルオロフェニル、テトラフルオロフェニ、パーフルオロフェニル、トリアルキルシリルフェニル、ビス(トリアルキルシリル)フェニル、トリス(トリアルキルシリル)フェニルなどである。
配位子(XおよびL)の数は、金属の価数および有機金属化合物の安定性に依存する。有機金属化合物は、単量体であってもオリゴマーであってもクラスターであってもよい。アニオン性配位子の数は、使用される金属の価数に等しい。有機金属試薬上の中性配位子の数は、当技術分野で知られるように0から18電子則を満たす量までの範囲内でありうる。
本発明に係る方法のさらなる利点は、きわめて高分子量のポリオレフィンが調製可能である点である。このことは、400,000g/mol超の重量平均分子量を有する超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)およびエチレン/α−オレフィンポリエンコポリマーまたはエチレン/α−オレフィン/非共役ポリエンターポリマーの調製方法においてとくに有利である。
本発明に係る方法では、触媒は、活性化剤を含む。シングルサイト触媒用の活性化剤は、当技術分野でかなりよく知られている。これらの活性化剤は、多くの場合、ホウ素やアルミニウムのような第13族原子を含む。これらの活性化剤の例は、E.Y−X.チェン(E.Y−X.Chen)およびT.J.マークス(T.J.Marks)により化学総説(Chem.Rev.)、2000年、第100巻、1391頁に記載されている。好ましい活性化剤は、ボレート、ボラン、またはアルキルアルミノキサン(たとえばメチルアルミノキサン(MAO))である。
本発明に係る方法では、触媒は、場合により捕捉剤を含む。捕捉剤は、本発明に係る方法において存在する不純物(触媒に有害である)と反応する化合物である。本発明の実施形態における捕捉剤は、第1〜13族の金属もしくはメタロイドのヒドロカルビルまたはそれと第15もしくは16族原子を含有する少なくとも1種の立体障害型化合物との反応生成物でありうる。好ましくは、立体障害型化合物の第15もしくは16族原子は、プロトンを保有する。これらの立体障害型化合物の例は、tert−ブタノール、イソ−プロパノール、トリフェニルカルビノール、2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、2,6−ジ−tert−ブチルアニリン、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルアニリン、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルアニリン、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)、ジ−イソプロピルアミン、ジ−tert−ブチルアミン、ジフェニルアミンなどである。捕捉剤のいくつかの非限定例は、ブチルリチウム(その異性体を包含する)、ジヒドロカルビルマグネシウム、トリヒドロカルビルアルミニウム、たとえば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム(その異性体を包含する)、トリブチルアルミニウム(その異性体を包含する)トリペンチルアルミニウム(その異性体を包含する)、トリヘキシルアルミニウム(その異性体を包含する)、トリヘプチルアルミニウム(その異性体を包含する)、トリオクチルアルミニウム(その異性体を包含する)、ヒドロカルビルアルミノキサン類、およびヒドロカルビル亜鉛など、ならびにそれらと立体障害型化合物または酸(たとえば、HF、HCl、HBr、HI)との反応生成物である。
本発明はさらに、ポリオレフィンを調製するための触媒に関する。
ポリオレフィンを調製するための触媒は、米国特許第6,114,481号明細書から公知である。米国特許第6,114,481号明細書には、ケトイミン配位子を含有する有機金属錯体を含む触媒系が開示されている。この触媒の欠点は、オレフィン重合におけるその活性が低いことである。特定のケチミンを含む触媒の一例は、国際公開第02070560号パンフレットに記載のイミノイミダゾリジン含有触媒である。しかしながら、この触媒の活性はケチミン触媒と比較して改良されてはいるが、イミノイミダゾリジン触媒の調製は、高毒性の臭化シアンを用いるより多くの反応工程を含み、高毒性のシアン化水素酸を遊離する可能性がある。本発明の目的の1つは、オレフィン重合においてきわめて活性でありかつ高毒性の出発原料や中間体の使用を回避する低コストの触媒を提供することである。
この目的は、上記式1に記載の有機金属化合物により達成される。
Tiのアミジネート含有有機金属化合物は、高分子(Macromolecules)、2003年、5451−5458頁にザンベリ(Zambelli)らにより記載されている。金属イオンに共有結合されたアミジン含有配位子とアミジネートとの差異は(いずれの基も、第1および第2の窒素原子を含み、アミジンの場合には他の第15もしくは16族原子をも含みうる)、アミジンのイミン窒素原子(第1の窒素原子)が金属イオンに一義的に共有結合され、一方、第2の窒素原子が金属イオンとの相互作用をもたないことである。
アミジネート配位子の2個の窒素原子の相互作用を以下のスキーム1に示す。スキーム1は、両方の窒素原子が金属イオンとの境界相互作用を有することを明確に示しており(後者はスキームに示されていない)、これは、当技術分野で公知のηPd−アリル結合に匹敵する。
他の相違点(diference)は、アミジンのイミン窒素が形式上負に荷電され、一方、共鳴構造のアミジネートのイミン窒素が形式上中性に荷電されることである。スキーム1の第3の共鳴構造では、両方の窒素原子が負に荷電される。
第3の差異は、アミジンのイミン窒素が置換基を持つことができず、一方、アミジネートの両方の窒素原子が置換基を有することである。
本発明はまた、式1で示される有機金属化合物と担持材料と場合により捕捉剤および/または活性化剤とを含む担持触媒に関する。
担持材料は、本発明に係る方法が行われる不活性炭化水素溶媒に溶解しない無機もしくは有機の化合物として定義される。好適な無機担体としては、シリカ、ハロゲン化マグネシウム類、たとえば、MgF、MgCl、MgBr、MgI、ゼオライト類、およびアルミナが挙げられる。好適な有機担体としては、ポリマーが挙げられる。高分子担体のいくつかの非限定例は、ポリオレフィン類、たとえば、ポリストリレン、ポリプロピレン、およびポリエチレン、重縮合物類、たとえば、ポリアミド類およびポリエステル類、ならびにそれらの組合せである。
本発明はまた、式1で示される有機金属化合物の製造方法に関する。この方法では、式3で示される有機金属試薬を式2で示されるアミジン含有配位子前駆体と接触させる。ただし、
ML (式3)
〔式中、Mは、第3、4、5、6、もしくは7族の金属またはランタニド系列の金属であり、かつpは、金属Mの価数であり、
Lは、Mに結合された中性ルイス型配位子であり、かつjは、中性配位子Lの数を示す整数を表し、そして
Xは、Mに結合されたアニオン性配位子である。〕
アミジン含有配位子前駆体は、アミジンの金属塩、アミジン、またはアミジンのHBアダクトでありうる。
式4で示されるアミジンの金属塩を使用する場合、そのままの状態で先に記載の方法を行うことが可能である。ただし、

〔式中、SubおよびSubは、先に記載されるとおりの基であり、Gは、第1、2、もしくは13族の金属を含む基、またはSi、Ge、Sn、もしくはPbを含む基である。Gが第1族の金属を有する基を表す場合、基Gは、Lに関して定義されるとおりのルイス塩基性配位子をさらに含有していてもよい。基Gが第2族の金属を含有する場合、基Gは、第2のアニオン性配位子を含有する。このアニオン性配位子は、他の負荷電アミジン配位子であってもXに関して定義されるとおりのアニオン性配位子であってもよい。基Gが第13族の原子を含有する場合、この原子は、2個の基でさらに置換可能であり、これらの基は、それぞれ、アミジン含有配位子もしくはXに関して定義されるとおりのアニオン性基のいずれかまたはそれらの組合せでありうる。基GがSi、Ge、Sn、またはPbの系列から選択される原子を含む場合、この原子は、第13〜17族の少なくとも1個のヘテロ原子を場合により含有する3個のヒドロカルビル基で置換可能である。〕
式5で示されるアミジンまたはそのHBアダクトを用いて本方法を行う場合、

〔式中、SubおよびSubは、先に記載されるとおりの基である〕
本方法は、有機金属試薬に対して少なくとも1当量の塩基の存在下で行われる。
式5で示されるアミジン含有配位子のHBアダクトを用いて本方法を行う場合、本方法は、少なくとも2当量の塩基の存在下で行われなければならない。アミジン含有配位子のHBアダクトの利点は、加水分解に対するその安定性が、式4で示される金属塩または式5で示されるアミジンのときよりも有意に高い点である。
