次に、本願の特定の実施形態について説明する。しかしながら、本開示は異なる形態で具体化されてもよく、本開示に記載の実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり、本主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
化合物、配位子、錯体、金属−配位子化合物または錯体は、「ホスファグアニジン化合物」と呼ばれる。しかしながら、用語「ホスホリルグアニジン」は、互換的であると考えられ、したがって「ホスホリルグアニジン」の使用は、「ホスファグアニジン」と呼ばれる化合物を除外せず、その逆もまた同様である。
いくつかの実施形態では、ホスファグアニジン配位子は、ジアルキルもしくはアリールホスフィンを使用する市販のカルボジイミドのヒドロホスフィン化を介する単一工程で、または対応するイソチオシアネートで始まる4工程シーケンスを通して得てもよい。アミンとの縮合は、チオ尿素を生成し、次いでこれをヨードメタンでメチル化してメチルイソチオ尿素を高収率で得る。トリエチルアミンの存在下で化学量論的硝酸銀で活性化すると、化学量論量以下の量のn−ブチルリチウムまたはKHMDSを使用して二置換ホスフィンおよびホスフィンボランを挿入するのに適した求電子剤であるカルボジイミドが生成される。最初の2つの反応は、精製を必要とせず、最後の2つの反応に必要とされる唯一の精製は、不溶性副生成物を除去するためにヘキサンおよび/またはトルエンまたはベンゼンを使用するセライト(登録商標)またはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィルターによる濾過である。様々な合成経路のさらなる説明は、以下の実施例の節に提供される。
ホスファグアニジン金属−配位子
以下に示すように、式Iは、その構造骨格の一部として少なくとも2つのホスファグアニジン部分および遷移金属中心を有する。ホスファグアニジン部分の一般構造は、この開示内の他の配位子および他のホスファグアニジン金属錯体に見出すことができる。
式Iにおいて、各R1、R5、R6、およびR10は独立して、水素化物、脂肪族、ヘテロ脂肪族、芳香族、およびヘテロ芳香族部分から選択される同じまたは異なる部分を含む。各R2、R3、R7、およびR8は独立して、脂肪族部分、ヘテロ脂肪族部分、芳香族部分、またはヘテロ芳香族部分から選択される同じまたは異なる部分を含む。各R4およびR9は独立して、孤立電子対または窒素、酸素、硫黄、もしくはホウ素を含むがこれらに限定されないヘテロ原子を含む。Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムから選択され、各Xは独立して、脂肪族部分、芳香族部分、ハライド、NRN 2部分、またはハライド部分から選択され、RNが、アルキル、アリール、またはヘテロアリール部分から選択され、各点線は、任意で架橋結合を定義する。
式Iによるホスファグアニジン錯体の一実施形態は、メチル、トリメチルシリルメチレン、またはベンジル、クロロ、またはNMe2部分を含むがこれらに限定されないアルキル部分から選択されるXを含む。R2、R3、R7、およびR8は、フェニル環、置換フェニル環、またはアルキル基から選択される同じまたは異なる部分を含み、R4およびR9は、孤立電子対を含み、R1、R5、R6、およびR10は、水素化物、メチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシルtert−ブチル、アダマンチル、ネオペンチル、フェネチル、ベンジル、または置換および非置換フェニル部分を含むがこれらに限定されないアルキルから選択される同じまたは異なる部分を含む。
1つ以上の実施形態では、各R1、R5、R6、およびR10は独立して、置換もしくは非置換(C1−C40)アルキル、または置換もしくは非置換(C6−C40)アリールから選択される。いくつかの実施形態では、各R1、R5、R6、およびR10は独立して、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、2,2−ジメチルプロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、2−エチルヘキシル、1−ヘプチル、1−ノニル、1−デシル、2,2,4−トリメチルペンチル、またはベンジルなどの置換もしくは非置換(C1−C20)アルキル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシルなどの(C3−C10)シクロアルキル、またはフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,4,6−トリイソプロピルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2−メチル−4,6−ジイソプロピルフェニル、4−メトキシフェニル、および4−メトキシ−2,6−ジメチルフェニル、4−メチルフェニル、ナフチル、および置換ナフチルなどの非置換もしくは非置換(C6−C20)アリールから選択される。
1つ以上の実施形態では、各R2、R3、R7、およびR8は独立して、フェニルまたはシクロヘキシルから選択され、R4およびR9は、孤立電子対または酸素である。
いくつかの実施形態では、R2、R3、R7、およびR8は、フェニルであり得、R1、R5、R6、およびR10は独立して、2−メチルフェニル、4−メチルフェニル、シクロヘキシル、エチル、2−プロピル、2,2−ジメチルプロピル、ベンジル、ナフチル、または2,6−ジメチルフェニルから選択される。
他の実施形態では、R2、R3、R7、およびR8は、シクロヘキシルであり得、R1、R5、R6、およびR10は、2−プロピルである。
いくつかの実施形態では、R1およびR10は、ベンジルであり、R5およびR6は、シクロヘキシルである。他の実施形態では、R1およびR10は、ベンジルであり、R5およびR6は、イソプロピルである。1つ以上の実施形態では、R1およびR10は、ベンジルであり、R5およびR6は、ナフチルである。他の実施形態では、R1およびR10は、ベンジルであり、R5およびR6は、2,6−ジメチルフェニルである。
用語「独立して選択される」は、R1、R2、R3、R4、およびR5などのR基が、同一または異なっていてもよい(例えば、R1、R2、R3、R4、およびR5は、全て置換アルキルであり得、またはR1およびR2は、置換アルキルであり得、R3は、アリールであり得るなど)ことを示すために本明細書で使用される。単数形の使用には、複数形の使用が含まれ、またその逆も含まれる(例えば、ヘキサン溶媒は、ヘキサンを含む)。命名されたR基は一般に、その名前を有するR基に対応すると当技術分野において認識されている構造を有する。これらの定義は、当業者に既知の定義を補足し、例示することを意図したものであり、排除するものではない。
用語「部分」、「官能基」、「基」、または「置換基」は、本明細書において互換的に使用され得るが、当業者は、錯体または化合物の特定部分を官能基ではなく部分として認識してもよく、その逆も同様である。さらに、用語「部分」は、本開示のホスファグアニジン化合物または金属−配位子錯体中に存在する官能基および/または別々の結合残基を含む。本願において使用される用語「部分」は、式Iに記載されているような個々の単位を含む。
用語「錯体」は、一緒に配位して単一分子化合物を形成する金属および配位子を意味する。配位は、供与結合または共有結合によって形成され得る。例示の目的で、本開示内で特定の代表的な群が定義される。これらの定義は、当業者に既知の定義を補足し、例示することを意図したものであり、排除するものではない。
用語「脂肪族」は、用語「アルキル」、「分岐アルキル」、「(C1−C40)ヒドロカルビル」、「置換(C1−C40)ヒドロカルビル」、「(C3−C40)ヒドロカルビレン」、および「置換(C3−C40)ヒドロカルビレン」を包含する。
用語「ヘテロ脂肪族」は、「(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル」および「置換(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル」、「[(C+Si)3−(C+Si)40]オルガノシリレン」、置換[(C+Si)3−(C+Si)40]オルガノシリレン、「[(C+Ge)3−(C+Ge)40]オルガノゲルミレン」、ならびに置換[(C+Ge)3−(C)+Ge)40]有機ゲルミレン」を含む。
用語「芳香族」または「アリール」は、用語「(C6−C40)アリール」および「置換(C6−C40)アリール基」を包含する。用語「ヘテロ芳香族」は、「(C1−C40)ヘテロアリール」および「(C2−C40)ヘテロアリール」を含む。
代替的な実施形態では、R1、R2、R4、R5、R6、R7、R8、R9、およびR10のうちのいずれか1つ以上の(C1−C40)ヒドロカルビルおよび(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルのそれぞれは独立して、非置換もしくは1つ以上のRS置換基で置換され、各RSは独立して、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換、パーフルオロ置換、非置換(C1−C18)アルキル、(C6−C18)アリール、(C3−C18)ヘテロアリール、F3C、FCH2O、F2HCO、F3CO、(RC)3Si、(RC)3Ge、(RC)O、(RC)S、(RC)S(O)、(RC)S(O)2、(RC)2P、(RC)2N、(RC)2C=N、NC、NO2、(RC)C(O)O、(RC)OC(O)、(RC)C(O)N(RC)、もしくは(RC)2NC(O)であり、またはRSのうちの2つが一緒になって非置換(C1−C18)アルキレンを形成し、各RSは独立して、非置換(C1−C18)アルキルである。
特定の炭素原子含有化学基(例えば、(C1−C40)アルキル)を記載するために使用されるとき、括弧内の表現(C1−C40)は、「(Cx−Cy)」の形で表すことができ、これは、非置換型の化学基が、x個の炭素原子〜y個の炭素原子を含むことを意味し、各xおよびyは独立して、化学基について記載したような整数である。RS置換型の化学基は、RSの性質に応じて、y個を超える炭素原子を含有することができる。したがって、例えば、非置換(C1−C40)アルキルは、1〜40個の炭素原子を含有する(x=1およびy=40)。化学基が1つ以上の炭素原子含有RS置換基で置換されているとき、置換(Cx−Cy)化学基は、y個を超える全炭素原子を含み得、すなわち、炭素原子含有置換基で置換された(Cx−Cy)化学基の炭素原子の総数は、yに炭素原子含有置換基のそれぞれの炭素原子数の合計を加えたものに等しい。本明細書で特定されていない化学基の任意の原子は、水素原子であると理解される。
いくつかの実施形態では、式Iの金属錯体の化学基(例えば、R1、R2、R3、R4、R5、およびR6)のそれぞれは、非置換であってもよく、すなわち、上記の条件を満たせば、置換基RSを使用することなく定義することができる。他の実施形態では、式Iの金属−配位子錯体の化学基のうちの少なくとも1つは独立して、置換基RSのうちの1つ以上を含有する。金属−配位子錯体が2つ以上の置換基RSを含有するとき、各RSは独立して、同じまたは異なる置換化学基に結合する。2つ以上のRSが同じ化学基に結合しているとき、それらは独立して、場合によって、化学基の過置換以下の同じ化学基内で、同じまたは異なる炭素原子またはヘテロ原子に結合している。
用語「過置換」は、場合によって、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはヘテロ原子に結合した各水素原子(H)が置換基(例えば、RS)で置き換えられることを意味する。用語「多置換」は、場合によって、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはヘテロ原子に結合した、全部ではないが少なくとも2つの水素原子(H)のそれぞれが、置換基(例えばRS)で置き換えられることを意味する。用語「一置換」は、場合によって、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはヘテロ原子に結合した1つの水素原子(H)のみが、置換基(例えば、RS)で置き換えられることを意味する。(C1−C18)アルキレンおよび(C1−C8)アルキレン置換基は、場合によって、対応する単環式または二環式非置換化学基の二環式または三環式類似体である置換化学基を形成するのに特に有用である。
本明細書で使用される場合、用語ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、ヒドロカルビレン、ヘテロヒドロカルビレン、アルキル、アルキレン、ヘテロアルキル、ヘテロアルキレン、アリール、アリーレン、ヘテロアリール、ヘテロアリーレン、シクロアルキル、シクロアルキレン、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルキレン、オルガノシリレン、オルガノゲルミレンの定義は、あらゆる可能な立体異性体を含むことを意図している。
ヘテロアルキルおよびヘテロアルキレン基は、それぞれ、上記で定義したように(C1−C40)炭素原子、ならびにヘテロ原子またはヘテロ原子基O、S、N、S(O)、S(O)2、S(O)2N、Si(RC)2、Ge(RC)2、P(RC)、P(O)(RC)、およびN(RC)のうちの1つ以上を含有する飽和直鎖または分岐鎖ラジカルまたはジラジカルであり、ヘテロアルキルおよびヘテロアルキレン基のそれぞれは独立して、非置換または1つ以上のRSによって置換されている。置換および非置換ヘテロアルキル基の例は、メトキシル、エトキシル、トリメチルシリル、ジメチルフェニルシリル、tert−ブチルジメチルシリル、およびジメチルアミノである。
本明細書で使用される場合、用語「(C1−C40)ヒドロカルビル」は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ラジカルを意味し、用語「(C1−C40)ヒドロカルビレン」は、1〜40個の炭素原子の炭化水素ジラジカルを意味し、各炭化水素ラジカルおよびジラジカルは独立して、芳香族(6個以上の炭素原子)もしくは非芳香族、飽和もしくは不飽和、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式および多環式、縮合および非縮合の多環式を含む、二環式、3つ以上の炭素原子を含む)もしくは非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであり、各炭化水素ラジカルおよびジラジカルはそれぞれ独立して、別の炭化水素ラジカルおよびジラジカルと同じであるかまたは異なり、独立して、非置換であるか、または1つ以上のRSによって置換されている。
いくつかの実施形態では、(C1−C40)は独立して、非置換もしくは置換(C1−C40)アルキル、(C3−C40)シクロアルキル、(C3−C20)シクロアルキル−(C1−C20)アルキレン、(C6−C40)アリール、または(C6−C20)アリール−(C1−C20)アルキレンである。さらなる実施形態では、前述の(C1−C40)ヒドロカルビル基のそれぞれは独立して、最大20個の炭素原子(すなわち、(C1−C20)ヒドロカルビル)を有し、他の実施形態では、最大15個の炭素原子を有する。
用語「(C1−C40)アルキル」は、非置換であるかまたは1つ以上のRSで置換されている、1〜40個の炭素原子の飽和の直鎖または分岐の炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C1−C40)アルキルの例は、非置換(C1−C20)アルキル、非置換(C1−C10)アルキル、非置換(C1−C5)アルキル、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、2,2−ジメチルプロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチルプロピル、1,1−ジメチルエチル、1−ペンチル、1−ヘキシル、2−エチルヘキシル、1−ヘプチル、1−ノニル、1−デシル、2,2,4−トリメチルペンチルである。置換(C1−C40)アルキルの例は、置換(C1−C20)アルキル、置換(C1−C10)アルキル、トリフルオロメチル、トリメチルシリルメチル、メトキシメチル、ジメチルアミノメチル、トリメチルゲルミルメチル、フェニルメチル(ベンジル)、2−フェニル−2,2−メチルエチル、2−(ジメチルフェニルシリル)エチル、およびジメチル(t−ブチル)シリルメチルである。
用語「(C6−C40)アリール」は、6〜40個の炭素原子の非置換または置換(1つ以上のRSによる)単環、二環、または三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、これらの少なくとも6〜14個の炭素原子は、芳香環炭素原子であり、単環式、二環式、または三環式ラジカルはそれぞれ、1、2、または3つの環を含み、1つの環は、芳香族であり、任意の第2および第3の環は独立して、縮合または非縮合であり、第2および第3の環は、それぞれ独立して任意に芳香族である。非置換(C6−C40)アリールの例は、非置換(C6−C20)アリール、非置換(C6−C18)アリール、フェニル、ビフェニル、オルト−テルフェニル、メタ−テルフェニル、フルオレニル、テトラヒドロフルオレニル、インダセニル、ヘキサヒドロインダセニル、インデニル、ジヒドロインデニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、フェナントレニル、およびトリプチセニルである。置換(C6−C40)アリールの例は、置換(C6−C20)アリール、置換(C6−C18)アリール、2,6−ビス[(C1−C20)アルキル]−フェニル、2−(C1−C5)アルキル−フェニル、2,6−ビス(C1−C5)アルキル−フェニル、2,4,6−トリス(C1−C5)アルキル−フェニル、ポリフルオロフェニル、ペンタフルオロフェニル、2,6−ジメチルフェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,4,6−トリイソプロピルフェニル、2,4,6−トリメチルフェニル、2−メチル−6−トリメチルシリルフェニル、2−メチル−4,6−ジイソプロピルフェニル、4−メトキシフェニル、および4−メトキシ−2,6−ジメチルフェニルである。
用語「(C3−C40)シクロアルキル」は、非置換であるかまたは1つ以上のRSで置換されている、3〜40個の炭素原子の飽和環式または多環式(すなわち縮合もしくは非縮合)炭化水素ラジカルを意味する。他のシクロアルキル基(例えば、(C3−C12)アルキル)も同様に定義される。非置換(C3−C40)シクロアルキルの例は、非置換(C3−C20)シクロアルキル、非置換(C3−C10)シクロアルキル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、シクロデシル、オクタヒドロインデニル、ビシクロ[4.4.0]デシル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチル、およびトリシクロ[3.3.1.1]デシルである。置換(C3−C40)シクロアルキルの例は、置換(C3−C20)シクロアルキル、置換(C3−C10)シクロアルキル、2−メチルシクロヘキシル、およびペルフルオロシクロヘキシルである。
