JP2023500591A - オレフィン重合のための遷移金属触媒 - Google Patents

オレフィン重合のための遷移金属触媒 Download PDF

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Abstract

触媒系を使用してオレフィンモノマーを重合するプロセスおよび式(I)による構造を有するプロ触媒を含む触媒系。【化1】JPEG2023500591000059.jpg101170【選択図】なし

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2019年10月30日に出願された米国仮特許出願第62/928,098号に対する優先権を主張し、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の実施形態は、概して、オレフィン重合触媒系およびプロセス、ならびに、より具体的には、ピロールまたはインドールのような5員窒素含有複素環などの複素環式配位子の合成に関する。複素環式配位子は、IV族遷移金属と錯体を形成して、オレフィン重合用の触媒を形成することができる。
ポリエチレン、エチレン系ポリマー、ポリプロピレン、およびプロピレン系ポリマーなどのオレフィン系ポリマーは、様々な触媒系によって生成される。オレフィン系ポリマーの重合プロセスに使用されるそのような触媒系の選択は、そのようなオレフィン系ポリマーの特徴および特性に寄与する重要な要因である。
エチレン系ポリマーおよびプロピレン系は、多種多様な物品用に製造される。ポリエチレンおよびポリプロピレン重合プロセスは、様々な樹脂を異なる用途での使用に好適なものとする異なる物理的特性を有する多種多様な結果として生じるポリエチレン樹脂を生成するために、いくつかの点で変えることができる。エチレンモノマーおよび任意選択的に1つ以上のコモノマーは、アルカンまたはイソアルカン、例えば、イソブタンなどの液体希釈剤(溶媒など)中に存在する。水素もまた、反応器に添加してもよい。エチレン系ポリマーを生成するための触媒系は、典型的には、クロム系触媒系、チーグラー・ナッタ触媒系、および/または分子(メタロセンもしくは非メタロセン(分子))触媒系を含み得る。希釈剤および触媒系中の反応物は、反応器において高い重合温度で循環し、それによってエチレン系ホモポリマーまたはコポリマーを生成する。定期的または連続的に、希釈剤中に溶解したポリエチレン生成物を含む反応混合物の一部を、未反応エチレンおよび1つ以上の任意選択のコモノマーと一緒に反応器から取り出す。反応混合物は、反応器から取り出したときに、希釈剤および未反応反応物からポリエチレン生成物を取り除くために処理してもよく、希釈剤および未反応反応物は、典型的には反応器中に再循環する。代替的に、反応混合物を、第1の反応器に直列接続された第2の反応器に送ってもよく、ここで第2のポリエチレン画分が生成され得る。ポリエチレンまたはポリプロピレン重合などのオレフィン重合に好適な触媒系を開発するための研究努力にもかかわらず、高分子量および狭い分子量分布を有するポリマーを生成することができる触媒系の効率を高める必要性が依然として存在する。
本開示の実施形態は、式(I)による金属-配位子錯体を含む触媒系を含む。
Figure 2023500591000002
式(I)において、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る金属であり、金属は、+2、+3、または+4の形式酸化状態を有する。各Xは、独立して、不飽和(C-C50)炭化水素、不飽和(C-C50)ヘテロ炭化水素、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、シクロペンタジエニル、置換シクロペンタジエニル、(C-C12)ジエン、ハロゲン、-N(R、および-NCORから選択される単座または二座の配位子であり、下付き文字nは、1、2、または3であり、下付き文字mは、1または2である。金属-配位子錯体は、6つ以下の金属-配位子結合を有する。
式(I)において、各Tは、窒素またはCRであり、各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、ハロゲン、または-Hから選択される。各Rは、独立して、脂肪族(C-C50)ヒドロカルビル、脂肪族(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、-ハロゲン、および-Hからなる群から選択され、mが2の場合、2つのRが任意選択で共有結合している。各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、Si(R、およびGe(Rから選択され、RおよびRは、任意選択で共有結合して環構造を形成する。
式(I)において、各Rおよび各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、または-Hから選択される。各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、またはハロゲンから選択され、RおよびRは、任意選択で共有結合して環構造を形成し、式(I)における各RおよびRは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビルである。
ここで、触媒系の具体的な実施形態を説明する。本開示の触媒系は、異なる形態で実施されてもよく、本開示に記載される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、本開示が、徹底的かつ完全となり、また本主題の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。
一般的な略語を、以下に列記する。
、R、R、R、R、R、Z、Z、Z、X、Y、Q、およびW:上記で定義された通り、Me:メチル、Et:エチル、Ph:フェニル、Bn:ベンジル、i-Pr:イソ-プロピル、t-Bu:tert-ブチル、t-Oct:tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)、THF:テトラヒドロフラン、EtO:ジエチルエーテル、CHCl:ジクロロメタン、EtOAc:エチルアセテート、C:重水素化ベンゼンまたはベンゼン-d6、CDCl:重水素化クロロホルム、NaSO:硫酸ナトリウム、MgSO:硫酸マグネシウム、HCl:塩化水素、n-BuLi:ブチルリチウム、t-BuLi:tert-ブチルリチウム、KCO:炭酸カリウム、N:窒素ガス、PhMe:トルエン、PPR:並列圧力反応器、MAO:メチルアルミノキサン、MMAO:修飾メチルアルミノキサン、GC:ガスクロマトグラフィー、LC:液体クロマトグラフィー、NMR:核磁気共鳴、MS:質量分析、mmol:ミリモル、mL:ミリリットル、M:モル、minまたはmins:分、hまたはhrs:時間、d:日、R:保持画分、TLC:薄層クロマトグラフィー、rpm:毎分回転数。
「独立して選択される」という用語とそれに続く複数の選択肢は、R、R、R、R、およびRなど、その用語の前に現れる個々の基が、同一であるか、または異なってもよく、その用語の前に現れる任意の他の基の同一性についても依存関係がないことを示すために本明細書において使用される。
「プロ触媒」という用語は、活性化された後に触媒活性を有する化合物を指す。
特定の炭素原子を含有する化学基を説明するために使用される場合、「(C-C)」の形態を有する括弧付きの表現は、化学基の非置換形態がxおよびyを含むx個の炭素原子からy個の炭素原子を有することを意味する。例えば、(C-C50)アルキルは、その非置換形態では1~50個の炭素原子を有するアルキル基である。いくつかの実施形態および一般構造では、ある特定の化学基は、Rなどの1つ以上の置換基によって置換され得、Rは、一般的に、本明細書で定義される任意の置換基を表す。括弧付きの「(C-C)」を使用して定義される、化学基のR置換バージョンは、任意の基Rの同一性に応じてy個超の炭素原子を含有し得る。例えば、「Rがフェニル(-C)である正確に1つの基Rによって置換された(C-C50)アルキル」は、7~56個の炭素原子を含有し得る。したがって、一般に、括弧付きの「(C-C)」を使用して定義される化学基が1つ以上の炭素原子含有置換基Rによって置換される場合、化学基の炭素原子の最小および最大合計数は、xおよびyの両方それぞれに、すべての炭素原子含有置換基R由来の炭素原子の合計数を添加することによって、決定される。
「置換」という用語は、対応する非置換化合物の炭素原子もしくはヘテロ原子または官能基に結合した少なくとも1個の水素原子(-H)が、置換基(例えばR)によって置き換えられることを意味する。接頭辞「per」は、「完全に」または「全く」というその通常の意味を有し、例えば、「過置換」または「過置換された」という用語は、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはテロ原子に結合したすべての水素原子(H)が、置換基(例えば、R)によって置き換えられることを意味し、同様に、「過フッ素化アルキル」の場合では、アルキル基のすべての水素がフッ素原子によって置き換えられることを意味する。「多置換」という用語は、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、少なくとも2個の、ただし、すべてよりは少ない水素原子が置換基によって置き換えられることを意味する。「-H」という用語は、別の原子に共有結合している水素または水素ラジカルを意味する。「水素」および「-H」は、交換可能であり、明記されていない限りは、同一の意味を有する。
「(C-C50)ヒドロカルビル」という用語は、1~50個の炭素原子を有する炭化水素ラジカルを意味し、「(C-C50)ヒドロカルビレン」という用語は、1~50個の炭素原子を有する炭化水素ジラジカルを意味し、そこで、各炭化水素ラジカルおよび各炭化水素ジラジカルは、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖、環式(3個以上の炭素を有し、単環式および多環式、縮合および非縮合の多環式、ならびに二環式を含む)または非環式であり、1つ以上のRによって置換されているか、または置換されていない。
本開示において、(C-C50)ヒドロカルビルは、非置換または置換(C-C50)アルキル、(C-C50)シクロアルキル、(C-C20)シクロアルキル-(C-C20)アルキレン、(C-C40)アリール、または(C-C20)アリール-(C-C20)アルキレン(ベンジル(-CH-C)など)であり得る。
「(C-C50)アルキル」および「(C-C18)アルキル」という用語は、非置換または1つ以上のRによって置換されている、それぞれ、1~50個の炭素原子の飽和直鎖または分岐炭化水素ラジカルおよび1~18個の炭素原子の飽和直鎖または分岐炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C-C50)アルキルの例は、非置換(C-C20)アルキル、非置換(C-C10)アルキル、非置換(C-C)アルキル、メチル、エチル、1-プロピル、2-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、2,2-ジメチルプロピル、1-ヘキシル、1-ヘプチル、1-ノニル、および1-デシルである。置換(C-C40)アルキルの例は、置換(C-C20)アルキル、置換(C-C10)アルキル、トリフルオロメチル、および[C45]アルキルである。「[C45]アルキル」という用語は、置換基を含めてラジカル中に最大45個の炭素原子が存在することを意味し、例えば、それぞれ、(C-C)アルキルである1つのRによって置換されている(C27-C40)アルキルである。各(C-C)アルキルは、メチル、トリフルオロメチル、エチル、1-プロピル、1-メチルエチル、2,2-ジメチルプロピル、または1,1-ジメチルエチルであり得る。
「(C-C50)アリール」という用語は、6~40個の炭素原子のうちの少なくとも6~14個の炭素原子が芳香環炭素原子である、非置換または置換(1つ以上のRによる)の単環式、二環式、または三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味する。単環式芳香族炭化水素ラジカルは、1つの芳香環を含み、二環式芳香族炭化水素ラジカルは、2つの環を有し、三環式芳香族炭化水素ラジカルは、3つの環を有する。二環式または三環式芳香族炭化水素ラジカルが存在するとき、そのラジカルの環のうちの少なくとも1つは、芳香族である。芳香族ラジカルの他の1つまたは複数の環は独立して、縮合または非縮合の芳香族または非芳香族であり得る。非置換(C-C50)アリールの例としては、非置換(C-C20)アリール、非置換(C-C18)アリール、2-(C-C)アルキル-フェニル、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、およびフェナントレニルが挙げられる。置換(C-C40)アリールの例としては、置換(C-C20)アリール、置換(C-C18)アリール、2,4-ビス([C20]アルキル)-フェニル、3,5-ビス([C20]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、およびフルオレン-9-オン-l-イルが挙げられる。
