JP2016528028A - 新規なニッケルベースの触媒組成物およびオレフィンのオリゴマー化方法におけるその使用 - Google Patents
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Abstract
Description
(触媒組成物)
本発明の第1の目的は、新規な触媒組成物であって、
− 少なくとも1種のニッケル前駆体Aを、
− 式(R1)(R’1)P−N(R3)−P(R2)(R’2)の少なくとも1種のジホスフィナミンリガンドB1、または
− 式(R3)N=P(R1)(R’1)−P(R2)(R’2)のイミノビスホスフィンリガンドB2、または
− 式(R3)N=P(R2)(R’2)−P(R1)(R’1)のイミノビスホスフィンリガンドB’2
と共に含み、式中、
− 基R1およびR’1は、同一であっても異なってもよいものであり、かつ、連結されてもされなくてもよいものであり、これらは、非芳香族基から選択される、
− 基R2およびR’2は、同一であっても異なってもよいものであり、かつ、連結されてもされなくてもよいものであり、これらは、芳香族基から選択される、
− R3は、水素、ハロゲン、脂肪族炭化水素基、および芳香族基から選択され、該脂肪族炭化水素基は、環式また非環式であり、ヘテロ元素を含有してもしてなくてもよく、該芳香族基は、ヘテロ元素を含有してもしてなくてもよく、置換されてもされてなくてもよい、
触媒組成物に関する。
本発明による触媒組成物は、化学変換反応、例えば、水素添加、ヒドロホルミル化、クロスカップリングまたはオレフィンのオリゴマー化の反応において用いられ得る。特に、本発明による触媒組成物は、オレフィンであって、有利には2〜10個の炭素原子を含むもののオリゴマー化の方法において;好ましくはエチレンまたはプロピレンのダイマー化の方法において用いられる。
(リガンドの合成)
イミノビスホスフィンリガンドR’−SO2−N=P(R1)(R’1)−P(R2)(R’2)は、スルホンアミドと2当量のクロロホスフィン(同一であっても異なってもよい)とを、トリエチルアミンの存在下に反応させることによって調製されかつ単離された。例は、R1=R’1=R2=R’2であるリガンド(1)および(2)(比較例)およびR1=R’1およびR2=R’2でありかつR1はR2とは異なるリガンド(3)、(3’)、(4)および(4’)によって提供される。4種のリガンドの構造は、以下に示される。
新規に蒸留されたクロロジフェニルホスフィン(0.760mL,4.24mmol,2当量)が、4−ブロモベンゼンスルホンアミド(500mg,2.12mmol,1当量)およびトリエチルアミン(1.6mL,11.2mmol,5.3当量)のTHF(10mL)中の溶液に、周囲温度でかつ激しい撹拌下に1滴ずつ加えられた。一旦、添加が完了したところで、混合物は、5分にわたって撹拌され、次いで、懸濁液は、窒素雰囲気下に焼結ガラスフィルタ上でろ過された。溶媒および揮発成分の蒸発により、固体が形成されるに至った。この固体は、最小限のジクロロメタン中に溶解させられ、次いで、ペンタン(20mL)が加えられた。この溶液を蒸発させることによって、沈殿物が現れた。シリンジを用いて上澄みが除去され、固体が、次いで、ペンタンにより洗浄され(2×10mL)、真空下に乾燥させられて、リガンド(1)が、白色粉体の形態で提供された(単離収率:68%)。
1H NMR(300MHz, CD2Cl2):δ 7.82-6.89(m, 24H).31P NMR(121MHz, CD2Cl2) 19.72(d, J=281.1Hz), -18.74(d, J=281.1Hz).
31P{1H} NMR(121MHz, CD2Cl2): 19.72(d, J=279.9Hz), -18.74(d, J=281.2Hz).
MS(FAB+): m/z C30H25NO2P2BrS([MH]+)についての計算値: 606.0248;実測値: 606.0255
新規に蒸留されたクロロジフェニルホスフィン(0.840mL,4.68mmol,2当量)が、4−ブチルベンゼンスルホンアミド(500mg,2.34mmol,1当量)およびトリエチルアミン(1mL,7.17mmol,3当量)のTHF(20mL)中の溶液に、周囲温度でかつ激しい撹拌下に1滴ずつ加えられた。一旦添加が完了したところで、混合物は、5分にわたって撹拌され、次いで、懸濁液は、窒素雰囲気下に焼結ガラスフィルタ上でろ過された。溶媒および揮発成分の蒸発により、油状物が形成されるに至った。この油状物は、ジエチルエーテル(10mL)に溶解させられ、溶液は蒸発させられた。この工程は、生成物が沈殿するまで4回繰り返された。固体は、次いで、真空下に乾燥させられて、白色粉体の形態でリガンド(2)が提供された(単離収率:79%)。
1H NMR(300MHz, CD2Cl2): δ 7.91-6.33(m, -CHAr, 24H), 2.59(t, CH3-CH2-CH2-CH 2 -CAr, J=7.7Hz, 2H), 1.57(m, CH3-CH2-CH 2 -CH2-CAr, 2H), 1.33(m, CH3-CH 2 -CH2-CH2-Car, 2H), 0.93(t, CH 3 -CH2-CH2-CH2-Car, J=7.3Hz, 3H).