(C1−C40)ヒドロカルビレンの例は、非置換または置換(C3−C40)ヒドロカルビレン、(C6−C40)アリーレン、(C3−C40)シクロアルキレン、および(C3−C40)アルキレン(例えば、(C3−C20)アルキレン)である。
用語「(C1−C40)アルキレン」は、非置換であるかまたは1つ以上のRSで置換されている、1〜40個の炭素原子の飽和または不飽和の直鎖または分岐鎖のジラジカルを意味する。非置換(C1−C40)アルキレンの例は、非置換1,3−(C3−C10)アルキレンを含む非置換(C3−C20)アルキレン、1,4−(C4−C10)アルキレン、−(CH2)3−、−(CH2)4−、−(CH2)5−、−(CH2)6−、−(CH2)7−、−(CH2)8−、および−(CH2)4CH(CH3)−である。置換(C1−C40)アルキレンの例は、置換(C3−C20)アルキレン、−CF2CF2CF2−、および−(CH2)14C(CH3)2(CH2)5−(すなわち、6,6−ジメチル置換ノルマル−1,20−エイコシレン)である。前述のように、2つのRSが一緒になって(C1−C40)アルキレンを形成し得るので、置換(C1−C40)アルキレンの例としては、1,2−ビス(メチレン)シクロペンタン、1,2−ビス(メチレン)シクロヘキサン、2,3−ビス(メチレン)−7,7−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、および2,3−ビス(メチレン)ビシクロ[2.2.2]オクタンも挙げられる。
用語「(C3−C40)シクロアルキレン」は、非置換であるかまたは1つ以上のRSで置換されている、3〜40個の炭素原子の環式ジラジカル(すなわち、ラジカルが環原子上にある)を意味する。非置換(C3−C40)シクロアルキレンの例は、1,3−シクロブチレン、1,3−シクロペンチレン、および1,4−シクロヘキシレンである。置換(C3−C40)シクロアルキレンの例は、2−トリメチルシリル−1,4−シクロヘキシレン、および1,2−ジメチル−1,3−シクロヘキシレンである。
用語「(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル」および「(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレン」は、それぞれ1〜40個の炭素原子のヘテロ炭化水素ラジカルまたはジラジカルを意味し、各ヘテロ炭化水素は独立して、1つ以上のヘテロ原子またはヘテロ原子基O、S、N、S(O)、S(O)2、S(O)2N、Si(RC)2、Ge(RC)2、P(RC)、P(O)(RC)、およびN(RC)を有し、各RCは独立して、水素、非置換(C1−C18)ヒドロカルビルもしくは非置換(C1−C18)ヘテロヒドロカルビル、または存在しない(例えば、Nが−N=を含むときは存在しない)。各(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルおよび(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレンは独立して、非置換もしくは置換(1つ以上のRSにより)、芳香族もしくは非芳香族、飽和もしくは不飽和、直鎖もしくは分岐鎖、環式(単環式および多環式、縮合および非縮合多環式を含む)もしくは非環式、またはそれらの2つ以上の組み合わせであり、それぞれは、互いに同じでも異なっていてもよい。
(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルは独立して、非置換もしくは置換(C1−C40)ヘテロアルキル、(C1−C40)ヒドロカルビル−O−、(C1−C40)ヒドロカルビル−S−、(C1−C40)ヒドロカルビル−S(O)−、(C1−C40)ヒドロカルビル−S(O)2−、(C1−C40)ヒドロカルビル−Si(RC)2−、(C1−C40)ヒドロカルビル−Ge(RC)2−、(C1−C40)ヒドロカルビル−N(RC)−、(C1−C40)ヒドロカルビル−P(RC)−、(C2−C40)ヘテロシクロアルキル、(C2−C19)ヘテロシクロアルキル−(C1−C20)アルキレン、(C3−C20)シクロアルキル−(C1−C19)ヘテロアルキレン、(C2−C19)ヘテロシクロアルキル−(C1−C20)ヘテロアルキレン、(C1−C40)ヘテロアリール、(C1−C19)ヘテロアリール−(C1−C20)アルキレン、(C6−C20)アリール−(C1−C19)ヘテロアルキレン、または(C1−C19)ヘテロアリール−(C1−C20)ヘテロアルキレンである。用語「(C1−C40)ヘテロアリール」は、1〜40個の全炭素原子および1〜6個のヘテロ原子の、非置換または置換(1つ以上のRSにより)単環式、二環式、または三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルを意味し、単環式、二環式、または三環式ラジカルは、それぞれ、1、2、または3つの環を含み、1つの環は、ヘテロ芳香族であり、任意の第2および第3の環は独立して、縮合または非縮合であり、第2または第3の環は、それぞれ独立して、任意にヘテロ芳香族である。他のヘテロアリール基(例えば(C1−C12)ヘテロアリール)も同様に定義される。単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、5員環または6員環である。5員環は、それぞれ1〜4個の炭素原子および4〜1個のヘテロ原子を有し、各ヘテロ原子は、O、S、N、またはPである。5員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピロール−1−イル、ピロール−2−イル、フラン−3−イル、チオフェン−2−イル、ピラゾール−1−イル、イソオキサゾール−2−イル、イソチアゾール−5−イル、イミダゾール−2−イル、オキサゾール−4−イル、チアゾール−2−イル、1,2,4−トリアゾール−1−イル、1,3,4−オキサジアゾール−2−イル、1,3,4−チアジアゾール−2−イル、テトラゾール−1−イル、テトラゾール−2−イル、テトラゾール−5−イルである。6員環は、3〜5個の炭素原子および1〜3個のヘテロ原子を有し、ヘテロ原子は、NまたはPである。6員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピリジン−2−イル、ピリミジン−2−イル、およびピラジン−2−イルである。二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6−環系または縮合6,6−環系である。縮合5,6−環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、インドール−1−イルおよびベンゾイミダゾール−1−イルである。縮合6,6−環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例は、キノリン−2−イルおよびイソキノリン−1−イルである。三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6,5−環系、縮合5,6,6−環系、縮合6,5,6−環系、または縮合6,6,6−環系である。縮合5,6,5−環系の例は、1,7−ジヒドロピロロ[3,2−f]インドール−1−イルである。縮合5,6,6−環系の例は、1H−ベンゾ[f]インドール−1−イルである。縮合6,5,6−環系の例は、9H−カルバゾール−9−イルである。縮合6,5,6−環系の例は、9H−カルバゾール−9−イルである。縮合6,6,6−環系の例は、アクリジン−9−イルである。
いくつかの実施形態では、(C2−C40)ヘテロアリールは、2,7−二置換カルバゾリルまたは3,6−二置換カルバゾリルであり、各RSは独立して、フェニル、メチル、エチル、イソプロピル、またはターシャリー−ブチル、2,7−ジ(ターシャリー−ブチル)−カルバゾリル、3,6−ジ(ターシャリー−ブチル)−カルバゾリル、2,7−ジ(ターシャリー−オクチル)−カルバゾリル、3,6−ジ(ターシャリー−オクチル)−カルバゾリル、2,7−ジフェニルカルバゾリル、3,6−ジフェニルカルバゾリル、2,7−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾリル、または3,6−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾリルである。
非置換(C2−C40)ヘテロシクロアルキルの例は、非置換(C2−C20)ヘテロシクロアルキル、非置換(C2−C10)ヘテロシクロアルキル、アジリジン−1−イル、オキセタン−2−イル、テトラヒドロフラン−3−イル、ピロリジン−1−イル、テトラヒドロチオフェン−S、S−ジオキシド−2−イル、モルホリン−4−イル、1,4−ジオキサン−2−イル、ヘキサヒドロアゼピン−4−イル、3−オキサ−シクロオクチル、5−チオ−シクロノニル、および2−アザ−シクロデシルである。
用語「ハロゲン原子」は、フッ素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)、またはヨウ素原子(I)ラジカルを意味する。各ハロゲン原子は独立して、Brラジカル、Fラジカル、またはClラジカルである。用語「ハライド」は、フッ化物(F−)、塩化物(Cl−)、臭化物(Br−)、またはヨウ化物(I−)アニオンを意味する。
式Iの金属−配位子錯体の前述の実施形態では、S(O)またはS(O)2ジラジカル官能基中のO−S結合以外に、O−O、S−S、またはO−S結合は存在しない。さらに、式Iの金属−配位子錯体において、S(O)またはS(O)2ジラジカル官能基中のO−S結合以外に、O−O、P−P、S−S、またはO−S結合は存在しない。
用語「飽和」は、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、ならびに(ヘテロ原子含有基において)炭素−窒素、炭素−リン、および炭素−ケイ素二重結合を欠くことを意味する。飽和化学基が1つ以上の置換基RSで置換されている場合、1つ以上の二重および/または三重結合は、任意に置換基RS中に存在してもしなくてもよい。用語「不飽和」は、存在する場合、置換基RS中に存在し得るか、または存在する場合、(ヘテロ)芳香族環中に存在し得るそのようないかなる二重結合も含まない、1つ以上の炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、ならびに(ヘテロ原子含有基において)炭素−窒素、炭素−リン、炭素−ケイ素二重結合、および炭素−窒素三重結合を含有することを意味する。
Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムである。一実施形態では、Mはチタンである。別の実施形態では、Mはジルコニウムである。別の実施形態では、Mはハフニウムである。いくつかの実施形態では、Mは、+2、+3、または+4の形式酸化状態にある。各Xは独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性である単座または多座配位子である。Xおよびnは、式Iの金属−配位子錯体が全体として中性になるように選択される。いくつかの実施形態では、各Xは独立して、単座配位子である。一実施形態では、2つ以上のX単座配位子が存在するとき、各Xは同じである。いくつかの実施形態では、単座配位子は、モノアニオン性配位子である。モノアニオン性配位子は、−1の正味形式酸化状態を有する。各モノアニオン性配位子は独立して、水素化物、(C1−C40)ヒドロカルビルカルバニオン、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルカルバニオン、ハライド、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、水素化ホウ素、硫酸塩、HC(O)O−、アルコキシドもしくはアリールオキシド(RO−)、(C1−C40)ヒドロカルビルC(O)O−、HC(O)N(H)−、(C1−C40)ヒドロカルビルC(O)N(H)−、(C1−C40)ヒドロカルビルC(O)N((C1−C20)ヒドロカルビル)−、RKRLB−、RKRLN−、RKO−、RKS−、RKRLP−、またはRMRKRLSi−であり得、各RK、RL、およびRMは独立して、水素、(C1−C40)ヒドロカルビルもしくは(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、またはRKであり、RLは、一緒になって(C2−C40)ヒドロカルビレンまたは(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレンを形成し、RMは、先に定義した通りである。
いくつかの実施形態では、Xの少なくとも1つの単座配位子は独立して、中性配位子である。一実施形態では、中性配位子は、RXNRKRL、RKORL、RKSRL、またはRXPRKRLである中性ルイス塩基基であり、各RXは独立して、水素、(C1−C40)ヒドロカルビル、[(C1−C10)ヒドロカルビル]3Si、[(C1−C10)ヒドロカルビル]3Si(C1−C10)ヒドロカルビル、または(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルであり、各RKおよびRLは独立して、前に定義した通りである。
いくつかの実施形態では、各Xは独立して、ハロゲン原子、非置換(C1−C20)ヒドロカルビル、非置換(C1−C20)ヒドロカルビルC(O)O−、またはRKRLN−である単座配位子であり、RKおよびRLのそれぞれは独立して、非置換(C1−C20)ヒドロカルビルである。いくつかの実施形態では、各単座配位子Xは、塩素原子、(C1−C10)ヒドロカルビル(例えば、(C1−C6)アルキルもしくはベンジル)、非置換(C1−C10)ヒドロカルビルC(O)O−、またはRKRLN−であり、RKおよびRLのそれぞれは独立して、非置換(C1−C10)ヒドロカルビルである。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つのX基が存在し、2つのX基は、一緒になって二座配位子を形成する。いくつかの実施形態では、二座配位子は、中性二座配位子である。一実施形態では、中性二座配位子は、式(RD)2C=C(RD)−C(RD)=C(RD)2のジエンであり、式中、各RDは独立して、H、非置換(C1−C6)アルキル、フェニル、またはナフチルである。いくつかの実施形態では、二座配位子は、モノアニオン−モノ(ルイス塩基)配位子である。モノアニオン性モノ(ルイス塩基)配位子は、式(D):RE−C(O−)=CH−C(=O)−RE(D)の1,3−ジオネートであり得、式中、各RDは独立して、H、非置換(C1−C6)アルキル、フェニル、またはナフチルである。いくつかの実施形態では、二座配位子は、ジアニオン性配位子である。ジアニオン性配位子は、−2の正味形式酸化状態を有する。一実施形態では、各ジアニオン性配位子は独立して、カーボネート、オキサレート(すなわち、−O2CC(O)O−)、(C2−C40)ヒドロカルビレンジカルバニオン、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビレンジカルバニオン、ホスフェート、またはスルフェートである。
前述のように、Xの数および電荷(中性、モノアニオン性、ジアニオン性)は、式Iの金属−配位子錯体が全体として中性になるように、Mの形式的酸化状態に応じて選択される。いくつかの実施形態では、各Xは、同じであり、各Xは、メチル、イソブチル、ネオペンチル、ネオフィル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、またはクロロである。他の実施形態では、少なくとも2つのX基は異なり、さらなる実施形態では、各Xは、メチル、イソブチル、ネオペンチル、ネオフィル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、およびクロロから選択される異なる基を含む。
式Iにおいて任意である「架橋結合」は、1つのR基を異なるR基に結合する。例えば、式Iにおいて、R2は任意に、示されるように、式Iとは別の架橋結合を介してR1に結合することができる。架橋結合は、脂肪族部分、ヘテロ脂肪族部分、アリール部分、またはヘテロアリール部分であり得る。任意の架橋結合は、少なくとも3つの原子である。式Iにおいて、架橋結合を形成することができるR基は、ヘテロ原子に結合しているので、「架橋結合」中の原子は、一方のヘテロ原子から他方のヘテロ原子までの原子の最小数である。
一実施形態では、式Iの金属−配位子錯体は、単核金属錯体である。別の実施形態では、式Iの金属−配位子は、二座ホスファグアニジン配位子を含む。さらなる実施形態では、オレフィン重合触媒系は、狭い多分散性および低いオクテン組み込みを有する高分子量(Mw)ポリオレフィンの製造を促進する二重二座ホスファグアニジン連結プロ触媒成分を含む。別の実施形態では、本開示における金属−配位子錯体および触媒のオレフィン重合触媒系は、適切な連鎖シャトリング剤の存在下で連鎖往復挙動を示す可逆的連鎖移動を実証する。そのような属性の組み合わせは、オレフィンブロックコポリマーの調製において特に重要である。一般に、アルファ−オレフィン組み込み、したがって短鎖分岐分布を調整する能力は、性能を区別して材料にアクセスするために重要である。
式Iから得られる金属−配位子錯体の前述の実施形態のいくつかを以下に示す。MCI−#という名称の構造は、式Iの特定の実施形態であり、L#という名称の構造は、配位子前駆体であるが、その数は、必ずしも配位子に対する金属−配位子錯体と一致するわけではない。錯体は、ホスファグアニジン部分を含む「重合触媒」として分類することができるが、これらの重合触媒は、「ホスファグアニジン金属錯体」または「金属−配位子錯体」であり、そのように称されることに留意されたい。
本開示内で企図される様々なホスファグアニジン配位子が存在し、それらは金属の添加により先に列挙した金属−配位子錯体を形成する。
金属−配位子錯体は、配位子L1〜L10のいずれからも形成することができる。配位子から形成される金属−配位子錯体は、触媒またはプロ触媒であり得る。用語「金属−配位子錯体」、「触媒」、「プロ触媒」、または「重合触媒」は、互換的に使用され得る。本明細書に開示される金属−配位子錯体は、複数の反応部位を有することができるが、いくつかは単一部位反応を有する。
共触媒
式Iの金属−配位子錯体の前述の実施形態を含むプロ触媒は、それを活性化共触媒に接触させるか、もしくはそれを活性化共触媒と組み合わせることによって、または金属系オレフィン重合反応に使用するための当技術分野で既知のものなどの活性化技術を使用することによって触媒活性にされる。本発明で使用するのに好適な活性化共触媒は、アルキルアルミニウム、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとしても知られる)、中性ルイス酸、および非ポリマー、非配位、イオン形成化合物(酸化条件下でそのような化合物の使用を含む)を含む。好適な活性化技術は、バルク電気分解である。前述の活性化共触媒および技術のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。用語「アルキルアルミニウム」は、モノアルキルアルミニウムジヒドリドもしくはモノアルキルアルミニウムジハライド、ジアルキルアルミニウムヒドリドもしくはジアルキルアルミニウムハライド、またはトリアルキルアルミニウムを意味する。アルミノキサンおよびそれらの調製は、例えば、米国特許番号(USPN)米国特許第6,103,657号で知られている。ポリマーアルモキサンまたはオリゴマーアルモキサンの例は、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン、およびイソブチルアルモキサンである。