「(C-C50)シクロアルキル」という用語は、非置換であるか、または1つ以上のRによって置換されている、3~50個の炭素原子の飽和環式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(C-C)シクロアルキル)は、x~y個の炭素原子を有し、非置換であるか、または1つ以上のRによって置換されているかのいずれかであるものと同様な様式で定義される。非置換(C-C40)シクロアルキルの例は、非置換(C-C20)シクロアルキル、非置換(C-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、およびシクロデシルである。置換(C-C40)シクロアルキルの例は、置換(C-C20)シクロアルキル、置換(C-C10)シクロアルキル、シクロペンタノン-2-イル、および1-フルオロシクロヘキシルである。
(C-C50)ヒドロカルビレンの例としては、非置換または置換(C-C50)アリーレン、(C-C50)シクロアルキレン、および(C-C50)アルキレン(例えば、(C-C20)アルキレン)が挙げられる。ジラジカルは、同じ炭素原子上(例えば-CH-)もしくは隣接する炭素原子(すなわち1,2-ジラジカル)上にあってもよく、または1個、2個、もしくは3個以上の介在炭素原子によって離間されている(例えば1,3-ジラジカル、1,4-ジラジカルなど)。いくつかのジラジカルとしては、1,2-、1,3-、1,4-、またはα,ω-ジラジカルが挙げられ、他のものとしては1,2-ジラジカルが挙げられる。α,ω-ジラジカルは、ラジカル炭素間に最大の炭素骨格間隔を有するジラジカルである。(C-C20)アルキレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、エタン-1,2-ジイル(すなわち、-CHCH-)、プロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CHCHCH-)、2-メチルプロパン-1,3-ジイル(すなわち、-CHCH(CH)CH-)が挙げられる。(C-C50)アリーレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、フェニル-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはナフタレン-3,7-ジイルが挙げられる。
「(C-C50)アルキレン」という用語は、非置換であるか、または1つ以上のRによって置換されている1~50個の炭素原子の飽和直鎖または分岐鎖ジラジカル(すなわち、ラジカルが環原子上にない)を意味する。非置換(C-C50)アルキレンの例は、非置換(C-C20)アルキレンであり、非置換-CHCH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-(CH-、-CHC*HCH、および-(CHC*(H)CHを含み、「C*」は、二級もしくは三級アルキルラジカルを形成するために水素原子が除去された炭素原子を表す。置換(C-C50)アルキレンの例は、置換(C-C20)アルキレン、-CF-、-C(O)-、および-(CH14C(CH(CH-(すなわち、6,6-ジメチル置換1,20-エイコシレン)である。前述のように、2つのRが一緒になって(C-C18)アルキレンを形成し得るため、置換(C-C50)アルキレンの例としてはまた、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]オクタンが挙げられる。
「(C-C50)シクロアルキレン」という用語は、非置換であるか、または1つ以上のRによって置換されている、3~50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。
「ヘテロ原子」という用語は、水素または炭素以外の原子を指す。1個または2個以上のヘテロ原子を含有する基の例としては、-O-、-S-、-S(O)-、-S(O)-、-Si(R-、-P(R)-、-P(R、-N(R)-、-N(R-N=C(R、-N=C(NR )(R-Ge(R-、または-Si(Rが挙げられ、各Rおよび各Rは、非置換(C-C18)ヒドロカルビルまたは-Hであり、各Rは、非置換(C-C18)ヒドロカルビルである。「ヘテロ炭化水素」という用語は、炭化水素の1個以上の炭素原子がヘテロ原子で置き換えられている分子または分子骨格を指す。「(C-C50)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、1~50個の炭素原子のヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、「(C-C50)ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、1~50個の炭素原子のヘテロ炭化水素ジラジカルを意味する。(C-C50)ヘテロヒドロカルビルまたは(C-C50)ヘテロヒドロカルビレンのヘテロ炭化水素は、1個以上のヘテロ原子を有する。ヘテロヒドロカルビルのラジカルは、炭素原子上またはヘテロ原子上に存在してもよい。ヘテロヒドロカルビレンの2つのラジカルは、単一の炭素原子上または単一のヘテロ原子上に存在してもよい。加えて、ジラジカルの2つのラジカルのうちの一方が、炭素原子上に存在してもよく、他方のラジカルが、異なる炭素原子上に存在してもよいか、2つのラジカルのうちの一方が、炭素原子上に存在してもよく、他方が、ヘテロ原子上に存在してもよいか、または、2つのラジカルのうちの一方が、ヘテロ原子上に存在してもよく、他方のラジカルが、異なるヘテロ原子上に存在してもよい。各(C-C50)ヘテロヒドロカルビルおよび(C-C50)ヘテロヒドロカルビレンは、非置換または置換(1つ以上のRによって)、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖、環式(単環式および多環式、縮合多環式および非縮合多環式を含む)または非環式であってもよい。
(C-C50)ヘテロヒドロカルビルは、非置換であってもよく、または置換されてもよい。(C-C50)ヘテロヒドロカルビルの非限定的な例としては、(C-C50)ヘテロアルキル、(C-C50)ヒドロカルビル-O-、(C-C50)ヒドロカルビル-S-、(C-C50)ヒドロカルビル-S(O)-、(C-C50)ヒドロカルビル-S(O)-、(C-C50)ヒドロカルビル-Si(R-、(C-C50)ヒドロカルビル-N(R)-、(C-C50)ヒドロカルビル-P(R)-、(C-C50)ヘテロシクロアルキル、(C-C19)ヘテロシクロアルキル-(C-C20)アルキレン、(C-C20)シクロアルキル-(C-C19)ヘテロアルキレン、(C-C19)ヘテロシクロアルキル-(C-C20)ヘテロアルキレン、(C-C50)ヘテロアリール、(C-C19)ヘテロアリール-(C-C20)アルキレン、(C-C20)アリール-(C-C19)ヘテロアルキレン、または(C-C19)ヘテロアリール-(C-C20)ヘテロアルキレンが挙げられる。追加の例としては、-Si(R3-Q(OR、-Osi(R3-Q(OR、-Ge(R3-Q(OR、-P(R2-W(OR、-P(O)(R2-W(OR、-N(R、-NH(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、-OCF、-S(O)R、-S(O)、-OS(O)、-N=C(R、-N=P(R、-OC(O)R、-C(O)OR、-N(R)C(O)R、および-C(O)N(Rが挙げられるが、これらに限定されない。
「(C-C50)ヘテロアリール」という用語は、合計4~50個の炭素原子および1~10個のヘテロ原子の、非置換または置換(1つ以上のRによる)の、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する。単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、1つのヘテロ芳香環を含み、二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、2つの環を有し、三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、3つの環を有する。二環式または三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルが存在する場合、ラジカルにおける環のうちの少なくとも1つは、ヘテロ芳香族である。ヘテロ芳香族ラジカルの他の1つまたは複数の環は独立して、縮合または非縮合および芳香族または非芳香族であってもよい。他のヘテロアリール基(例えば、一般に(C-C)ヘテロアリール、(C-C12)ヘテロアリールなど)は、x~y個の炭素原子(4~12個の炭素原子など)を有し、かつ非置換または1つもしくは2つ以上のRによって置換されているものと同様な様式で定義される。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、5マイナスh個の炭素原子を有し、hは、ヘテロ原子数であり、1、2、3、または4であり得、各ヘテロ原子は、O、S、N、またはPであり得る。5員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、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、およびテトラゾール-5-イルが挙げられる。6員環は、6マイナスh個の炭素原子を有し、hは、ヘテロ原子数であり、1、2、または3であり得、ヘテロ原子は、NまたはPであり得る。6員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、ピリジン-2-イル、ピリミジン-2-イル、ピラジン-2-イル、1,3,5-トリアジン-2-イルが挙げられる。二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6-または6,6-環系であり得る。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、およびベンズイミダゾール-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-、5,6,6-、6,5,6-、または6,6,6-環系であり得る。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-環系の例としては、1H-ベンゾ[f]インドール-1-イルが挙げられる。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-環系の例としては、アクリジン-9-イルである。
「(C-C50)ヘテロアルキル」という用語は、1~50個の炭素原子、またはそれよりも少ない炭素原子、およびヘテロ原子のうちの1個以上を含有する飽和直鎖または分岐鎖ラジカルを意味する。「(C-C50)ヘテロアルキレン」という用語は、1~50個の炭素原子および1個または2個以上のヘテロ原子を含有する飽和直鎖または分岐鎖ジラジカルを意味する。ヘテロアルキルまたはヘテロアルキレンのヘテロ原子には、Si(R、Ge(R、Si(R、Ge(R、P(R、P(R)、N(R、N(R)、N、O、OR、S、SR、S(O)、およびS(O)が含まれ得、ヘテロアルキルおよびヘテロアルキレン基の各々は、非置換であるか、または1つ以上のRによって置換されている。
非置換(C-C40)ヘテロシクロアルキルの例としては、非置換(C-C20)ヘテロシクロアルキル、非置換(C-C10)ヘテロシクロアルキル、アジリジン-l-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-l-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-シクロデシルが挙げられる。