アミジン配位子およびその金属塩の調製方法は、当技術分野で周知である。
Bのいくつかの非限定例は、ハライド類、たとえば、フルオライド、クロライド、ブロマイド、もしくはヨーダイド、スルフェート、ヒドロゲンスルフェート、ホスフェート、ヒドロゲンホスフェート、ジヒドロゲンホスフェート、カーボネート、ヒドロゲンカーボネート、芳香族もしくは脂肪族のカルボキシレート、シアナイド、テトラフルオロボレート、(置換)テトラフェニルボレート類、フッ素化テトラアリールボレート類、アルキルもしくはアリールスルホネート類である。
触媒の調製方法を塩基の存在下で行う場合、好適な塩基としては、アミン類、ホスファン類、Li、Na、K、Rb、Cs、アンモニウムおよび第2族金属Mg、Ca、およびBaのカルボキシレート類(たとえばカリウムアセテート)、フルオライド類、ハイドロオキサイド類、シアナイド類、アミド類、およびカーボネート類、アルカリ金属(Li、Na、K、Rb、Cs)のホスフェート類およびホスフェートエステル類(たとえば、COP(O)(ONa)ならびに関連するアリールおよびアルキル化合物類)ならびにそれらのアルコキシド類およびフェノキシド類、水酸化タリウム、アルキルアンモニウムのハイドロオキサイド類およびフルオライド類が挙げられる。これらの塩基のうちのいくつかは、テトラアルキルアンモニウム塩類やクラウンエーテル類のような相間移動試薬と組み合わせて使用してもよい。また、より強い塩基、たとえば、ヒドロカルボアニオン類のようなカルボアニオン類および第1族、第2族、第12族、または第13族の元素のハイドライド類を適用してもよい。また、第1族のアルカリ金属を塩基として適用してもよい。スペクテーター配位子が二酸スペクテーター配位子である場合、少なくとも2当量の塩基が必要とされる。
好ましい塩基としては、アミン類、有機リチウム化合物類、または有機マグネシウム化合物類、アルカリ金属類、第1族ハイドライド類もしくは第2族ハイドライド類が挙げられる。
より好ましい塩基は、モノ−、ジ−、もしくはトリアルキルアミン類または芳香族アミン類、有機リチウム化合物類、有機マグネシウム化合物類、水素化ナトリウムまたは水素化カルシウムである。本出願では、芳香族アミンは、芳香環系中に窒素原子を有する化合物類、またはモノ−、ジ−、もしくはトリアリールアミン類であると解釈される。
より好ましい塩基は、トリエチルアミン、ピリジン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、1,4−ジアザ−ビシクロ[2.2.2]オクタン、ピロリジンまたはピペリジン有機リチウム化合物類、または有機マグネシウム化合物類である。有機マグネシウム化合物類の例は、メチルマグネシウムハライド、フェニルマグネシウムハライド、ベンジルマグネシウムハライド、ビフェニルマグネシウムハライド、ナフチルマグネシウムハライド、トリルマグネシウムハライド、キシリルマグネシウムハライド、メシチルマグネシウムハライド、ジメチルレゾルシノールマグネシウムハライド、N,N−ジメチルアニリンマグネシウムハライド、ジメチルマグネシウム、ジフェニルマグネシウム、ジベンジルマグネシウム、ビス(ビフェニル)マグネシウム、ジナフチルマグネシウム、ジトリルマグネシウム、ジキシリルマグネシウム、ジメシチルマグネシウム、ビス(ジメチルレゾルシノール)マグネシウム、およびビス(N,N−ジメチルアニリン)マグネシウムである。
有機リチウム化合物の例は、メチルリチウム、フェニルリチウム、ベンジルリチウム、ビフェニルリチウム、ナフチルリチウム、リチオ−ジメチルレゾルシノール、およびリチオ−N,N−ジメチルアニリンである。
本発明に係る方法の最も好ましい実施形態では、中性配位子Lは、塩基でありうる。この場合、中性配位子の数および塩基の所要の当量数に依存して、添加される塩基が必要でないかまたは必要量が低減される。塩基としての役割を担うLの例は、単座、二座、もしくは多座アミン類、momo座、二座、もしくは多座ホスハン類、アザもしくはホスファ−クラウンエーテル類、またはそれらの組合せである。
ホウ素含有活性化剤(ボラン類、ボレート類)のような新型活性化剤により活性化可能な有機金属化合物を得るために、有機金属化合物中のアニオン性配位子Xは、ヒドロカルビル基でなければならない。したがって、有機金属化合物の調製方法は、場合によりヒドロカルビル化剤の存在下で行ってもよい。本出願では、ヒドロカルビル化剤は、金属−炭素結合、メタロイド−炭素結合、または金属もしくはメタロイドハイドライド結合を含む求核基であると解釈される。ヒドロカルビル化有機金属化合物の調製方法に必要とされる当量数は、少なくとも、ヒドロカルビル化剤により置換されるべきアニオン性配位子Xの数である。好適なヒドロカルビル化剤は、トリ−もしくはテトラヒドロカルビルホウ素、トリ−もしくはテトラヒドロカルビルアルミニウム、トリ−もしくはテトラヒドロカルビルガリウム、トリ−もしくはテトラヒドロカルビルインジウム、およびジ−もしくはテトラヒドロカルビルスズ、またはこれらのヒドロカルビル化剤と立体障害型のアルコール類、チオール類、アミン類、もしくはホスファン類との反応生成物である。
好ましくは、ヒドロカルビル化剤は、第1、2、11、12、13、または14族から選択される金属またはメタロイドを含む。第1、2、11、12、13、14族の金属またはメタロイドのハイドライドの例は、水素化リチウム、水素化ナトリウム、水素化カリウム、水素化カルシウム、水素化マグネシウム、水素化銅、水素化亜鉛、水素化カドミウム、ボラン、水素化アルミニウム、水素化ガリウム、水素化ケイ素、水素化ゲルマニウム、および水素化スズである。
より好ましくは、ヒドロカルビル化剤は、Li、Mg、Zn、またはAlを含む。
Li含有ヒドロカルビル化剤の例は、メチルリチウム、フェニルリチウム、ベンジルリチウム、ビフェニルリチウム、ナフチルリチウム、リチオ−ジメチルレゾルシノール、およびリチオ−N,N−ジメチルアニリンである。
マグネシウム含有ヒドロカルビル化剤の例は、メチルマグネシウムハライド、フェニルマグネシウムハライド、ベンジルマグネシウムハライド、ビフェニルマグネシウムハライド、ナフチルマグネシウムハライド、トリルマグネシウムハライド、キシリルマグネシウムハライド、メシチルマグネシウムハライド、ジメチルレゾルシノールマグネシウムハライド、N,N−ジメチルアニリンマグネシウムハライド、ジメチルマグネシウム、ジフェニルマグネシウム、ジベンジルマグネシウム、(ビフェニレン)マグネシウム、ジナフチルマグネシウム、ジトリルマグネシウム、ジキシリルマグネシウム、ジメシチルマグネシウム、ビス(ジメチルレゾルシノール)マグネシウム、およびビス(N,N−ジメチルアニリン)マグネシウムである。
アルミニウム含有ヒドロカルビル化剤の例は、ジイソブチルアルミニウムハイドライド、C〜C20トリヒドロカルビルアルミニウム、およびヒドロカルビルアルミノキサンである。
本発明に係る有機金属化合物の調製方法は、好ましくは溶媒中で行われる。好適な溶媒は、有機金属試薬または本発明に係る方法で生成される有機金属化合物と反応しない溶媒である。好適な溶媒の例は、芳香族および脂肪族の炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、脂肪族カルボン酸類と第一級もしくは第二級アミン類とのアミド類、DMSO、ニトロメタン、アセトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、エーテル類、ポリエーテル類、環状エーテル類、低級芳香族および脂肪族エーテル類、エステル類、ピリジン、アルキルピリジン類、環状および第一級もしくは第二級のアミン類、ならびにそれらの混合物である。好ましい溶媒としては、芳香族もしくは脂肪族の炭化水素類またはそれらの混合物が挙げられる。
本発明に係る触媒の調製方法は、アミジン含有配位子を式3で示される有機金属試薬に接触させることにより行われる。所望の有機金属化合物は、多くの場合、瞬時に生成される。反応生成物にマイナスの影響を及ぼすことなく過剰の塩基を適用しうる。
反応時、塩が形成される。反応時に形成される塩が重合方法に適合しうるものであれば、アミジン含有配位子を式3で示される有機金属試薬に接触させることにより得られる反応混合物は、追加の濾過工程を用いることなくポリオレフィン重合において触媒として使用可能である。塩を含まない有機金属化合物が必要とされる場合、濾過により塩を除去することが可能である。有機金属化合物の溶解度に依存して、混合物を加熱してから濾過してもよい。本発明の利点は、ヒドロカルビル化工程や重合プロセスのような後続のプロセスでさらなる精製を行うことなく濾液をそのままの状態で使用しうる点である。所望であれば、溶媒の蒸留により、沈殿により、または好適な溶媒からの結晶化により、有機金属化合物を単離してもよい。
