定義
本開示で使用される一般的な略語は、Me:メチル、Et:エチル、Ph:フェニル、Bn:ベンジル(−CH2−Ph)、THF:テトラヒドロフラン、Et2O:ジエチルエーテル、C6D6: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、MeI:ヨウ化メチル、MgSO4:硫酸マグネシウム、HfBn4:ハフニウム(IV)テトラベンジル、ZrBn4:ジルコニウム(IV)テトラベンジル、N2:窒素ガス、MMAO:変性メチルアルミノキサン、NMR:核磁気共鳴、DSC:示差走査熱量測定、mmol:ミリモル、mL:ミリリットル、M:モル、min:分、h:時間、d:日数、GPC:ゲル浸透クロマトグラフィー、Mw:重量平均分子量、Mn:数平均分子量を含み得る。
用語「独立して選択される」は、本明細書では、例えば、R1、R2、R3、およびZ1などの定義された基の単一分子中の複数の実例が同一であっても異なっていてもよいことを示すために使用される。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、限定するものではなく、当業者に既知の定義を補足し説明することを意図している。
用語「部分」、「官能基」、または「基」は、本明細書において交換可能に使用され得るが、当業者は、錯体または化合物の特定の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、本開示の化合物または金属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。本出願で使用される用語「部分」は、本開示の一般式に記載されるように、コポリマー中の個々の単位またはポリマー配位子内の個々の単位を含む。
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。例証の目的で、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、限定するものではなく、当業者に既知の定義を補足し説明することを意図している。
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。
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全数は、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、本開示における一般式の化合物および金属錯体の化学基(例えば、R1、R2、R3)のそれぞれは、非置換であり得、すなわち、上記の条件が満たされる限り、置換基RSを使用せずに定義され得る。他の実施形態では、本開示の一般式の化合物および金属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。化合物が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している。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つ以上の炭素原子)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直鎖または分岐鎖炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C1−C40)アルキルの例としては、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が挙げられる。置換(C1−C40)アルキルの例としては、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)シリルメチルが挙げられる。
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)アリールの例としては、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が挙げられる。置換(C6−C40)アリールの例としては、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−ジメチルフェニルが挙げられる。
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としては、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]デシルが挙げられる。置換(C3−C40)シクロアルキルの例としては、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が挙げられる。
(C1−C40)ヒドロカルビレンの例としては、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)が挙げられる。いくつかの実施形態では、ジラジカルは、1,3−アルファ、オメガジラジカル(例えば、−CH2CH2CH2−)、または内部置換を有する1,5−アルファ、オメガジラジカル(例えば、−CH2CH2CH(CH3)CH2CH2−)のようにヒドロカルビレンの末端原子上にある。他の実施形態では、ジラジカルは、C72,6−ジラジカル
または内部置換を有するC72,6−ジラジカル
のようにヒドロカルビの非末端原子上にある。
用語[(C+Si)3−(C+Si)40]オルガノシリレンおよび[(C+Ge)3−(C+Ge)40]オルガノゲルミレンは、ジラジカル単位の2つのラジカル保有原子が1つ以上の介在する炭素、ケイ素、および/またはゲルマニウム原子によって隔てられているジラジカルとして定義される。そのような[(C+Si)3−(C+Si)40]オルガノシリレンおよび[(C+Ge)3−(C+Ge)40]オルガノゲルミレン基は、置換されていても非置換であってもよい。いくつかの実施形態では、ジラジカルは、1,5−α,ω−ジラジカル(例えば、−CH2CH2Si(C2H5)2CH2CH2−および−CH2CH2Ge(C2H5)2CH2CH2−)のように、有機シリレンまたは有機ゲルミレンの末端原子上にある。他の実施形態では、ジラジカルは、置換(C+Si)72,6−ジラジカル
および置換(C+GE)72,6−ジラジカル
のように有機シリレンまたは有機ゲルミレンの非末端原子上にある。
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ジラジカルを意味する。非置換(C1−C40)アルキレンの例としては、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)−が挙げられる。置換(C1−C40)アルキレンの例としては、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)が挙げられる。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てもよい。したがって、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もよい。
(C1−C40)ヘテロヒドロカルビルは独立して、非置換または置換(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り得る。
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による)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つの炭素原子および4〜1つ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。
(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)−カルバゾリルを含み得る。
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、オクタン−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。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。