31P NMR(121MHz, CD2Cl2): δ 19.47(d, J=277.9Hz), -17.90(d, J=278.0Hz).
MS(FAB+): m/z C34H34O2NP2Sについての計算値([M+H]+): 582.1786;実測値: 582.1790
新規に蒸留されたクロロジフェニルホスフィン(9.38mmol,1当量)が、4−ブチルベンゼン−1−スルホンアミド(9.38mmol,1当量)およびトリエチルアミン(25mmol)のTHF(20mL)中の溶液に、周囲温度でかつ激しい撹拌下に1滴ずつ加えられた。懸濁液は、一晩、周囲温度で撹拌下にしておかれた。溶媒および揮発成分の蒸発により、固体が形成されるに至った。この固体は、ジクロロメタン10mLに溶解させられ、次いで、ペンタン(40mL)が加えられ、沈殿物が現れた。シリンジを用いて上澄みは除去され、固体は、次いで、ペンタンにより洗浄され(2×20mL)、真空下に乾燥させられて、白色粉体の形態でN−ジフェニルホスフィノ−4−ブチルベンゼンスルホンアミドが提供された。この化合物は、単離されかつ精製されるかまたは合成の別の段階に直接的に用いられ得た(単離収率:74%)。
ジイソプロピルクロロホスフィン(0.746mL,4.68mmol,1当量)が、N−ジフェニルホスフィノ−4−ブチルベンゼンスルホンアミド(1.86g,4.68mmol,1当量)およびトリエチルアミン(1.30mL,9.36mmol,2当量)のTHF(20mL)中の溶液に、周囲温度でかつ激しい撹拌下に1滴ずつ加えられた。一旦添加が完了したところで、混合物は、10分にわたって撹拌され、次いで、懸濁液は、窒素雰囲気下に焼結ガラスフィルタ上でろ過された。溶媒および揮発成分の蒸発により、油状物が形成されるに至った。ペンタン(20mL)がこの油状物に加えられ、次いで、麻砕の後、シリンジを用いてペンタンが除去された。油状物は、次いで、ペンタン(10mL)中に懸濁させられ、溶液は、真空下に蒸発させられた。この工程は、ペンタンにより1回、次いで、ジエチルエーテル(10mL)により2回繰り返され、固体が形成された。固体は、ペンタンにより洗浄され(2×10mL)、次いで、真空下に乾燥させられ、白色固体の形態でリガンド(3)が提供された(単離収率:34%)。
1H(300MHz, CD2Cl2): δ: δ 7.98-7.83(m, 4H, -PPh 2 ), 7.76-7.64(m, 2H, -CH2-Ar-SO2), 7.60-7.35(m, 6H, -PPh 2 ), 7.23-7.12(m, 2H, -CH2-Ar-SO2), 2.69-2.57(t, 2H, J=7.4Hz, CH3-CH2-CH2-CH 2 -Ar), 2.44(m, 2H, CH3-CH-CH3), 1.69-1.48(m, 2H, CH3-CH2-CH 2 -CH2-Ar), 1.35(m, 2H, CH3-CH 2 -CH2-CH2-Ar), 1.18-0.99(m, 12H, CH 3 -CH-CH 3 ), 0.93(t, J=7.3Hz, 3H, CH 3 -CH2-CH2-CH2-Ar).
31P(121MHz, CD2Cl2) δ: 20.13(d, J=311.6Hz); 2.80(d, J=311.6Hz).