好ましくは、本発明に係る方法は、重合装置内でin situで形成される本発明に係る触媒の存在下で、ホウ素含有またはアルミニウム含有の共触媒の存在下で、行われる。
本発明はさらに、本発明に係る触媒を用いて取得可能なポリマーに関する。
以下の実施例により本発明についてさらに説明する。
試験法
屈折率(RI)および示差粘度測定(DV)の検出に連動されたサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)。(SEC−DV)
装置:PL220 DRI濃度検出器とビスコテック(Viscotek)220Rビスコメトリー検出器とを備えたPL220(ポリマー・ラボラトリーズ(Polymer Laboratories))SEC。検出器は、並列構成で動作される。エルマ(Erma)溶媒脱気装置ERC−3522
データ処理:ビスコテック(Viscotek)データ処理ソフトウェア、TriSEC 2.7以上のバージョン
カラム:東洋曹達(TSK)GMHHR−H(S)HT混合床(4×)
検量:線状ポリエチレン(PE)標準(分子量0.4〜4000kg/mol)による汎用的検量
温度:145℃
流量:1.0ml/分
注入体積:0.300ml
溶媒/溶出剤:約1g/lのイオノール安定剤を含む蒸留1,2,4−トリクロロベンゼン
サンプル調製:約150℃で4時間溶解。1.2ミクロンAgフィルターに通して濾過。サンプル濃度約1.0mg/ml
ワイアット・ドーンEOS(Wyatt DAWN EOS)を備えたPL−GPC210;2 PL 20u混合Aカラム;ソフトウェア:ワイアット・アストラ4.90(Wyatt Astra 4.90);溶出液:160℃の1,2,4−トリクロロベンゼンを用いて、SEC−MALLSの測定を行った。
溶媒としてのデカヒドロナフタレン中で135℃で固有粘度(IV)を測定した。
ブルッカー・アヴァンス300(Bruker Avance 300)スペクトロメーターを用いて、NMR(H,300MHz,13C 75.7MHz、および19F、282MHz)スペクトルを測定(measures)した。
フーリエ変換赤外分光法(FT−IR)を用いて、当技術分野で公知の方法に従ってコポリマーの組成を決定した。FT−IR測定により、全組成物に対する重量パーセント単位で種々のモノマーの組成が得られる。
モンサント・ムーニーMV2000E(Monsanto Mooney MV2000E)を用いてISO289に準拠してムーニー粘度(ML(1+4)125℃)およびムーニー応力緩和(MSR)を測定した。
第I部:配位子および化合物の合成
概要
実験はすべて、シュレンクライン技術を用いて窒素下で行った。指示薬としてベンゾフェノンケチルを用いてナトリウムカリウム合金からの蒸留により、ジエチルエーテルおよびn−ヘキサンを脱水した。指示薬としてベンゾフェノンケチルを用いてナトリウムからの蒸留により、トルエンを脱水した。他の試薬はすべて、さらなる精製を行うことなく入手したままの状態で使用した。
比較実験用の化合物の合成
比較化合物I−A(MeCpTiCl(NC(tert−Bu))および比較化合物I−B(MeCpTiMe(NC(tert−Bu))を米国特許第6114481号明細書に記載されるように調製した。
比較化合物II(MeSiCMe(N−t−Bu)TiMe)をボウルダー(Boulder)から購入した。
比較化合物III(CpTiCl((MerN)P=N))を国際公開第2005/014664号パンフレットの実施例XIに記載されるように調製した。
比較化合物IV(1,3−ビス(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミノイミダゾリンシクロペンタジエニルチタンジメチル)を国際公開第2005/014663号パンフレットの実施例IVに記載されるように調製した。
MeCpTiCl(NC(Ph)(C10N)(化合物1)の合成
ジエチルエーテル中のベンジルマグネシウムクロライド(21.1mL、1.0M、21.1.mmol)の溶液を、ジエチルエーテル(40mL)中のピペリジン(1.79g、21.1mmol)の溶液に徐々に添加した。添加後、反応混合物を1.5時間還流し、続いて室温に冷却させた。次に、ベンゾニトリル(2.17g、21.1mmol)を白色の懸濁液に添加し、黄色の懸濁液を生成させ、それを16時間攪拌した。混合物を−70℃に冷却し、トルエン(40mL)中のMeCpTiCl(6.10g、21.1mmol)の溶液を添加した。溶媒を真空中で除去し、残渣をトルエン(40mL)で2回抽出した。溶媒を真空中で除去し、黄色/橙色の残渣をn−ヘキサン(20mL)で3回濯いで純粋な黄色の粉末(8.20g、88%)を生成させた。この粉末を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.5(m,2H)、7.3(m,3H)、3.5(bs,4H)、1.9(s,15H)、1.6(bs,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)163.9 134.6、129.5、128.4、128.2、48.0(bs)、46.0(bs)、26.1(bs)、24.1、12.9により、特性付けた。
MeCpTiMe(NC(Ph)(C10N)(化合物2)の合成
ジエチルエーテル(9.7mL、3.0M、29.1mmol)中のMeMgBrの溶液を−70℃でジエチルエーテル中のMeCpTiCl(NC(Ph)(C10N)(6.40g、14.4mmol)の懸濁液に添加した。添加後、混合物を室温に加温し、16時間攪拌した。真空中でエーテルを除去し、得られた黄色の固体をn−ヘキサンで2回抽出した(20mL)。濾液を−20℃に冷却することにより、純粋な生成物(3.65g、63%)の単結晶を得た。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.5(m,2H)、7.4(m,3H)、3.6(m,4H)、1.8(s,15H)、1.7(m,6H)、0.1(s,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm):159.8、138.4、128.3、127.9.127.5、119.4、59.9、47.4(bs)、44.3、26.9、26.3、24.9、12.0、11.5により、特性付けた。X線構造を図1に示す。
IndTiCl(NC(Ph)(C10N)トルエンアダクト(化合物3)の合成。
ベンジルマグネシウムクロライド(4.0mL、1.0M、4.0mmol)をジエチルエーテル(40mL)中のピペリジン(0.34g、4.0mmol)の溶液に添加した。混合物を加熱し、1時間還流した。次に、ベンゾニトリル(0.42g、4.1mmol)を室温で添加した。16時間攪拌した後、トルエン(20mL)およびIndTiCl(1.08g、4.0mmol)を−78℃で添加し、混合物を室温に加温した。16時間後、溶媒を減圧下で除去し、生成物をトルエン(2×20mL)で抽出した。n−ヘキサン(40mL)を添加し、生成物を−20℃で結晶化させて1.21g(59%)の結晶を生成させた。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.0−7.5(m,14H)、3.7(m,2H)、3.2(bs,2H)、2.3,(s,3H)、1.6(m,6H)により、特性付けた。
配位子2−(2,6−ジメチル−フェニル)−2、3−ジヒドロ−イソインドール−1−イリデンアミンハイドロブロマイドの合成
2,6−ジメチルアニリン(6.2g、51mmol)をトルエン(250ml)中の2−シアノベンジルブロマイド(10.0g、51mmol)の溶液に添加した。溶液を加熱し、18時間還流した。生成された固体を濾別し、トルエン(2×25ml)で洗浄した。乾燥後、11.5gの所望の化合物を白色の固体として得た。濾液を加熱し、20時間還流した。さらに1.5gの純粋な生成物を取得し、13.0g(80%)の全収量を得た。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):11.1(bs,1H)、9.1(d,1H)、7.7(m,3H)、7.6(t,1H)、7.3(dd,1H)、7.2(dd,2H)、4.9(s,2H)、2.1(s,6H)により、および13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):162.9、141.8、136.3、134.7、131.5、131.4、130.4、129.7、127.6、127.5 123.7、57.8、18.0により、特性付けた。
CpTiCl(C1615)(化合物4)の合成。
