JP2021503536A - 陽イオン性金属複合体及びボレート系バルキー陰イオンを有する有機金属触媒、その製造方法及びそれを用いたオリゴマー又はポリマーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2018年4月5日付韓国特許出願2018−0039698に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
Mは、13族金属からなる群から選択され、Lは、それぞれ独立してシアニド基、イソシアニド基、エーテル基、ピリジン基、アミド基、スルホキシド基及びニトロ基からなる群から選択される官能基を含む配位溶媒分子であり、R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又は置換又は非置換のC1〜C20のアルキル基であり、R5及びR6は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C6〜C20のアリール基又はアリル基であり、a、b、c及びa+b+cは、それぞれ独立して0から3の整数であり、d及びa+b+c+dは、それぞれ独立して1から10の整数であり、o、p、q及びrは、それぞれ独立して1から5の整数であり、x及びyは、1から4の整数で、互いに同一である。
Mは、13族金属からなる群から選択され、R5及びR6は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C6〜C20のアリール基又はアリル基であり、e、f、g及びhは、それぞれ独立して0から3の整数であり、e+f+g+hは、3である。
1)分散液の準備
本発明の有機金属触媒の製造方法は、下記化学式2で表される金属前駆体(金属のカルボキシ酸塩、硝酸塩、水酸化塩及び/又はアルコキシド)及び配位溶媒を含む分散液を準備する段階を含む。
Mは、13族金属からなる群から選択され、例えば、Al、Ga、In及びTlからなる群から選択される1種以上であってよい。前記金属の酸化数は、金属の種類によって1から4のうち何れか一つであってよい。
本発明の有機金属触媒の製造方法は、カーボン系、シリル系又はアミン系の陽イオン及びボレート系バルキー陰イオンを含有する有機ボレート系化合物を前記分散液と反応させる段階を含んでよい。
Aは、C、Si又はNであり、R0は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C1〜C20のアルコキシ基、C6〜C20のアリール基又はC6〜C20のアリールオキシ基であり、好ましくは、水素、C1〜C12のアルキル基、C1〜C12のアルコキシ基、C6〜C12のアリール基又はC6〜C12のアリールオキシ基であり、より好ましくは、水素、C1〜C6のアルキル基又はC1〜C6のアルコキシ基であり、mは、AがC又はSiである時に3であり、AがNである時に4であり;
R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又は置換又は非置換のC1〜C20のアルキル基であり、好ましくは、ハロゲン基で置換されたC1〜C12のアルキル基、より好ましくは、ハロゲン基で置換されたC1〜C4のアルキル基であり、o、p、q及びrは、それぞれ独立して1から5の整数である。
本発明は、他の実施形態において、前記有機金属触媒を用いて単量体をカチオン重合する段階を含むオリゴマー又はポリマーの製造方法を提供する。
前記オリゴマー又はポリマーを重合した後、これから触媒を除去する段階をさらに行ってよい。本発明の有機金属触媒は、簡単にフィルタリングする段階を介して容易に除去され得るため、この点で従来技術のルイス酸触媒に比べ大きな利点を有する。
[製造例1]
<有機金属触媒の製造>
グローブボックスの中で100mgのGa(NO3)3・xH2O(x=1〜10)(Sigma−Aldrich社から購買)をマグネットバーとともにバイアルに入れ、アセトニトリル溶媒を2mL添加した。他のバイアルに前記金属前駆体の3当量の[Et3Si][B(C6F5)4](Asahi Glass Co.から購買)を入れ、同様にアセトニトリル溶媒を3mL添加して溶かした。撹拌されているGa(OAc)3にアセトニトリルに溶けている[Et3Si][B(C6F5)4]を徐々に添加した。その後、常温で5時間撹拌した。全ての溶媒を真空下で除去した後、ベンゼン及びヘキサンを用いて洗浄した。残っているものを再度真空で十分に乾かし、粉末形態の有機金属触媒[Ga(MeCN)6][B(C6F5)4]3を収得した。
前記製造例1の有機金属触媒の製造において、前記Ga(NO3)3・xH2Oの代わりにIn(OAc)3(Sigma−Aldrich社から購買)100mgを用いたことを除いては、同一の方式で粉末形態の有機金属触媒[In(MeCN)6][B(C6F5)4]3を製造した。
前記製造例1の有機金属触媒の製造において、前記Ga(NO3)3・xH2Oの代わりにAlCl3(Sigma−Aldrich社から購買)100mgを用いたことを除いては、同一の方式で粉末形態の有機金属触媒[Al(MeCN)6][B(C6F5)4]3を製造した。