例示的なルイス酸活性化共触媒は、本明細書に記載されているように1〜3個のヒドロカルビル置換基を含有する第13族金属化合物である。いくつかの実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)−置換−アルミニウムまたはトリ(ヒドロカルビル)−ホウ素化合物である。いくつかの他の実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)−置換−アルミニウムであり、またはトリ(ヒドロカルビル)−ホウ素化合物は、トリ((C1−C10)アルキル)アルミニウムもしくはトリ((C6−C18)アリール)ホウ素化合物、およびそれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体である。いくつかの他の実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリス(フルオロ置換フェニル)ボラン、他の実施形態では、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。いくつかの実施形態では、活性化共触媒は、トリス((C1−C20)ヒドロカルビル)ボレート(例えばトリチルテトラフルオロボレート)またはトリ((C1−C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラ((C1−C20)ヒドロカルビル)ボラン(例えば、ビス(オクタデシル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボランもしくは共触媒−1)である。本明細書で使用される場合、用語「アンモニウム」は、((C1−C20)ヒドロカルビル)4N+、((C1−C20)ヒドロカルビル)3N(H)+、((C1−C20)ヒドロカルビル)2N(H)2 +、(C1−C20)ヒドロカルビルN(H)3 +、またはN(H)4 +である窒素カチオンを意味し、各(C1−C20)ヒドロカルビルは、同じであっても異なっていてもよい。
中性ルイス酸活性化共触媒の例示的な組み合わせとしては、トリ((C1−C4)アルキル)アルミニウムとハロゲン化トリ((C6−C18)アリール)ホウ素化合物、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの組み合わせを含む混合物が挙げられる。他の例示的な実施形態は、そのような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせ、および単一の中性ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランまたは共触媒−2とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせである。(金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)[例えば(第4族金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)])の例示的な実施形態のモル数比は、1:1:1〜1:10:30であり、他の例示的な実施形態は、1:1:1.5〜1:5:10である。
以下のUSPN:米国特許第5,064,802号、米国特許第5,153,157号、米国特許第5,296,433号、米国特許第5,321,106号、米国特許第5,350,723号、米国特許第5,425,872号、米国特許第5,625,087号、米国特許第5,721,185号、米国特許第5,783,512号、米国特許第5,883,204号、米国特許第5,919,983号、米国特許第6,696,379号、および米国特許第7,163,907号において、異なる金属−配位子錯体に関して多くの活性化共触媒および活性化技術が以前に教示されている。好適なヒドロカルビルオキシドの例は、米国特許第5,296,433号に開示されている。付加重合触媒に好適なブレンステッド酸塩の例は、米国特許第5,064,802号、米国特許第5,919,983号、米国特許第5,783,512号に開示されている。付加重合触媒用の活性化共触媒としてのカチオン性酸化剤および非配位性の相溶性アニオンの好適な塩の例は、米国特許第5,321,106号に開示されている。付加重合触媒用の活性化共触媒としての好適なカルベニウム塩の例は、米国特許第5,350,723号に開示されている。付加重合触媒用の活性化共触媒としての好適なシリリウム塩の例は、米国特許第5,625,087号に開示されている。アルコール、メルカプタン、シラノール、およびオキシムとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの好適な錯体の例は、米国特許第5,296,433号に開示されている。これらの触媒のいくつかは、米国特許第6,515,155B1号の第50欄、第39行から第56欄、第55行までの部分にも記載されており、その部分のみが参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、式Iの金属−配位子錯体を含むプロ触媒は、1つ以上の共触媒と組み合わせることによって活性化されて活性触媒組成物を形成し得る。可能性のある共触媒の非限定的なリストとしては、強ルイス酸、ビス(水素化タローアルキル)メチルアンモニウムおよびテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1−)アミンなどの相溶性、非配位性イオン形成化合物、カチオン形成共触媒、ポリマーまたはオリゴマーアルミノキサン、特にメチルアルミノキサンおよび変性メチルアルミノキサン(MMAO)、トリエチルアルミニウム(TEA)などの有機アルミニウム化合物、ならびにそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
一実施形態では、前述の活性化共触媒のうちの1つ以上は、互いに組み合わせて使用される。別の実施形態では、この組み合わせは、トリ((C1−C4)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C1−C4)ヒドロカルビル)ボラン、またはホウ酸アンモニウムとオリゴマーもしくはポリマーアルモキサン化合物との混合物である。
一般的な金属錯体1の1つ以上の金属−配位子錯体の総モル数対活性化共触媒のうちの1つ以上の総モル数の比は、1:10,000〜100:1である。いくつかの実施形態では、この比は、少なくとも1:5000であり、他のいくつかの実施形態では、少なくとも1:1000および10:1以下であり、他のいくつかの実施形態では、1:1以下である。アルモキサン単独を活性化共触媒として使用するとき、用いられるアルモキサンのモル数は、一般的な金属錯体1の金属−配位子錯体のモル数の少なくとも100倍であるべきである。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン単独を活性化共触媒として使用するとき、いくつかの他の実施形態では、一般的な金属錯体1の1つ以上の金属−配位子錯体の総モル数に対して用いられるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのモル数は、0.5:1〜10:1、いくつかの他の実施形態では、1:1〜6:1、いくつかの他の実施形態では、1:1〜5:1を形成する。残りの活性化共触媒は、一般に式Iの1つ以上の金属−配位子錯体の総モル量に等しいおよそのモル量で用いられる。
一実施形態では、上記の金属−配位子錯体を含むプロ触媒は、連鎖移動重合プロセスにおいて連鎖移動剤と組み合わされて、オレフィンブロックコポリマーを調製し得る。使用に好適な触媒としては、開示された組成またはタイプのポリマーを調製するのに適しており、かつ連鎖シャトリングすることができる任意の化合物または化合物の組み合わせが挙げられる。そのような触媒の非限定的な例としては、ジアルキル亜鉛試薬およびトリアルキルアルミニウム試薬が挙げられる。一実施形態では、連鎖移動剤は、ジエチル亜鉛を含む。
ポリオレフィン組成物
本触媒から製造されるポリオレフィン組成物は、重合条件下ならびに1つ以上の共触媒および/または捕捉剤の存在下で、1つ以上のオレフィンモノマーと本開示によるオレフィン重合触媒系との反応生成物を含む。
本開示によるポリオレフィン組成物は、例えば、エチレン系ポリマー、例えばエチレンのホモポリマーおよび/またはインターポリマー(コポリマーを含む)、ならびに任意で1つ以上のα−オレフィンなどのコモノマーであり得る。このようなエチレン系ポリマーは、0.860〜0.973g/cm3の範囲の密度を有することができる。0.860〜0.973g/cm3の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、密度は、0.860、0.880、0.885、0.900、0.905、0.910、0.915、または0.920g/cm3の下限〜0.973、0.963、0.960、0.955、0.950、0.925、0.920、0.915、0.910、または0.905g/cm3の上限であり得る。
本明細書で使用される場合き、用語「エチレン系ポリマー」は、エチレンモノマーから誘導された50mol%超の単位を有するポリマーを意味する。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、1000個の炭素原子当たり0.0〜3個の長鎖分岐(LCB)の範囲の長鎖分岐頻度を有することができる。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、2.0以上の範囲の分子量分布(Mw/Mn)(従来のGPC法に従って測定される)を有することができる。2以上の全ての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、エチレン/α−オレフィンコポリマーは、2〜20の範囲の分子量分布(Mw/Mn)を有し得、または代替的には、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、2〜5の範囲の分子量分布(Mw/Mn)を有し得る。
別の実施形態では、例えば連鎖移動剤が重合に使用されるとき、エチレン系ポリマーは、2未満の分子量分布Mw/Mnを有し得る。2未満の全ての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれ、開示される。例えば、エチレン系ポリマーのMw/Mnは、2未満、または代替的には1.9未満、または代替的には1.8未満、または代替的には1.5未満であり得る。特定の実施形態では、エチレン系ポリマーは、0.5〜2の分子量分布を有する。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、20,000g/モル以上の範囲、例えば、20,000〜1,000,000g/モル、または代替的には約20,000〜350,000g/モル、または代替的には100,000〜750,000g/モルの範囲の分子量(Mw)を有することができる。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、0.02〜200g/10分の範囲のメルトインデックス(I2)を有することができる。0.02〜200g/10分の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、メルトインデックス(I2)は、0.1、0.2、0.5、0.6、0.8、1、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、10、15、20、30、40、50、60、80、90、100、または150g/10分の下限〜0.9、1、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、10、15、20、30、40、50、60、80、90、100、150、または200g/10分の上限であり得る。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、5〜30の範囲のメルトフロー比(I10/I2)を有することができる。5〜30の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、メルトフロー比(I10/I2)は、5、5.5、6、6.5、8、10、12、15、20、または25の下限〜5.5、6、6.5、8、10、12、15、20、25、または30の上限であり得る。
エチレン系ポリマーは、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導された単位を50モルパーセント未満含んでもよい。50モルパーセント未満からの全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマーは、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導された30モルパーセント未満の単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導された20モルパーセント未満の単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導された1〜20モルパーセントの単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーから誘導された1〜10モルパーセントの単位を含んでもよい。
α−オレフィンコモノマーは、典型的には20個以下の炭素原子を有するか、またはC3−C20部分を含む。例えば、α−オレフィンコモノマーは、3〜10個の炭素原子を有し得、他の実施形態では、3〜8個の炭素原子を有し得る。例示的なα−オレフィンコモノマーとしては、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、および4−メチル−1−ペンテンが挙げられるが、これらに限定されない。1つ以上のα−オレフィンコモノマーは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンからなる群から選択され得るか、または代替的に、1−ヘキセンおよび1−オクテンからなる群から選択され得る。
本明細書に記載の重合触媒は、典型的にはコポリマーを製造するが、それらは、ホモポリマーを製造するために使用することができる。ホモポリマーは、ベースモノマーとしてまたは別のポリマー鎖中にエチレンを含み得るか、またはホモポリマーは、前段落に記載のα−オレフィンなどのα−オレフィンを含み得る。
エチレン系ポリマーは、エチレンから誘導された50モルパーセント超の単位を含み得る。50モルパーセント超からの全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマーは、エチレンから誘導された少なくとも52モルパーセントの単位、または代替的に、エチレンから誘導された少なくとも65重量パーセントの単位、または代替的に、エチレンから誘導された少なくとも85モルパーセントの単位、または代替的に、エチレンから誘導された少なくとも50〜100モルパーセントの単位、または代替的に、エチレンから誘導された少なくとも80〜100モルパーセントの単位を含み得る。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、前述の連鎖シャトリング重合プロセスに従って調製されたオレフィンブロックコポリマーを含む。オレフィンブロックコポリマーまたはポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマーは、エチレン誘導ハードセグメント(すなわち、ポリエチレンハードセグメント)ならびにアルファ−オレフィンおよびエチレンからの残留物を含むソフトセグメントを含む。アルファ−オレフィンおよびエチレンの残留物は、典型的にはソフトセグメント中にほぼランダムに分布している。さらに、ポリエチレンハードセグメントは、その中に共有結合的に組み込まれた5モルパーセント(mol%)未満のアルファ−オレフィンの残留物を有することを特徴とする。ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマーは、後述する手順を使用して示差走査熱量測定法によって決定される場合、100℃超、いくつかの実施形態では120℃超の融点を有することを特徴とする。ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマーは、エチレン残留物および1つ以上の共重合性α−オレフィンコモノマー残留物(すなわち、エチレンおよび重合形態の1つ以上の共重合性α−オレフィンコモノマー)を含む。ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマーは、化学的特性または物理的特性が異なる2つ以上の重合モノマー単位の複数のブロックまたはセグメントを特徴とする。すなわち、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、ブロックインターポリマー、マルチブロックインターポリマー、またはコポリマーである。用語「インターポリマー」および「コポリマー」は、本明細書では互換的に使用される。いくつかの実施形態では、マルチブロックコポリマーは、以下の式:(AB)n(式中、nは、少なくとも1または1超の整数、例えば、2、3、4、5、10、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、またはそれ以上であり、「A」は、ハードブロックまたはセグメントを表し、「B」は、ソフトブロックまたはソフトセグメントを表す)によって表すことができる。複数のAブロックおよびBブロックは、分岐または星形ではなく、直鎖形に連結されている。
「ハード」セグメントは、ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマー中に、エチレン残留物が95重量パーセント超の量で、他の実施形態では98重量パーセント超の量で存在する重合単位のブロックを指す。言い換えれば、ハードセグメント中のコモノマー(すなわち、アルファ−オレフィン)残留物含有量は、5重量パーセント未満、または2重量パーセント未満である。いくつかの実施形態では、ハードセグメントは、全てまたは実質的に全てのエチレン残留物を含む。句「ポリエチレンハードセグメント」および「エチレン誘導ハードセグメント」は、同義語であり、ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマーのハードセグメント部を意味する。
「ソフト」セグメントは、コモノマー(すなわち、アルファ−オレフィン)残留物含有量が、ポリ(エチレンアルファ−オレフィン)ブロックコポリマー中に5重量パーセント超、8重量パーセント超、10重量パーセント超、または15重量パーセント超である重合単位のブロックを指す。いくつかの実施形態では、ソフトセグメント中のコモノマー残留物含有量は、20重量パーセント超、25重量パーセント超、30重量パーセント超、35重量パーセント超、40重量パーセント超、45重量パーセント超、50重量パーセント超、または60重量パーセント超であり得る。