CpTiCl(1.1g、5.0mmol)および2−(2,6−ジメチル−フェニル)−2,3−ジヒドロ−イソインドール−1−イリデンアミンハイドロブロマイド(1.6g、5.0mmol)をトルエン(50ml)中に懸濁させた。トリエチルアミン(1.5mL)を添加し、反応混合物を室温で18時間攪拌した。固体を濾別し、溶媒を真空中で濾液から除去した。固体をトルエン(80ml)で1回抽出した。抽出物を生成物の第1の画分に添加し、溶媒を真空中で除去し、0.82g(39%)の暗赤色の粉末を残存させた。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.9(d,1H)、7.6(t,1H)、7.5(t,2H)、7.2(t,1H)、7.1(d,2H)、6.2(s,5H)、4.7(s,2H)、2.3(s,6H)により、および13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):139.2、134.7、133.4、131.5、130.2、127.2、126.9、126.6、123.8、120.7、117.1、113.9、52.4、16.1により、特性付けた。
CpMeTiCl(C1615)(化合物11)の合成
MeCpTiCl(1.1g、3.8mmol)および2−(2,6−ジメチル−フェニル)−2,3−ジヒドロ−イソインドール−1−イリデンアミンハイドロブロマイド(1.1g、3.5mmol)をトルエン(40mL)中に懸濁させた。トリエチルアミン(2.0mL)を添加し、反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を加熱し、濾過した。濾液から少量の溶媒(10mL)をエバポレートし、残りの溶液を−20℃で貯蔵した。得られた結晶から液体をデカントした。結晶を乾燥させて0.23g(14%)を生成させた。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.8(d,1H)、7.5(m,3H)、7.1(m,3H)、4.7(s,2H)、2.3(s,6H)、1.9(s,15H)により、および13C NMR 75MHz(CDCl)δ(ppm):160.7、140.9、137.3、136.3、134.9、131.8、129.1、129.0、128.9、128.2、125.6、123.1、54.2、19.0、13.3により、特性付けた。
配位子N,N−ジイソプロピルベンズアミジンの合成
エーテル(50.0mL、3.0M、0.15mol)中のMeMgBrの溶液を50℃でトルエン(250mL)中のジイソプロピルアミン(16.17g、0.16mol)の溶液に添加した。混合物を1.5時間攪拌し、白色の沈殿を生成させた。次に、混合物を0℃に冷却し、ベンゾニトリル(15.4g、0.15mol)を添加した。混合物を室温に加温し、続いて、16時間攪拌した。GCにより決定された転化率は、90%であることが明らかにされた。混合物を水(100mL)でクエンチした。有機相を水性相から分離し、後者をジエチルエーテル(50mL)で2回抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、そして減圧下で溶媒を除去した。粗生成物を減圧下(0.52mbar)で145℃で蒸留し、15.3g(50%)の純粋な生成物を生成させた。配位子を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.2(m,5H)、5.7(bs,1H)、3.5(p,2H)、1.2(d,12H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)168.4、141.8、128.8、128.5、126.2、48.6、21.2により、特性付けた。
CpTiCl(NC(Ph)(PrN)(化合物5)の合成
トルエン(50mL)をCpTiCl(1.03g、4.7mmol)およびN,N−ジイソプロピルベンズアミジン(0.95g、4.7mmol)の混合物に添加した。EtN(2.5mL、1.83g、18.1mmol)を得られた鮮橙色の懸濁液に添加し、混合物を64時間攪拌した。H−NMRから、検出可能量の副生成物を伴うことなく、所望の錯体に100%変換されることが示された。混合物を濾過し、この溶液から−20℃で生成物を結晶化させ、0.98g(53%)の単結晶を生成させた。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.4(m,3H)、7.2(m,2H)、6.1(s,5H)、3.6(bd,2H)、1.6(bs,6H)、1.1(bs,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)166.9、138.4、129.8、129.4、126.1、116.0、53.4(bs)、49.2(bs)、20.7(bs)により特性付けた。X線構造を図2に与える。
MeCpTiCl(NC(Ph)(PrN)(化合物6)の合成
EtN(2.5mL、1.83g、18.1mmol)をトルエン(50mL)中のMeCpTiCl(1.45g、5.0mmol)およびN,N−ジイソプロピルベンズアミジン(1.00g、4.9mmol)の懸濁液に添加した。混合物を16時間攪拌した。H−NMRから、検出可能量の副生成物を伴うことなく、所望の錯体に100%変換されることが示された。混合物を濾過し、残渣をn−ヘキサンで濯ぎ、この溶液から−20℃で生成物を結晶化させ、1.20g(54%)の結晶を与えた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,5H)、3.7(bs,2H)、1.8(s,15H)、1.5(bs,6H)、1.1(bs,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)165.5、138.1、129.0、128.7、127.2、52.5(bs)、48.3(bs)、21.1(bs)、12.9により、特性付けた。
配位子N,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロ−ベンズアミジンの合成
エーテル(8.0mL、3.0M、24mmol)中のEtMgBrの溶液を50℃でトルエン(60mL)中のジイソプロピルアミン(2.50g、24.8mmol)の溶液に添加した。混合物を1時間攪拌し、白色の沈殿を生成させた。次に、混合物を0℃に冷却し、2,6−ジルフルオロベンゾニトリル(3.34g、24mmol)を添加した。混合物を室温に加温し、続いて、16時間攪拌した。GCにより決定された転化率は、98%であることが明らかにされた。混合物をNHCl水溶液(aqueus)(1%、100mL)でクエンチした。有機相を水性相から分離し、後者をジエチルエーテル(200mL)で2回抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、減圧下で溶媒を除去し、5.40g(91%)の純粋な生成物を与えた。配位子を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.2(m,1H)、6.8(m,2H)、5.5(bs,1H)、3.7(bs,1H)、3.4(bs,1H)、1.5(bs,6H)、1.0(bs,6H)により、13C NMR 75MHz(CDCl)δ(ppm):158.9(dd,J=248Hz,J=8Hz)、155.7、130.1、130.0、129.8、112.1、112.0、111.9、111.852.0(bs)、46.2(bs)、21.3、20.5により、および19F(282MHz)(CDCl)δ(ppm)−114により、特性付けた。
CpTiCl(NC(2,6−FPh)(PrN)(化合物7)の合成
EtN(2.00mL、1.44g、14.3mmol)をトルエン(60mL)中のCpTiCl(1.00g、4.56mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(1.09g、4.56mmol)の混合物に添加した。沈殿がただちに生成された。続いて、黄色〜橙色の混合物を64時間攪拌した。混合物を80℃で濾過し、この溶液から4℃で生成物を結晶化させ、1.40g(73%)の単結晶を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.4(m,1H)、7.0(m,2H)、6.26(s,5H)、3.6(m,2H)、1.6(d,6H)、1.1(d,6H)により、13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)158.2(dd,J=250HzおよびJ=8Hz)、155.1、131.3(t,J=9Hz)、116.4、115.2(t,J=23Hz)、112.4(m)、54.1、49.4、20.8により、および19F(282MHz)(CDCl)δ(ppm)−114により、特性付けた。X線構造を図3に示す。