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で置換されているとき、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、および(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、または炭素−窒素三重結合を含有することを意味する。
組成物、チオグアニジン錯体、および触媒系
前述の定義を考慮して、本出願の具体的な実施形態をこれから説明する。本開示は、異なる形態で具体化されてもよく、記載された任意の具体的な実施形態に限定されると解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、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。
本開示の実施形態による組成物は、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体を含む。
式(I)において、Mは、Ti、Zr、またはHfから選択される金属中心である。いくつかの実施形態では、Mは、チタンである。他の実施形態では、Mは、ジルコニウムである。さらに他の実施形態では、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。例証的な実施形態では、Mは、+4の形式酸化状態にある。
式(I)において、aは、1または2であり、チオグアニジン錯体中に存在するいくつかの基Qを表す。したがって、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、1つの基Qまたは2つの基Qのいずれかを有し得る。2つの基Qが存在するとき(すなわち、a=2であるとき)、各基Qは、同じであっても異なっていてもよい。少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各基Qは、金属中心に結合した二座チオグアニジン配位子である。二座チオグアニジン配位子は、式(Ia)または式(Ib)を有し得、波状結合は、金属中心Mへの原子の配位を表し、点線は、複数の結合にわたる電子の非局在化を表す。
a=1である実施形態では、基Qは、式(Ia)または式(Ib)のいずれかを有し得る。a=2である実施形態では、両方の基Qは、式(Ia)を有し得、両方の基Qは、式(Ib)を有し得、または一方の基Qは、式(Ia)を有し得るが、他方の基Qは、式(Ib)を有する。
少なくとも1つのチオグアニジン錯体において、各基R1、R2、およびR3は独立して、アルキル基またはアリール基から選択される。したがって、a=2および2つの基Qが存在する場合、少なくとも1つのチオグアニジン錯体中の各基R1、R2、およびR3は、少なくとも1つのチオグアニジン錯体中の他の基R1、R2、およびR3と同じでも異なってもよい。少なくとも1つのチオグアニジン錯体中の各基Z1は独立して、アルキレン基から選択される。同様に、a=2および2つの基Qが存在する場合、両方とも式(Ib)を有し、例えば少なくとも1つのチオグアニジン錯体中の各基Z1は、少なくとも1つのチオグアニジン錯体中の他の基Z1と同じでも異なってもよい。
式(I)において、a=2である場合、2つの基Qの基R3は、少なくとも1つの共有結合によって互いに任意に結合している。式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体がa=2を有し、2つの基Qの基R3が少なくとも1つの共有結合によって互いに結合している実施形態では、錯体の2つの基Qは、金属中心Mに結合した単一の四座配位子を形成する。
式(I)において、各Xは、金属中心に共有結合または配位しており、かつ独立して、アルキル基、ハライド、またはアミドから選択される。実施形態によれば、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各Xは独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性の単座または多座配位子である。一般に、式(I)の少なくとも1つのチオグアニジン錯体のXおよびaは、式(I)によるチオグアニジン錯体が全体的に中性であ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−などのアミドである単座配位子であり、式中、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−などのアミドであり、式中、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が存在し、2つのXが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)の重合触媒および全体的に中性となるように、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。いくつかの実施形態では、aは、1であり、全ての基Xは、同一である。いくつかの実施形態では、aは、2であり、全ての基Xは、同一である。いくつかの実施形態では、全ての基Xは、ベンジルである。いくつかの実施形態では、全ての基Xは、クロロである。
いくつかの実施形態では、少なくとも2つのXは、異なる。いくつかの実施形態では、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、およびクロロのうちの異なる1つである。
式(I)を有する少なくとも1つのチオグアニジン錯体のさらなる非限定的な実施形態をここに記載する。
チオグアニジン配位子の窒素原子に結合した、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各基R1は独立して、アルキル基またはアリール基から選択される。したがって、複数の基R1が、1つのチオグアニジン錯体中に存在する場合、それぞれの個々の基R1は、アルキル基であり得、それぞれの個々の基R1は、アリール基であり得、または1つ以上の個々の基R1は、アルキル基であり得るが、1つ以上の他の個々の基R1は、アリール基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R1は、例えば、(C1−C40)ヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヒドロカルビル、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、(C1−C10)ヒドロカルビル、置換(C1−C10)ヒドロカルビル、(C1−C10)ヘテロヒドロカルビル、または置換(C1−C10)ヘテロヒドロカルビルから選択されるアルキル基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R1は、例えば、(C6−C40)アリール基、置換(C6−C40)アリール基、(C6−C10)アリール基、置換(C6−C10)アリール基から選択されるアリール基であり得る。
例証的な実施形態では、各基R1は独立して、フェニルまたはC1〜C10アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R1は独立して、フェニルまたはC1〜C4アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R1は独立して、フェニルまたはn−ブチルから選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R1は、フェニルであり得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R1は、n−ブチルであり得る。
さらなる例証的な実施形態では、1つ以上の基R1は独立して、以下の式による基から選択され得、
式中、A1およびA2は独立して、水素または(C1−C10)アルキル基である。いくつかの実施形態では、基A1およびA2は独立して、水素またはメチルであり得る。他の実施形態では、基A1およびA2は両方とも水素であり得、それによって基R1は、フェニルである。他の実施形態では、基A1およびA2は両方ともメチルであり得る。