重合プロセス
本開示によるポリオレフィン組成物を製造するために、任意の従来の重合プロセスを用いてもよい。そのような従来の重合プロセスとしては、溶液重合プロセス、粒子形成重合プロセス、および1つ以上の従来の反応器を使用するそれらの組み合わせ、例えばループ反応器、等温反応器、流動床反応器、撹拌槽反応器、バッチ式反応器の並列、直列、および/またはそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
一実施形態では、本開示によるポリオレフィン組成物は、例えば、1つ以上のループ反応器、等温反応器、およびそれらの組み合わせを使用する溶液相重合プロセスによって製造され得る。
一般に、液相重合プロセスは、1つ以上のループ反応器または1つ以上の球状等温反応器などの1つ以上のよく撹拌された反応器中で120〜300℃、例えば、160〜215℃の範囲の温度で、300〜1500psi、例えば、400〜750psiの範囲の圧力で起こる。液相重合プロセスにおける滞留時間は、典型的には2〜30分、例えば、5〜15分の範囲である。エチレン、1つ以上の溶媒、1つ以上の高温オレフィン重合触媒系、1つ以上の共触媒および/または掃去剤、ならびに任意に1つ以上のコモノマーは、1つ以上の反応器に連続的に供給される。例示的な溶媒としては、イソパラフィンが挙げられるが、これに限定されない。例えば、そのような溶媒は、ISOPAR Eという名称でExxonMobil Chemical Co.,Houston,Texasから市販されている。次いで、得られたエチレン系ポリマーと溶媒との混合物を反応器から取り出し、エチレン系ポリマーを単離する。溶媒は、典型的に、溶媒回収ユニット、すなわち熱交換器および気液分離器ドラムを介して回収され、次いで、重合系に再循環される。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、単一反応器系、例えば単一ループ反応器系における溶液重合によって製造され得、エチレンおよび任意に1つ以上のα−オレフィンが、1つ以上の高温オレフィン重合触媒系、任意に1つ以上の他の触媒、ならびに任意に1つ以上の共触媒の存在下で重合される。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ループ反応器系における溶液重合によって製造され得、エチレンおよび任意に1つ以上のα−オレフィンが、1つ以上のオレフィン重合触媒系、任意に1つ以上の他の触媒、ならびに任意に1つ以上の共触媒の存在下で重合される。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器システム、例えば二重ループ反応器系における溶液重合によって製造され得、エチレンおよび任意に1つ以上のα−オレフィンが、本明細書に記載されるように、両方の反応器中で、1つ以上の高温オレフィン重合触媒系の存在下で重合される。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、気相重合プロセス、例えば流動床反応器を利用して作製され得る。このタイプの反応器および反応器を動作させるための手段は、よく知られており、例えばUS3,709,853、同4,003,712、同4,011,382、同4,302,566、同4,543,399、同4,882,400、同5,352,749、同5,541,270、EP−A−0802202、およびベルギー特許第839,380号に完全に記載されている。これらの特許は、気相重合プロセスを開示しており、重合媒体は、気体モノマーおよび希釈剤の連続流によって機械的に撹拌されるかまたは流動化される。
重合プロセスは、流動床プロセスなどの連続気相プロセスとして影響を受ける可能性がある。流動床反応器は、反応ゾーンおよびいわゆる減速ゾーンを含み得る。反応ゾーンは、成長するポリマー粒子の床、形成されたポリマー粒子、ならびにガス状モノマーおよび希釈剤の連続流によって流動化されて反応ゾーンを通して重合熱を除去する少量の触媒粒子を含み得る。任意に、再循環ガスの一部は、冷却され圧縮されて液体を形成し得、それは反応ゾーンに再入されたときに循環ガスストリームの熱除去能力を増加させる。好適なガス流速は、簡単な実験によって容易に決定され得る。循環ガスストリームへのガス状モノマーの補給は、粒状ポリマー生成物およびそれに関連するモノマーが反応器から抜き出され、反応器を通過するガスの組成が反応ゾーン内で本質的に定常状態のガス状組成物を維持するように調整される速度に等しい速度である。反応ゾーンを出たガスは、減速ゾーンに送られ、そこで同伴粒子が除去される。より微細な同伴粒子およびダストは、任意にサイクロンおよび/または微細フィルターで除去されてもよい。ガスは熱交換器を通過し、そこで重合熱が除去され、圧縮機内で圧縮され、次いで反応ゾーンに戻される。
本明細書における流動床プロセスの反応器温度は、30℃または40℃または50℃〜90℃または100℃または110℃または120℃の範囲である。一般に、反応器温度は、反応器内のポリマー生成物の焼結温度を考慮に入れて実行可能な最高温度で操作される。この流動床プロセスでは、重合温度または反応温度は、形成されるポリマーの溶融または「焼結」温度より低くなければならない。したがって、一実施形態における上限温度は、反応器内で製造されるポリオレフィンの溶融温度である。
スラリー重合法も使用することができる。スラリー重合法は、一般に、1〜50気圧以上の範囲の圧力、および0℃〜120℃の範囲の温度、より詳細には30℃〜100℃の温度を使用する。スラリー重合では、固体の粒状ポリマーの懸濁液が液体重合希釈剤媒体中に形成され、これにエチレンおよびコモノマー、ならびにしばしば水素が触媒と共に添加される。希釈剤を含む懸濁液は、反応器から断続的にまたは連続的に除去され、そこで揮発性成分は、ポリマーから分離され、任意に、蒸留後に反応器に再循環される。重合媒体に用いられる液体希釈剤は、典型的には、3〜7個の炭素原子を有するアルカン、一実施形態では分岐アルカンである。用いられる媒体は、重合条件下で液体であり、比較的不活性であるべきである。プロパン媒体を使用するとき、このプロセスは、反応希釈剤の臨界温度および圧力より上で動作しなければならない。一実施形態では、ヘキサン、イソペンタン、またはイソブタン媒体が用いられる。
粒子形態重合、温度がポリマーが溶液になる温度より低く保たれるプロセスも有用である。他のスラリー法としては、ループ反応器を用いるもの、および直列、並列、またはそれらの組み合わせで複数の撹拌反応器を利用するものが挙げられる。スラリー法の非限定的な例としては、連続ループ法または撹拌槽法が挙げられる。また、スラリー法の他の例は、US4,613,484およびMetallocene−based Polyolefins Vol.2 pp.322−332(2000)に記載されており、その開示は許容される範囲で本明細書に組み込まれる。
エチレン系ポリマーは、1つ以上の添加剤をさらに含み得る。そのような添加剤としては、帯電防止剤、色増強剤、染料、潤滑剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、加工助剤、紫外線安定剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本発明のエチレン系ポリマーは、任意の量の添加剤を含有し得る。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーおよび1つ以上の添加剤の重量に基づいて、そのような添加剤の合計重量で約0〜約10パーセント妥協してもよい。エチレン系ポリマーは、充填剤をさらに妥協してもよく、それは有機または無機充填剤が挙げられ得るがこれらに限定されない。そのような充填剤、例えば炭酸カルシウム、タルク、Mg(OH)2は、本発明のエチレン系ポリマーならびに1つ以上の添加剤および/または充填剤の重量に基づいて、約0〜約20パーセントのレベルで存在し得る。エチレン系ポリマーは、1つ以上のポリマーとさらにブレンドされてブレンドを形成し得る。
本開示の1つ以上の特徴は、以下の実施例を考慮して説明される。
実施例の節全体を通して、以下の略語が使用される。Me:メチル、Bn:ベンジル、Ph:フェニル、i−Pr:イソプロピル、t−Bu:tert−ブチル、Ts:トルエンスルホネート、THF:テトラヒドロフラン、Et2O:ジエチルエーテル、CH2Cl2:ジクロロメタン、CHCl3:クロロホルム、CCl4:四塩化炭素、EtOH:エタノール、CH3CN:アセトニトリル、MeCN:アセトニトリル、EtOAc:酢酸エチル、C6D6:重水素化ベンゼン、ベンゼン−d6:重水素化ベンゼン、CDCl3:重水素化クロロホルム、DMSO−d6:重水素化ジメチルスルホキシド、Ph2PH:ジフェニルホスフィン、Cy2PH:ジシクロヘキシルホスフィン、Cy2PH−BH3:ジシクロヘキシルホスフィン−ボラン錯体、PPh3:トリフェニルホスフィン、n−BuLi:n−ブチルリチウム、KHMDS:カリウムヘキサメチルジシラジド、Et2NH:ジエチルアミン、NEt3:トリエチルアミン、MeI:ヨウ化メチル、NaOH:水酸化ナトリウム、NaOCl:次亜塩素酸ナトリウム、NaHCO3:重炭酸ナトリウム、食塩水:飽和食塩水、Na2SO4:硫酸ナトリウム、MgSO4:硫酸マグネシウム、PCl5:五塩化リン、Ph3PBR2:トリフェニルホスフィンジブロミド、Ph3PCl2:塩化トリフェニルホスフィン、SOCl2:塩化チオニル、AgNO3:硝酸銀、N2:窒素ガス、PhMe:トルエン、NMR:核磁気共鳴、HRMS:高分解能質量分析、LRMS:低分解能質量分析、mmol:ミリモル、mL:ミリリットル、M:モル、min:分、h:時間、d:日。NMRスペクトルは、Varian400−MRおよびVNMRS−500分光計で記録した。1H NMR(プロトンNMR)データは以下のように報告される:化学シフト(多重度(br=幅広線、s=単一線、d=二重線、t=三重線、q=四重線、p=五重線、sex=六重線、sept=七重線、およびm=多重線)、積分、ならびに割り当て)。参照として重水素化溶媒中の残留プロトンを使用して、1H NMRデータの化学シフトを内部テトラメチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場ppmで報告する。13C NMR(炭素NMR)データは、1Hデカップリングを用いて決定し、化学シフトは、テトラメチルシランに対するppmで報告する。
27℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素THF(8mL)中ジシクロヘキシルホスフィン−ボラン錯体(245.6mg、1.152mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)溶液に、KHMDS(0.46mL、0.2305mmol、0.20当量、トルエン中の滴定されていない0.5M)溶液を添加した。2分後、無水脱酸素THF(3.5mL)中モノカルボジイミド(200.8mg、1.152mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。36時間後、淡黄色の不均一混合物を濃縮し、無水脱酸素ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留THFを除去し、次いで混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジン−ボラン錯体を白色固体として得た。
粗白色固体を無水脱酸素Et2NH(15mL)に懸濁し、65℃に加熱したマントルに入れた。5日間撹拌(500rpm)した後、白色不均一混合物をマントルから取り出し、27℃に冷却し、濃縮し、無水脱酸素ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Hを除去して、次いで混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジンを白色固体として得た(379.7mg、1.019mmol、88%)。NMR結果は、生成物が異性体と互変異性体との混合物として存在し、微量の不純物を含有することを示した。異性体および互変異性体は、アスタリスク(*)で示されている。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.56(dddt、J=7.0、4.0、1.5、0.8Hz、1H)、7.29−7.21(m、2H)、7.15−7.00(m、2H)、5.25(d、J=5.3Hz、2H)(4.54(d、J=5.2Hz、2H)*)、(4.75−4.63(m、1H)*)4.49−4.39(m、1H)、(3.99−3.92(m、1H)*)3.91−3.80(m、1H)、1.82−1.38(m、16H)、1.35(dd、J=6.2、0.7Hz、6H)(1.08(d、J=6.5Hz、6H)*)、1.31−1.09(m、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ(−3.71*)、(−8.94*)、−21.53、(−28.14*)。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ(159.85(d、J=8.6Hz)*)157.09(d、J=39.1Hz)(154.93(d、J=38.7Hz)*)(154.82(d、J=25.0Hz)*)、(143.58*)(142.28*)140.94、(128.31*)128.19、(128.09*)127.98(127.93*)、126.76(125.83*)、55.72(d、J=38.1Hz)(55.14(d、J=24.8Hz)*)、(51.27(d、J=38.2Hz)*)(45.25(d、J=22.1Hz)*)、(45.81*)42.03、34.01(d、J=16.8Hz)、31.16(d、J=18.6Hz)(30.99(d、J=18.1Hz)*)、(30.02(d、J=9.7Hz)*)29.85(d、J=9.0Hz)、(26.91(d、J=7.7Hz)*)26.87(d、J=7.7Hz)、26.75(26.65*)、26.22(26.84*)、(25.51*)、22.60。
窒素充填グローブボックス中の27℃の無水脱酸素THF(6mL)中ジフェニルホスフィン(500.0mg、0.46mL、2.689mmol、1.00当量)の無色透明溶液に、KHMDS(1.10mL、0.5378mmol、0.20当量、トルエン中の滴定されていない0.5M)溶液を添加した。2分間撹拌した後、THF(6mL、すすぎ3×2mL)中カルボジイミド(468.6mg、2.689mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。今度は透明な赤橙色溶液を48時間撹拌し(300rpm)、その後無水脱酸素ヘキサン(10mL)で希釈し、濃縮し、ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返し、残留THFを除去して、橙色混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)で洗浄して濃縮した。得られた不透明な粘稠な淡黄色油状物をヘキサン(5mL)に懸濁し、0.20μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、3mLのヘキサンで3回すすぎ、次いで濃縮して、モノホスファグアニジンを透明な淡黄色油状物として得た(909.9mg、2.524mmol、94%)。NMR結果は、生成物が異性体と互変異性体との複雑な混合物として存在し、微量の不純物を含有することを示した。異性体および互変異性体は、アスタリスク(*)で示されている。
1H NMR(400MHz、ベンゼン−d6)δ7.50((dq、J=7.7、2.7Hz、1H)*)7.48−7.43(m、2H)、7.42−7.35(m、3H)、7.17(t、J=7.6Hz、2H)、7.08−6.88(m、8H)、5.02(d、J=4.6Hz、2H)(4.47(d、J=5.3Hz、2H)*)、(4.42(ddd、J=12.1、6.1、2.3Hz、1H)*)4.35(dt、J=13.0、6.5Hz、1H)、(4.14(t、J=5.4Hz、1H)*)3.82(d、J=6.8Hz、1H)、(1.23(d、J=6.1Hz、6H)*)0.92(d、J=6.4Hz、6H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ(−14.96*)、−17.16(−18.48*)。
13C NMR(101MHz、ベンゼン−d6)δ155.61(d、J=32.0Hz)(152.95(d、J=32.5Hz)*)、142.74(140.23*)、134.83(134.69*)、(134.23*)134.10、133.99(d、J=19.8Hz)(133.96(d、J=19.8Hz)*)、129.10(129.03*)、128.79(d、J=6.9Hz)(128.70(d、J=6.9Hz)*)、127.57(127.52*)、(126.57*)125.91、55.22(d、J=34.5Hz)(51.86(d、J=34.3Hz)*)、(45.87*)42.79、(24.99*)22.22。
光から保護されたオーブン乾燥褐色ジャー中のアセトニトリル(190mL)中イソチオ尿素(4.168g、18.746mmol、1.00当量)およびEt3N(2.087g、2.90mL、20.867mmol、1.10当量)溶液を30分間氷水浴中に入れ、その後固体AgNO3(3.344g、19.684mmol、1.05当量)を一度に全部添加した。2時間撹拌(500rpm)した後、今度は黄金色の不均一混合物をヘキサン(100mL)で希釈し、2分間激しく撹拌(1000rpm)し、冷浴から取り出し、セライトパッド上で冷吸引濾過し、およそ20mLに濃縮し、ヘキサン(50mL)で希釈し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留アセトニトリルを除去し、今度は黄金色の不均一混合物をヘキサン(50mL)に懸濁し、セライトパッド上で吸引濾過し、濃縮してモノカルボジイミドを透明な淡黄色油状物として得た(2.628g、15.082mmol、81%)。NMRは、純粋な生成物を示した。
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.38−7.26(m、6H)、4.34(s、2H)、3.48(hept、J=6.5Hz、1H)、1.09(d、J=6.4Hz、6H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ138.71、128.55、127.71、127.47、50.73、49.04、24.48。
Et2O(100mL)中イソチオシアネート(1.896g、2.00mL、18.737mmol、1.00当量)の撹拌(500rpm)溶液に、ベンジルアミン(2.008g、2.05mL、18.737mmol、1.00当量)をそのままゆっくり滴下しながらシリンジで添加した。12時間後、透明な淡黄色溶液を濃縮して、チオ尿素を灰白色固体として得た(3.904g、18.737mmol、100%)。NMRは、純粋な生成物を示し、これをさらに精製することなく次の反応に使用した。