TMSCpTiCl(NC(2,6−FPh)(PrN)(化合物8)の合成
英国王立化学会誌(J.C.S.,Dalton Trans.)、1980年、1156頁に記載されるようにTMSCpTiClを調製した。
EtN(2.0mL、1.44g、14.3mmol)をトルエン(60mL)中のTMSCpTiCl(1.21g、4.17mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(1.00g、4.17mmol)の混合物に添加した。沈殿がただちに生成された。続いて、赤色の混合物を64時間攪拌した。混合物を濾過し、溶媒を減圧下で除去した。4℃でn−ヘキサンから生成物を沈澱させ、1.08g(52%)の橙色の粉末を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,1H)、6.9(m,2H)、6.3(m,2H)、6.1(m,2H)、3.5(m,2H)、1.6(d,6H)、1.1(d,6H)0.1(s,9H)により、13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)158.4(dd,J=250HzおよびJ=8Hz)、154.7、131.3(t,J=10Hz)、130.5、123.8、117.8、115.5、112.5(m)、54.2、49.5、21.0、0.0により、および19F(282MHz)(CDCl)δ(ppm)−114により、特性付けた。
MeCpTiCl(NC(2,6−FPh)(PrN)(化合物10)の合成
MeCpTiCl(7.24g、25mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(6.05g、25.2mmol)をトルエン(150mL)に溶解させた。次に、トリエチルアミン(4.0mL、2.9g、29mmol)を添加し、反応混合物を18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、残渣をトルエン(60mL)で1回濯いだ。合わせた有機相の溶媒を真空中で除去した。残渣をヘキサン(60mL)で1回摩砕し、12.18g(99%)の橙色の粉末を生成させた。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.2(pent,1H)、6.9(dd,2H)、3,8(bs,1H)3,6(sept,1H)、2.0(s,15H)、1.5(d,6H)、1.1(d,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)157.1(dd,J=250HzおよびJ=8Hz)、152.3、129.3(t,J=10Hz)、126.4、113.6(t,J=23Hz)、110.8(m)、51.4(bs)、47.3、19.5、19.3、12.0により、特性付けた。
MeCpTiMe(NC(2,6−FPh)(PrN)(化合物10M)の合成
メチルマグネシウムブロマイド(16.5mL、ジエチルエーテル中の3.0M溶液、49.5mmol)の溶液を−78℃でトルエン(100mL)中のMeCpTiCl(NC(2,6−FPh)(PrN)(12.18g、24.7mmol)の溶液に添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、真空中で濾液から溶媒を除去した。残渣をヘキサン(100mL)で摩砕し、黄色の粉末として10.9gの純粋な生成物を生成させた(97%)。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.8(d pent,1H)、7.0(dd,2H)、4.0(bs,1H)3,8(sept,1H)、1.9(s,15H)、1.8(d,6H)、1.3(d,6H)、0.0(s,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm):157.3(dd,J=248HzおよびJ=8Hz)、146.5、127.1(t,J=10Hz)、118.7、117.2(t,J=25Hz)、110.3(m)、50.5、47.1、45.9、20.1、19.4、10.3により、特性付けた。
配位子C−アントラセン−9−イル−C−ピペリジン−1−イル−メチレンアミン(ピペリジノアントラミジン)の合成
エーテル(3.3mL、3.0M、9.9mmol)中のMeMgBrの溶液を50℃でトルエン(50mL)中のピペリジン(1.11g、13.1mmol)の溶液に添加した。混合物を1時間攪拌し、白色の沈殿を生成させた。次に、混合物を0℃に冷却し、9−シアノアントラセン(2.00g、9.9mmol)を添加した。混合物を室温に加温し、続いて、混合物を16時間攪拌した。GCにより決定された転化率は、98%であることが明らかにされた。混合物をNHCl水溶液(1%、150mL)でクエンチした。有機相を水性相から分離し、後者をCHCl(250mL)で2回抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、減圧下で溶媒を除去し、粘着性の残留物を生成させた。リグロインで残渣を濯ぐことにより、純粋な生成物1.76g(62%)を得た。配位子を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):8.4(s,1H)、7.9(m,4H)、7.4(m,4H)、5.8(bs,1H)、4.0(bt,2H)、2.7(bt,2H)、1.8(bm,2H)、1.5(p,2H)、1.2(bm,2H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm):163.3、130.7、129.4、126.6、125.8、125.3、124.6、123.8、123.5、46.5、41.8、25.0、23.8、22.8により、特性付けた。
CpTiCl(NC(アントラセン)(C10N)(化合物9)の合成
EtN(2.00mL、1.44g、14.3mmol)をトルエン(50mL)中のCpTiCl(0.62g、2.8mmol)およびピペリジノアントラミジン(0.82g、2.8mmol)の混合物に添加し、続いて、混合物を16時間攪拌した。混合物を80℃で濾過し、減圧下で溶媒を除去した。生成物を熱トルエンから結晶化させ、0.83g(63%)の小さい黄色〜橙色の結晶を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):8.5(s,1H)、8.0(d,4H)、7.7(t,2H)、7.6(t,2H)、7.4(t,2H)、5.9(s,5H)、4.2(m,2H)、2.9(m,2H)、1.9(m,2H)、1.6(m,2H)、1.3(m,2H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)162.8、131.5、129.3、128.9、127.9、126.4、125.1、116.1、49.4、47.6、27.4、26.9、24.5により、特性付けた。
配位子N,N−ジイソプロピル−2,6−ジクロロ−ベンズアミジンの合成
エーテル(10mL、3.0M、30mmol)中のMeMgBrの溶液を50℃でトルエン(50mL)中のジイソプロピルアミン(3.38g、33.5mmol)の溶液に添加した。混合物を1時間攪拌し、白色の沈殿を生成させた。次に、混合物を0℃に冷却し、2,6−ジクロロベンゾニトリル(5.0g、29mmol)を添加した。混合物を室温に加温し、続いて、混合物を16時間攪拌した。GCにより決定された転化率は、100%であることが明らかにされた。混合物をNHCl水溶液(1%、150mL)でクエンチした。有機相を水性相から分離し、後者をCHCl(250mL)で2回抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、減圧下で溶媒を除去し、粘着性の残留物を生成させた。リグロインで残渣を濯ぐことにより、純粋な生成物2.50g(31%)を得た。溶媒を徐々にエバポレートすることにより、純粋な配位子の第2の部分(5.20g(65%))を得た。全収量:7.70g(97%)。配位子を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,2H)、7.1(m,1H)、3.6(p,1H)、3.2(p,1H)、1.6(d,6H)、1.1(d,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)160.7、138.5、132.7、129.5、128.6、52.7、46.2、21.5、20.2により、特性付けた。
CpTiCl((2,6−ClPh)(PrN)C=N)(化合物13)の合成.