チオグアニジン配位子の硫黄原子に結合した、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各基R2は独立して、アルキル基またはアリール基から選択される。したがって、複数の基R2が、1つのチオグアニジン錯体中に存在する場合、それぞれの個々の基R2は、アルキル基であり得、それぞれの個々の基R2は、アリール基であり得、または1つ以上の個々の基R2は、アルキル基であり得るが、1つ以上の他の個々の基R2は、アリール基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R2は、例えば、(C1−C40)ヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヒドロカルビル、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、(C1−C10)ヒドロカルビル、置換(C1−C10)ヒドロカルビル、(C1−C10)ヘテロヒドロカルビル、または置換(C1−C10)ヘテロヒドロカルビルから選択されるアルキル基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R2は、例えば、(C6−C40)アリール基、置換(C6−C40)アリール基、(C6−C10)アリール基、または置換(C6−C10)アリール基から選択されるアリール基であり得る。
例証的な実施形態では、各基R2は独立して、フェニルまたはC1〜C10アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R2は独立して、フェニルまたはC1〜C4アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R2は独立して、フェニルまたはメチルから選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R2は、メチルであり得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R2は、フェニルであり得る。
チオグアニジン配位子の窒素原子に結合した、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各基R3は独立して、アルキル基またはアリール基から選択される。したがって、複数の基R3が、1つのチオグアニジン錯体中に存在する場合、それぞれの個々の基R3は、アルキル基であり得、それぞれの個々の基R3は、アリール基であり得、または1つ以上の個々の基R3は、アルキル基であり得るが、1つ以上の他の個々の基R3は、アリール基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R3は、例えば、(C1−C40)ヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヒドロカルビル、(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、置換(C1−C40)ヘテロヒドロカルビル、(C1−C10)ヒドロカルビル、置換(C1−C10)ヒドロカルビル、(C1−C10)ヘテロヒドロカルビル、または置換(C1−C10)ヘテロヒドロカルビルから選択されるアルキル基であり得る。いくつかの実施形態では、1つ以上の個々の基R3は、例えば、(C6−C40)アリール基、置換(C6−C40)アリール基、(C6−C10)アリール基、置換(C6−C10)アリール基から選択されるアリール基であり得る。
例証的な実施形態では、各基R3は独立して、フェニルまたはC1〜C10アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R3は独立して、フェニルまたはC1〜C4アルキル基から選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R3は独立して、フェニルまたはn−ブチルから選択され得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R3は、フェニルであり得る。さらなる例証的な実施形態では、各基R3は、n−ブチルであり得る。
さらなる例証的な実施形態では、1つ以上の基R3は独立して、以下の式による基から選択され得、
式中、A1およびA2は独立して、水素または(C1−C10)アルキル基である。いくつかの実施形態では、基A1およびA2は独立して、水素またはメチルであり得る。他の実施形態では、基A1およびA2は両方とも水素であり得、それによって基R3は、フェニルである。他の実施形態では、基A1およびA2は両方ともメチルであり得る。
前述のように、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体において、a=2である場合、2つの基Qの基R3は、少なくとも1つの共有結合によって互いに任意に結合している。式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体がa=2を有し、2つの基Qの基R3が少なくとも1つの共有結合によって互いに結合している実施形態では、基R3は、架橋基Z2を形成し得る。存在する場合、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の架橋基Z2は独立して、例えば、(C3−C40)ヒドロカルビレン、置換(C3−C40)ヒドロカルビレン、(C3−C10)ヒドロカルビレン、置換(C3−C10)ヒドロカルビレン、(C4−C5)ヒドロカルビレン、置換(C4−C5)ヒドロカルビレン、[(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、または置換[(C+Ge)3−(C+Ge)40]オルガノゲルミレンなどのアルキレン基から選択され得る。架橋基Z2は、式(IVa)、(IVb)、および(IVc)のチオグアニジン錯体を参照して、後により詳細に記載される。
存在する場合、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体の各基Z1は独立して、例えば、(C3−C40)ヒドロカルビレン、置換(C3−C40)ヒドロカルビレン、(C3−C10)ヒドロカルビレン、置換(C3−C10)ヒドロカルビレン、[(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、または置換[(C+Ge)3−(C+Ge)40]オルガノゲルミレンなどのアルキレン基から選択される。
式(I)を有する少なくとも1つのチオグアニジン錯体のさらなる非限定的な実施形態をここに記載する。
いくつかの実施形態によれば、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、少なくとも1つのチオグアニジン錯体が式(IIa)または式(IIb)を有するように、aが、1である式(I)を有してもよく、
式中、M、R1、R2、R3、Z1、およびXは、式(I)で定義した通りである。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IIa)を有し、基R1およびR3は独立して、以下の式による群から選択され、
式中、A1およびA2は独立して、水素または(C1−C10)アルキル基である。いくつかのそのような実施形態では、基A1およびA2は独立して、水素またはメチルであり得る。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方とも水素であり得、それによって基R1またはR3は、フェニルである。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方ともメチルであり得る。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IIa)または式(IIb)を有し、R2は、(C1−C10)アルキル基である。例えば、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IIa)または式(IIb)を有し得、R2は、メチルであり得る。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IIa)または式(IIb)を有し、全ての基Xは、同一である。例えば、各基Xは、ベンジルであり得るか、または各基Xは、塩化物であり得る。