ジシクロヘキシルホスフィン(0.200mL,0.91mmol,1当量)が、N−ジフェニルホスフィノ−4−ブチルベンゼンスルホンアミド(0.361g,0.91mmol,1当量)およびトリエチルアミン(0.126mL,1.82mmol,2当量)のTHF(10mL)中の溶液に、周囲温度でかつ激しい撹拌下に1滴ずつ加えられた。一旦、添加が完了したところで、混合物は、5分にわたって撹拌され、次いで、懸濁液は、窒素雰囲気下に焼結ガラスフィルタ上でろ過された。溶媒および揮発成分の蒸発により、油状物が形成されるに至った。ペンタン(10mL)が、この油状物に加えられ、次いで、摩砕の後、それは、真空下に蒸発させられた。この工程は、ペンタンにより1回、次いで、ジエチルエーテル(10mL)により2回繰り返され、固体が形成された。この固体は、真空下に乾燥させられ、白色固体の形態でリガンド(4)が提供された(単離収率:51%)。
1H NMR(300MHz, CD2Cl2): δ 7.90(dd, J=12.5, 7.6Hz, 4H, PPh 2 ), 7.78-7.67(dd, J=8.4, 2.0Hz, 2H, Ar-SO2), 7.61-7.40(m, 6H, PPh 2 ), 7.18(dd, J=8.4, 2.0Hz, 2H, Ar-SO2), 2.63(t, J=7.6Hz, 2H, -CH 2 -Ar), 2.30-2.01(m, 2H, Cy), 1.81(m, 2H, Cy), 1.73-1.49(m, 8H, Cy), 1.73-1.49(m, 2H, -CH 2 -CH2-Ar), 1.33(dt, J=16.3, 7.3Hz, 2H, -CH 2 -CH2-CH2-Ar), 1.17(m, 10H, Cy), 0.93(t, J=7.3Hz, 3H, H 3 C-CH2-CH2).
31P NMR(121MHz, CD2Cl2): δ 20.44(d, J=314.9 Hz), -4.98(d, J=314.4Hz).
MS(FAB+) : m/z C34H34O2NP2Sについての計算値([M+H]+): 594.2725; 実測値: 594.2732.
リガンド(1)、(2)、(3)、(3’)、(4)および(4’)が、NiBr2(dme)との混合物中に置かれ、それぞれ、組成物(5)、(6)、(7)、(7’)、(8)および(8’)が提供された。組成物(9)は、トリシクロヘキシルホスフィンおよびNiCl2を含む参照組成物である。
4−ブロモ−N−(1,1,2,2−テトラフェニルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(1)(200mg,0.331mmol,1.01当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(101mg,0.327mmol,1当量)が、トルエン(3mL)中に懸濁させられた。溶液は、次いで蒸発させられ、反応溶媒中に希釈された。
4−ブチル−N−(1,1,2,2−テトラフェニルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(2)(200mg,0.344mmol,1当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(106mg,0.344mmol,1当量)が、トルエン(3mL)中に懸濁させられた。
4−ブチル−N−(1,1−ジイソプロピル−2,2−ジフェニルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(3)(400mg,0.786mmol,1当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(266mg,0.864mmol,1.1当量)が、ジクロロメタン(5mL)中に懸濁させられた。
4−ブチル−N−(1,1−ジフェニル−2,2−ジイソプロピルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(3’)(400mg,0.786mmol,1当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(266mg,0.864mmol,1.1当量)が、ジクロロメタン(5mL)中に懸濁させられた。
4−ブチル−N−(1,1−ジシクロヘキシル−2,2−ジフェニルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(4)(98mg,0.165mmol,1.02当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(50mg,0.162mmol,1当量)が、ジクロロメタン(3mL)中に懸濁させられた。
4−ブチル−N−(1,1−ジフェニル−2,2−ジシクロヘキシルジホスファニリデン)ベンゼンスルホンアミド(4’)(98mg,0.165mmol,1.02当量)および臭化ニッケル(II)(ジメトキシエタン)(50mg,0.162mmol,1当量)が、ジクロロメタン(3mL)中に懸濁させられた。
エチレンのオリゴマー化反応は、組成物(5)および(6)および(7)、(7’)および(8’)により、メチルアルミノキサン(MAO)の存在下に、45℃で、30バール(1バール=0.1MPa)のエチレン下に評価された。