EtN(2.5mL、1.8g、18mmol)をトルエン(60mL)中のCpTiCl(0.92g、4.2mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジクロロベンズアミジン(1.15g、4.2mmol)の混合物に添加した。続いて、混合物を16時間攪拌した。混合物を100℃で濾過し、この溶液から−20℃で生成物を結晶化させ、1.15g(61%)の赤色の単結晶を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,2H)、7.2(m,1H)、6.3(s,5H)、3.6(p,1H)、3.4(p,1H)、1.7(d,6H)、1.2(d,6H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)161.4、135.0、130.7、128.9、116.4、54.2、49.4、21.1、20.7により、特性付けた。X線構造を図4Aおよび4Bに与える。図4Bは、窒素原子N2がTi原子との相互作用を持たないことを明確に示している。
化合物MeCpTiCl((2,6−ClPh)(PrN)C=N)(化合物12)の合成
MeCpTiCl(1.0g、3.5mmol)および配位子(0.94g、3.5mmol)をトルエン(40mL)に溶解させた。トリエチルアミン(2mL)を添加し、反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を加熱し、濾過し、固体を除去した。濾液から少量の溶媒(10mL)を真空中でエバポレートした。結晶化させるために、得られた溶液を−20℃で貯蔵した。溶液をデカントし、結晶を真空中で乾燥させた。結晶化を2回反復し、0.33g(18%)の純粋な生成物を得た。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.2(d,1H)、7.1(dd,2H)、3,7(m,1H)3,5(sept,1H)、2.0(s,15H)、1.6(d,6H)、1.2(d,6H)により、特性付けた。
配位子N−(2,6−ジメチル−フェニル)−N−エチル−アントラセン−9−カルボキサミジンの合成
アセトアルデヒド(10g、0.23mol)およびモルシーブを脱ガスされたジエチルエーテル(250mL)中の2,6−ジメチルアニリン(25.0g、0.21mol)の溶液に逐次的に添加した。16時間後、転化率(GCにより)は64%であることが明らかにされた。混合物を濾過し、真空中で溶媒を除去し、28.2gの残渣を生成させた。この残渣を脱ガスされたエーテル(250mL)およびアセトアルデヒド(20g、0.45mol)に溶解させ、モルシーブを添加した。5時間攪拌した後、転化率は96%(GC)であることが明らかにされた。混合物を濾過し、NaSOで脱水し、濾過した。溶媒を真空中で除去し、Z異性体とE異性体との混合物である29.2g(96%)の純粋なイミンを与えた。
イミンをTHF(150mL)とMeOH(150mL)との混合物に溶解させ、0℃に冷却した。溶液にNaBH(15.2g、0.40mol)を少しずつ添加した。反応は発熱的であり、ガスの発生が明確に観測された。添加後、混合物を室温に加温した。反応は依然として発熱的であり、温度は40℃に上昇した。室温に到達した時、混合物を水で注意深くクエンチした。有機溶媒を減圧下で除去し、続いて、残渣をエーテル(3×150mL)で抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、エーテルを真空中で除去した。ショートパス蒸留の後、純粋なN−エチル−2,6−ジメチルアニリン(25.7g、90%)を得た。
MeMgBr(4.5mL、エーテル中の3.0M、13.5mmol)の溶液をトルエン(50mL)中のN−エチル−2,6−ジメチルアニリン(2.04g、13.7mmol)の溶液に添加した。続いて、混合物を50℃に加熱した。1時間攪拌した後、混合物を0℃に冷却し、9−シアノアントラセン(2.74g、13.7mmol)を添加した。混合物を室温で16時間攪拌した。混合物の色は、暗緑色であった。混合物を水でクエンチし、生成物をエーテル(3×100mL)で抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、減圧下で溶媒を除去した。リグロイン/エーテル(4:1)で摩砕することにより、粗生成物をさらに精製した。生成物を乾燥させ、2.50g(53%)を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):8.5(s,1H)、8.4(d,2H)、8.1(d,2H)、7.6(p,4H)、7.3(s,3H)、5.7(vbs,1H)、3.1(q,2H)、2.7(s,6H)、0.70(t,3H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)164.1、137.6、131.8、129.9、129.3、129.1、128.2、128.1、126.8、126.7、126.4、125.9、125.7、46.7、20.0、14.6により、特性付けた。
CpTiCl((アントラシル)(Et(2,6−MePh)N)C=N)(化合物14)の合成
EtN(2.5mL、1.8g、18mmol)をトルエン(50mL)中のCpTiCl(0.75g、3.4mmol)およびN−(2,6−ジメチル−フェニル)−N−エチル−アントラセン−9−カルボキサミジン(1.20g、3.4mmol)の混合物に添加した。続いて、混合物を16時間攪拌した。混合物を100℃で濾過し、この溶液から−20℃で生成物を結晶化させ、1.24g(68%)の結晶を生成させた。
生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):8.5(d,3H)、8.0(d,2H)、7.7(t,2H)、7.5(t,2H)、7.2(m,5H)、6.0(s,5H)、3.1(q,2H)、2.7(s,6H)、0.7(t,3H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)168.0、136.14、131.7、129.9、129.5、129.4、129.0、128.6、127.6、126.2、125.4、116.1、47.9、20.4、13.8により、特性付けた。
配位子N,N−ジイソプロピル−o−トルアミジンの合成
エーテル(12.9mL、3.0M、38.7mmol)中のMeMgBrの溶液を50℃でトルエン(60mL)中のジイソプロピルアミン(3.91g、38.7mmol)の溶液に添加した。混合物を1時間攪拌し、白色の沈殿を生成させた。次に、混合物を0℃に冷却し、トルニトリル(4.53g、38.7mmol)を添加した。混合物を室温に加温し、続いて、16時間攪拌した。混合物を水(100mL)でクエンチした。有機相を水性相から分離し、後者をジエチルエーテル(150mL)で2回抽出した。合わせた有機相をNaSOで脱水し、濾過し、減圧下で溶媒を除去し、粘着性の残留物を与えた。この残渣をリグロインで摩砕し、4.40g(52%)の純粋な生成物を与えた。
配位子を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.1(m,4H)、5.6(bs,1H)、3.5(bs,2H)、2.2(s,3H)、1.3(bd,12H)により、および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm):167.1、141.1、133.9、130.6、128.0、126.2、21.2(bs)、19.3により、特性付けた。
CpTiCl((o−トリル)(PrN)C=N)(化合物21)の合成
EtN(2.7mL、2.0g、20mmol)をトルエン(80mL)中のCpTiCl(3.61g、16.5mmol)およびN,N−ジイソプロピルトルアミジン(3.59g、16.5mmol)の混合物に添加した。続いて、混合物を16時間攪拌した。混合物を100℃で濾過し、この溶液から室温で生成物を結晶化させ、濾過後、第1の画分の1.90g(29%)の結晶を生成させた。濾液の溶媒を減圧下で除去し、第2の画分の4.67g(70%)の橙色の粉末を生成させた。両方の画分のH NMRおよび13C−NMRのスペクトルは、同等であった;H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,3H)、7.1(m,1H)、6.0(s,5H)、3.5(sept,2H)、2.3(s,3H)、1.7(d,3H)、1.6(d,3H)、1.1(d,3H)、1.0(d,3H)および13C−NMR(75.5MHz)(CDCl)δ(ppm)166.5、137.7、134.3、131.5、129.6、126.6.、124.9、115.9、53.3、49.2、20.9、20.8、20.6、19.5。
配位子N,N−ジシクロヘキシルベンズアミジンの合成