具体的な例証的な実施形態では、一般式(IIa)の少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式C1のチオグアニジン錯体であり得る。
いくつかの実施形態によれば、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(I)を有し得、式中、aは2であり、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IIIa)、式(IIIb)、または式(IIIc)を有し得、
式中、M、R1、R2、R3、Z1、およびXは、式(I)で定義した通りである。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)または式(IIIb)を有し、式中、各R1は独立して、フェニルまたは(C1−C10)アルキル基から選択される。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)または式(IIIb)を有し、式中、各R1は独立して、フェニルまたは(C1−C4)アルキル基から選択される。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)または式(IIIb)を有し、式中、各R1は独立して、フェニルまたはn−ブチルから選択される。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)または式(IIIb)を有し、式中、各R1は、フェニルであるか、または各R1は、n−ブチルである。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)または式(IIIb)を有し、式中、各R2は、(C1−C10)アルキル基である。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIA)または式(IIIB)を有し、式中、各R2は、メチルである。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)、式(IIIb)、または式(IIIc)を有し、式中、各R3は独立して、式による群から選択され、
式中、A1およびA2は独立して、水素または(C1−C10)アルキル基である。いくつかのそのような実施形態では、基A1およびA2は独立して、水素またはメチルであり得る。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方とも水素であり得、それによって基R3は、フェニルである。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方ともメチルであり得る。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)、式(IIIb)、または式(IIIc)を有し、式中、各Xは独立して、金属中心に配位したベンジル基または塩化物である。例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)、式(IIIb)、または式(IIIc)を有し、式中、各Xは独立して、金属中心に配位したベンジル基である。例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)、式(IIIb)、または式(IIIc)を有し、式中、各Xは独立して、金属中心に配位した塩化物である。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIa)を有し、式中、両方の基R1は、同一であり、両方の基R2は、同一であり、両方の基R3は、同一であり、両方の基Xは、同一である。そのような実施形態は、式(I)のチオグアニジン錯体の例を表し、式中、両方の基Qは、同一である。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IIIc)を有し、式中、両方の基Z1は、同一であり、両方の基Xは、同一である。そのような実施形態は、式(I)のチオグアニジン錯体のさらなる例を表し、式中、両方の基Qは、同一である。
具体的な例証的な実施形態では、一般式(IIIa)の少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式C2または式C3のチオグアニジン錯体であり得る。
いくつかの実施形態によれば、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(I)を有し得、式中、aは、2であり、2つの基QのR3は、架橋基Z2として互いに結合しており、少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し得、
式中、M、R1、R2、Z1、およびXは、式(I)で定義された通りであり、Z2は、式(I)で定義された2つの基R3から形成されるアルキレン基である。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し、式中、架橋基Z2は、−(CH2)n−であり、nは、4〜10である。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し、式中、架橋基Z2は、−(CH2)n−であり、nは、4または5である。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVA)または式(IVb族)を有し、式中、各R2は、C1〜C10アルキル基である。例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVA)または式(IVb)を有し、式中、各R2は、メチルである。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)または式(IVb)を有し、式中、各R1は独立して、式を有する群から選択され、
式中、A1およびA2は独立して、水素または(C1−C10)アルキル基である。いくつかのそのような実施形態では、基A1およびA2は独立して、水素またはメチルであり得る。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方とも水素であり得、それによって基R3は、フェニルである。他のそのような実施形態では、基A1およびA2は両方ともメチルであり得る。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し、式中、各Xは独立して、金属中心に配位したベンジル基または塩化物である。例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し、式中、各Xは、金属中心に配位したベンジル基である。例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)を有し、式中、各Xは、金属中心に配位した塩化物である。
例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVa)を有し、式中、両方の基R1は、同一であり、両方の基R2は、同一であり、両方の基Xは、同一である。そのような実施形態は、式(I)のチオグアニジン錯体の例を表し、式中、両方の基Qは、同一である。さらなる例証的な実施形態では、少なくとも1つのチオグアニジン組成物は、式(IVc)を有し、式中、両方の基Z1は、同一であり、両方の基Xは、同一である。そのような実施形態は、式(I)のチオグアニジン錯体のさらなる例を表し、式中、両方の基Qは、同一である。
具体的な例証的な実施形態では、一般式(IVa)の少なくとも1つのチオグアニジン錯体は、式C4、C5、C6、またはC7の化合物から選択されるチオグアニジン錯体であり得る。
いくつかの実施形態では、式(IVa)、式(IVb)、または式(IVc)のチオグアニジン錯体、例えば、両方の基Xが塩化物である錯体、または式C6もしくは式C7の錯体などが二量体形態で組成物中に存在し得る。二量体形態は、チオグアニジン錯体の2つの別々の分子間のクロロ架橋から生じ得る。