「ハロゲン原子」または「ハロゲン」という用語は、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)のラジカルを意味する。「ハロゲン化物」という用語は、ハロゲン原子のアニオン形態を意味する:フッ化物(F)、塩化物(Cl)、臭化物(Br)、またはヨウ化物(I)。
「飽和」という用語は、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、窒素-窒素、窒素-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Rによって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、任意選択的に、置換基R中に存在してもしなくてもよい。「不飽和」という用語は、1つ以上の炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、または(ヘテロ原子含有基において)1つ以上の炭素-窒素、炭素-リン、窒素-窒素、窒素-リン、または炭素-ケイ素二重結合を含有することを意味し、置換基R、または存在しない場合もあるが(ヘテロ)芳香環中に存在し得る二重結合を含まない。
1つ以上の実施形態において、触媒系は、式(I)による金属-配位子錯体を含む。
Figure 2023500591000003
式(I)において、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る金属であり、金属は、+2、+3、または+4の形式酸化状態を有する。各Xは、独立して、不飽和(C-C50)炭化水素、不飽和(C-C50)ヘテロ炭化水素、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、シクロペンタジエニル、置換シクロペンタジエニル、(C-C12)ジエン、ハロゲン、-N(R、および-NCORから選択される単座または二座の配位子であり、下付き文字nは、1、2、または3であり、下付き文字mは、1または2である。金属-配位子錯体は、6つ以下の金属-配位子結合を有する。
式(I)において、各Tは、窒素またはCRであり、各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、ハロゲン、または-Hから選択される。各Rは、独立して、脂肪族(C-C50)ヒドロカルビル、脂肪族(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、-ハロゲン、および-Hからなる群から選択され、mが2の場合、2つのRが任意選択で共有結合している。各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、Si(R、およびGe(Rから選択され、RおよびRは、任意選択で共有結合して環構造を形成する。
式(I)において、各Rおよび各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、または-Hから選択される。各Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、またはハロゲンから選択され、RおよびRは、任意選択で共有結合して環構造を形成し、式(I)における各RおよびRは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビルである。
いくつかの実施形態では、Mは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、各Xは独立して、(C-C20)アリール、(C-C20)ヘテロアリール、(C-C12)ジエン、またはハロゲンから選択され、各Rは独立して、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリールから選択される。
1つ以上の実施形態では、各Rは、フェニルまたは置換フェニルである。様々な実施形態において、各Rは、2,4,6-トリメチルフェニル、2,6-ジ(イソ-プロピル)フェニル、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル、または3,5-ジフェニルフェニルから選択される置換フェニルである。各Rは、アントラセニル、二置換アントラセニル、または三置換アントラセニルである。
いくつかの実施形態において、RおよびRは、共有結合して6員芳香環を形成する。様々な実施形態において、RおよびRは、共有結合して6員芳香環を形成し、Rは-Hであり、Rはメチルである。
1つ以上の実施形態では、式(I)の下付き文字mは2であり、金属-配位子錯体は、式(II)による構造を有する。
Figure 2023500591000004
式(II)において、M、T、R、R、R、R、R、R、およびXは、式(I)で定義されている通りであり、nは1または2であり、点線は任意選択の共有結合を示す。式(II)によるすべての化合物は、式(I)による化合物でもある。したがって、特に明記しない限り、本明細書における式(I)を有する金属-配位子錯体への一般的な言及は、式(II)を有するすべての金属-配位子錯体を含むが、必ずしもそれらに限定されないことを理解されたい。
式(II)の金属-配位子錯体である触媒系のいくつかの実施形態では、Mは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、各Xは、独立して、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、(C-C12)ジエン、またはハロゲンから選択され、各RおよびRは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、またはハロゲンから選択される。
式(II)の金属-配位子錯体である触媒系のいくつかの実施形態では、両方のRが共有結合しており、各Rは、独立して(C-C10)アルキルである。式(II)の金属-配位子錯体である触媒系の1つ以上の実施形態では、両方のRが、-CHCH-、-CHCHCH2-、または-CHCHCHCH2-から選択されるアルキレンとして共有結合している。
触媒系のいくつかの実施形態では、mは、2であり、金属-配位子錯体は、式(III)による構造を有する。
Figure 2023500591000005
式(III)において、M、T、R、R、R、R、およびXは、式(I)で定義される通りであり、下付き文字nは1または2であり、各点線は、任意選択の共有結合を示している。式(III)によるすべての化合物は、式(I)による化合物でもある。したがって、特に明記しない限り、本明細書における式(I)を有する金属-配位子錯体への一般的な言及は、式(III)を有するすべての金属-配位子錯体を含むが、必ずしもそれらに限定されないことを理解されたい。
触媒系である1つ以上の実施形態では、式(III)において、各Rは、独立して、ジ-[(C-C)アルキル]フェニルまたはトリ-[(C-C)アルキル]フェニルから選択される。
触媒系のいくつかの実施形態では、式(III)において、各Rは、独立して、カルバゾリル、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル、2,4,6-トリメチルフェニル、2,6-ジ-イソ-プロピルフェニル、または3,5-ジ-イソ-プロピルフェニルである。
触媒系のいくつかの実施形態では、式(I)、(II)、および(III)において、TはNである。他の実施形態では、TはCRであり、Rは、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、ハロゲン、または-Hから選択される。いくつかの実施形態では、各Rは水素であり、他の実施形態では、Rは(C-C20)アルキルである。
本開示の1つ以上の実施形態は、エチレン系ポリマーを生成するための重合プロセスを含む。重合プロセスは、本開示による触媒系および少なくとも1つの活性剤の存在下でエチレンおよび少なくとも1つの追加のα-オレフィンを重合してポリマーを形成することを含む。
例示的な実施形態では、触媒系は、プロ触媒1~7のいずれかの構造を有する式(I)、(II)または(III)のいずれかによる金属-配位子錯体を含み得る。
Figure 2023500591000006
例示的な実施形態において、プロ触媒1~7のいずれかの構造を有する式(I)、(II)、または(III)のいずれかによる金属-配位子錯体は、配位子1~12から形成され得る。
Figure 2023500591000007
助触媒成分
式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系は、オレフィン重合反応の金属系触媒を活性化するための当該技術分野で既知の任意の技術によって触媒的に活性化され得る。例えば、式(I)の金属-配位子錯体によるプロ触媒は、錯体を活性化助触媒と接触させるか、または錯体を活性化助触媒と組み合わせることによって、触媒的に活性にされ得る。さらに、式(I)による金属-配位子錯体は、中性であるプロ触媒形態、およびベンジルまたはフェニルなどのモノアニオン配位子の損失によって正に帯電され得る正に帯電した触媒形態の両方を含む。本発明に使用するのに好適な活性化助触媒としては、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、および非ポリマー性、非配位性、イオン形成性化合物(酸化条件下でのそのような化合物の使用を含む)が挙げられる。前述の活性化助触媒および技法のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。「アルキルアルミニウム」という用語は、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ムウ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。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としては、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム修飾メチルアルモキサン、およびイソブチルアルモキサンが挙げられる。
ルイス酸活性化助触媒は、本明細書に記載の(C-C20)ヒドロカルビル置換基を含有する13族金属化合物を含む。いくつかの実施形態では、13族金属化合物は、トリ((C-C20)ヒドロカルビル)-置換アルミニウムまたはトリ((C-C20)ヒドロカルビル)-ホウ素化合物である。他の実施形態では、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、トリ((C-C20)ヒドロカルビル)-ホウ素化合物、トリ((C-C10)アルキル)アルミニウム、トリ((C-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。さらなる実施形態では、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、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、活性化助触媒は、トリ((C-C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラ((C-C20)ヒドロカルビル)ボレート(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)ボレート)である。本明細書で使用される場合、「アンモニウム」という用語は、((C-C20)ヒドロカルビル)、((C-C20)ヒドロカルビル)N(H)、((C-C20)ヒドロカルビル)N(H) 、(C-C20)ヒドロカルビルN(H) 、またはN(H) である窒素カチオンを意味し、各(C-C20)ヒドロカルビルは、2つ以上存在する場合、同一であっても、異なってもよい。
中性ルイス酸活性化助触媒の組み合わせとしては、トリ((C-C)アルキル)アルミニウムと、ハロゲン化トリ((C-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)]のモルの数の比は、1:1:1~1:10:5000であり、他の実施形態では1:1:1.5~1:5:10である。