ジシクロヘキシルアミン(18.1g、0.100mol)をジエチルエーテル(150mL)に溶解させた。溶液を還流温度に加熱し、メチルマグネシウムブロマイド(34mL、ジエチルエーテル中の3.0M、0.10mol)の溶液を20分間かけて滴下した。添加後、反応混合物を室温で4時間攪拌した。ベンゾニトリル(10,3g、0.100mol)を添加し、反応混合物を室温で20時間攪拌した。塩化アンモニウム(水中の10重量%、100mL)の溶液を添加した。水層と有機層とを分離し、水層をジエチルエーテル(150mL)で2回抽出した。合わせたジエチル層をNaSOで脱水し、濾過し、溶媒を濾液からエバポレートし、黄色のワックス(23.6g)を生成させた。ショートパス蒸留(クーゲルロール(kugelrohr)、P=0.8mbar、T=150℃)により、生成物をさらに精製した。収率19,5g(69%)。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(dd,3H),、7.2(dd,2H)、5.70(bs,1H)、3,1(tt,2H)、2.0(bq,4H)、1.7(m,8H)、1.5(d,2H)、1.1(m,6H)により、および13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):169.3、141.9、128.7,、128.3,、126.2、58.6、31.6、27.0、25.8により、特性付けた。
MeCpTiCl((CyN)(Ph)C=N)(化合物19)の合成
トリエチルアミン(1.5mL、1.1g、11mmol)をトルエン(70mL)中のN,N−ジシクロヘキシルベンズアミジン(3.26g、 11.5mmol)およびMeCpTiCl(2.76g、9.5mmol)の溶液に添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を真空中で乾燥させた。残渣をヘキサン(50mL)で2回洗浄し、生成物を減圧下で乾燥させた。鮮橙色の粉末として生成物4.34g(85%)を得た。粉末を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(m,1H)、7.0(t,2H)、3.3(bt,2H)、2.6(bs,2H)、1.8(s,15H)、1.6−0.8(bm,18H)により、および13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):166.1、138.1、129.H NMR(300MHz)28.6、127.2、127.0、61.6(b)、58.7(b)、32.1(b)、30.1(b)、26.8(b)、26.1(b)、25.4(b)、25.0(b)、12.8により、特性付けた。
BuCpTiCl((PrN)(2,6−FPh)C=N)(化合物15)の合成
高分子(Macromolecules)、2000年、第33巻、2796頁に記載されるようにn−BuCpTiClを調製した。
トリエチルアミン(0.26g、2.6mmol)をトルエン(10mL)中のn−BuCpTiCl(0.63g、2.3mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(0.55g、2.3mmol)の溶液に添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、トルエン(10mL)で2回濯いだ。合わせた有機相の溶媒および溶媒を真空中で除去した。残渣をジエチルエーテルでフラッシュし、黄色の橙色の粉末として生成物を残存させた。収率0.94g(85%)。
これらの粉末を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(sept,1H)、6.9(dd,2H)、6.1(s,4H)、3.6(dsept,2H)、2.4(t,2H)、1.6(d,6H)、1.4(sept,2H)、1.2(m,2H)、1.1(d,6H)、0.8(t,3H)により、13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):154.1(dd,J=240HzおよびJ=8Hz)152.6、134.6、128.8(d,J=52.5Hz)、129.0、114.4、113.4、110.4、110.2、51.8、47.1、30.7、28.5、20.7、8.8、18.6、12.1により、anf 19F NMR(282MHz)(CDCl)δ(ppm):−113.4(s)により、特性付けた。
CpTiCl((PrN)(2,6−FPh)C=N)(化合物16)の合成
有機金属化学誌(J.Organomet.Chem)、2000年、第599巻、107頁に記載されるようにペンタフルオロフェニルシクロペンタジエニルチタントリクロライドを調製した。
ペンタフルオロフェニルシクロペンタジエニルチタントリクロライド(0.79g、2.0mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(0.49g、2.0mmol)をトルエン(10mL)に溶解させた。トリエチルアミン(0.21g、2.1mmol)を添加し、反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、濾液を−20°で24時間貯蔵し、1.04g(88%)の鮮黄色の結晶を生成させた。結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.3(pent,1H)、7.0(dd,2H)、6.7(m,2H)、6.3(dd,2H)、3.7(m,1H)、3.6(sept,1H)1.6(d,6H)、1.1(d,2H)により、13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):158.2、(dd,J=248HzおよびJ=8Hz)、155.1、146.7、143.4、142.0、139.9、138.6、136.7(d,J=5Hz)、131.7(d,J=10Hz)、131.5、116.0(d,J=17Hz)、115.9、112.7(m)、112.4(m)、54.3、49.8、20.8、20.7により、および19F NMR(282MHz)(CDCl)δ(ppm):−113.6(s,2F)、−139.1(dd,2F)、−156.7(t,1F)、−163.6(dt,2F)により、特性付けた。
IndTiClPrN)(2,6−FPh)C=N).(化合物17)の合成
インデニルチタントリクロライド(0.65g、2.5mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(0.60g、2.5mmol)をトルエン(10mL)に溶解させた。トリエチルアミン(0.26g、2.5mmol)を添加し、反応混合物を室温で18時間攪拌した。反応混合物を濾過し、トルエン(10mL)で1回濯いだ。得られた溶液を−80℃で24時間貯蔵した。0.77g(65%)の赤色の結晶を得た。これらの結晶を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.5(dd,2H)、7.3(pent,1H)、7.2(dd,2H)、7.0(dd,2H)、6.5(t,2H)、6.3(d,2H)、3.6(sept,2H)、1.6(d,6H)、1.2(d,2H)により、および19F NMR(282MHz)(CDCl)δ(ppm):−113.3により、特性付けた。
N,N−ジシクロヘキシル−2,6−ジフルオロベンズアミジンの合成
ジシクロヘキシルアミン(9.06g、50.1mmol)をトルエン(125mL)に溶解させた。溶液を50℃に加温し、メチルマグネシウムブロマイドの溶液を添加し(16.7mL、ジエチルエーテル中の3.0M、50.1mmol)、反応混合物を50℃で2時間攪拌した。混合物を0℃に冷却し、2,6−ジフルオロベンゾニトリル(6.80g、48.9mmol)。45時間後、反応混合物を、水中の塩化アンモニウムの溶液(80mL中の3.0g)でクエンチした。水相と有機相とを分離し、水層をジエチルエーテル(40mL)で3回抽出した。合わせた有機溶液を硫酸ナトリウムで脱水した。硫酸ナトリウムを濾別し、濾液を蒸発乾固させ、14.2g(89%)の生成物を生成させた。生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.2(pent,1H)、6.8(dd,2H)、5.9(bs,1H)、3.5−2.3(bm,3H)、1.9−0.6(bm,19H)により、13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):158.9(dd,J=248Hz,J=8Hz)156.4、130.1、130.0、129.8、118.8、118.4、118.1、12.1、111.7、61.3(bs)、56.9(bs)、32.0(bs)、30.1(bs)、26.8(bs)、25.8により、および19F NMR(282MHz)(CDCl)δ(ppm):−114.3(s)により、特性付けた。
MeCpTiCl(CyN)(2,6−FPh)C=N)(化合物18)の合成
トリエチルアミン(0.25g、2.5mmol)をトルエン(10mL)中のN、N−ジシクロヘキシル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(0.79g、2.5mmol)およびMeCpTiCl(0.72g、2.5mmol)の溶液に添加した。反応混合物を室温で18時間攪拌した。
反応混合物を濾過し、透明溶液が濁った状態になるまで減圧下で濾液の体積を減少させた。