[比較製造例1]
グローブボックスの中で100mgのM(OAc)2(比較製造例2及び3において、前記Mは、それぞれFe、Cu)をマグネットバーとともにバイアルに入れ、アセトニトリル溶媒を1mL添加した。他のバイアルに前記金属前駆体の2当量の[Et3Si][B(C6F5)4](Asahi Glass Co.から購買)を入れ、同様にアセトニトリル溶媒を3mL添加して溶かした。撹拌されているGa(OAc)2にアセトニトリルに溶けている[Et3Si][B(C6F5)4]を徐々に添加した。その後、常温で5時間撹拌した。全ての溶媒を真空下で除去した後、残留物を、ヘキサンを用いて洗浄した。減圧条件で乾燥させ粉末形態の有機金属触媒を収得した。このように得られた粉末を−30℃で保管した。
光の露出を最小限にしつつ、グローブボックスで実験を行った。AgNO30.19g(1.12mmol)を無水アセトニトリル溶液5mLに溶かしてから、K[B(C6F5)4](Alfa Aesar社製)1.00g(1.39mmol)が溶解している無水アセトニトリル10mLに徐々に添加した。1時間後、全ての溶媒を減圧で除去した。その後、ジクロロメタンに溶かしてから、副生成物であるKNO3塩を、フィルターを介して除去した。溶媒を減圧条件で一定部分除去した後、ヘキサンを入れて−30℃で結晶化し、Ag[B(C6F5)]40.84g(77%yield)を得た。
前記比較例1において、Ag[B(C6F5)]4の代わりにNaBArF(BArF=sodium tetrakis[3,5−bis(trifluoromethyl)phenyl]borate)を用いたことを除いては、同一の方式で[Al(NCCH3)6][BArF]3を合成した。
<ポリイソブテンの重合>
コンベクションオーブンでよく乾燥されたアンドリュー(andrew)ガラスフラスコにマグネットバーを入れてから、真空をかけて1時間程度維持した。アセトン−ドライアイスを用いてアイスバスを作ってから、アンドリューガラスフラスコを冷却した後、イソブテンラインを連結して適正量を凝縮した。アンドリューガラスフラスコに入っているイソブテンの量を確認し、乾燥ジクロロメタンを入れて所望のイソブテンの濃度を合わせた。このように準備されたアンドリューガラスフラスコの温度を30℃まで上げた。用いられる触媒は、グローブボックスで準備し少量のジクロロメタンに溶かしシリンジを用いて注入した。注入してから2時間が経た後、アンドリューガラスフラスコを開いて残りのイソブテンを除去してから、メタノールで反応をクエンチングした。残りの溶媒を、回転蒸発器を介して除去した後、残りの重合体を真空下で重さの変化がない時まで完全に乾燥させた。
(1)Varian 500MHz NMRを用いて1H NMR測定し二重結合の位置によってexo−オレフィン及びendo−オレフィンの形態を確認し、下記数式によってExo含量(%)を計算した:
Exo含量(%)=(炭素−炭素二重結合が末端に位置するexo−オレフィン含量/生成されたexo−オレフィン及びendo−オレフィンの全体含量)*100
(2)重量平均分子量及び数平均分子量:生成されたオリゴマー/ポリマーを下記ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析条件下で測定した:
− カラム:PL MiniMixed B x 2
− 溶媒:THF
− 流速:0.3ml/min
− 試料濃度:2.0mg/ml
− 注入量:10μl
− カラム温度:40℃
− Detector:Agilent RI detector
− Standard:Polystyrene(3次関数に補正)
− Data processing:ChemStation
(3)多分散指数(PDI)=重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)
<重合されたポリイソブテン中の触媒除去>
前記実施例1によってポリイソブテンを重合した後、重合された溶液のままセライト(Celite)充電されたカラムに通過させ触媒を除去した。
2)F、Cl分析:燃焼IC(ICS−5000/AQF−2100H)
Claims (16)
- 陽イオン性金属複合体及びボレート系バルキー陰イオンを有し、下記化学式1で表される、有機金属触媒。
Mは、13族金属からなる群から選択され、
Lは、それぞれ独立してシアニド基、イソシアニド基、エーテル基、ピリジン基、アミド基、スルホキシド基及びニトロ基からなる群から選択される官能基を含む配位溶媒分子であり、
R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又は置換又は非置換のC1〜C20のアルキル基であり、
R5及びR6は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C6〜C20のアリール基又はアリル基であり、
a、b、c及びa+b+cは、それぞれ独立して0から3の整数であり、d及びa+b+c+dは、それぞれ独立して1から10の整数であり、
o、p、q及びrは、それぞれ独立して1から5の整数であり、