式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系を活性化して、1つ以上の助触媒、例えば、カチオン形成助触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせと組み合わせることによって、活性触媒組成物を形成することができる。好適な活性化助触媒としては、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、ならびに不活性、相溶性、非配位性、イオン形成性化合物が挙げられる。例示的な好適な助触媒としては、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)、ビス(水素化タローアルキル)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)ボレート(1-)、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態では、前述の活性化助触媒のうちの2つ以上を、互いに組み合わせて使用し得る。助触媒の組み合わせの特定の例は、トリ((C-C)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C-C)ヒドロカルビル)ボラン、またはアンモニウムボレート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。式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル数と1つ以上の活性化助触媒の総モル数との比は、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、さらにいくつかの他の実施形態では、1:1以下である。アルモキサンを単独で活性化助触媒として使用する場合、好ましくは、用いられるアルモキサンのモル数は、式(I)の金属-配位子錯体のモル数の少なくとも100倍である。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを単独で活性化助触媒として使用する場合、いくつかの他の実施形態では、式(I)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、1:1~6:1、または1:1~5:1である。残りの活性化助触媒は一般に、式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル量におおよそ等しいモル量で用いられる。
ポリオレフィン
実施形態による触媒系は、オレフィン、主にエチレンおよびプロピレンの重合に利用される。いくつかの実施形態では、重合スキーム中に単一種類のオレフィンまたはα-オレフィンのみが存在し、ホモポリマーを生成する。しかしながら、追加のα-オレフィンを重合手順に組み込んでもよい。追加の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。例えば、α-オレフィンコモノマーは、3~10個の炭素原子、または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。例えば、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、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することができる。
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α-オレフィンなどの任意選択的な1つ以上のコモノマーは、エチレン由来のモノマー単位を少なくとも50重量パーセント含み得る。「少なくとも50重量パーセントから」によって包含される個々の値および部分範囲はすべて、別個の実施形態として本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマー、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α-オレフィンなどの任意選択的な1つ以上のコモノマーは、エチレン由来のモノマー単位を少なくとも60重量パーセント、エチレン由来のモノマー単位を少なくとも70重量パーセント、エチレン由来のモノマー単位を少なくとも80重量パーセント、エチレン由来のモノマー単位を50~100重量パーセント、またはエチレン由来のモノマー単位の80~100重量パーセント含み得る。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、エチレン由来のモノマー単位を少なくとも90モルパーセント含み得る。少なくとも90モルパーセントからのすべての個々の値および部分範囲は本明細書に含まれ、別個の実施形態として本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、エチレン由来の単位を少なくとも93モルパーセント、単位を少なくとも96モルパーセント、エチレン由来の単位を少なくとも97モルパーセント、または代替的に、エチレン由来の単位を90~100モルパーセント、エチレン由来の単位を90~99.5モルパーセント、もしくはエチレン由来の単位を97~99.5モルパーセントを含み得る。
エチレン系ポリマーのいくつかの実施形態では、追加のα-オレフィンの量は、50%未満であり、他の実施形態は、少なくとも1モルパーセント(mol%)~25mol%を含み、さらなる実施形態では、追加のα-オレフィンの量は少なくとも5mol%~100mol%を含む。いくつかの実施形態では、追加のα-オレフィンは1-オクテンである。
任意の従来の重合プロセスを使用してエチレン系ポリマーを生成してもよい。そのような従来の重合プロセスとしては、1つ以上の従来の反応器、例えばループ反応器、等温反応器、流動床気相反応器、撹拌槽型反応器、バッチ反応器などの並列、直列、またはそれらの任意の組み合わせを使用する、溶液重合プロセス、気相重合プロセス、スラリー相重合プロセス、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
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いて、溶液重合によって生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の助触媒の存在下で重合される。別の実施形態では、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いて、溶液重合によって生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本開示および本明細書に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の他の触媒の存在下で重合される。本明細書に記載の触媒系は、任意に1つ以上の他の触媒と組み合わせて、第1の反応器または第2の反応器において使用することができる。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ループ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、そこで、エチレン、および任意に1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系の存在下で両方の反応器において重合される。
別の実施形態では、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いて、溶液重合で生成することができ、そこで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本開示内に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の助触媒の存在下で、前の段落に記載のように重合される。
エチレン系ポリマーは、1つ以上の添加剤をさらに含むことができる。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。エチレン系ポリマーは、任意の量の添加剤を含み得る。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、そのような添加剤を合計約0~約10重量パーセントを含み得る。エチレン系ポリマーは、充填剤をさらに含んでもよく、その充填剤としては、有機または無機充填剤を挙げることができるが、それらに限定されない。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーとすべての添加剤または充填剤の合計重量に基づいて、例えば炭酸カルシウム、タルク、またはMg(OH)などの約0~約20重量パーセントの充填剤を含み得る。エチレン系ポリマーは、1つ以上のポリマーとさらに配合されてブレンドを形成することができる。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーを生成するための重合プロセスは、触媒系の存在下でエチレンと少なくとも1つの追加のα-オレフィンを重合することを含むことができ、触媒系は、式(I)、(II)、または(III)の少なくとも1つの金属-配位子錯体を組み込む。式(I)、(II)、または(III)の金属-配位子錯体を組み込むそのような触媒系から得られたポリマーは、ASTM D792(その全体が参照によって本明細書に組み込まれる)に従って、例えば、0.850g/cm~0.950g/cm、0.880g/cm~0.920g/cm、0.880g/cm~0.910g/cm、または0.880g/cm~0.900g/cmの密度を有し得る。
別の実施形態では、式(I)、(II)または(III)のいずれかの金属-配位子錯体を含む触媒系から得られたポリマーは、5~15のメルトフロー比(I10/I)を有し、メルトインデックスIは、ASTM D1238(その全体が参照によって本明細書に組み込まれる)に従って、190℃および2.16kgの荷重で測定され、メルトインデックスI10は、ASTM D1238に従って、190℃および10kgの荷重で測定される。他の実施形態では、メルトフロー比(I10/I)は5~10であり、また他の実施形態では、メルトフロー比は5~9である。
いくつかの実施形態では、式(I)、(II)、および(III)のいずれかの金属-配位子錯体を含む触媒系から得られたポリマーは、1~40の分子量分布(MWD)を有し、MWDは、M/Mとして定義され、Mは、重量平均分子量であり、Mは、数平均分子量である。他の実施形態では、触媒系から得られるポリマーは、1~6のMWDを有する。別の実施形態は、1~3のMWDを含み、他の実施形態は、1.5~2.5のMWDを含む。
本開示に記載される触媒系の実施形態は、形成されたポリマーの高分子量およびポリマーに組み込まれたコモノマーの量の結果として、固有のポリマー特性をもたらす。
すべての溶媒および試薬を、商業的供給源から入手し、別段の記載がない限り、受け取ったまま使用する。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反応物質を通過させることによって精製する。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る。感湿反応用ガラス器具を、使用前に一晩オーブン内で乾燥させる。NMRスペクトルを、Varian 400-MRおよびVNMRS-500分光計で記録する。LC-MS分析は、Waters 2424 ELS検出器、Waters 2998 PDA検出器、およびWaters 3100 ESI質量検出器と組み合わせたWaters e2695分離モジュールを使用して行う。LC-MS分離は、XBridge C18 3.5μm 2.1×50mmカラムで、5:95~100:0のアセトニトリルおよび水の勾配(イオン化剤として0.1%のギ酸を含む)を使用して行う。HRMS分析は、エレクトロスプレーイオン化を備えたAgilent 6230 TOF質量分析計と組み合わせたZorbax Eclipse Plus C18 1.8μm 2.1×50mmカラムを備えたAgilent 1290 Infinity LCを使用して行う。H NMRデータは、次のように報告する:化学シフト(多重度(br=幅広線、s=1重線、d=2重線、t=3重線、q=4重線、p=5重線、sex=6重線、sept=7重線、およびm=多重線)、積分値、および帰属)。基準物質として重水素化溶媒中の残留プロトンを使用して、H NMRデータの化学シフトをテトラメチルシラン内部からの低磁場のppm(TMS、δスケール)で報告する。13C NMRデータは、Hデカップリングを用いて決定し、化学シフトは、基準として重水素化溶媒中の残留炭素を使用して、テトラメチルシラン(TMS、δスケール)からの低磁場(ppm)として報告する。
