JP2021516284A - オレフィン重合触媒用遷移金属化合物、それを含むオレフィン重合触媒およびそれを用いて重合されたポリオレフィン - Google Patents
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Abstract
Description
<化学式1>
<化学式1−1>
<化学式1>
<化学式1−1>
<化学式I>
<化学式II>
<化学式III>
[L−H]+[Z(A)4]−又は[L]+[Z(A)4]−
(前記化学式IIIにおいて、Lは中性又はカチオン性ルイス塩基であり、[L−H]+および[L]+はブレンステッド酸であり、Zは13族元素であり、Aはそれぞれ独立して置換若しくは非置換C6−20アリール基であるか、又は置換若しくは非置換C1−20アルキル基である)
<化学式1>
[L−H]+[Z(A)4]−又は[L]+[Z(A)4]−
前記化学式IIIにおいて、Lは中性又はカチオン性ルイス塩基であり、[L−H]+又は[L]+はブレンステッド酸であり、Zは13族元素であり、Aはそれぞれ独立して置換若しくは非置換C6−20アリール基であるか、又は置換若しくは非置換C1−20アルキル基であり得る。具体的には、前記[L−H]+はジメチルアニリニウムカチオンであり得、前記[Z(A)4]−は[B(C6F5)4]−であり得、前記[L]+は[(C6H5)3C]+であり得るが、これに限定されるものではない。
製造例1−1:1,1’−binaphthyl−2,2’−dicarboxylic acidの製造
2,2’−dibromo−1,1’−binaphthyl(3.85g、9.34mmol)をTHF(40mL)に希釈した溶液にt−BuLi(15.8g、41.1mmol、1.7M in pentane)を−78℃で添加した後1時間攪拌した。CO2気体を−78℃で3分間注入した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。0℃で10%HClを添加して反応を終結した後真空下でTHFを除去した。酢酸エチル(Ethyl acetate)で抽出して有機層を分離し、クロロホルム(chloroform)で再結晶して下記のような1H−NMRスペクトルを有する白色固体化合物である2,2’−dibromo−1,1’−binaphthyl 3.49g(quant.)を得た。
1H−NMR(DMSO−d6,300MHz):δ 12.4(s,2H),8.11−8.00(m,6H),7.54(t,2H),7.27(t,2H),6.87(d,2H).
前記製造例1−1で製造した1,1’−binaphthyl−2,2’−dicarboxylic acid(3.02g、8.82mmol)と無水酢酸(acetic anhydride,30mL)を混合して140℃で1時間30分攪拌した。真空下で無水酢酸(acetic anhydride)を除去した後残った反応液を300℃で3時間攪拌した。ジクロロメタン(Dichloromethane)で濾過した後カラムクロマトグラフィー(hexane:dichloromethane=1:1,v/v)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する赤色固体化合物である7H−dibenzo[c,g]fluoren−7−one 1.17g(47%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.37−8.33(m,2H),7.92−7.87(m,2H),7.83(d,2H),7.77(d,2H),7.60−7.55(m,4H).
前記製造例1−2で製造した7H−dibenzo[c,g]fluoren−7−one(641mg、2.29mmol)、N2H4・H2O(2.86g、57.2mmol)およびKOH(385mg、6.86mmol)をジエチレングリコール(diethylene glycol,30mL)に分散させた溶液を170℃で3時間攪拌した。0℃で10%HClを添加して反応を終結した後生成された固体を濾過した。真空下で乾燥して下記のような1H−NMRスペクトルを有する暗褐色固体化合物である7H−dibenzo[c,g]fluorene 603mg(99%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.73(d,2H),7.97(d,2H),7.86(d,2H),7.73(d,2H),7.59−7.48(m,4H),4.13(s,2H).