100mLの反応器が、真空下に100℃で2時間にわたって乾燥させられ、エチレンにより加圧された。触媒が導入され(トルエン8mL中0.1mmol)、続けて、メチルアルミノキサン(2mL,トルエン中10%,300当量)が導入された。温度および圧力は、45℃および35バールに設定された。撹拌が開始された(t=0)。設定反応時間の後、反応器は、撹拌下に周囲温度に冷却されかつ減圧された。液相は、H2SO4水溶液により中和され、GCにより分析された。
プロピレンのオリゴマー化は、2種の異なる活性化剤:EADC(ethylaluminium dichloride:二塩化エチルアルミニウム)およびMAO(methylaluminoxane:メチルアルミノキサン)により行われた。組成物(9)NiCl2(PCy3)2により行われた試験は、参照試験である。
(操作条件)
250mLの反応器が、真空下に100℃で2時間にわたって乾燥させられ、10℃に冷却され、次いで、プロピレンを充填された(圧力1.4バール)。クロロベンゼン33mLおよびn−ヘプタン10mL(正確に計量された内部標準)が、次いで、導入され、続けて、プロピレン8gが導入された。反応器は、撹拌下に、−10℃に冷却された。EADC(二塩化エチルアルミニウム,トルエン中0.075M,15当量,2mL)活性化剤が、次いで、注入され、続いて、触媒(クロロベンゼン5mL中0.1mmol)が注入された。プロピレン12gが、次いで、導入された。撹拌が、次いで、開始された(t=0)。温度は、10分にわたって、−10℃に維持され、次いで、なめらかに10℃に上げられた。プロピレンの消費に続いて、圧力が低下させられた。液相が、次いで、除去され、NaOH水溶液により中和された。有機相が計量され、クライオスタットを備えたGCによって分析された。結果は、表2に示される。
Claims (11)
- 触媒組成物であって、
− 少なくとも1種のニッケル前駆体Aを、
− 式(R1)(R’1)P−N(R3)−P(R2)(R’2)の少なくとも1種のジホスフィナミンリガンドB1、または
− 式(R3)N=P(R1)(R’1)−P(R2)(R’2)のイミノビスホスフィンリガンドB2、または
− 式(R3)N=P(R2)(R’2)−P(R1)(R’1)のイミノビスホスフィンリガンドB’2
と共に含み、ここで、
− 基R1およびR’1は、同一であっても異なってもよいものであり、かつ、連結されてもされてなくてもよいものであり、これらは、非芳香族基から選択される、
− 基R2およびR’2は、同一であっても異なってもよいものであり、かつ、連結されてもされてなくてもよいものであり、これらは、芳香族基から選択される、
− R3は、水素、ハロゲン、脂肪族炭化水素基、および芳香族基から選択され、該脂肪族炭化水素基は、環式または非環式であり、ヘテロ元素を含有してもしてなくてもよく、該芳香族基は、ヘテロ元素を含有してもしてなくてもよく、かつ、置換されてもされてなくてもよい、
触媒組成物。 - 基R1およびR’1は、ケイ素を含有しない非芳香族基から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 基R1およびR’1は、置換型または非置換型のメチル、エチル、イソプロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、tert−ブチル、ペンチル、シクロヘキシルの基から選択される、請求項1または2に記載の組成物。
- 基R2およびR’2は、フェニル、o−トリル、m−トリル、p−トリル、メシチル、3,5−ジメチルフェニル、4−メトキシフェニル、2−メトキシフェニル、2−イソプロポキシフェニル、4−メトキシ−3,5−ジメチルフェニル、3,5−ジtert−ブチル−4−メトキシフェニル、3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル、ベンジル、ナフチルおよびピリジルから選択され、これらは、置換されてもされてなくてもよく、かつ、ヘテロ元素を含有しても含有してなくてもよい、請求項1〜3のいずれか1つに記載の組成物。
- 化合物Cをさらに含み、該化合物Cは、トリス(ヒドロカルビル)アルミニウム化合物、塩素含有または臭素含有のヒドロカルビルアルミニウム化合物、アルミノキサン、有機ホウ素化合物およびプロトンを供与することのできる有機化合物またはプロトンを受容することのできる有機化合物によって形成される群から選択され、単独でまたは混合物として用いられる、請求項1〜4のいずれか1つに記載の組成物。
- オレフィン供給原料のオリゴマー化方法であって、溶媒が存在するかまたは存在しないで、前記供給原料を、請求項1〜5のいずれか1つに記載の組成物と接触させる工程を含む、方法。
- オレフィンは、エチレン、プロピレン、n−ブテンおよびn−ペンテンから、単独でまたは混合物として、高純度にまたは希釈されて選択される、請求項6に記載の方法。
- ニッケルは、1×10−8〜1mol/Lの濃度で存在する、請求項6または7に記載の方法。
- 大気圧と20MPaとの間の範囲内の全圧および−40〜+250℃の範囲内の温度で操作される、請求項6〜8のいずれか1つに記載の方法。
- 反応は、ダイマー化反応である、請求項6〜9のいずれか1つに記載の方法。
- 反応は、エチレンまたはプロピレンのダイマー化反応である、請求項10に記載の方法。
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