さらなる実施形態では、組成物は、式(I)による複数のチオグアニジン錯体の組み合わせまたは混合物を含み得る。例えば、組成物は、式(I)による2つ、3つ、4つ、5つ、または6つ以上のチオグアニジン錯体を含み得る。例証的な実施形態では、式(I)による複数のチオグアニジン錯体は、前述のように、任意の組み合わせまたは割合で、化合物C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7のいずれかを含み得る。
ポリオレフィン組成物
本開示の実施形態によるエチレン−コ−アルキレンコポリマーなどのポリオレフィン組成物は、触媒量の前述の組成物のうちの少なくとも1つの存在下で、エチレンと1つ以上のオレフィンモノマーとの反応生成物を含み、これは、重合条件下ならびに任意に1つ以上の共触媒および/または捕捉剤の存在下で、少なくとも1つのチオグアニジン錯体を含む。
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)、ならびに任意に1つ以上のα−オレフィンなどのコモノマーであり得る。そのようなエチレン系ポリマーは、0.860g/cm3〜0.973g/cm3の範囲の密度を有することができる。0.860g/cm3〜0.973g/cm3の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書において含まれ、本明細書において開示され、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、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、多分散指数(PDI)としても知られている)(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、20個以下の炭素原子を有する。例えば、α−オレフィンコモノマーは、好ましくは3〜10個の炭素原子、より好ましくは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、そ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、例えば、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。
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法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。好ましくは、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。好ましくは、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、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、より好ましくは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、好ましくは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で表すことができ、式中、nは、少なくとも1、好ましくは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セグメントを表す。好ましくは、AおよびBは、分岐状または星状にではなく、直鎖状に結合している。
「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、好ましくは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、好ましくは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、好ましくは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
本発明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、溶液重合法、粒子形成重合法、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、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液相重合法によって製造され得る。
一般に、液相重合法は、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。液相重合法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/または捕捉剤、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、気相重合法、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、気相重合法を開示しており、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、流動床法などの連続気相法として行ってもよい。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、サイクロンおよび/または微細フィルターで任意に除去されてもよい。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、好ましくは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動作させる。この流動床法では、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鎖アルカンである。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。
一実施形態では、式(I)による少なくとも1つのチオグアニジン錯体を含有する、または本開示の任意の実施形態の触媒組成物は、重合プロセスにおいて1つ以上の追加の触媒と組み合わせてもよい。使用に好適な触媒としては、所望の組成またはタイプのポリマーを調製するのに適した任意の化合物または化合物の組み合わせが挙げられる。不均一系触媒および均一系触媒の両方を使用し得る。不均一系触媒の例としては、周知のチーグラー−ナッタ組成物、特に第2族金属ハライド上に担持された第4族金属ハライドまたは混合ハライドおよびアルコキシド、ならびに周知のクロムまたはバナジウム系触媒が挙げられる。しかしながら、好ましくは、使用の容易さおよび溶液中での狭い分子量のポリマーセグメントの製造のために、本明細書で使用するための触媒は、比較的純粋な有機金属化合物または金属錯体、特に第3〜10族または元素周期表のランタニド系列から選択される化合物または錯体ベースのオイル金属を含む均一触媒である。本明細書で用いられるいずれの触媒も、本重合の条件下で他の触媒の性能に著しく悪影響を及ぼさないことが好ましい。望ましくは、本重合の条件下で触媒の活性が25パーセント超、より好ましくは10パーセント超低下することはない。
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、滑沢剤、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。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。
以下の実施例は、前述の実施形態による様々な触媒組成物を例証するものであり、本開示の範囲を限定することを決して意図しない。
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。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。
触媒効率は、調製されたポリオレフィンコポリマーのグラム数を使用される触媒中の金属Mの全グラム数(すなわち、式(I)の少なくとも1つの金属−配位子錯体の金属Mのグラム数)で割ることによって計算される。したがって、触媒効率は、重合反応に使用される式(I)の金属−配位子錯体の金属Mのグラム数で割った、調製されたポリオレフィンコポリマーのグラム数として表し得る。