x及びyは、1から4の整数で、互いに同一である。 - 前記Mは、Al、Ga、In及びTlからなる群から選択され;
前記Lは、それぞれ独立してシアニド基、イソシアニド基、エーテル基、ピリジン基、アミド基、スルホキシド基及びニトロ基からなる群から選択される官能基を含む配位溶媒分子であり;
前記R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又はハロゲン基で置換されたC1〜C12のアルキル基である、請求項1に記載の有機金属触媒。 - 前記ボレート系バルキー陰イオンは、テトラキス(フェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、及びこれらの誘導体からなる群から選択される1つ以上である、請求項1に記載の有機金属触媒。
- 前記有機金属触媒は、1族、2族及び11族金属からなる群から選択された1つ以上の金属のハロゲン塩を含有しない、請求項1に記載の有機金属触媒。
- 前記ハロゲン塩は、塩化銀(AgCl)、塩化リチウム(LiCl)、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化マグネシウム(MgCl2)、臭化銀(AgBr)、臭化リチウム(LiBr)、臭化ナトリウム(NaBr)、臭化カリウム(KBr)、臭化マグネシウム(MgBr2)、ヨウ化銀(AgI)、ヨウ化リチウム(LiI)、ヨウ化ナトリウム(NaI)、ヨウ化カリウム(KI)及びヨウ化マグネシウム(MgI2)からなる群から選択された1つ以上である、請求項4に記載の有機金属触媒。
- 下記化学式2で表される金属前駆体及び配位溶媒を含む分散液を準備する段階と、
カーボン系、シリル系又はアミン系の陽イオン及びボレート系バルキー陰イオンを含有する有機ボレート系化合物を前記分散液と反応させる段階とを含む、有機金属触媒の製造方法。
前記化学式2において、
Mは、13族金属からなる群から選択され、
R5及びR6は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C6〜C20のアリール基又はアリル基であり、
e、f、g及びhは、それぞれ独立して0から3の整数であり、e+f+g+hは、3である - 前記Mは、Al、Ga、In及びTlからなる群から選択される、請求項6に記載の製造方法。
- 前記有機ボレート系化合物は、下記化学式3で表される、請求項6に記載の製造方法。
前記化学式3において、
Aは、C、Si又はNであり、
R0は、それぞれ独立して水素、C1〜C20のアルキル基、C1〜C20のアルコキシ基、C6〜C20のアリール基又はC6〜C20のアリールオキシ基であり、
mは、AがC又はSiである時に3であり、AがNである時に4であり;
R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又は置換又は非置換のC1〜C20のアルキル基であり、
o、p、q及びrは、それぞれ独立して1から5の整数である。 - 前記R0は、それぞれ独立して水素、C1〜C12のアルキル基、C1〜C12のアルコキシ基、C6〜C12のアリール基又はC6〜C12のアリールオキシ基であり、
前記R1からR4は、それぞれ独立して水素、ハロゲン基、又はハロゲン基で置換されたC1〜C12のアルキル基である、請求項8に記載の製造方法。 - 前記ボレート系バルキー陰イオンは、テトラキス(フェニル)ボレート、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、テトラキス[3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル]ボレート、及びこれらの誘導体からなる群から選択される1つ以上である、請求項6に記載の製造方法。
- 前記配位溶媒は、アセトニトリル、プロピオニトリル、2−メチルプロパンニトリル、トリメチルアセトニトリル、ベンゾニトリル、ジエチルエーテル、ジアリルエーテル、ピリジン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ニトロメタン、ニトロベンゼン及びこれらの誘導体からなる群から選択される1つ以上を含む、請求項6に記載の製造方法。
- 前記有機ボレート系化合物を前記分散液と反応させる前に配位溶媒に溶解させる段階をさらに含む、請求項6に記載の製造方法。
- 前記反応段階において、金属の前駆体と配位溶媒のモル比は1:6から1:18である、請求項6に記載の製造方法。
- 請求項1から5のうち何れか一項に記載の有機金属触媒を用いて単量体をカチオン重合する段階を含む、オリゴマーの製造方法。
- 請求項1から5のうち何れか一項に記載の有機金属触媒を用いて単量体をカチオン重合する段階を含む、ポリマーの製造方法。
- 前記単量体は、スチレン、イソブテン、シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、テトラヒドロフラン及びこれらの誘導体からなる群から選択される1つ以上である、請求項14に記載のオリゴマーの製造方法。
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