CH2Cl2−EtOH(100mL、1:1)中粗チオ尿素(3.904g、18.737mmol、1.00当量)の撹拌(500rpm)溶液に、ヨードメタン(10.638g、4.70mL、74.948mmol、4.00当量)をそのまま素早く滴下しながらシリンジで添加した。12時間後、透明な淡黄色溶液をNaHCO3の飽和水性混合物(100mL)で中和し、次いでNaOH水溶液(15mL、1N)を添加し、二相混合物を2分間激しく撹拌し(1000rpm)、分液漏斗に注ぎ、分配し、有機物をNaHCO3の飽和水性混合物(3×50mL)で洗浄し、CH2Cl2(2×25mL)を使用して水層から残留有機物を抽出し、合わせ、固体Na2SO4で乾燥させ、デカントし、濃縮して粗メチルイソチオ尿素を得た(4.165g、18.730mmol、100%)。NMRは、生成物が異性体の混合物として存在することを示した。粗メチルイソチオ尿素をさらに精製することなく次の反応に使用した。
チオ尿素の特性データ:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.36−7.25(m、5H)、6.23(s、1H)、5.82(s、1H)、4.60(s、2H)、4.17(s、1H)、1.15(d、J=6.5Hz、6H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ180.61、136.99、127.87、127.57、48.35、46.22、22.52。
メチルイソチオ尿素の特性データ:
1H NMR(400MHz、クロロホルム−d)δ7.39−7.33(m、3H)、7.30(d、J=7.8Hz、2H)、7.22(t、J=7.1Hz、1H)、4.52(brs、2H)、3.97(brs、1H)、2.38(s、3H)、1.18(d、J=6.3Hz、6H)。
13C NMR(101MHz、クロロホルム−d)δ151.32、141.04、128.24、127.39、126.46、52.22、45.01、23.49、14.46。
27℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素THF(8mL)中ジシクロヘキシルホスフィン−ボラン錯体(246.2mg、1.155mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)溶液に、KHMDS(0.46mL、0.2310mmol、0.20当量、トルエン中の滴定されていない0.5M)溶液を添加した。2分後、無水脱酸素THF(3.5mL)中モノカルボジイミド(272.9mg、1.155mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。48時間後、淡黄色の不均一混合物を濃縮し、無水脱酸素ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留THFを除去し、次いで混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジン−ボラン錯体を白色固体として得た。
粗白色固体を無水脱酸素Et2NH(15mL)に懸濁し、65℃に加熱したマントルに入れた。5日間撹拌(500rpm)した後、白色不均一混合物をマントルから取り出し、27℃に冷却し、濃縮し、無水脱酸素ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2NHを除去して、次いで混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジンを白色固体として得た(481.1mg、1.108mmol、96%、2工程)。NMRは、生成物が微量の不純物を含有する異性体混合物として存在することを示した。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.03(d、J=7.4Hz、4H)、7.01−6.94(m、3H)、6.89(t、J=7.4Hz、1H)、4.66(d、J=7.6Hz、1H)、4.26(s、2H)、2.23(s、6H)、2.07−1.86(m、6H)、1.62(dd、J=50.5、10.6Hz、4H)、1.25(d、J=73.2Hz、12H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ−3.96。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ158.90、148.01、139.97、128.28、128.21、127.98、127.93、126.93、122.12、47.07、33.65(d、J=13.8Hz)、30.83(d、J=12.3Hz)、29.53(d、J=11.2Hz)、27.17(d、J=9.2Hz)、27.11(d、J=10.5Hz)、26.45、19.09。
窒素充填グローブボックス中の27℃の無水脱酸素THF(3mL)中ジフェニルホスフィン(190.5mg、0.18mL、1.023mmol、1.00当量)の無色透明溶液に、KHMDS(0.41mL、0.2046mmol、0.20当量、トルエン中の滴定されていない0.5M)溶液を添加した。2分間撹拌した後、THF(3mL、すすぎ3×1mL)中カルボジイミド(241.8mg、1.023mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。今度は透明な淡黄色溶液を48時間撹拌し(300rpm)、その後無水脱酸素ヘキサン(10mL)で希釈し、濃縮し、ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返し、残留THFを除去して、橙色混合物をヘキサン(10mL)に再懸濁し、5分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)で洗浄して濃縮した。得られた不透明な粘稠な淡黄色油状物をヘキサン(5mL)に懸濁し、0.20μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、モノホスファグアニジンを透明な淡黄色油状物として得た(227.7mg、0.5389mmol、53%)。
1H NMR(400MHz、ベンゼン−d6)δ7.32(td、J=7.4、2.9Hz、4H)、7.15−7.04(m、4H)、7.04−6.87(m、10H)、4.85−4.70(m、1H)、4.43(d、J=5.6Hz、2H)、2.04(s、6H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ−13.21。
光から保護されたオーブン乾燥褐色ジャー中のアセトニトリル(130mL)中チオグアニジン(3.698g、13.002mmol、1.00当量)およびEt3N(2.894g、4.00mL、28.604mmol、2.20当量)溶液を30分間氷水浴中に入れ、その後固体AgNO3(4.528g、26.654mmol、2.05当量)を一度に全部添加した。2時間撹拌(500rpm)した後、ヘキサン(150mL)を鮮黄色の不均一混合物に添加し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、セライトパッド上で吸引濾過し、およそ10mLに濃縮し、さらにヘキサン(50mL)で希釈し、およそ10mLに濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返して、残留アセトニトリルを除去し、今度は黄色の不均一混合物をヘキサン(50mL)で希釈し、セライトパッド上で吸引濾過し、濃縮して、モノカルボジイミドを透明な淡黄色油状物として得た(1.781g、7.536mmol、58%)。NMRは、純粋な生成物を示した。
1H NMR(400MHz、クロロホルム−d)δ7.39(d、J=4.3Hz、4H)、7.35−7.29(m、1H)、7.00(d、J=7.9Hz、2H)、6.93(dd、J=8.5、6.3Hz、1H)、4.55(s、2H)、2.26(s、6H)。
13C NMR(101MHz、クロロホルム−d)δ138.04、136.34、134.33、132.32、128.67、128.07、127.62、127.50、124.27、50.57、18.84。
23℃のEt2O(125mL)中イソチオシアネート(2.000g、1.85mL、12.252mmol、1.00当量)の撹拌(500rpm)溶液に、ベンジルアミン(1.313g、1.34mL、12.252mmol、1.00当量)をそのまま滴下しながらシリンジで添加した。12時間後、無色透明溶液を濃縮して、チオ尿素を灰白色固体として得た(3.310g、12.252mmol、100%)。NMRは、純粋な生成物を示した。固体チオ尿素をさらに精製することなく次の反応に使用した。
23℃のEtOH−CH2Cl2(100mL、1:1)中チオ尿素(3.285g、12.149mmol、1.00当量)の撹拌(500rpm)溶液に、ヨードメタン(6.898g、3.10mL、48.596mmol、4.00当量)をそのままシリンジで添加した。12時間後、透明な淡黄色溶液をNaHCO3飽和水性混合物(100mL)で中和し、次いでNaOH水溶液(15mL、1N)を添加し、二相混合物を2分間激しく撹拌し(1000rpm)、分液漏斗に注ぎ、分配し、有機物をNaHCO3(3×50mL)の飽和水性混合物で洗浄し、CH2Cl2(2×25mL)を使用して水層から残留有機物を抽出し、合わせ、固体Na2SO4で乾燥させ、デカントし、濃縮して、メチルイソチオ尿素を淡黄色固体として得た(3.450g、12.149mmol、100%)。
粗メチルイソチオ尿素の特性データ:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.36(d、J=5.5Hz、3H)、7.33−7.27(m、2H)、7.04−6.98(m、2H)、6.87(t、J=7.5Hz、1H)、4.74−4.46(m、3H)、2.45−2.34(m、3H)、2.12(s、6H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ152.80、146.31、138.75、129.32、128.63、127.90、127.55、127.45、122.71、47.09、18.07、13.80。
チオ尿素の特性データ:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.65(s、1H)、7.32−7.27(m、2H)、7.26−7.22(m、3H)、7.16(dd、J=8.5、6.5Hz、1H)、7.10(d、J=7.5Hz、2H)、5.72−5.54(m、1H)、4.85(d、J=5.4Hz、2H)、2.26(s、6H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ181.26、137.63、137.30、132.68、129.04、128.67、127.63、127.51、49.17、18.10。
22℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素THF(5mL)中ジフェニルホスフィン(0.756g、0.71mL、4.064mmol、1.00当量)の無色透明溶液に、n−ブチルリチウム(n−BuLi)(85.0μL、0.2032mmol、0.05当量、ヘキサン中の滴定2.40M)溶液を添加した。今度は赤橙色の溶液を1分間撹拌し(300rpm)、その後THF(15mL)中モノカルボジイミド(1.050g、4.064mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。48時間撹拌(300rpm)した後、今度は鮮黄色溶液を濃縮し、無水脱酸素トルエン(3mL)に懸濁し、濃縮し、得られた混合物をトルエン(3mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに2回繰り返して、得られた混合物をトルエン(3mL)に懸濁し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、次いで0.45μmPTFEサブミクロンフィルターを通して濾過し、トルエン(3×2mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジンを非晶質固体として得た(1.682g、3.784mmol、93%)。NMRの結果は、生成物が純粋であることを示した。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.53(dd、J=8.0、1.2Hz、1H)、7.47(t、J=7.6Hz、2H)、7.31(dtd、J=7.5、4.8、2.5Hz、5H)、7.25−7.21(m、1H)、7.16(ddd、J=8.1、6.8、1.3Hz、1H)、7.13−7.05(m、6H)、7.03−6.96(m、1H)、6.95−6.87(m、7H)、4.79(t、J=5.5Hz、1H)、4.55(d、J=5.4Hz、2H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−14.13。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ157.58(d、J=37.3Hz)、149.04(d、J=12.4Hz)、139.28、134.48、134.35(d、J=3.9Hz)、134.11(d、J=20.4Hz)、130.28、129.16、128.66(d、J=7.5Hz)、128.01、127.59、127.09、126.96、125.64、124.36、123.63、118.55(d、J=3.1Hz)、46.11。
オーブン乾燥褐色ジャー中の23℃のアセトニトリル−CH2Cl2(90mL、1:1)中粗イソチオ尿素(1.473g、4.807mmol、1.00当量)およびEt3N(0.535g、0.74mL、5.288mmol、1.10当量)の紫色溶液に、固体AgNO3(0.857g、5.047mmol、2.00当量)を一度に全部添加した。1.5時間撹拌(500rpm)した後、褐色不均一混合物をトルエン(100mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、セライトパッド上で吸引濾過し、およそ10mLに濃縮し、トルエン(25mL)を添加し、黒色混合物をおよそ10mLに濃縮し、このプロセスをさらに2回繰り返して、残留アセトニトリル、CH2Cl2を除去し、残留銀およびアンモニウム塩を粉砕し、得られた黒色不均一混合物をトルエン(25mL)で希釈し、セライトパッドを通して吸引濾過し、濃縮して、モノカルボジイミドを赤黄褐色固体として得た(1.084g、4.200mmol、87%)。NMRは、微量の不純物およびトルエンを含む生成物を示した。
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.79−7.76(m、1H)、7.74(dd、J=8.7、0.7Hz、1H)、7.72−7.68(m、1H)、7.48−7.43(m、1H)、7.43−7.38(m、6H)、7.36−7.31(m、1H)、7.15(dd、J=8.7、2.2Hz、1H)、4.62(d、J=0.5Hz、2H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ137.87、137.46、137.38、133.95、131.03、129.21、128.85、127.89、127.68、127.47、127.14、126.52、125.20、123.14、120.66、50.63。HRMS(ESI):C18N14N2[M+H]+の計算値259.1230、実測値259.1222。
23℃のCH2Cl2(50mL)中2−ナフチルアミン(1.104g、7.250mmol、1.00当量)溶液に、ベンジルイソチオシアネート(1.082g、0.96mL、7.250mmol、1.00当量)をそのままシリンジで添加した。24時間撹拌(300rpm)した後、透明な薄紫色の溶液を濃縮し、トルエン(25mL)に懸濁し、加熱還流し、今度は濃紫−黒色の溶液を23℃に徐々に冷却し、得られた不均一混合物を冷凍庫(−20℃)に12時間入れ、冷吸引濾過し、得られた紫−黒色の固体をトルエン(3×5mL)で洗浄し、収集し、真空中で乾燥させてチオ尿素を得た(1.544g、5.280mmol、73%)。
23℃のCH2Cl2−EtOH(100mL)中チオ尿素の暗色不均一混合物に、ヨードメタン(2.998g、1.30mL、21.120mmol、4.00当量)を添加した。20時間撹拌(500rpm)した後、濃紫色の溶液をNaHCO3飽和水性混合物(100mL)で中和し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、分液漏斗に注ぎ、分配し、有機層をNaHCO3の飽和水性混合物(2×50mL)で洗浄し、CH2Cl2(2×20mL)を使用して水層から残留有機物を抽出し、合わせ、固体Na2SO4で乾燥させ、デカントし、濃縮して、粗メチルチオグアニジンを黒色固体として得た(1.473g、4.807mmol、91%)。粗製の不純チオグアニジンをさらに精製することなく次の反応に使用した。
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.79(d、J=8.7Hz、2H)、7.75(dd、J=8.2、1.1Hz、1H)、7.46−7.29(m、7H)、7.18(dd、J=8.6、2.1Hz、1H)、4.82(s、1H)、4.59(s、2H)、2.31(s、3H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ147.14、138.43、134.43、130.20、128.75、127.78、127.67、127.59、127.10、125.94、124.07、123.37、117.98、47.38、14.13。HRMS(ESI):C19H18N2S[M+H]+の計算値307.1224、実測値307.1201。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素THF(5mL)中ジフェニルホスフィン(0.174g、0.16mL、0.9332mmol、1.00当量)の無色透明溶液に、n−BuLi(20.0μL、0.0467mmol、0.05当量、トルエン中の滴定された2.40M溶液)を添加し、初期溶液を透明な赤橙色溶液に変化させた。2分間撹拌(300rpm)した後、THF(5mL)中モノカルボジイミド(0.200g、0.9332mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。48時間撹拌した後、淡い黄金色の溶液を濃縮し、無水脱酸素ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、このプロセスをさらに3回繰り返し、得られた黄金色の固体混合物をヘキサン(10mL)に懸濁し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して、ホスファグアニジンを透明な淡黄色の粘性油状物として得た(0.355g、0.8864mmol、95%)。NMRは、異性体の混合物として純粋な生成物を示した。アスタリスク(*)は、少量の異性体を表す。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.46−7.36(m、5H)、7.16(t、J=7.7Hz、2H)、7.07−6.88(m、8H)、5.04(d、J=4.6Hz、2H)(4.47(d、J=5.3Hz、1H)*)、4.25−4.16(m、1H)(4.16−4.07(m、1H)*)、(4.26−4.17(m、1H)*)3.96(d、J=7.1Hz、1H)、1.92−1.78(m、2H)、1.74−1.63(m、2H)、(1.45(dd、J=11.1、4.7Hz、1H)*)1.34−1.20(m、2H)、1.15(dtt、J=13.1、9.8、3.3Hz、2H)、1.01−0.86(m、2H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ(−14.96*)、−16.83、(−18.56*)。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ155.40(d、J=31.5Hz)(153.09(d、J=32.3Hz)*)、142.74、(140.28)*、(134.91(d、J=14.3Hz)*)134.28(d、J=13.3Hz)、134.03(d、J=20.0Hz)(133.91(d、J=20.0Hz)*)、129.10(129.00*)、128.79(d、J=6.7Hz)(128.69(d、J=6.7Hz)*)、128.17(128.07*)、127.93(127.51*)、(126.56*)125.90、(59.90(d、J=33.1Hz)*)55.28(d、J=34.8Hz)、(49.05*)45.92、35.37(32.38*)、(26.01*)25.74、(24.79*)24.16。