前記製造例1−3で製造した7H−dibenzo[c,g]fluorene(585mg、2.20mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,50mL)に希釈した溶液にn−BuLi(980mg、2.30mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。生成された固体を濾過した後真空下で乾燥して黄土色固体化合物である(7H−dibenzo[c,g]fluorene) lithium 598mg(100%)を得た。
Sodium cyclopentadienylide(3.11g、6.63mmol、2.0M in THF)をヘキサン(hexane,10mL)に分散させた溶液に1−bromobutane(1.0g、7.30mmol)をヘキサン(5mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、ヘキサンで濾過して象牙色のろ過液を得た。このろ過液にn−BuLi(2.96g、6.96mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて7時間攪拌した。反応液にアセトン(770mg、13.3mmol)をヘキサン(2mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、蒸溜水とペンタン(pentane)で抽出して分液漏斗で有機層を分離した後、カラムクロマトグラフィー(pentane 100%)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する黄色液体化合物308mg(29%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 6.50−6.46(m,1H),6.37−6.33(m,1H),6.14(s,1H),2.38(t,2H),2.14(s,6H),1.34−1.30(m,4H),0.94−0.91(m,3H).
前記製造例1−4で製造した(7H−dibenzo[c,g]fluorene) lithium(204mg、0.75mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,5mL)に分散させた溶液に前記製造例1−5で製造した2−Butyl−5−(1−methylethylidene)−1,3−cyclopentadiene(183mg、1.13mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,2mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、ジエチルエーテルとaqueous NH4Clで抽出して有機層を分離した。カラムクロマトグラフィー(hexane 100%)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する淡い橙色固体化合物211mg(66%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.61(d,2H),7.95−7.90(m,2H),7.75−7.68(m,2H),7.52−7.46(m,4H),7.37(d,1H),7.32(d,1H),6.57−6.10(m,1H),6.02−5.65(m,1H),4.30(d,1H),3.10(t,2H),2.55−2.35(m,2H),1.49−1.37(m,4H),1.05(d,6H),0.98−0.94(m,3H).
前記製造例1−6で得た7−(2−(4−butylcyclopenta−1,4−dien−1−yl)propan−2−yl)−7H−dibenzo[c,g]fluorene(211mg、0.49mmol)をジエチルエーテル(8mL)に希釈した溶液にn−BuLi(440mg、1.03mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。生成された固体を濾過した後真空下で乾燥して暗い橙色固体化合物227mg(105%、ether adduct)を得た。
前記製造例1−7で得たIsopropylidene [(3−n−butyl−2,4−cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] dilithium(130mg、0.29mmol)をトルエン(20mL)に分散させた溶液にZrCl4(69mg、0.29mmol)をトルエン(5mL)に分散させた溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、トルエンで抽出して濾過した。真空下でトルエンを除去した後ヘキサンで洗浄して下記のような1H−NMRスペクトルを有する橙色固体化合物であるIsopropylidene [(3−n−butyl−2,4−cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] zirconium dichloride(下記化学式Aの化合物)を108mg(62%)を得た。
1H−NMR(C6D6,300MHz):δ 9.10−9.06(m,2H),7.70−7.65(m,2H),7.62−7.52(m,2H),7.35−7.28(m,6H),5.97(t,1H),5.54(t,1H),5.41(t,1H),2.40−2.32(m,2H),1.90(d,6H),1.16−1.08(m,4H),0.72(t,3H).
<化学式A>
製造例2−1:2−butyl−5−cyclobutylidenecyclopenta−1,3−dieneの製造
Sodium cyclopentadienylide(5.94g、12.7mmol、2.0M in THF)をヘキサン(15mL)に分散させた溶液に1−bromobutane(1.91g、13.9mmol)をヘキサン(5mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、ヘキサンで濾過して象牙色過液を得た。このろ過液にn−BuLi(5.66g、13.3mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて7時間攪拌した。反応液にシクロブタノン(1.33g、19.0mmol)をヘキサン(2mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、蒸溜水とペンタン(pentane)で抽出して分液漏斗で有機層を分離した後、カラムクロマトグラフィー(pentane 100%)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する黄色液体化合物389mg(18%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 6.32−6.28(m,1H),6.26−6.22(m,1H),5.94−5.90(m,1H),3.07(t,4H),2.37(t,2H),2.17−2.10(m,2H),1.40−1.31(m,4H),0.95−0.90(m,3H).