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する。ポリマー試料を300ppm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。
融解温度(Tm)、ガラス転移温度(Tg)、結晶化温度(Tc)、および融解熱は、示差走査熱量測定法(DSC Q2000、TA Instruments,Inc.)によって、加熱−冷却−加熱温度プロファイルを使用して測定される。3〜6mgのポリマーのオープンパンDSC試料を最初に室温から設定値まで毎分10℃で加熱する。トレースは、TA Universal AnalysisソフトウェアまたはTA Instruments TRIOSソフトウェアを使用して個別に分析される。
配位子L1は、最初に中間体として1−(2,6−ジメチルフェニル)−3−フェニルチオ尿素(P1)を調製し、次いでP1をエタノール中のヨウ化メチル(MeI)と反応させて配位子L1を形成することによって2段階で調製した。中間体化合物P1を25℃で5mLのEt2O中アニリン(0.571g、6.13mmol)溶液に5mLのEt2O中2,6−ジメチルフェニルイソチオシアネート(1.000g、6.13mmol)溶液をゆっくり添加することによって調製した。反応混合物を一晩激しく撹拌して反応を確実に完了させた。得られた白色懸濁液を数時間にわたって−30℃に冷却し、次いで沈殿物を濾過により単離し、乾燥した冷Et2Oで2回すすぎ、真空乾燥させた。中間体P1の収量は、0.562g(36%)であった。
中間体P1を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、DMSO−d6)δ9.90(brs、1H)、8.98(brs、1H)、7.51(brs、1H)、7.34(brs、3H)、7.08(brs、4H)、2.21(s、6H)。13C NMR(101MHz、DMSO−d6)δ180.21、136.32、128.52、127.66、124.36、123.25、18.03。
配位子L1を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、5mLの無水エタノール中の中間体P1(0.450g、1.76mmol)の懸濁液を含有するバイアルにMeI(0.498g、3.51mmol)を添加した。次いでバイアルを圧力開放隔壁キャップで密封した。懸濁液を78℃に加熱し、4時間撹拌した。固体は、加熱すると溶解した。エタノールをロータリーエバポレーターで除去し、粗生成物を25mLのNa2CO3水溶液(10重量%)と混合した。生成物を酢酸エチル(50mL)中に抽出した。有機相を水(2×50mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固して配位子L1を無色油状物として得た。配位子L1の収量は、0.380g(出発物質、中間体P1を基準として80%)であった。生成物は、1H NMRにより異性体の混合物であることがわかった。
配位子L1を以下のようにプロトンNMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.30(brs、3H)、7.10(brm、2H)、7.05(d、J=7.1Hz、2H)、6.91(brs、1H)、6.07(brs、0.6H)、5.78(brs、0.4H)、2.41(s、3H)、2.20(s、6H)。
配位子L2は、最初に中間体として1−ブチル−3−(2,6−ジメチルフェニル)チオ尿素(P2)を調製し、次いでP2をエタノール中のMeIと反応させて配位子L2を形成することによって2段階で調製した。中間体化合物P2を25℃で5mLのEt2O中n−ブチルアミン(0.448g、6.13mmol)溶液に5mLのEt2O中2,6−ジメチルフェニルイソチオシアネート(1.000g、6.13mmol)溶液をゆっくり添加することによって調製した。反応混合物を一晩激しく撹拌して反応を確実に完了させた。白色懸濁液を数時間にわたって−30℃に冷却し、次いで沈殿物を濾過により単離し、乾燥した冷Et2Oで2回すすぎ、真空乾燥させた。中間体P2の収量は、0.705g(49%)であった。
中間体P1を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.29(brs、1H)、7.20(m、1H)、7.14(d、J=7.4Hz、2H)、5.33(brs、1H)、3.58(q、J=7.1Hz、2H)、2.26(s、6H)、1.47(p、J=7.4Hz、2H)、1.27(m、2H)、0.88(t、J=7.3Hz、3H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ180.87、137.38、132.82、129.01、128.97、45.09、31.37、19.91、18.01、13.71。
配位子L2を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、5mLの無水エタノール中の中間体P2(0.600g、2.54mmol)の懸濁液を含有するバイアルにMeI(0.721g、5.08mmol)を添加した。次いでバイアルを圧力開放隔壁キャップで密封した。懸濁液を78℃に加熱し、4時間撹拌した。固体は、加熱すると溶解した。エタノールをロータリーエバポレーターで除去し、粗生成物を30mLのNa2CO3水溶液(10重量%)と混合した。生成物を酢酸エチル(60mL)中に抽出した。有機相を水(2×60mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固して配位子L2を無色油状物として得た。配位子L2の収量は、0.534g(出発物質、中間体P2を基準として84%)であった。
配位子L2を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.00(d、J=7.5Hz、2H)、6.85(t、J=7.5Hz、1H)、4.21(brs、1H)、3.29(brs、2H)、2.38(brs、3H)、2.10(s、6H)、1.53(brs、2H)、1.34(brm、2H)、0.93(t、J=7.3Hz、3H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ146.66、129.30、127.86、122.44、42.90、32.27、19.96、17.95、13.78、13.63。
配位子L3は、最初に中間体として1,1’−(ブタン−1,4−ジイル)ビス(3−(2,6−ジメチルフェニル)チオ尿素)(P3)を調製し、次いでP3をエタノール中のMeIと反応させて配位子L3を形成することによって2段階で調製した。中間体化合物P3を25℃で10mLのEt2O中1,4−ジアミノブタン(0.540g、6.13mmol)溶液に10mLのEt2Oに溶解したN−(2,5−ジメチルフェニル)イソチオシアネート(2.000g、12.25mmol)溶液をゆっくり添加することによって調製した。粘着性物質がバイアルの底部に沈降した。混合物を25℃で一晩撹拌して、反応を確実に完了させた。この間に白色懸濁液が形成された。沈殿物を濾過により単離し、冷Et2Oですすぎ、真空乾燥させた。中間体P3の収量は、2.373g(93%)であった。
中間体P3を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.40(s、2H)、7.20(m、2H)、7.14(d、J=7.5Hz、4H)、5.45(s、2H)、3.56(m、4H)、2.23(s、12H)、1.50(m、4H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ181.00、137.26、132.69、129.05、44.36、26.32、18.03。