次に、ヘキサン(10mL)を添加し、混合物を−20℃で24時間貯蔵した。溶媒を結晶化生成物からデカントし、生成物を減圧下で乾燥させ、1.0g(72%)の生成物を与えた。この生成物を、H NMR(300MHz)(CDCl)δ(ppm):7.5(dd,2H)、7.3(m,1H)、7.2(dd,2H)、7.0(t,2H)、6.5(t,2H)、6.3(d,2H)、3.6(m,2H)、1.6(d,6H)、1.2(d,2H)により、13C NMR(75MHz)(CDCl)δ(ppm):158.5(dd,J=248HzおよびJ=8Hz)、153.8、130.5、130.3、130.2、127.7、115.3(d,J=24Hz)、112.0(dd,J=23HzおよびJ=2Hz)、58.7、32.0(bs)、30.4(bs)、26.7、26.4(bs)、25.5、25.2(bs)により、および19F NMR(282MHz)(CDCl)δ(ppm):−108.1(s)により、特性付けた。
第II部.バッチEP共重合の実施例および比較実験
ダブルインターミグおよびバッフルを備えた2リットルバッチオートクレーブ中で、バッチ共重合を行った。ラウダ・サーモスタット(Lauda Thermostat)により、反応温度を90℃に設定し制御した。種々の吸収媒体に接触させて、当業者に公知の水、酸素、および極性化合物のような触媒失活不純物を除去することにより、フィードストリーム(溶媒およびモノマー)を精製した。重合中、エチレンモノマーおよびプロピレンモノマーを反応器のガスキャップに連続的に供給した。反応器の圧力を背圧バルブにより一定に保持した。
窒素の不活性雰囲気中で、反応器に、950mlの溶媒、MAO−10T(クロンプトン(Crompton) トルエン中の10重量%)、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール(BHT)を充填した。1350rpmで攪拌しながら、反応器を90℃に加熱した。反応器を7bargに加圧し、エチレンとプロピレンとの決定された比の下で15分間コンディショニングした。次に、触媒成分を反応器に添加し、続いて、触媒槽を50mLのペンタメチルヘプタン(PMH)で濯いだ。トリチリウムテトラキス(パーフルオロフェニル)ボレート(TBF20)を使用した場合;触媒の添加直後にTBF20を添加した。10分間の重合の後、モノマーの流動を停止し、溶液をイソ−プロパノール中のイルガノックス−1076(Irganox−1076)の溶液の入った2Lエルレンマイヤーフラスコ中で注意深く放出し、減圧下で100℃で一晩乾燥させた。
固有粘度(IV)、分子量分布(SEC−DV)、および組成(FT−IR)に関して、ポリマーを分析した。実験条件および結果を、実施例1〜24については表1および2に、比較実験II−A〜II−Dについては表3および4に、それぞれ、与える。
第III部.バッチEPDM三元共重合(一般的手順)
ダブルインターミグおよびバッフルを備えた2リットルバッチオートクレーブ中で、バッチ三元共重合を行った。ラウダ・サーモスタット(Lauda Thermostat)により、反応温度を90℃に設定し制御した。種々の吸収媒体に接触させて、当業者に公知の水、酸素、および極性化合物のような触媒失活不純物を除去することにより、フィードストリーム(溶媒およびモノマー)を精製した。重合中、エチレンモノマーおよびプロピレンモノマーを反応器のガスキャップに連続的に供給した。反応器の圧力を背圧バルブにより一定に保持した。
窒素の不活性雰囲気中で、反応器に、PMH(950mL)、MAO−10T(クロンプトン(Crompton)、トルエン中の10重量%)、BHT、5−エチリデン−2−ノルボネン(ENB)(0.7mL)、および5−ビニル−2−ノルボネン(VNB)(0.7mL)を充填した。1350rpmで攪拌しながら、反応器を90℃に加熱した。反応器を加圧し、エチレンとプロピレンと水素(0.35NL/h)との決定された比の下でコンディショニングした。15分後、触媒成分を反応器中に添加し、続いて、触媒槽をPMH(50mL)で濯いだ。(TBF20を使用した場合;触媒の添加直後にボレートを添加した)。10分間の重合の後、モノマーの流動を停止し、溶液をイソ−プロパノール中のイルガノックス−1076(Irganox−1076)の溶液の入った2Lのエルレンマイヤーフラスコ中で注意深く放出し、減圧下で100℃で一晩乾燥させた。固有粘度(IV)、分子量分布(SEC−DV)、および組成(FT−IR)に関して、ポリマーを分析した。
実験条件および結果を、実施例25〜63については表5および6に、比較実験III−A〜III−Eについては表7および8に、それぞれ、与える。
表1〜8に与えられているポリマー中の残留Tiから、本発明に係る触媒の活性が公知の触媒の活性よりも高いと結論付けられうる。
第IV部.連続重合
一般的連続重合手順
3Lの容積を有する溶液重合反応器中で重合を行った。種々の吸収媒体に接触させて、当業者に公知の水、酸素、および極性化合物のような触媒失活不純物を除去することにより、フィードストリームを精製した。
本方法は、すべてのフィードストリームに関して連続的である。予備混合されたヘキサン(C6)、プロペン、エチレン、ジエン、水素、トリ−オクチルアルミニウム(TOA)、メチルアルミノキサン(クロンプトン(Crompton)から入手可能なMAO−30Tまたはいずれもアクゾ・ノーベル(Akzo Nobel)から入手可能なMMAO7もしくはPMAO−IP)、およびフェノールBHTを、予備冷却してから反応器に供給した。有機−金属化合物とBF15またはTBF20とを含有する溶液を、反応器に個別に供給した。イソ−プロパノール中のイルガノックス1076(Irganox 1076)の溶液が添加される排出ラインを介してポリマー溶液を連続的に取り出し、続いて、連続的にスチームストリッピングを行うことにより後処理した。ミルを用いてポリマーをバッチ方式で乾燥させた後、EPDMを得た。組成に関してはFT−IRを用いて、分子量および分子量分布に関してはムーニー粘度(ML(1+4)125℃)およびSEC−DVを用いて、ポリマーを分析した。
表9および10から、本発明に係る触媒が参照触媒よりも高い生産性およびムーニー性能を示すと結論付けられうる。
さらに、活性化剤としてのボレートやボランの不在下でさえも本発明に係る触媒が高い活性を有すると結論付けられうる。表9において比較実験IV−Bと実施例とを組み合わせると、本発明に係る触媒のムーニー性能が比較化合物IIのムーニー性能よりも高いことが示される。実施例IV−4と実験IV−Eとを比較すると、本発明に係る活性が公知の触媒の活性の10倍超であることが示される。
第V部.バッチ重合例.UHMWPE
重合実験
スターラーおよびバッフルを備えた1.5Lバッチオートクレーブ中で、重合を行った。ラウダ・サーモスタット(Lauda Thermostat)を用いて、反応温度を60℃に設定し調整した。種々の吸収媒体に接触させて、当業者に公知の水、酸素、および極性化合物のような触媒失活不純物を除去することにより、フィードストリームを精製した。重合中、エチレンモノマーを反応器のガスキャップに連続的に供給した。反応器の圧力を背圧バルブにより一定に保持した。
窒素の不活性雰囲気中で、反応器に、700mlの溶媒、MAO−10T(クロンプトン(Crompton)、トルエン中の10重量%)、4−メチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール(BHT)を充填した。500rpmで攪拌しながら、反応器を60℃に加熱した。反応器を7bargに加圧し、圧力および温度が一定に保持されるまで15分間コンディショニングした。次に、触媒成分を反応器に添加し、触媒槽を50mLのペンタメチルヘプタンで濯いだ。5分間の重合の後、モノマーの流動を停止し、溶液をイソ−プロパノール中のイルガノックス−1076(Irganox−1076)の溶液の入った2Lエルレンマイヤーフラスコ中で注意深く放出した。150℃で750mLのPMHで2回にわたり30分間反応器を攪拌することにより、反応器を洗浄した。イソ−プロパノール中のイルガノックス1076(Irganox 1076)ですべての溶液を安定化させ、減圧下で100℃で一晩乾燥させた。分子量分布に関してはSEC−MALLSを用いて、粘度データに関しては固有粘度(IV)を用いて、ポリマーを分析した。
本触媒を用いることにより、少なくとも4.000kg/molの重量平均分子量と2.6未満のMw/Mnとを兼ね備えた新しいUHMWPEを製造することが可能であった。
MeCpTiMe(NC(Ph)(C10N)のX線構造を示している。 CpTiCl(NC(Ph)(PrN)のX線構造を示している。 X線構造CpTiCl(NC(2,6−FPh)(PrN)を示している。 第1の投影図でCpTiCl(NC(2,6−ClPh)(PrN)のX線構造を示している。 第2の投影図でCpTiCl(NC(2,6−ClPh)(PrN)のX線構造を示している。

Claims (1)

  1. 少なくとも400,000g/molの重量平均分子量を有するUHMWPEであって、2.6未満の分子量分布M/Mを有することを特徴とする、UHMWPE。
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