CH2Cl2(50mL)中ベンジルイソチオシアネート(2.250g、2.00mL、15.079mmol、1.00当量)溶液に、シリンジでニートシクロヘキシルアミン(1.495g、1.70mL、15.079mmol、1.00当量)を添加した。23℃で24時間撹拌(300rpm)した後、EtOH(50mL)を添加し、続いてヨードメタン(3.211g、1.40mL、22.620mmol、2.00当量)を添加した。23℃で24時間撹拌した後、透明な淡黄色溶液をNaHCO3の飽和水性混合物(50mL)で中和し、続いてNaOH水溶液(15mL、1N)を添加し、二相性混合物を2分間激しく撹拌し(1000rpm)、分液漏斗に注ぎ、分配し、有機物をNaHCO3の飽和水性混合物(3×25mL)で洗浄し、CH2Cl2(2×20)を使用して水層から残留有機物を抽出し、合わせ、固体Na2SO4で乾燥させ、デカントし、濃縮して、粗メチルイソチオ尿素を透明な黄金色の油状物として得た(3.740g、14.252mmol、95%)。NMRは、異性体の複雑な混合物として存在する純粋な生成物を示した。粗物質を精製することなく次の反応に使用した。
23℃のオーブン乾燥褐色ジャー中のアセトニトリル−CH2Cl2(150mL、1:1)中粗イソチオ尿素(3.740g、14.252mmol、1.00当量)およびEt3N(1.586g、2.20mL、15.677mmol、1.10当量)の透明な黄金色の溶液に、固体AgNO3(2.542g、14.965mmol、1.05当量)を一度に全部添加した。2時間撹拌(500rpm)した後、鮮黄色の不均一混合物を取り出し、ヘキサン(100mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、セライトパッド上で吸引濾過し、ヘキサン(3×25mL)ですすぎ、およそ10mLに濃縮し、ヘキサン(25mL)を添加し、暗黄色をおよそ10mLに濃縮し、このプロセスをさらに2回繰り返して、残留アセトニトリル、CH2Cl2を除去し、残留銀およびアンモニウムを粉砕し、得られた暗黄褐色の不均一混合物をヘキサン(25mL)で希釈し、セライトパッドを通して吸引濾過し、ヘキサン(3×25mL)ですすぎ、濃縮して、モノカルボジイミドを透明な淡黄色油状物として得た(2.510g、11.712mmol、82%)。NMRは、純粋な生成物を示した。
チオ尿素の特性評価:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.39−7.27(m、5H)、6.16(s、1H)、5.79(s、1H)、4.61(s、2H)、3.84(s、1H)、1.94(dq、J=12.6、4.0Hz、2H)、1.64(dt、J=13.8、3.9Hz、2H)、1.56(dq、J=12.2、4.0Hz、1H)、1.37−1.27(m、2H)、1.14(tt、J=15.3、7.6Hz、3H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ180.54、136.88、128.92、127.92、127.54、52.96、48.38、32.69、25.31、24.51。
メチルイソチオ尿素の特性評価:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.34(dt、J=14.8、7.6Hz、4H)、7.23(t、J=7.3Hz、1H)、4.49(d、J=79.8Hz、2H)、4.04(s、1H)、3.64(m、1H)、2.38(s、3H)、2.09−1.80(m、2H)、1.72(dt、J=13.4、4.1Hz、2H)、1.62(dt、J=13.0、4.0Hz、1H)、1.37(q、J=12.5Hz、2H)、1.20(q、J=12.2Hz、3H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ150.83、141.74、128.23、127.35、126.42、54.16、50.70、34.61、25.81、24.92、14.44。HRMS(ESI):C15H22N2S[M+H]+の計算値263.1577、実測値263.1655。
モノカルボジイミドの特性評価:
1H NMR(500MHz、クロロホルム−d)δ7.38−7.24(m、6H)、4.35(s、2H)、3.15(dp、J=8.3、3.8Hz、1H)、1.72(ddt、J=56.9、13.0、4.0Hz、6H)、1.55−1.48(m、1H)、1.31−1.09(m、6H)。
13C NMR(126MHz、クロロホルム−d)δ140.72、138.70、128.55、127.68、127.43、55.68、50.72、34.68、25.37、24.48。HRMS(ESI):C14H18N2[M+H]+の計算値215.1543、実測値215.1536。
27℃の窒素充填グローブボックス中のトルエン(1.5mL)中ホスファグアニジン(26.0mg、0.0637mmol、1.00当量)の無色透明溶液に、トルエン(0.5mL)中ZrBn4(14.5mg、0.0319mmol、0.50当量)溶液を添加した。3時間撹拌(300rpm)した後、金褐色の溶液を0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、反応容器をトルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮して触媒MCI−1を暗褐色フォームとして得た(30.4mg、0.0279mmol、88%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.49(d、J=7.7Hz、4H)、7.42(t、J=7.6Hz、4H)、7.16(ddt、J=8.4、6.6、1.5Hz、9H)、7.09(d、J=15.5Hz、3H)、6.99−6.95(m、3H)、6.81−6.72(m、13H)、6.70(d、J=8.0Hz、7H)、6.64(d、J=8.0Hz、9H)、2.54(s、4H)、1.98(s、12H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−4.04。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ183.73(d、J=59.2Hz)、144.08(d、J=101.1Hz)、134.62(d、J=21.9Hz)、133.44(d、J=7.6Hz)、132.52、128.95(d、J=9.6Hz)、128.80、128.15、128.06、127.93、127.55、124.91、121.89、79.26、20.49。
トルエン(1.0mL)中HfCl4(17.2mg、0.0536mmol、1.00当量)懸濁液を窒素充填グローブボックス中の−30℃の冷凍庫に1時間入れ、その後MeMgBr(0.12mL、0.3485mmol、6.50当量、Et2O中3.0M)を添加した。懸濁液を旋回させ、次いで2分後、トルエン(1.0mL、すすぎ3×0.5mL)中のホスホリルグアニジン(33.5mg、0.1072mmol、2.00当量)の予冷された(−30℃冷凍庫で1時間)溶液を添加した。懸濁液を冷凍庫に4時間静置し、その後混合物を濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。このプロセスをさらに2回繰り返して、残留Mg塩を粉砕し、次いでトルエン(1.0mL、すすぎ3×0.5mL)に懸濁し、0.45μmフィルターを通して濾過して濃縮する。あらゆる残留Mg塩をさらにヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)で粉砕し、次いでトルエン(1.0mL、すすぎ3×0.5mL)に懸濁し、0.2μmフィルターを通して濾過し、濃縮して生成物を白色固体として得た(40.0mg、0.0480mmol、90%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.61(tdd、J=7.5、1.5、1.0Hz、7H)、7.10−7.03(m、8H)、7.02−6.95(m、4H)、4.58−4.36(m、4H)、1.14(d、J=6.4Hz、21H)、0.75(s、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−20.00。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ177.72(d、J=57.7Hz)、133.43(d、J=16.2Hz)、132.22(d、J=18.3Hz)、128.66(d、J=5.8Hz)、128.46、50.30、49.92(d、J=17.8Hz)、24.67。
27℃の窒素充填グローブボックス中のトルエン(0.5mL)中ZrCl4(11.2mg、0.0480mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.11mL、0.3121mmol、6.50当量、Et2O中3.0M)を添加した。20秒後、トルエン(0.5mL、すすぎ3×0.5mL)中ホスホリルグアニジン(30.0mg、0.0960mmol、2.00当量)溶液を添加した。暗褐色/黒色懸濁液を4時間撹拌し、その後混合物を0.45μmフィルターを通して濾過し、濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。混合物をヘキサン(1.5mL)に懸濁し、さらに2回濃縮し、次いでトルエン(1.0mL)に懸濁し、0.45μmフィルターを通して濾過し、元のバイアルをトルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濾過し、濃縮した。あらゆる残留Mg塩をさらにヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)で粉砕し、次いでトルエン(1.0mL)に懸濁し、0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、懸濁液をトルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濾過し、濃縮した。このプロセスを再度繰り返して、生成物を淡黄色固体として得た(28.9mg、0.0348mmol、73%、90%純度)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.63(tdd、J=7.5、1.6、1.0Hz、8H)、7.09−7.03(m、8H)、7.01−6.96(m、4H)、4.37−4.22(m、4H)、1.13(d、J=6.4Hz、24H)、1.03(s、6H)。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ178.20(d、J=58.2Hz)、133.67、132.14(d、J=18.1Hz)、128.67(d、J=5.8Hz)、128.38、50.06(d、J=17.2Hz)、44.79、24.56。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−20.22。
27℃の窒素充填グローブボックス中のトルエン(0.5mL)中ZrCl4(14.9mg、0.0640mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.17mL、0.5120mmol、8.00当量、Et2O中3.0M))を添加した。20秒後、トルエン(0.5mL、すすぎ3×0.5mL)中ホスホリルグアニジン(40.0mg、0.1280mmol、2.00当量)溶液を添加した。暗褐色/黒色懸濁液を4時間撹拌し、その後混合物を0.45μmフィルターを通して濾過し、元の反応容器をトルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濾過し、濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。混合物をヘキサン(1.5mL)に懸濁し、さらに2回濃縮し、次いで1.0mLのトルエンに懸濁し、11.0mLのトルエンで3回すすぎ、0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、濃縮した。あらゆる残留Mg塩をさらにヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)で粉砕し、次いでトルエン(1.0mL、すすぎ3×1.0mL)に懸濁し、0.2μmフィルターを通して濾過し、濃縮した。このプロセスをもう一度繰り返して、生成物を淡黄色固体として得た(25.7mg、0.0345mmol、54%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.64(m、12H)、7.11−7.06(m、5H)、7.04−6.94(m、3H)、3.51(q、J=7.0Hz、4H)、1.64(d、J=1.0Hz、9H)、1.64(s、3H)、0.84(s、3H)、0.50(t、J=6.9Hz、6H)。
13C NMR(101MHz、ベンゼン−d6)δ178.82(d、J=68.6Hz)、131.61(d、J=17.5Hz)、128.70(d、J=5.7Hz)、128.17、53.73(d、J=3.9Hz)、44.83、42.21、31.65(d、J=12.9Hz)、15.22。
31P NMR(202MHz、Benzene−d6)δ−13.52。
トルエン(1.0mL)中HfCl4(22.8mg、0.0710mmol、1.00当量)懸濁液を窒素充填グローブボックス中の−30℃の冷凍庫に1時間入れ、その後MeMgBr(154μL、0.4168mmol、6.50当量、Et2O中3.0M)を添加した。懸濁液を旋回させ、次いで2分後、トルエン(1.0mL、すすぎ3×0.5mL)中のホスホリルグアニジン(44.4mg、0.1421mmol、2.00当量)の予冷された(−30℃冷凍庫で1時間)溶液を添加した。懸濁液を冷凍庫に4時間静置し、その後混合物を0.2μmフィルターを通して冷却濾過し、濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。混合物をヘキサン(1.5mL)に懸濁し、さらに2回濃縮し、次いでトルエン(1.0mL)に懸濁し、0.45μmフィルターを通して濾過し、トルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮した。あらゆる残留Mg塩をヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)でさらに粉砕し、次いでトルエン(1.0mL)に懸濁し、0.2μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、トルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮して、ハフニウム触媒MCI−9を白色固体として得た(1H−および31P−NMRにより51.3mg、0.0585mmol、82%、95%純度)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.61(s、8H)、7.11−7.06(m、8H)、7.02−6.98(m、4H)、3.56(d、J=7.4Hz、4H)、1.65(d、J=1.0Hz、18H)、0.59(s、6H)、0.46(t、J=6.9Hz、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−12.74。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ178.72(d、J=67.8Hz)、133.96(d、J=19.8Hz)、131.70(d、J=17.5Hz)、128.69(d、J=5.8Hz)、128.23、53.63(d、J=4.7Hz)、48.47、44.47、31.82(d、J=13.0Hz)、28.39、15.18。
窒素充填グローブボックス中のトルエン(0.5mL)中ZrCl4(12.9mg、0.0554mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.15mL、0.4432mmol、8.00当量、Et2O中3.0M)を添加した。20秒後、トルエン(0.5mL、すすぎ3×0.5mL)中ホスホリルグアニジン(43.5mg、0.1108mmol、2.00当量)溶液を添加した。暗褐色/黒色懸濁液を4時間撹拌し、その後混合物を0.45μmフィルターを通して濾過し、元の容器をトルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。混合物をヘキサン(1.5mL)に懸濁し、さらに2回濃縮し、次いでトルエン(1.0mL、トルエン3×1.0mLですすいだ)に懸濁し、0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、濃縮した。あらゆる残留マグネシウム塩をさらにヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)で粉砕し、次いでトルエン(1.0mL)に懸濁し、0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、トルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮した。このプロセスをもう一度繰り返して、触媒MCI−5を淡黄色固体として得た(28.9mg、0.0348mmol、73%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.69(tt、J=7.5、1.3Hz、9H)、7.11−7.07(m、7H)、7.01−6.96(m、4H)、3.92(tq、J=10.1、4.8Hz、4H)、1.87−1.70(m、17H)、1.57(d、J=13.2Hz、10H)、1.42(d、J=12.6Hz、4H)、1.11(s、6H)、1.05(tt、J=12.5、3.3Hz、3H)、0.95(tt、J=13.0、3.7Hz、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−20.82。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ178.46(d、J=58.2Hz)、133.93(d、J=16.2Hz)、132.11(d、J=18.2Hz)、128.67(d、J=6.0Hz)、128.35、58.09(d、J=16.3Hz)、45.50、35.23、25.75、25.61。