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)システムで行う。PPRシステムは、不活性雰囲気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)反応器のアレイで構成されている。各セルは、約5mLの内部作動液体積を有するガラスインサートを備える。各セルは独立した圧力制御を有し、セル内の液体を800rpmで連続的に撹拌する。触媒溶液は、別段の記載がない限り、適切な量のプロ触媒をトルエン中に溶解することによって調製する。すべての液体(例えば、溶媒、1-オクテン、実験に適切なスカベンジャー溶液、および触媒溶液)を、ロボットシリンジを介して単一セル反応器に添加する。ガス状試薬(すなわち、エチレン、H)は、ガス注入ポートを介して単一セル反応器に添加される。各実行前に、反応器を80℃に加熱し、エチレンでパージし、通気する。
Isopar-Eの一部分を反応器に添加する。反応器を実行温度まで加熱し、エチレンで適切なpsigまで加圧する。試薬のトルエン溶液を、(1)500nmolの捕捉剤MMAO-3Aとともに1-オクテン、(2)活性剤(助触媒-1、助触媒-2など)、および(3)触媒の順序で添加する。
各液体の添加後に少量のIsopar-Eを添加し、最終的な添加後に全反応体積が5mLになるようにする。触媒を添加すると、PPRソフトウェアは各セルの圧力の監視を開始する。圧力(およそ2~6psig以内)を、設定値マイナス1psiでバルブを開き、圧力が2psiより高くなったときにバルブを閉じることによる、エチレンガスの追加の添加によって維持する。すべての圧力低下を、実行期間、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起こる期間にわたって、エチレンの「取り込み」または「変換」として累積的に記録する。各反応を、反応器圧力よりも40~50psi高い圧力で4分間、アルゴン中の10%一酸化炭素の添加によってクエンチする。「クエンチ時間」が短いほど、触媒がより活性であることを意味する。任意の所与のセルにおける過剰なポリマーの形成を防止するために、反応を、所定の取り込みレベル(120℃の実行で50psig、150℃の実行で75psig)に達した時点でクエンチする。すべての反応をクエンチした後、反応器を70℃まで冷却する。反応器を通気させ、窒素で5分間パージして、一酸化炭素を除去し、管を取り外す。ポリマー試料を遠心蒸発器内で70℃で12時間乾燥させ、重さを量って、ポリマー収率を決定し、IR(1-オクテンの組み込み)およびGPC(分子量)分析に供した。
SymRAD HT-GPC分析
分子量データは、ハイブリッドのSymyx/Dow構築ロボット支援希釈高温度ゲル浸透クロマトグラフィー装置(Sym-RAD-GPC)における分析によって決定する。ポリマー試料を、300百万分率(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溶解する。250μLアリコートの試料を注入する直前に、各試料を1mg/mLに希釈した。GPCは、160℃で2.0mL/分の流速で2つのPolymer Labs PLgelの10μmの混合-Bカラム(300×10mm)を備える。試料検出を、濃度モードでPolyChar IR4検出器を使用して行う。狭ポリスチレン(PS)標準の従来の較正は、この温度でのTCBにおけるPSおよびPEの既知のMark-Houwink係数を使用してホモポリエチレン(PE)に調整された見かけの単位で利用される。
1-オクテン組み込みIR分析
HT-GPC分析用の試料の実行がIR分析に先行する。IR分析の場合、試料の堆積および1-オクテン組み込みの分析には、48ウェルのHTシリコンウエハを利用する。分析では、試料を160℃まで210分間以下加熱し、試料を再加熱して磁気GPC撹拌棒を取り外し、J-KEM Scientific加熱式ロボット振とう機においてガラス棒の撹拌棒を用いて振とうする。試料をTecan MiniPrepの75堆積ステーションを使用して加熱しながら堆積させ、1,2,4-トリクロロベンゼンを窒素パージ下、160℃でウエハの堆積ウェルから蒸発させる。1-オクテンの分析は、NEXUS 670 E.S.P.FT-IRを使用して、HTシリコンウエハ上で行う。
バッチ反応器重合手順
バッチ反応器の重合反応は、2LのParr(商標)バッチ反応器内で行われる。反応器を電気加熱マントルによって加熱し、冷却水を含有する内部蛇管冷却コイルによって冷却した。反応器および加熱/冷却システムの両方は、Camile(商標)TGプロセスコンピュータによって制御および監視される。反応器の底部には、反応器の内容物をステンレス鋼のダンプポットに移すダンプ弁が取り付けられている。ダンプポットには、触媒失活溶液(典型的には、5mLのIrgafos/Irganox/トルエン混合液)が事前に充填されている。ポットおよびタンクの両方を窒素でパージして、ダンプポットを30ガロンのブローダウンタンクに通気する。重合または触媒補給のために使用したすべての溶媒を溶媒精製カラムに通過させて、重合に影響を及ぼし得る一切の不純物を除去する。1-オクテンおよびIsoparEを、A2アルミナを含有する第1のカラム、Q5を含有する第2のカラムの2つのカラムに通す。エチレンを、A204アルミナおよび4Åモレキュラーシーブを含有する第1のカラム、Q5反応材料を含有する第2のカラムの2つのカラムに通す。移送に使用されるNを、A204アルミナ、4ÅモレキュラーシーブおよびQ5を含有する単一のカラムに通す。
反応器は、反応器の負荷に応じて、Isopar-E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まず装填する。ショットタンクは、ショットタンクを取り付けたラボスケールを使用して負荷設定点まで充填する。液体供給物を添加した後、反応器を重合温度設定点に加熱する。エチレンが使用される場合、反応圧力設定点を維持するための反応温度で、エチレンが反応器に添加される。添加されるエチレンの量は、マイクロモーション流量計によって監視される。いくつかの実験については、120℃での標準条件は、611gのIsopar-E中の46gのエチレンおよび303gの1-オクテンであり、150℃での標準条件は、547gのIsopar-E中の43gのエチレンおよび303gの1-オクテンである。
プロ触媒および活性剤を適切な量の精製トルエンと混合して、モル濃度の溶液を得る。プロ触媒および活性剤は、不活性グローブボックス内で処理され、シリンジ内に引き込まれ、触媒ショットタンク内に加圧移送される。シリンジを5mLのトルエンで3回すすぐ。触媒が添加された直後に、実行タイマーが始まる。エチレンを使用する場合は、それは、反応器内の反応圧力設定点を維持するためにCamileによって添加される。重合反応を10分間実行し、次いで、撹拌機を停止し、下部のダンプ弁を開放して、反応器の内容物をダンプポットに移す。ダンプポットの内容物をトレイ中に注ぎ、ラボフード内に置き、そこで、溶媒を一晩蒸発させる。残存するポリマーを含むトレイを真空オーブンに移し、真空下で140℃まで加熱して、いずれの残存する溶媒も除去する。トレイが周囲温度に冷却された後、効率を測定するためにポリマーの収量が測定され、ポリマー試験に供された。
実施例1~40は、配位子の中間体、配位子そのものおよび単離されたプロ触媒の合成手順である。プロ触媒1~7は、配位子1~7から合成した。実施例41~42は、バッチ反応器および並列圧力反応器における重合反応からの結果を含む。本開示の1つ以上の特徴は、以下の実施例を考慮して例示される。
実施例1:2-フェニル-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(3)の合成
Figure 2023500591000008
250mLの丸底フラスコに、N-Boc-ピロール2-ボロン酸(5.00g、23.7mmol、1.1当量)およびXPhosパラダサイクルメシレートプレ触媒(0.137g、0.162mmol、0.75mol%)を入れた。容器をセプタムで密閉し、続いて排気し、窒素で3回再充填した。クロロベンゼン(2.2mL、21.5mmol、1当量)、THF(44mL)、および脱気された0.5MのKPO溶液(86mL、43mmol、2当量)をシリンジで連続的に添加し、反応物を室温で3時間撹拌した。反応物をジエチルエーテル(2×50mL)で抽出した。合わせた有機層を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料をシリカゲルに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、220gのシリカゲル、ヘキサン中の1~3%EtOAc)によって精製して、生成物を淡黄色の油(4.80g、収率92%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 7.40-7.27(m,6H),6.25-6.22(m,1H),6.21-6.18(m,1H),1.35(s,9H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ149.37,135.00,134.45,129.18,127.53,127.12,122.49,114.34,110.52,83.49,27.58。
実施例2:2-フェニル-1H-ピロール(4)の合成
Figure 2023500591000009
窒素を満たしたグローブボックス内で、ナトリウムメトキシド(2.86g、53.0mmol、3当量)をTHF(50mL)中の2-フェニル-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(3)(4.30g、17.7mmol、1当量)の溶液に添加した。溶液はすぐに暗褐色に変わった。容器をセプタムで蓋をし、グローブボックスから取り出した。無水メタノール(14mL)をシリンジで添加し、反応物を室温で18時間撹拌した。溶液を真空で約5mLの容量に濃縮した。水(100mL)を添加し、水相をジエチルエーテル(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSO4で乾燥し、濾過し、真空で濃縮して褐色の個体を得た。固体を沸騰ヘキサン(約130mL)から再結晶して、薄茶色の固体(1.93g、収率76%)を得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 8.39(br s,1H),7.48(d,J=8.2Hz,2H),7.37(t,J=7.6Hz,2H),7.22(t,J=7.8Hz,1H),6.85(s,1H),6.55(s,1H),6.32(d,J=3.0Hz,1H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 132.75,132.10,128.89,126.20,123.84,118.87,110.11,105.95。
実施例3:N,N-ジメチル-1-(5-フェニル-1H-ピロール-2-イル)メタンアミン-配位子1の合成
Figure 2023500591000010
反応バイアルに、ジメチルアミン塩酸塩(1.07g、13.1mmol、1当量)、37%ホルムアルデヒド溶液(1.03mL、13.7mmol、1.05当量)、およびイソプロパノール(8mL)を添加した。バイアルに蓋をし、反応物を室温で30分間撹拌した。続いて、溶液を、シリンジを介して、2-フェニルピロール(4)(1.87g、3.50mmol、1当量)を含有する窒素雰囲気下のバイアルに添加した。反応物を40℃で24時間撹拌した。10%のKOH水溶液(75mL)を添加し、反応物を2時間撹拌した。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮して、生成物をピンク色の固体として得た(2.54g、収率97%)。
H NMR(500MHz、クロロホルム-d)δ9.04(br s,1H),7.48-7.44(m,2H),7.34(t,J=7.8Hz,2H),7.19-7.15(m,1H),6.43(t,J=3.1Hz,1H),6.10(t,J=2.9Hz,1H),3.47(s,2H),2.27(s,6H)。13C NMR(126MHz、クロロホルム-d)δ 132.93,132.00,130.59,128.74,125.83,123.65,109.19,105.46,56.81,45.23。
実施例4:2-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(7)の合成
Figure 2023500591000011