配位子L3を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、20mLの無水エタノール中の中間化合物P3(2.000g、4.82mmol)の懸濁液を含有するバイアルにMeI(1.20mL、19.29mmol、d=2.28g/mL)を添加した。次いでバイアルを圧力開放隔壁キャップで密封した。バイアルの内容物を78℃に加熱し、4時間撹拌した。反応温度に到達してからおよそ10分後に、固体は溶解したが、約10〜15分後には、固体の白い塊が急速に形成され、撹拌はもはや不可能であった。エタノールをロータリーエバポレーターで除去し、粗生成物を90mLのNa2CO3水溶液(10重量%)と混合した。生成物を酢酸エチル(120mL)中に抽出した。有機相を水(2×120mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固させて、生成物を白色固体として得た配位子L3の収量は、2.051g(出発材料、中間体P3を基準として96%)であった。
配位子L3を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.00(d、J=7.5Hz、4H)、6.86(m、2H)、4.31(brs、2H)、3.35(brs、4H)、2.35(brs、6H)、2.09(s、12H)、1.63(brs、4H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ146.55、129.21、127.87、122.55、42.73、27.41、18.01、13.63。
配位子L4は、最初に中間体として1,1’−(ペンタン−1,5−ジイル)ビス(3−(2,6−ジメチルフェニル)チオ尿素)(P4)を調製し、次いでP4をエタノール中のMeIと反応させて配位子L4を形成することによって2段階で調製した。中間体化合物P4を25℃で40mLのEt2O中カダベリン(1.277g、12.50mmol)溶液に10mLのEt2Oに溶解したイソチオシアネート(4.080g、24.99mmol)溶液を添加することにより調製した。明白色の懸濁液が形成され、黄色の濃い油状物質が沈降した。混合物を25℃で一晩撹拌して、反応を確実に完了させた。この間に沈降した物質は、白色懸濁液になった。懸濁液を−30℃に冷却し、沈殿物を濾過により単離し、乾燥した冷Et2Oで2回すすぎ、真空乾燥させた。中間体P4の収量は、4.910g(92%)であった。
中間体P4を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.31(m、2H)、7.20(m、2H)、7.14(d、J=7.3Hz、4H)、5.34(s、2H)、3.54(q、J=6.7Hz、4H)、2.24(s、12H)、1.51(m、4H)、1.21(m、2H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ180.96、137.30、129.06、44.96、28.88、23.68、18.04。
配位子P4を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、30mLの無水エタノール中の中間体P4(3.000g、7.00mmol)の溶液を含有するバイアルにMeI(1.74mL、27.99mmol、d=2.28g/mL)を添加した。次いでバイアルを圧力開放隔壁キャップで密封した。溶液を78℃に加熱し、4時間撹拌した。エタノールをロータリーエバポレーターで除去し、粗生成物を90mLのNa2CO3水溶液(10重量%)と混合し、生成物を酢酸エチル(120mL)中に抽出した。有機相を水(2×120mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固させ、得られた黄色固体をさらに高真空下で乾燥させた。配位子P4の収量は、2.97g(出発物質、中間体P4を基準として93%)であった。
配位子L4を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、CDCl3)δ7.00(d、J=7.4Hz、4H)、6.86(m、2H)、4.15(brs、2H)、3.31(brs、4H)、2.37(brs、6H)、2.10(s、12H)、1.59(brs、4H)、1.36(brs、2H)。13C NMR(101MHz、CDCl3)δ146.51、129.26、127.87、122.54、77.32、77.20、77.00、76.68、43.00、29.88、24.04、17.99、13.65。
触媒C1を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、本明細書の実施例1に従って調製した配位子L1(0.060g、0.22mmol)を5mLのトルエンに溶解し、その溶液をテトラベンジルジルコニウム(ZrBn4)(0.101g、0.22mmol)と混合した。反応混合物を25℃で10分間撹拌し、次いで20mLのペンタンを添加して、バイアルを一晩−30℃に冷却した。非常に少量の固体が形成された。内容物をシリンジフィルターを通して濾過し、次いで溶媒を真空下で除去して生成物(触媒C1)を定量的収率で得た。
触媒C1を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.01(m、17H)、6.62(d、J=7.3Hz、6H)、2.28(s、6H)、2.10(s、6H)、1.29(s、3H).13C NMR(101MHz、C6D6)δ178.19、146.50、144.44、142.19、134.00、131.30、130.38、129.70、129.25、129.02、126.50、125.43、125.07、124.00、76.28、19.56、15.18。
触媒C2を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、本明細書の実施例2に従って調製した配位子L2(0.150g、0.6mmol)を6mLのトルエンに溶解し、その溶液をZrBn4(0.137g、0.30mmol)と混合した。反応混合物を一晩撹拌し、次いで溶媒を真空下で除去し、オレンジ色の油状物を得た。オレンジ色の油状物を続いて20mLのペンタンと混合した。ほとんどの固体物質は溶解したが、非常に少量の不溶性物質が軽い懸濁液として存在した。軽い懸濁液を濾過し、濾液を真空下で蒸発乾固させ、生成物(触媒C2)を粘着性のオレンジ色の物質として定量的収率で得た。
触媒C2を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.18(m、4H)、7.10(d、J=7.2Hz、4H)、6.88(m、2H)、6.83(s、6H)、3.24(m、4H)、2.70(s、4H)、2.20(s、12H)、1.39(m、4H)、1.34(s、6H)、1.22(m、4H)、0.88(t、J=7.3Hz、6H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ179.69、148.06、144.84、133.48、129.67、129.13、128.90、128.87、127.27、126.03、124.77、121.82、76.29、49.23、34.70、21.31、20.48、14.50、14.37。
触媒C3を調製するために、窒素充填ドライボックス中で、本明細書の実施例1に従って調製した配位子L1(0.100g、0.37mmol)を6mLのトルエンに溶解し、その溶液をZrBn4(0.084g、0.18mmol)と混合した。反応混合物を一晩撹拌し、次いで真空下で約2mLに濃縮した。ペンタン(20mL)を添加し、バイアルを数時間にわたって−30℃に冷却した。得られた軽い懸濁液を濾過し、濾液を真空下で蒸発乾固させて、生成物(触媒C3)を定量的収率で得た。
触媒C3を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.07(m、10H)、6.94(s、6H)、6.89(m、10H)、2.80(s、4H)、2.11(s、12H)、1.29(s、6H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ179.35、147.45、145.87、144.36、134.26、129.67、129.42、128.98、128.81、127.70、126.09、82.20、19.97、15.27。
触媒C4を調製するために、本明細書の実施例3に従って調製した配位子L3(0.150g、0.34mmol)を10mLのトルエンに溶解し、その溶液をZrBn4(0.154g、0.34mmol)と混合した。反応混合物を2時間撹拌し、次いで真空下で約1mLに濃縮した。濃縮混合物に、10mLのペンタンを添加すると、少量の沈殿物が生じ、これを続いて濾別して廃棄した。濾液を真空下で蒸発乾固させて、オレンジ色の残渣として触媒C4を得た。触媒C4の収量は、215mg(89%)であった。