窒素充填グローブボックス中のトルエン(1.0mL)中HfCl4(20.4mg、0.0637mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.17mL、0.5095mmol、8.00当量、Et2O中3.0M)を添加した。30秒後、トルエン(1.0mL)中ホスホリルグアニジン(50.0mg、0.1274mmol、2.00当量)溶液を添加した。バイアルの側面をトルエン(0.5mL)ですすぎ、得られた淡黄色の懸濁液を4時間撹拌し、その後混合物を0.45μmフィルターを通して濾過し、元の反応容器をPhMe(3×1.0)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(1.5mL)に懸濁し、濃縮した。混合物をヘキサン(1.5mL)に懸濁し、さらに2回濃縮し、次いでトルエン(1.0mL、3×1.0mLですすいだ)に懸濁し、0.45μmフィルターを通して濾過し、濃縮した。あらゆる残留Mg塩をヘキサン(3×1.5mL、各添加後に濃縮)でさらに粉砕し、次いでトルエン(1.0mL、3×1.0mLですすいだ)に懸濁し、0.2μmフィルターを通して濾過し、濃縮して触媒MCI−2を淡黄色の固体として得た(70.1mg、0.0608mmol、86%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.67(ddt、J=8.4、7.5、1.3Hz、8H)、7.11−7.06(m、8H)、7.01−6.96(m、4H)、4.09(td、J=10.7、5.5Hz、4H)、1.88−1.69(m、16H)、1.57(d、J=13.1Hz、8H)、1.42(d、J=13.1Hz、8H)、1.13−1.01(m、4H)、0.99−0.88(m、4H)、0.83(s、6H)。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ177.70(d、J=57.5Hz)、134.20−133.50(m)、132.20(d、J=18.2Hz)、128.67(d、J=5.7Hz)、128.44、57.97(d、J=17.0Hz)、50.62、35.33、25.75、25.56。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−20.58。
窒素充填グローブボックス中の27℃のC6D6(0.5mL)中ホスホリルグアニジン(45.4mg、0.1597mmol、2.00当量)の撹拌(300rpm)溶液に、C6D6(0.5mL)中ZrBn4(36.4mg、0.0798mmol、1.00当量)溶液を添加した。2時間後、金褐色の油状物を0.45μmサブミクロンフィルターを通して濾過し、トルエン(3×1.0mL)ですすぎ、濃縮して、触媒MCI−3を黄金色の固体として得た(67.0mg、0.0796mmol、100%)。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.48−7.43(m、7H)、7.38−7.35(m、4H)、7.33−7.28(m、4H)、7.11−6.95(m、15H)、3.32(qd、J=7.2、2.0Hz、8H)、2.49(s、4H)、0.79−0.74(m、12H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−20.11。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ180.29(d、J=58.1Hz)、145.39、134.13、133.34、133.13(d、J=19.1Hz)、128.91、128.72、128.66(d、J=6.6Hz)、121.21、72.78、43.63(d、J=15.4Hz)、17.02。
窒素充填グローブボックス中の27℃のトルエン(0.5mL)中ZrCl4(15.8mg、0.0679mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.18mL、0.5427mmol、8.00当量、Et2O中3.0M)を添加した。15秒後、トルエン(0.5mL)中ホスホリルグアニジン(50.0mg、0.1357mmol、2.00当量)溶液を添加した。20時間後、暗褐色混合物を0.45μmサブミクロンフィルター(トルエン3×1.0mLですすいだ)を通して濾過し、濃縮し、ヘキサン(3.0mL)に懸濁し、濃縮し、これをさらに2回繰り返し、トルエン(1.5mL)に懸濁し、0.45μmサブミクロンフィルター(トルエン3×1.5mLですすいだ)を通して濾過し、濃縮した。このプロセス全体をさらに2回繰り返して、あらゆる残留マグネシウム塩を粉砕/除去し、濃縮後、NMRは、SM、ビス−[2,1]触媒、および望ましくないモノ−[2,1]触媒の混合物を示した。薄金色の粘稠なフォームをトルエン(0.5mL)およびヘキサン(5mL)に溶解し、その溶液の上にゆっくり重ねた。この二重層を、48時間破壊することなく冷凍庫(−30℃)に素早く入れ、その後淡黄色の固体が溶液から結晶化した。液体を素早く0.45μmサブミクロンフィルターを通してデカント/濾過し、残りの固体を冷ヘキサン(3×1mL)で洗浄し、濾過し、フィルター中の残留固体をトルエン(3mL)に溶解し、再結晶から残った残留固体と合わせ、濃縮して、ビス−[2,1]触媒MCI−16を薄黄金色の固体(10.8mg、0.0126mmol、19%)として得た。N.
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.69−7.63(m、8H)、7.08−7.03(m、8H)、7.01−6.95(m、4H)、3.67(s、8H)、0.99(s、6H)、0.93(s、36H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−23.10。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ175.62(d、J=60.9Hz)、133.94(d、J=15.7Hz)、133.55(d、J=20.0Hz)、128.72(d、J=2.8Hz)、128.68、60.59(d、J=17.2Hz)、48.38、33.49、28.12。
窒素充填グローブボックス中の27℃の無水脱酸素PhMe(1.0mL)中ZrCl4(10.8mg、0.0463mmol、1.00当量)の撹拌(500rpm)懸濁液に、MeMgBr(0.10mL、0.3006mmol、6.50当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)を添加した。10秒後、PhMe(0.5mL)中ホスファグアニジン(30.0mg、0.0925mmol、2.00当量)溶液を今度は暗褐色の懸濁液に添加した。20時間後、混合物を0.45μmPTFEサブミクロンフィルターを通して濾過し、PhMe(3×1mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、これをさらに3回繰り返し、次いでPhMe(3mL)に懸濁し、0.45μmPTFEフィルターを通して濾過し、PhMe(3×1mL)ですすぎ、濃縮した。淡黄色の固体をヘキサン(5mL)に懸濁し、濃縮し、これをさらに3回繰り返し、次いでPhMe(3mL)に懸濁し、0.20μmPTFEサブミクロンフィルターを通して濾過し、濃縮して、触媒を淡黄色の固体として得た(1H−NMRにより32.1mg、0.0417mmol、90%、90%純度)。NMRは、生成物が純度約90%であることを示し、出発材料は残留不純物であった。ヘキサン、ペンタン、Me4Si、PhMe、またはベンゼンからの粉砕または再結晶を使用して遊離配位子を除去する試みは、これらの溶媒中での配位子および触媒の両方の高い溶解度のために失敗した。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ4.81(m、2H)、4.02(m、2H)、2.25(m、4H)、2.14(m、4H)、1.79(brd、J=12.5Hz、4H)、1.76−1.68(m、4H)、1.69−1.61(m、4H)、1.55(dd、J=11.0、3.8Hz、4H)、1.48−1.34(m、34H)、1.27(t、J=12.0Hz、2H)、1.23−1.09(m、8H)、0.93(s、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−6.82。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ182.82(d、J=59.0Hz)、49.59、44.42、35.53(d、J=17.3Hz)、32.86(d、J=23.0Hz)、31.48(d、J=11.9Hz)、26.67、26.58(d、J=5.5Hz)、26.08、25.00。
無水脱酸素化PhMe(0.2mL)中ZrCl4(14.5mg、0.0624mmol、1.00当量)の撹拌(300rpm)淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(0.12mL、0.3745mmol、6.00当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)を添加した。10秒間撹拌した後、PhMe(0.87mL)中ホスファグアニジン配位子(25.0mg、0.0624mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下しながら今度は暗褐色の混合物に添加した。2時間撹拌した後、混合物を0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、無水脱酸素化ベンゼン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、これをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色固体混合物をベンゼン(5mL)に懸濁し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、無水脱酸素化ベンゼン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、これをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色固体混合物をヘキサン(5mL)に懸濁し、2分間激しく撹拌し(1000)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、無水脱酸素化ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮して灰白色の非晶質フォームを得た。残った残留白色固体をベンゼン(3mL)に溶解し、同じ0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ベンゼン(3×3mL)ですすぎ、濃縮してMCI−10を得た(23.3mg、0.0253mmol、81%)。
1H NMR(400MHz、ベンゼン−d6)δ7.54−7.49(m、8H)、7.29−7.26(m、4H)、7.07−7.01(m、4H)、6.99−6.88(m、14H)、5.01(d、J=2.8Hz、4H)、3.59(ddt、J=10.9、7.1、3.6Hz、2H)、1.59−1.35(m、12H)、1.32−0.92(m、4H)、0.89(s、6H)、0.87−0.72(m、4H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ−19.67。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素PhMe(0.5mL)中HfCl4(8.7mg、0.0272mmol、1.00当量)の淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(75.0μL、0.2178mmol、8.00当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)溶液を添加した。10秒間撹拌(300rpm)した後、PhMe(1.0mL)中ホスファグアニジン(21.8mg、0.0544mmol、2.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。2時間撹拌(400rpm)した後、暗黄金色の不均一混合物を無水脱酸素ヘキサン(3mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、この懸濁/濃縮プロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色混合物をヘキサン(3mL)に懸濁し、1分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、この濃縮/濾過プロセスをさらに1回繰り返して、ハフニウムホスファグアニジンプレ触媒MCI−11(11.0mg、0.0109mmol、40%)を白色非晶質フォームとして得た。NMRは、純粋な生成物を示した。
1H NMR(400MHz、ベンゼン−d6)δ7.52−7.46(m、9H)、7.32−7.27(m、5H)、7.10(d、J=1.3Hz、5H)、7.06−7.01(m、5H)、7.00−6.86(m、16H)、5.05(d、J=2.8Hz、4H)、3.79−3.68(m、2H)、1.79−0.69(m、16H)、0.65(s、6H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ−18.98。
13C NMR(101MHz、ベンゼン−d6)δ180.51(d、J=58.7Hz)、141.96、133.00(d、J=14.4Hz)、132.66(d、J=19.1Hz)、128.60、128.54、128.16、127.76、127.51、126.03、57.14(d、J=9.2Hz)、53.00(d、J=20.8Hz)、35.34、25.55、25.52。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素PhMe(0.5mL)中ZrCl4(8.4mg、0.0361mmol、1.00当量)の淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(80.0μL、0.2347mmol、6.50当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)溶液を添加した。10秒間撹拌(300rpm)した後、PhMe(1.0mL)中ホスファグアニジン(26.0mg、0.0721mmol、2.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。3時間撹拌(500rpm)した後、暗金褐色の不均一混合物を無水脱酸素ヘキサン(3mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、この懸濁/濃縮プロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色混合物をヘキサン(3mL)に懸濁し、1分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、この濃縮/濾過プロセスをさらに1回繰り返して、ジルコニウムホスファグアニジンプレ触媒MCI−12(26.4mg、0.0314mmol、87%)を金褐色フォームとして得た。微量の不純物を含むNMR生成物。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.53−7.46(m、9H)、7.23−7.19(m、4H)、7.04(t、J=7.6Hz、5H)、6.98−6.89(m、12H)、4.93−4.83(m、4H)、4.17(pd、J=6.4、4.5Hz、2H)、1.02(d、J=6.3Hz、12H)、0.89(s、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−19.83。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ180.41(d、J=59.2Hz)、141.98、132.96(d、J=14.3Hz)、132.61(d、J=18.9Hz)、128.61(d、J=6.6Hz)、128.51、128.17、127.93、127.74、127.31、125.97、53.14(d、J=16.5Hz)、49.64(d、J=14.9Hz)、47.38、24.62。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素PhMe(0.5mL)中HfCl4(8.9mg、0.0277mmol、1.00当量)の淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(60.0μL、0.1803mmol、6.50当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)溶液を添加した。10秒間撹拌(300rpm)した後、PhMe(1.0mL)中ホスファグアニジン(20.0mg、0.0555mmol、2.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。2時間撹拌(400rpm)した後、暗黄金色の不均一混合物を無水脱酸素ヘキサン(3mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、Ph−H/ヘキサン(3×5mL、1:1)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、この懸濁/濃縮プロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色混合物をPhH/ヘキサン(5mL、1:1)に懸濁し、1分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、Ph−H/ヘキサン(3×3mL、1:1)ですすぎ、濃縮し、この濃縮/濾過プロセスをさらに1回繰り返して、ハフニウムホスファグアニジンプレ触媒MCI−13(25.0mg、0.0269mmol、97%)を淡黄色の非晶質フォームとして得た。NMRは、純粋な生成物を示した。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.48−7.43(m、7H)、7.26−7.22(m、4H)、7.03(dd、J=8.4、6.8Hz、4H)、6.98−6.88(m、12H)、5.00−4.90(m、4H)、4.30(pd、J=6.4、4.4Hz、2H)、1.02(d、J=6.3Hz、12H)、0.65(s、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−18.98。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ180.48(d、J=58.4Hz)、141.90、132.77(d、J=14.2Hz)、132.68(d、J=19.0Hz)、128.61、128.56、127.73、127.54、127.32、125.99、52.91、52.77、49.46(d、J=13.3Hz)、24.55。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素PhMe(1.0mL)中ZrCl4(21.9mg、0.0940mmol、1.00当量)の淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(0.20mL、0.6110mmol、6.50当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)溶液を添加した。10秒間撹拌(300rpm)した後、PhMe(2.0mL)中ホスファグアニジン(83.6mg、0.1881mmol、2.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。2時間撹拌(500rpm)した後、暗金褐色の不均一混合物を無水脱酸素ヘキサン(3mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、この懸濁/濃縮プロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色混合物をヘキサン(3mL)に懸濁し、1分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、ヘキサン(3×3mL)ですすぎ、濃縮し、この濃縮/濾過プロセスをさらに1回繰り返して、ジルコニウムホスファグアニジンプレ触媒MCI−14(66.0mg、0.0653mmol、69%)を金褐色固体として得た。NMRは、ロトマーならびに微量物質およびヘキサンとしての異なるプレ触媒スペシエーションを含有する生成物を示した。