250丸底フラスコにN-Boc-ピロール2-ボロン酸(3.95g、18.7mmol、1.1当量)、1-ブロモ-3,5-ジ-tert-ブチルベンゼン(4.58g、17.0mmol、1当量)、およびXPhosパラダサイクルメシレートプレ触媒(288mg、0.340mmol、2mol%)を入れた。容器をセプタムで密閉し、続いて排気し、窒素で3回再充填した。THF(34mL)および脱気された0.5MのK3PO4水溶液(68mL、34.0mmol、2当量)を、シリンジを介して連続的に添加し、反応物を室温で8時間撹拌した。反応物をジエチルエーテル(2×60mL)で抽出した。合わせた有機層を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。ISCO(シリカゲル、220g、ヘキサン中の0.5~1%のEtOAc)による精製により、生成物を白色の固体として得た(4.95g、収率81%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ7.41-7.40(m,1H),7.38-7.36(m,1H),7.19-7.17(m,2H),6.30-6.24(m,1H),6.22-6.19(m,1H),1.36(s,18H),1.30(s,9H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.70,149.50,135.95,133.81,123.52,121.96,121.34,113.88,110.38,82.98,34.82,31.54,27.48。
実施例5:2-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール(8)の合成
Figure 2023500591000012
窒素を満たしたグローブボックス内で、ナトリウムメトキシド(2.34g、43.3mmol、3当量)をTHF(41mL)中の2-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(7)(5.13g、14.4ミリモル、1当量)の溶液に添加した。懸濁液は黄味がかっていた。容器をセプタムで蓋をし、グローブボックスから取り出した。無水メタノール(12mL)をシリンジで添加し、反応物を室温で18時間撹拌した。メタノールを添加すると、すべての固体が溶解し、反応物はピンクがかった色に変わった。約5分後、少量の沈殿物が形成されたため、溶液は濁った。溶液を真空で濃縮した。水(100mL)を添加し、水相をジエチルエーテル(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮してオフホワイトの固体を得た(3.65g、収率99%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ8.44(br s,1H),7.33(s,3H),6.89-6.84(m,1H),6.54-6.48(m,1H),6.32(q,J=2.9Hz,1H),1.37(s,18H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 151.23,133.30,132.20,120.71,118.74,118.33,109.88,105.64,34.90,31.47。
実施例6:1-(5-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(9)の合成
Figure 2023500591000013
反応バイアルに、ジメチルアミン塩酸塩(1.28g、15.7mmol、1当量)、37%ホルムアルデヒド溶液(1.24mL、16.4mmol、1.05当量)、およびイソプロパノール(7mL)を添加した。バイアルに蓋をし、反応物を室温で30分間撹拌した。続いて、溶液を、シリンジを介して、2-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール(8)(4.00g、13.3mmol、1当量)を含有する窒素雰囲気下のバイアルに添加した。ホルムアルデヒドバイアルを追加のイソプロパノール(1mL)ですすぎ、これをピロール溶液に添加した。反応物を40℃で72時間撹拌した。10%のKOH水溶液(100mL)を添加し、反応物を1時間撹拌した。水相をジクロロメタン(3×60mL)で抽出した。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮して、生成物を赤色の油として得た(4.95g、定量的収率)。材料は固化することに対して抵抗を示し、依然としていくらかの溶媒を含有していたため、理論収量よりわずかに高い質量が得られた。残留イソプロパノールを除去するために、真空で乾燥し、ヘキサンへ溶解し、再び真空で乾燥するサイクルが数回必要であった。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ9.08(br s,1H),7.45(d,J=1.8Hz,2H),7.40(t,J=1.8Hz,1H),6.51(dd,J=3.4,2.6Hz,1H),6.19(dd,J=3.4,2.4Hz,1H),3.56(s,2H),2.33(s,6H),1.47(s,18H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ151.13,133.48,132.49,129.95,120.45,118.62,109.47,105.39,56.96,45.20,34.97,31.62。
実施例7:1-(5-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(10)の合成
Figure 2023500591000014
窒素を満たしたグローブボックス内で、500mLの丸底フラスコに1-(5-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(9)(4.89g、15.6mmol、1当量)を入れ、THF(85mL)中に溶解した。フラスコをセプタムで密封し、グローブボックスから取り出した。THF(8mL)中のヨウ化メチル(0.97mL、15.6mmol、1当量)の溶液を、撹拌中のピロール溶液に滴下して添加した。混合物を室温で2.5時間撹拌すると、赤色の溶液から微細な白色の固体が沈殿した。懸濁液を濾過したが、沈殿した固体は細かすぎてフリットを通過した。約1mLの溶液を真空で濃縮して、紫色の固体を得た。溶液を3分の1の容量に濃縮し、-30℃の冷凍庫で3日間保存した。ヘキサン(200mL)を添加すると、紫色の固体が沈殿した。懸濁液を-30℃の冷凍庫で1日間冷却した。固体を濾過し、冷ヘキサン(-30℃)で洗浄し、真空で乾燥させて、紫色の固体(4.45g、収率63%)を得た。初期のAPTスペクトルは有望に見えたため、サンプルはナイトキューに追加された。しかし、スペクトルが取得されるまでに、材料は分解したように見えた。材料はクロロホルム中で長期間安定しない。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 11.19(s,1H),7.55(s,2H),7.28(s,1H),6.49-6.41(m,1H),6.38-6.29(m,1H),5.06(s,2H),3.16(s,9H),1.33(s,18H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ151.42,136.81,130.71,121.29,119.25,117.84,115.54,106.02,62.09,52.52,35.05,31.57。
実施例8:(2S、2’S)-1,1’-ビス((5-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(11)-配位子8の合成
Figure 2023500591000015
反応バイアルに1-(5-(3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(10)(1.00g、2.20mmol、2当量)、(2S、2’S)-2,2’-ビピロリジン(0.154g、1.10mmol、1当量)、および無水KCO(1.52g、11.0mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。アセトニトリル(9mL)を添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(75mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×25mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料を逆相フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、RediSepRf Gold C-18逆相)で精製したセライトに吸着させた。最初の逆相カラム溶離液は、水:MeCN(20:80~0:100勾配)、続いてTHF:水(100:0~80:20勾配)であったが、これではクリーンな材料が得られなかった。MeCN:THF(100:0~0:100勾配)を使用した2回目の精製により、より効率的な分離が可能になった。生成物は赤色の油として得られた(0.172g、収率23%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 9.67(s,2H),7.26-7.20(m,6H),6.40-6.34(m,2H),6.08-6.03(m,2H),3.94(d,J=14.2Hz,2H),3.75(d,J=14.2Hz,2H),2.86(dt,J=11.0,6.1Hz,2H),2.71-2.63(m,2H),2.51-2.38(m,2H),1.85(dt,J=14.8,7.1Hz,2H),1.76-1.58(m,4H),1.58-1.48(m,2H),1.26(s,36H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 151.00,133.04,132.65,130.56,120.21,118.59,108.40,105.78,66.43,54.43,52.43,34.76,31.37,27.71,23.29。C4666[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:675.5360、測定値:675.5354。
実施例9:2-メシチル-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(12)の合成
Figure 2023500591000016
250mLの丸底フラスコに、N-Boc-ピロール2-ボロン酸(6.62g、31.4mmol、1.5当量)、無水KPO(8.88g、41.8mmol、2当量)、Pd(OAc)(94mg、0.418mmol、2mol%)、およびSPhos(0.343g、0.836mmol、4mol%)を入れた。容器をセプタムで密閉し、続いて排気し、窒素で3回再充填した。2-ブロモメシチレン(3.2mL、20.9mmol、1当量)および無水1-ブタノール(42mL)を、シリンジを介して添加し、反応物を100℃で5時間撹拌した。黒色のスラリーを室温に冷却し、シリカゲルの短いプラグを通して濾過し、これをEtOAc(約75mL)で溶出し、淡黄色の溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で除去した。残りの油をシリカゲルに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、330gシリカゲル、ヘキサン中の1~4%EtOAc溶離液)で精製して、透明な油および白色の固体物質(4.96g)の混合物を得た。H NMRスペクトルは、材料が84%純粋であり、おそらくプロトデボロネーションからのN-Boc-ピロールをいくらか含有していることを示した。生成物の実際の収量は4.42g(収率74%)である。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 7.38(dd,J=3.4,1.8Hz,1H),6.86(s,2H),6.26(t,J=3.3Hz,1H),5.98(dd,J=3.2,1.8Hz,1H),2.29(s,3H),2.01(s,6H),1.21(s,9H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.38,137.84,137.14,131.92,131.83,127.43,120.81,113.16,110.65,82.72,27.37,21.09,20.18。
実施例10:2-メシチル-1H-ピロール(13)の合成
Figure 2023500591000017