前記製造例1−4で得た(7H−dibenzo[c,g]fluorene) lithium(137mg、0.50mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,5mL)に分散させた溶液に前記製造例2−1で得た2−butyl−5−cyclobutylidenecyclopenta−1,3−diene(131mg、0.75mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,2mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、ジエチルエーテルとaqueous NH4Clで抽出して有機層を分離した。カラムクロマトグラフィー(hexane 100%)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する淡い橙色固体化合物109mg(49%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.55−8.48(m,2H),7.95−7.90(m,2H),7.84−7.73(m,4H),7.53−7.43(m,4H),5.65−5.46(m,1H),5.40−5.22(m,1H),4.40(d,1H),2.94−2.82(m,2H),2.52−2.43(m,2H),2.24(s,1H),2.08−1.92(m,2H),1.81(s,1H),0.90−0.77(m,4H),0.76−0.71(m,2H),0.62−0.53(m,3H).
前記製造例2−2で得た7−(1−(4−butylcyclopenta−1,4−dien−1−yl)cyclobutyl)−7H−dibenzo[c,g]fluorene(109mg、0.25mmol)をジエチルエーテル(8mL)に希釈した溶液にn−BuLi(221mg、0.52mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。生成された固体を濾過した後真空下で乾燥して赤褐色固体化合物121mg(108%、ether adduct)を得た。
前記製造例2−3で得たCyclobutylidene [(3−n−butyl−2,4−cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] dilithium(114mg、0.25mmol)をトルエン(15mL)に分散させた溶液にZrCl4(59mg、0.25mmol)をトルエン(5mL)に分散させた溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、トルエンで抽出して濾過した。真空下でトルエンを除去した後ヘキサンで洗浄して下記のような1H−NMRスペクトルを有する茶色固体化合物であるCyclobutylidene [(3−n−butyl−2,4−cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] zirconium dichloride(下記化学式Bの化合物)を78mg(52%)を得た。
1H−NMR(C6D6,300MHz):δ 9.16(d,2H),7.71(t,2H),7.40−7.31(m,8H),5.99(t,1H),5.58(t,1H),5.44(t,1H),3.00−2.86(m,2H),2.70−2.60(m,2H),2.42−2.32(m,2H),1.96−1.82(m,2H),1.14−1.08(m,4H),0.71(t,3H).
<化学式B>
製造例3−1:2,2−[(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] propaneの製造
前記製造例1−4で得た(7H−dibenzo[c,g]fluorene) lithium(893mg、3.28mmol)をジエチルエーテル(35mL)に分散させた溶液に6,6−dimethylfulvene(522mg、4.92mmol)をジエチルエーテル(diethyl ether,5mL)に希釈した溶液を−78℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、ジエチルエーテルとaqueous NH4Clで抽出して有機層を分離した。カラムクロマトグラフィー(hexane 100%)により下記のような1H−NMRスペクトルを有する象牙色固体化合物907mg(74%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.61(d,2H),7.91(d,2H),7.74−7.66(m,2H),7.52−7.46(m,4H),7.41(d,1H),7.32(d,1H),7.00−6.64(m,1H),6.57−6.45(m,1H),6.16−5.87(m,1H),4.33(d,1H),3.24−3.08(m,2H),1.08(d,6H).
前記製造例3−1で得た2,2−[(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] propane(519mg、1.39mmol)をジエチルエーテル(10mL)に希釈した溶液にn−BuLi(1.24mg、2.93mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。生成された固体を濾過した後真空下で乾燥して黄色固体化合物600mg(112%、ether adduct)を得た。
前記製造例3−2で得たIsopropylidene [(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] dilithium(176mg、0.46mmol)をトルエン(20mL)に分散させた溶液にZrCl4(107mg、0.46mmol)をトルエン(5mL)に分散させた溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、トルエンで抽出して濾過した。真空下でトルエンを除去した後ヘキサンで洗浄して下記のような1H−NMRスペクトルを有する赤褐色固体化合物であるIsopropylidene [(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] zirconium dichloride(下記化学式Cの化合物)を107mg(44%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.87(d,2H),7.95−7.84(m,4H),7.62−7.50(m,6H),6.37(t,2H),5.94(t,2H),2.48(s,6H).