触媒C4を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.07(t、J=7.7Hz、4H)、6.96(m、6H)、6.84(m、2H)、6.69(d、J=7.1Hz、4H)、3.35(m、4H)、2.55(s、4H)、2.36(s、12H)、1.53(m、4H)、1.42(s、6H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ176.41、147.76、147.59、145.20、145.08、134.32、129.66、129.49、129.19、128.80、128.63、128.39、128.27、128.15、127.36、127.22、127.17、125.31、121.78、79.23、77.53、48.26、30.44、28.46、20.58、20.32、20.03、14.70。
触媒C5を調製するために、本明細書の実施例4に従って調製した配位子L4(0.075g、0.16mmol)を5mLのトルエンに溶解し、その溶液をZrBn4(0.075g、0.16mmol)と混合した。反応混合物を室温(25℃±2℃)で10分間撹拌した。過剰のペンタン(20mL)を添加し、少量のオレンジ色の沈殿物を形成させた。バイアルを−30℃に冷却し、沈殿物を濾別して廃棄した。濾液を真空下で約2mLに濃縮した。溶媒を濾液から真空下で除去して、触媒C5をオレンジ色の残渣として得た。触媒C5の収量は、0.055g(46%)であった。
触媒C5を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ7.09(t、J=7.5Hz、4H)、6.96(m、6H)、6.82(t、J=7.3Hz、2H)、6.73(d、J=7.1Hz、4H)、3.16(m、4H)、2.68(s、4H)、2.44(s、12H)、1.49(m、4H)、1.47(s、6H)、1.33(m、2H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ178.33、147.27、145.55、134.00、128.90、128.44、127.15、125.09、121.64、77.35、49.79、29.18、26.88、21.20、14.77。
触媒C6を調製するために、本明細書の実施例3に従って調製した配位子L3(0.100g、0.23mmol)を5mLのトルエンに溶解し、その溶液をZrBN2Cl2・2.18Et2O(0.114g、0.23mmol)と混合した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去した。粗生成物をペンタン(10mL)で粉砕し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固させて、11mgの固体物質を得た。ほとんどのペンタン不溶性物質をペンタン(3×30mL)で再び粉砕し、さらに55mgのペンタン可溶性の所望の生成物(触媒C6)を得た。全体として、触媒C6の収量は、66mg(49%)であった。触媒C6は、二量体構造を有することがX線回折分析によって決定された。X線回折分析によって決定された触媒C6の分子構造は、図に提供されている。
触媒C6を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ6.85(s、6H)、3.56(m、4H)、2.35(s、12H)、1.74(s、4H)、1.28(s、6H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ179.05、143.63、134.41、128.91、126.33、51.33、29.05、19.90、14.36。
触媒C7を調製するために、本明細書の実施例3に従って調製した配位子L3(0.100g、0.23mmol)を5mLのトルエンに溶解し、その溶液をHfBn2Cl2・2.34Et2O(0.137g、0.23mmol)と混合した。反応混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去した。粗生成物をペンタン(10mL)で粉砕し、濾過した。濾液を真空下で蒸発乾固させて、5mgの固体物質を得た。ほとんどのペンタン不溶性物質をペンタン(3×30mL)で再び粉砕し、さらに41mgのペンタン可溶性の所望の生成物(触媒C7)を得た。触媒C7の全収量は、46mg(30%)であった。
触媒C7を以下のようにプロトンNMRおよび炭素−13NMRによって特徴付けた:1H NMR(400MHz、C6D6)δ6.86(s、6H)、3.61(m、4H)、2.35(s、12H)、1.74(m、4H)、1.30(s、6H)。13C NMR(101MHz、C6D6)δ179.00、142.99、134.77、128.85、126.39、50.93、28.95、19.82、14.33。
実施例12
エチレンと1−オクテンとのバッチ共重合
本明細書の実施形態による様々な触媒の有効性を決定するために、エチレンと1−オクテンとを触媒C1、C2、C3、C4、およびC5の存在下でバッチ共重合した。
共重合は、エチレン単独重合およびエチレン/α−オレフィン共重合用に設計された1Gオートクレーブバッチ反応器中で実施した。反応器を電気加熱帯で加熱し、チルドグリコールを含有する内部蛇行冷却コイルで冷却した。反応器および加熱/冷却システムの両方をCamile TGプロセスコンピュータによって制御し、監視した。反応器の底部には、節約された実験のために反応器内容物をガラス製ダンプポットに、または廃棄物用にプラスチック製ダンプドラムに空にするダンプバルブを取り付けた。ダンプポットを窒素パージ下でドラムおよびガラスケトルの両方で大気に通気した。重合または触媒補給に使用される全ての化学物質(溶媒およびモノマーを含む)を精製カラムに通して、重合に影響を及ぼし得るあらゆる不純物を除去した。高圧窒素および高圧水素は、Airgasから供給された超高純度グレードであった。
反応器に、独立したMicromotion流量計を介してIsopar Eおよび1−オクテンを充填した。反応器を重合設定値に加熱した。反応温度でエチレンを反応器に添加して、反応圧力設定値を維持した。エチレン添加量は、Micromotion流量計によって監視した。
MMAO−3A捕捉剤、RIBS−II活性剤([HNMe(C18H37)2][B(C6F5)4])、および触媒(触媒C1、C2、C3、C4、またはC5のうちの1つ)を不活性雰囲気のグローブボックス中で適量のトルエンと混合して所望のモル濃度溶液を得た。混合物をシリンジに引き込み、グローブボックスの外側に位置する触媒ショットタンクに移した。反応器圧力設定値が達成されたとき、混合物を高圧N2注入により添加した。
触媒添加直後に運転タイマーを開始させた。通常、成功した触媒運転の最初の1分以内に、発熱が観察されると共に反応器圧力が低下した。次いで、Bronkhorst圧力制御装置を利用することによってエチレンを添加して反応器内の圧力設定値を維持した。重合を最大10分間(または標的エチレンの取り込みが観察された場合は10分間未満)続け、次いで撹拌機を停止し、底部ダンプバルブを開いて反応器内容物をケトルに空にした。ケトル内容物をトレイに注ぎ入れ、実験室のフードに入れ、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100℃に加熱して、あらゆる残りの溶媒を除去した。トレイを周囲温度に冷却した後、ポリマーを収率および効率について秤量し、ポリマー試験にかけた。
触媒C1、C2、C3、C4、およびC5ごとに120℃で1回および150℃でもう1回10分間の2回の実験を実施した。実験ごとの適切なデータを表1に示す。
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、本明細書に記載の実施形態に様々な修正および変更を加えることができることが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網羅することを意図する。