窒素を満たしたグローブボックス内で、ナトリウムメトキシド(2.51g、46.46mmol、3当量)をTHF(45mL)中の2-フェニル-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(12)(4.42g、15.5mmol、1当量)の溶液に添加した。容器をセプタムで蓋をし、グローブボックスから取り出した。無水メタノール(12mL)をシリンジで添加し、反応物を室温で18時間撹拌した。有意な色の変化は観察されなかった。溶液を真空で濃縮し、オフホワイトの固体を得た。水(120mL)を添加し、水相をジエチルエーテル(3×60mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮して白色の固体を得た(2.55g、収率89%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ7.85(br s,1H),6.94(s,2H),6.87-6.82(m,1H),6.31(td,J=3.1,2.2Hz,1H),6.06(td,J=2.6,1.4Hz,1H),2.33(s,3H),2.13(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 138.55,137.59,130.68,129.47,128.06,116.82,108.44,108.16,21.06,20.53。
実施例11:1-(5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン-配位子2の合成
Figure 2023500591000018
反応バイアルに、ジメチルアミン塩酸塩(1.0854g、13.3mmol、1当量)、37%ホルムアルデヒド溶液(1.05mL、14.0mmol、1.05当量)、およびイソプロパノール(6mL)を添加した。バイアルに蓋をし、反応物を室温で30分間撹拌した。続いて、溶液を、シリンジを介して、2-メシチル-1H-ピロール(13)(2.466g、13.3mmol、1当量)を含有する窒素雰囲気下のバイアルに添加した。ホルムアルデヒドバイアルを追加のイソプロパノール(1mL)ですすぎ、これをピロール溶液に添加した。反応物を40℃で96時間撹拌した。10%のKOH水溶液(75mL)を添加し、反応物を1時間撹拌した。水相をジクロロメタン(3×60mL)で抽出した。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮して、生成物を赤色の固体として得た(3.36g、収率98%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 9.15(br s,1H),6.88(d,J=0.9Hz,2H),6.06(t,J=2.9Hz,1H),5.89(t,J=2.9Hz,1H),3.41(s,2H),2.29(s,3H),2.10(s,6H),2.06(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ138.29,137.23,131.22,129.55,128.11,127.89,107.94,107.43,56.77,44.69,21.06,20.60。
実施例12:1-(5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(14)の合成
Figure 2023500591000019
窒素を満たしたグローブボックス内で、250mLの丸底フラスコに1-(5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(2.91g、12.0mmol、1当量)を入れ、THF(140mL)中に溶解した。フラスコをセプタムで密封し、グローブボックスから取り出した。THF(12mL)中のヨウ化メチル(0.75mL、12.0mmol、1当量)の溶液を、撹拌中のピロール溶液に滴下して添加した。混合物を室温で2時間撹拌すると、大量の白色固体が沈殿した。スラリーを濾過し、固体をTHF(3x20mL)で洗浄し、真空で乾燥させて、オフホワイトの固体(3.586g、収率78%)を得た。
H NMR(400MHz,DMSO-d)δ 11.19(br s,1H),6.90(s,2H),6.43-6.38(m,1H),6.01-5.94(m,1H),4.42(s,2H),2.97(s,9H),2.23(s,3H),2.03(s,6H)。13C NMR(101MHz,DMSO-d)δ 137.73,137.41,132.46,130.49,128.29,118.16,114.56,109.15,62.48,51.91,51.87,51.83,21.12,20.78。
実施例13:(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン-配位子3の合成
Figure 2023500591000020
反応バイアルに1-(5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(14)(1.20g、3.12mmol、2当量)、(2S,2’S)-2,2’-ビピロリジン(0.219g、1.56mmol、1当量)、および無水KCO(2.16g、15.6mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。アセトニトリル(12mL)をシリンジで添加し、反応物を72℃で20時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中の15~35%EtOAc)で精製して、生成物を白色粉末(0.573g、収率69%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ9.58(br s,2H),6.91(s,4H),6.01-5.98(m,2H),5.95-5.92(m,2H),3.93(d,J=14.2Hz,2H),3.50(d,J=14.2Hz,2H),2.82-2.68(m,4H),2.32(s,6H),2.14(s,12H),2.13-2.07(m,2H),1.88-1.40(m,8H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 138.18,136.99,131.27,129.31,128.34,128.03,108.15,105.37,65.73,54.82,52.46,26.91,23.71,21.05,20.84。C3646[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:535.3795、測定値:535.3798。
実施例14:N,N-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン-配位子9の合成
Figure 2023500591000021
50mLの丸底フラスコに1-(5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(14)(2.0g、5.20mmol、2当量)および無水KCO(3.60g、26.0mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。DMEDA(0.28mL、2.60mmol、1当量)およびアセトニトリル(20mL)を、シリンジを介して添加し、反応物を72℃で20時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中の30~70%EtOAc)で精製して、生成物を白色の固体(0.494g、収率39%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ9.01(br s,2H),6.88(s,4H),6.01(t,J=2.9Hz,2H),5.92(t,J=2.9Hz,2H),3.54(s,4H),2.48(s,4H),2.29(s,6H),2.10(s,12H),2.07(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 1138.08,137.08,131.02,128.82,128.28,128.02,108.11,106.65,55.07,54.32,42.65,21.04,20.71。C3242[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:483.3482、測定値:483.3486。
実施例15:2-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール(17)の合成
Figure 2023500591000022
250mLの丸底フラスコに、9-ブロモアントラセン(12.85g、50.0mmol、1当量)、N-Boc-ピロール2-ボロン酸(15.2g、75.0mmol、1.5当量)、無水KPO(21.2g、99.9mmol、2当量)、Pd(OAc)(224mg、0.999mmol、2mol%)、およびSPhos(0.821g、1.99mmol、4mol%)を入れた。容器をセプタムで密閉し、続いて排気し、窒素で3回再充填した。カニューレを介して無水1-ブタノール(100mL)を添加し、反応物を100℃で4.5時間撹拌した。懸濁液を室温まで16時間冷却させた。緑色のスラリーを冷却してシリカゲルの短いプラグを通して濾過し、これをEtOAc(3×50mL)で溶出して、暗緑色の溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で除去した。残りの油をシリカゲルに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、330gシリカゲル、ヘキサン中の1~3.8%EtOAc溶離液)で精製して、2つの大きな初期ピークを得た。第1のピークは、透明な油および黄色の固体(11.53g)の混合物を含有していた。この材料は、9-ブロモアントラセン、N-Boc-ピロール(プロトデボロネーションを介して)、および2-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(13)の混合物であると決定された。第2のピークは鮮やかな黄色の固体で、2-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール(14)(4.73g)に対応していた。
窒素を満たしたグローブボックス内で、ナトリウムメトキシド(6.00g、111mmol)を、THF(105mL)中の9-ブロモアントラセン、N-Boc-ピロール(プロトデボロネーションを介して)、および2-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(16)(11.53g)を含有する混合物の溶液に添加した。溶液はすぐに赤くなった。容器をセプタムで蓋をし、グローブボックスから取り出した。無水メタノール(30mL)をシリンジを介して添加し、反応物はすぐに琥珀色に変わった。溶液を室温で18時間撹拌して、緑色の溶液を得た。溶液を真空で濃縮して、明るい黄色の固体を得た。水(150mL)を添加し、水相をジエチルエーテル(3×75mL)で抽出し、暗黒色の有機相および褐色の有機相を得た。合わせた有機相をMgSOで乾燥させると、色が黄褐色に変化した。懸濁液を濾過し、真空で濃縮して、黄色の固体(6.34g)を得た。NMRは、材料が9-ブロモアントラセンおよび所望の生成物の混合物であることを示した。材料をシリカゲルに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、330gのシリカゲル、ヘキサン中の0.1~6%EtOAc)によって精製して、生成物を明るい黄色の固体(2.89g)として得た。
2段階にわたる2-アントラセン-9-イル-1H-ピロール(17)の合計収量:7.62g、収率63%。H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 8.44(s,1H),8.17(br s,1H),8.01(d,J=8.4Hz,2H),7.93(d,J=8.7Hz,2H),7.47(ddd,J=8.3,6.5,1.3Hz,2H),7.41(ddd,J=8.1,6.5,1.4Hz,2H),7.05-6.96(m,1H),6.54(q,J=3.0Hz,1H),6.52-6.50(m,1H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ131.75,131.34,128.58,128.36,127.36,127.24,126.70,125.78,125.24,118.09,111.36,108.98。
実施例16:1-(5-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(18)の合成