<化学式C>
製造例4−1:9−[1−(2,4−Cyclopentadien−1−yl)−1−cyclobutyl]−7H−dibenzo[c,g] fluoreneの製造
前記製造例1−4で得た(7H−dibenzo[c,g]fluorene) lithium(596mg、2.19mmol)をジエチルエーテル(35mL)に分散させた溶液に5−cyclobutylidene−1,3−cyclopentadiene(518mg、4.38mmol)をジエチルエーテル(10mL)に希釈した溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて3日間攪拌した。反応終結後、ジエチルエーテルとaqueous NH4Clで抽出して有機層を分離した。ヘキサンで再結晶して下記のような1H−NMRスペクトルを有する白色固体化合物654mg(78%)を得た。
1H−NMR(CDCl3,300MHz):δ 8.56−8.47(m,2H),7.95−7.89(m,2H),7.79−7.76(m,4H),7.50−7.44(m,4H),5.96−5.81(m,1H),5.74−5.67(m,1H),5.59−5.50(m,1H),4.42(d,1H),2.99−2.79(m,2H),2.58−2.44(m,2H),2.39−2.02(m,2H),2.01−1.94(m,2H).
前記製造例4−1で得た9−[1−(2,4−Cyclopentadien−1−yl)−1−cyclobutyl]−7H−dibenzo[c,g] fluorene(296mg、0.77mmol)をジエチルエーテル(35mL)に希釈した溶液にn−BuLi(688mg、1.62mmol、1.6M in Hexane)を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。生成された固体を濾過した後真空下で乾燥して黄土色固体化合物325mg(112%、ether adduct)を得た。
前記製造例4−2で得たCyclobutylidene [(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] dilithium(127mg、0.32mmol)をトルエン(10mL)に分散させた溶液にZrCl4(74mg、0.32mmol)をトルエン(3mL)に分散させた溶液を−30℃でゆっくり添加した後温度を徐々に常温に上げて12時間攪拌した。反応終結後、トルエンで抽出して濾過する。真空下でトルエンを除去した後ヘキサンで洗浄して下記のような1H−NMRスペクトルを有する橙色固体化合物であるCyclobutylidene [(cyclopentadienyl)−(7H−dibenzo[c,g]fluorenyl)] zirconium dichloride(下記化学式Dの化合物)を128mg(74%)を得た。
1H−NMR(C6D6,300 MHz):δ 9.15(d,2H),7.72(d,2H),7.42−7.30(m,8H),6.11(t,2H),5.52(t,2H),2.92−2.82(m,2H),2.60(t,2H),2.28−2.16(m,1H),1.92−1.82(m,1H).