主な化学シフトのみを以下に列挙する:
1H NMR(400MHz、ベンゼン−d6)δ7.46−7.40(m、2H)、7.30−7.22(m、10H)、7.22−7.16(m、4H)、7.16−7.13(m、4H)、7.13−7.10(m、8H)、7.05(ddt、J=10.7、6.1、2.2Hz、4H)、6.89(dd、J=5.0、2.0Hz、1H)、6.72−6.63(m、10H)、6.56(td、J=7.4、1.7Hz、1H)、4.63(d、J=2.1Hz、4H)、0.96(s、6H)。
31P NMR(162MHz、ベンゼン−d6)δ−10.11。
13C NMR(101MHz、ベンゼン−d6)δ180.99(d、J=58.9Hz)、145.17、144.36(d、J=3.2Hz)、141.23、140.54、133.73(d、J=7.6Hz)、133.49、133.33(d、J=20.1Hz)、132.61(d、J=11.5Hz)、130.64、130.61、128.43、128.24、128.16、128.09、127.52、127.29、127.20、126.47、125.75、125.48、124.08、121.91、121.89、53.20(d、J=12.4Hz)、50.96。
23℃の窒素充填グローブボックス中の無水脱酸素PhMe(0.5mL)中HfCl4(15.7mg、0.0488mmol、2.00当量)の淡黄色不均一混合物に、MeMgBr(80.0μL、0.2440mmol、10.00当量、Et2O中の滴定されていない3.0M)溶液を添加した。20秒間撹拌(300rpm)した後、PhMe(1.5mL)中ホスファグアニジン(10.3mg、0.0244mmol、1.00当量)溶液を素早く滴下して添加した。2時間撹拌(500rpm)した後、暗金褐色の不均一混合物を無水脱酸素ヘキサン(5mL)で希釈し、2分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、PhMe−ヘキサン(3×5mL、2:1)ですすぎ、濃縮し、ヘキサン(3mL)に懸濁し、濃縮し、この懸濁/濃縮プロセスをさらに3回繰り返して、残留Et2Oを除去し、マグネシウム塩を粉砕し、得られた淡黄色混合物をPhMe−ヘキサン(5mL、2:1)に懸濁し、1分間激しく撹拌し(1000rpm)、0.45μmサブミクロンPTFEフィルターを通して濾過し、PhMe−ヘキサン(3×5mL、2:1)ですすぎ、この濃縮/濾過プロセスをさらに1回繰り返して、ハフニウムホスファグアニジンプレ触媒MCI−15(17.2mg、0.0217mmol、89%、純度〜90%)を黄金色フォームとして得た。NMRは、微量の不純物を含有する純度〜90%の生成物を示した。
1H NMR(500MHz、ベンゼン−d6)δ7.36−7.28(m、11H)、7.17(d、J=7.6Hz、4H)、7.08(d、J=7.6Hz、4H)、7.02(t、J=7.3Hz、2H)、6.82(ddd、J=4.7、2.6、1.5Hz、9H)、6.74(s、6H)、4.68(s、4H)、2.16(s、12H)、0.54(s、6H)。
31P NMR(202MHz、ベンゼン−d6)δ−7.28。
13C NMR(126MHz、ベンゼン−d6)δ183.54(d、J=61.0Hz)、144.27(d、J=5.7Hz)、140.63、134.07(d、J=21.2Hz)、133.78、132.48(d、J=11.7Hz)、128.96、128.32、128.26、128.17、127.93、127.06、126.25、124.72、57.40、52.17(d、J=4.5Hz)、19.76、19.72。
全ての溶媒および試薬は、商業的供給源から入手し、特に明記しない限り、受け取ったまま使用した。無水トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、およびジエチルエーテルを、活性アルミナおよび場合によってはQ−5反応物を通過させることによって精製した。窒素充填グローブボックス中で行われた実験に使用された溶媒は、活性化4Åモレキュラーシーブ上での貯蔵によってさらに乾燥させた。感湿反応用ガラス器具は、使用前に一晩オーブン中で乾燥させた。NMRスペクトルは、Varian400−MRおよびVNMRS−500分光計で記録した。LC−MS分析は、Waters 2424 ELS検出器、Waters 2998 PDA検出器、およびWaters 3100 ESI質量検出器と連結したWaters e2695分離モジュールを使用して行った。LC−MS分離は、イオン化剤として0.1%のギ酸を含む5:95〜100:0のアセトニトリル:水勾配を使用してXBridge C18 3.5μm 2.1×50mmカラムで行った。HRMS分析は、エレクトロスプレーイオン化を伴うAgilent 6230 TOF質量分析計と連結したZorbax Eclipse Plus C18 1.8μm 2.1×50mmカラムを備えたAgilent 1290 Infinity LCを使用して行った。1H NMRデータは以下のように報告される:化学シフト(多重度(br=幅広線、s=単一線、d=二重線、t=三重線、q=四重線、p=五重線、sex=六重線、sept=七重線、およびm=多重線)、積分、ならびに割り当て)。参照として重水素化溶媒中の残留プロトンを使用して、1H NMRデータの化学シフトを内部テトラメチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場ppmで報告する。13C NMRデータを1Hデカップリングで決定し、化学シフトを参照として重水素化溶媒中の残留炭素の使用に対するppmでのテトラメチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場を報告する。
PPRスクリーニング実験の一般的手順
ポリオレフィン触媒スクリーニングは、ハイスループット並列重合反応器(PPR)システムで行った。PPRシステムは、不活性雰囲気のグローブボックス内の48個の単一セル(6×8マトリックス)反応器のアレイから構成されていた。各セルは、およそ5mLの内部作動液容量を有するガラスインサートを装備していた。各セルは、独立した圧力制御を有しており、800rpmで連続的に撹拌した。特記しない限り、触媒溶液は、トルエン中で調製した。全ての液体(すなわち、溶媒、1−オクテン、連鎖シャトリング剤溶液、および触媒溶液)をロボットシリンジで添加した。ガス状試薬(すなわち、エチレン、H2)をガス注入口を介して添加した。各実験の前に、反応器を80℃に加熱し、エチレンでパージし、通気させた。
Isopar−Eの一部を添加し、反応器を運転温度に加熱し、次いでエチレンで適切なpsigに加圧した。次いで試薬のトルエン溶液を、以下の順序で添加した:(1)500nmolの捕捉剤MMAO−3Aを含む1−オクテン、(2)活性化剤(共触媒−1、共触媒−2など)、(3)触媒。
各液体添加を少量のIsopar−Eで追跡し、最終添加後に5mLの総反応容量に達した。触媒を添加すると、PPRソフトウェアは、各セルの圧力を監視し始めた。設定値マイナス1psiでバルブを開き、圧力が2psiより高く達したときにバルブを閉じることによるエチレンガスの補足的な添加によって、圧力(およそ2〜6psig以内)を維持した。全ての圧力低下は、運転期間中、または取り込みもしくは変換要求値に達するまでのいずれか早く生じた方のエチレンの「取り込み」または「変換」として累積的に記録した。次いで、反応器圧力より40〜50psi高い圧力で4分間、アルゴン中の10%の一酸化炭素を添加することによって各反応をクエンチした。「クエンチ時間」が短いほど、触媒はより活性である。任意の所与のセルにおいて多すぎるポリマーの形成を防止するために、所定の取り込みレベル(120℃運転で50psig、150℃運転で75psig)に達したときに反応をクエンチした。全ての反応器をクエンチした後、それらを70℃に冷却した。次いでそれらを排気し、窒素で5分間パージして一酸化炭素を除去して管を取り出した。次いで、ポリマー試料を遠心蒸発器内で70℃で12時間乾燥させ、秤量してポリマー収率を決定し、IR(1−オクテン組み込み)およびGPC(分子量)分析にかけた。
SymRADHT−GPC分析
分子量データは、ハイブリッドSymyx/Dow構築ロボット支援希釈高温ゲル浸透クロマトグラフィー(Sym−RAD−GPC)での分析によって決定した。300万分率(ppm)のブチル化ヒドロキシルトルエン(BHT)によって安定化された10mg/mLの濃度で1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB)中に160℃で120分間加熱することによってポリマー試料を溶解した。次いで、250μLの一定分量の試料を注入する直前に、各試料を1mg/mLに希釈した。160℃で2.0mL/分の流速で、2つのPolymer Labs PLgel 10μm MIXED−Bカラム(300×10mm)をGPCに装備した。試料検出は、濃度モードにおいてPolyChar IR4検出器を使用して行った。この温度でTCB中のポリスチレン(PS)およびポリエチレン(PE)についての既知のMark−Houwink係数を使用して、ホモポリエチレン(PE)に調整された見掛け単位を用いて、狭ポリスチレン(PS)標準の従来の較正を利用した。
1−オクテン組み込みIR分析
HT−GPC分析用の試料のランニングは、IR分析に先行した。試料の1−オクテン組み込みの堆積および分析には48ウェルHTシリコンウエハを利用した。このプロセスでは、試料が供された全ての追加の熱は160℃であり、持続時間は210分以下であり、試料を再加熱して磁気GPCスターラーバーを取り外すと共に、J−KEM Scientific加熱式ロボットシェーカー上でガラス棒スターラーバーで振盪しなければならなかった。次いで、Tecan MiniPrep 75堆積ステーションを使用して加熱しながら試料を堆積させ、1,2,4−トリクロロベンゼンを窒素パージ下の160℃でウエハの堆積されたウェルから蒸発させた。1−オクテンの分析は、NEXUS 670 E.S.P.FT−IRを使用してHTシリコンウエハで行った。
バッチ反応器重合手順
バッチ反応器重合は、2LのParr(商標)バッチ反応器中で実施した。反応器は、電気加熱マントルによって加熱され、冷却水を含有する内部蛇行冷却コイルによって冷却される。反応器および加熱/冷却システムの両方を、Camile(商標)TGプロセスコンピューターによって制御および監視した。反応器の底部には、反応器の内容物を触媒死滅溶液(典型的には5mLのIrgafos/Irganox/トルエン混合物)を予め充填したステンレス鋼製ダンプポットに排出するダンプバルブが装着されている。ダンプポットを30ガロンのブローダウンタンクに通気し、ポットおよびタンクの両方を窒素でパージした。重合または触媒補給のために使用された全ての溶媒は、重合に影響を及ぼし得るあらゆる不純物を除去するために溶媒精製カラムを通過させた。1−オクテンおよびIsoparEを2つのカラムに通過させ、第1のカラムはA2アルミナを含有し、第2のカラムはQ5を含有していた。エチレンを2つのカラムに通過させ、第1のカラムはA2O4アルミナおよび4Aモル篩を含有し、第2のカラムはQ5反応物を含有していた。移動に使用されたN2は、A2O4アルミナ、4Aモル篩、およびQ5を含有する単一のカラムに通過させた。
反応器は、反応器の負荷に応じて、IsoparE溶媒および/または1−オクテンを含有し得るショットタンクから最初に装填される。ショットタンクは、ショットタンクが取り付けられている実験室規模を使用して負荷設定値まで充填される。液体供給物添加後、反応器を重合温度設定値まで加熱する。エチレンが使用される場合、反応圧力設定値を維持するために反応温度になったときにエチレンが反応器に添加される。エチレン添加量は、微動流量計によって監視される。
触媒および活性剤を適量の精製トルエンと混合してモル濃度溶液を得た。触媒および活性剤を不活性グローブボックス中で取り扱い、シリンジ中に引き込み、圧力を触媒ショットタンクに移した。これに続いて、それぞれ5mLのトルエンで3回すすいだ。触媒添加直後に運転タイマーが始まる。エチレンを使用した場合には、次いで、それをカミールによって添加して反応器内の反応圧力設定値を維持した。これらの重合を10分間実行した後、撹拌機を停止し、底部ダンプバルブを開いて反応器内容物をダンプポットに空けた。ダンプポット内容物を実験室のフードに入れたトレイに注ぎ込み、そこで溶媒を一晩蒸発させた。次いで、残りのポリマーを含有するトレイを真空オーブンに移し、そこでそれらを真空下で最大140℃まで加熱してあらゆる残りの溶媒を除去する。トレイを周囲温度に冷却した後、収率/効率についてポリマーを秤量し、ポリマー試験にかけた。
連鎖移動活性
活性およびMw以上に、新しい触媒の連鎖移動能力を理解することは、Dowにおける新しいポリオレフィン触媒ファミリーの開発のための1つの重要な局面である。触媒の連鎖移動能力は、分子量の低下およびシャトリング触媒に予想されるPDIの狭小化を観察するために連鎖シャトリング剤(CSA)のレベルを変えるキャンペーンを実行することによって最初に評価される。良好な連鎖シャトル剤である可能性がある触媒によって生成されたポリマーの分子量は、より劣悪なシャトリング触媒によって生成されたポリマー分子量よりもCSAの添加に対してより敏感である。メイヨー式(式1)は、連鎖移動剤が存在しない場合に、連鎖移動剤が天然の数平均鎖長
をどのように減少させるかを表す。式2は、連鎖移動定数と伝搬速度定数との比として連鎖シャトリング定数、Caを定義する。連鎖伝播の大部分は、コモノマー組み込みではなくエチレンの挿入によって起こると仮定することによって、式3は、重合の予想されるMnを表す。Mnoは、連鎖シャトリング剤の不在下での触媒の本来の分子量であり、Mnは、連鎖シャトリング剤で観察される分子量である(Mn=連鎖シャトリング剤がないMno)。本発明者らは、式3が、コモノマーの組み込みからの鎖成長の寄与を無視することによって、それが触媒MCI−4、MCI−5、MCI−9、MCI−10、およびMCI−12などの不十分な組み込み触媒にのみ適用可能であることを強調する。
触媒MCI−4およびMCI−5の連鎖シャトリング速度を決定するために、0、50、および200ミリモルのZnEt2ならびに1、2、4、10、および15ミリモルの触媒を使用してバッチキャンペーンを実行した。全ての反応は、活性化剤として1.2当量の共触媒−1を用いた。バッチキャンペーンは、76〜136psiの圧力下で11.1または12.1gのエチレン、56gまたは57gの1−オクテン、および528gまたは555gのIsoparEを用いて120℃および150℃で実施した。各実行についてのMnは、特定の触媒を用いた全ての実行についての当てはめ分子量データと実験分子量データとの間の二乗偏差を最小化するために、Microsoft Excel Solverを使用してCaおよびMn0 fitの値で式3を使用して計算した。Caについての最適値から[CSA]に対するMnの予想される依存性を示す線を含む触媒MCI−4およびMCI−5についてのMn対[CSA]のプロットを図2に示す。この特定の分析は、連鎖移動に必要な可逆的連鎖移動がMCI−4およびMCI−5に対して起こることを確認していない。しかしながら、CSA量が0〜50ミリモルに増加するにつれてPDIが減少することは、触媒MCI−4およびMCI−5が不可逆的連鎖移動とは対照的にジエチル亜鉛を用いた可逆的連鎖移動を受け得ることの有望な証拠である。
前の段落に記載したように、以下の表中の触媒は、単一の反応器系で重合条件を使用して個々に反応させた。反応条件および得られたポリマーの特性を表1、2、3、および4に報告する。
前述のように、ホスファグアニジン金属−配位子錯体のうちの1つの特徴は、触媒として、錯体がジエチル亜鉛(DEZ)と連鎖移動してオレフィンブロックコポリマーを製造し、他のハードセグメント触媒よりも高い効率で連鎖移動することである。
式Iの先に開示されたジルコニウムホスファグアニジン重合触媒は、良好な活性を有し、高分子量(300,000g/mol超)および狭い多分散性を120℃で有するポリオレフィンを製造する。これは、触媒MCI−4およびMCI−5で特に明白である。これらの特定の触媒はまた、ジエチル亜鉛の濃度が増加するにつれて分子量が減少することによって示されるジエチル亜鉛との可逆的連鎖移動を受け、多分散指数は、ジエチル亜鉛のより高い添加量の下で狭まる。
特記しない限り、本明細書および特許請求の範囲における任意の範囲の開示は、その範囲自体、およびまたその中に包含されるもの、ならびに終点をも含むものとして理解されるべきである。
特許請求の範囲に記載の主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載した実施形態に対して修正および変更することができることは当業者には明らかであろう。したがって、そのような修正および変更が添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内に入る限り、本明細書は、本明細書に記載される様々な実施形態の修正および変更を包含することを意図する。