<化学式D>
<実施例1>化学式Aの化合物を含むオレフィン重合触媒を用いたエチレンおよび1−ヘキセン共重合体の合成
前記製造例1で製造した化学式Aの化合物を含むオレフィン重合触媒を用いて次のようにエチレンと1−ヘキセンを共重合した。
前記製造例2で製造した化学式Bの化合物を含むオレフィン重合触媒を用いて次のようにエチレンと1−ヘキセンを共重合した。
前記製造例3で製造した化学式Cの化合物を含むオレフィン重合触媒を用いて次のようにエチレンと1−ヘキセンを共重合した。
前記製造例4で製造した化学式Dの化合物を含むオレフィン重合触媒を用いて次のようにエチレンと1−ヘキセンを共重合した。
Claims (13)
- 下記化学式1で表される、オレフィン重合触媒用遷移金属化合物。
<化学式1>
Mは、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)又はハフニウム(Hf)であり、
Xは、それぞれ独立してハロゲン、C1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであり、
R1〜R4は、それぞれ独立して水素、C1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであり、
R5およびR6は、それぞれ独立してC1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであるか、又は互いに連結されて置換若しくは非置換C4−20環を形成し、
R7〜R10は、隣り合う2個が互いに連結されて置換若しくは非置換C4−20環を形成する) - 前記Xは、それぞれ独立してハロゲン又はC1−20アルキルであり、
前記R1、R3およびR4は、それぞれ水素であり、
前記R2は、C1−20アルキルであり、
前記R5およびR6は、それぞれ独立してC1−20アルキル又はC6−20アリールであるか、又は互いに連結されて置換若しくは非置換脂肪族C4−20環を形成し、
前記R7〜R10は、隣り合う2個が互いに連結されて置換若しくは非置換芳香族C5−20環を形成する、請求項1に記載のオレフィン重合触媒用遷移金属化合物。 - 前記R5およびR6は、それぞれ独立してメチル(methyl)であるか、又は互いに連結されて脂肪族C4環を形成する、請求項2に記載のオレフィン重合触媒用遷移金属化合物。
- 前記R7〜R10は、隣り合う2個が互いに連結されて置換若しくは非置換芳香族C6を形成する、請求項2に記載のオレフィン重合触媒用遷移金属化合物。
- 下記化学式1で表される遷移金属化合物;および
助触媒化合物を含む、オレフィン重合触媒。
<化学式1>
Mは、チタニウム(Ti)、ジルコニウム(Zr)又はハフニウム(Hf)であり、
Xは、それぞれ独立してハロゲン、C1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであり、
R1〜R4は、それぞれ独立して水素、C1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであり、
R5およびR6は、それぞれ独立してC1−20アルキル、C2−20アルケニル、C2−20アルキニル、C6−20アリール、C1−20アルキルC6−20アリール、C6−20アリールC1−20アルキル、C1−20アルキルアミド、C6−20アリールアミド又はC1−20アルキリデンであるか、又は互いに連結されて置換若しくは非置換C4−20環を形成し、
R7〜R10は、隣り合う2個が互いに連結されて置換若しくは非置換C4−20環を形成する) - 前記Xは、それぞれ独立してハロゲン又はC1−20アルキルであり、
前記R1、R3およびR4は、それぞれ水素であり、
前記R2は、C1−20アルキルであり、
前記R5およびR6は、それぞれ独立してC1−20アルキル又はC6−20アリールであるか、又は互いに連結されて置換若しくは非置換脂肪族C4−20環を形成し、
前記R7〜R10は、隣り合う2個が互いに連結されて置換若しくは非置換芳香族C5−20環を形成する、請求項7に記載のオレフィン重合触媒。 - 前記助触媒化合物は、下記化学式Iで表される化合物、化学式IIで表される化合物および化学式IIIで表される化合物のうち一つ以上を含む、請求項7に記載のオレフィン重合触媒。
<化学式I>
Raはハロゲン原子、C1−20炭化水素基又はハロゲンで置換されたC1−20炭化水素基である)
<化学式II>
Rb、RcおよびRdはそれぞれ独立してハロゲン原子、C1−20炭化水素基、ハロゲンで置換されたC1−20炭化水素基又はC1−20アルコキシ基である)
<化学式III>
[L−H]+[Z(A)4]−又は[L]+[Z(A)4]−
(前記化学式IIIにおいて、Lは中性又はカチオン性ルイス塩基であり、
[L−H]+および[L]+はブレンステッド酸であり、
Zは13族元素であり、
Aはそれぞれ独立して置換若しくは非置換されたC6−20アリール基であるか、又は置換若しくは非置換されたC1−20アルキル基である) - 請求項7ないし10のいずれか一項に記載のオレフィン重合触媒下に重合されて形成された、オレフィン系重合体。
- オレフィン系単量体とオレフィン系共単量体が共重合されて形成された、請求項11に記載のオレフィン系重合体。
- 前記オレフィン系単量体と前記オレフィン系共単量体は、それぞれエチレンと1−ヘキセンである、請求項12に記載のオレフィン系重合体。
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