Figure 2023500591000023
ジメチルアミン塩酸塩(2.46g、30.2mmol、1当量)を反応バイアルに添加した。容器をスクリュートップセプタムで密閉し、容器を排気して窒素で3回再充填した。37%ホルムアルデヒド溶液(2.38mL、31.7mmol、1.05当量)およびイソプロパノール(16mL)を、シリンジを介して添加し、溶液を室温で30分間撹拌した。続いて、溶液を、2-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール(17)(7.34g、30.2mmol、1当量)を含有する100mLの丸底フラスコに、窒素雰囲気下でシリンジを介して添加した。ホルムアルデヒドバイアルを追加のイソプロパノール(3mL)ですすぎ、これをピロール溶液に添加した。反応物を40℃で10分間撹拌したが、大量の固体物質がまだ存在していた。追加量のイソプロパノール(20mL)を添加し、黄色の懸濁液を45℃で5日間撹拌した。依然として大量の黄色い固体が残っていた。10%のKOH水溶液(200mL)を添加し、反応物を2時間撹拌した。水相をジクロロメタン(3×75mL)で抽出した。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、濾過して、明るい黄色の溶液を得た。溶液を真空で濃縮して、生成物を黄色の固体として得た(8.77g、収率97%)。材料は、ヘキサンで複数回濃縮洗浄し、真空で一晩乾燥させたにもかかわらず、まだ少量のイソプロパノールを含有していた。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 9.46(s,1H),8.46(s,1H),8.04-7.94(m,4H),7.43(dddd,J=19.3,8.0,6.5,1.3Hz,4H),6.34(t,J=2.9Hz,1H),6.24(t,J=3.0Hz,1H),3.46(s,2H),2.01(s,6H)。13C NMR(101MHz,Chloroform-d)δ 131.78,131.35,129.52,129.31,128.25,127.05,127.03,126.86,125.58,125.16,110.95,108.33,56.75,44.80。
実施例17:1-(5-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(19)の合成
Figure 2023500591000024
窒素を満たしたグローブボックス内で、500mLの丸底フラスコに1-(5-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(18)(8.41g、28.0mmol、1当量)を入れ、THF(250mL)中に溶解した。容器をセプタムで密封し、グローブボックスから取り出した。THF(15mL)中のヨウ化メチル(1.74、28.0mmol、1当量)の溶液を、撹拌中のピロール溶液にカニューレを介して添加した。混合物を室温で3時間撹拌すると、大量の黄色固体が沈殿した。スラリーを濾過し、固体をTHF(3x20mL)で洗浄し、真空で乾燥させて、固体を黄色の粉末として得た(4777-A、11.6g、収率94%)。
H NMR(400MHz,DMSO-d)δ 11.79(s,1H),8.69(s,1H),8.15-8.09(m,2H),7.81-7.76(m,2H),7.54-7.43(m,4H),6.67(t,J=2.9Hz,1H),6.41(t,J=2.9Hz,1H),4.58(s,2H),3.09(s,9H)。13C NMR(101MHz,DMSO-d)δ 131.45,131.28,130.06,128.81,128.30,128.30,127.83,126.66,126.59,125.88,119.66,115.01,112.15,62.40,52.15,52.11,52.07。
実施例18:(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン-配位子10の合成
Figure 2023500591000025
50mLの丸底フラスコに、(2S,2’S)-2,2’-ビピロリジン(0.317g、2.26mmol、1当量)、1-(5-(アントラセン-9-イル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(19)(2.00g、4.52mmol、2当量)および無水KCO(3.12g、21.1mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。アセトニトリル(20mL)をシリンジで添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中の20~50%EtOAc)で精製して、生成物を明るい黄色の固体(1.08g、収率74%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ11.30(s,2H),8.43(s,2H),8.24(dd,J=8.8,1.2Hz,4H),8.03-7.97(m,4H),7.43(ddd,J=8.3,6.5,1.2Hz,4H),7.31(ddd,J=8.9,6.5,1.3Hz,4H),6.43(dd,J=3.2,2.5Hz,2H),6.06(t,J=2.8Hz,2H),3.74(d,J=14.6Hz,2H),3.00(d,J=14.6Hz,2H),2.80-2.72(m,2H),2.41-2.27(m,2H),1.78-1.14(m,10H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 131.42,131.29,130.91,129.72,128.19,127.08,126.45,125.80,125.36,125.14,111.65,105.34,66.32,54.31,52.76,27.18,23.66。C4642[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:651.3482、測定値:651.3481。
実施例19:ナトリウムピロール-1-イデの合成
Figure 2023500591000026
窒素を満たしたグローブボックス内で、ピロール(1.9mL、27.4mmol、1当量)およびTHF(50mL)を200mLの反応ジャーに添加した。水素化ナトリウム(1.31g、54.8mmol、2当量)をゆっくりと添加し、水素ガスを発生させた。反応物を室温で30分間撹拌し、その後、ガスの発生が止まった。懸濁液を濾過し、固体をTHF(2×5mL)で洗浄し、溶液を真空で濃縮して、いくらかの濃厚な油を含む白色の固体を得た。材料をヘキサン(30mL)で粉砕し、60℃で真空乾燥して、白色粉末(2.35g、収率96%)を得た。
H NMR(400MHz,THF-d)δ 6.77(s,2H),6.03(s,2H)。13C NMR(101MHz,THF-d)δ 128.48,106.81。
実施例20:2-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール(21)の合成
Figure 2023500591000027
窒素を満たしたグローブボックス内で、200mLの丸底フラスコにナトリウムピロール-1-イデ(13.0g、146mmol、4当量)およびTHF(36mL)を入れた。フラスコは、ヒートシンクとして機能するようにアルミニウム加熱ブロックに取り付けられた。無水ZnCl2(19.9g、146mmol、4当量)をゆっくりと添加した。しかし、ゆっくりと添加しても、THFが突然還流し始めたため、空冷コイル還流コンデンサーを取り付けた。スラリーを室温で15分間撹拌した。続いて、還流冷却器を取り外し、CyJohnPhos(0.511g、1.46mmol、4mol%)、Pddba(0.667mg、0.7283mmol、2mol%)、および1-ブロモ-2,6-ジイソプロピルベンゼン(7.5mL、36.4mmol、1当量)を連続して添加した。還流冷却器を再び取り付け、黒色の溶液を100℃で42時間撹拌した。次いで、反応物を室温に冷却し、蓋をし、ドラフトに移した。水(10mL)を添加して、残っているピロール-1-イデナトリウムをクエンチし、すべての揮発性物質を真空で除去した。黒色の物質を水(200mL)およびエーテル(150mL)に溶解した。濃厚なエマルジョンが形成され、これは分離しなかった。大量の黒いぬるぬるした固体、おそらく亜鉛塩が存在した。水/エーテルエマルジョンをセライトの短いパッドを通して濾過した。濾過中、液体を通過させるためにセライトの上部を継続的にこすり落とす必要があった。残りの固体フィルターケーキをさらにエーテル(4×50mL)で洗浄した。これで、透明な黄色の水相および黒色の有機相が十分に分離され、抽出が可能になった。水相をさらにエーテル(3×50mL)で洗浄した。合わせた有機層を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料をシリカゲルに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、330gのシリカゲル、ヘキサン中の1~3.5%EtOAc)によって精製して、生成物を黄色の固体(6.18g、収率75%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ7.91(s,1H),7.37(t,J=7.7Hz,1H),7.20(d,J=7.7Hz,2H),6.85(dt,J=2.8,1.6Hz,1H),6.32(q,J=2.9Hz,1H),6.14-6.06(m,1H),2.73(hept,J=6.9Hz,2H),1.14(d,J=6.9Hz,12H)。13C NMR(101MHz、cdcl)δ 149.85,131.17,128.86,128.83,122.49,116.63,108.93,108.35,30.52,24.58。
実施例21:1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(22)の合成
Figure 2023500591000028
反応バイアルに、ジメチルアミン塩酸塩(1.97g、24.2mmol、1当量)、37%ホルムアルデヒド溶液(1.91mL、25.40mmol、1.05当量)、およびイソプロパノール(11mL)を添加した。反応物を室温で45時間撹拌した。続いて、溶液を、2-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール(21)(5.50g、24.2mmol、1当量)を含有する50mLの丸底フラスコに、窒素雰囲気下でシリンジを介して添加した。ホルムアルデヒドバイアルを追加のイソプロパノール(2mL)ですすぎ、これをピロール溶液に添加した。反応物を40℃で撹拌したが、最初はかなりの量のピロールが溶液に溶解しなかった。追加のイソプロパノール(5mL)を添加し、反応物を45℃で撹拌し、30分後にすべての材料が溶解した。反応物を45℃で72時間撹拌した。10%のKOH水溶液(125mL)を添加し、反応物を1時間撹拌した。水相をジクロロメタン(3×75mL)で抽出した。合わせた有機相をMgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮して、生成物を淡褐色の固体として得た(6.80g、収率99%)。残留溶媒をすべて除去するには、ヘキサンに溶解し、濃縮し、真空乾燥するサイクルが数回必要であった。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ8.18(br s,1H),7.34(t,J=7.7Hz,1H),7.17(d,J=7.7Hz,2H),6.07(t,J=3.0Hz,1H),5.96(t,J=2.9Hz,1H),3.46(s,2H),2.79(hept,J=6.9Hz,2H),2.21(s,6H),1.13(d,J=7.0Hz,12H)。13C NMR(エラー!参照元が見つからない。101MHz、クロロホルム-d)δ149.68、131.53、128.65、128.37、128.29、122.34、108.46、107.05、56.66、44.97、30.48、24.50。
実施例22:1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(23)の合成
Figure 2023500591000029
窒素を満たしたグローブボックス内で、250mLの丸底フラスコに1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N-ジメチルメタンアミン(22)(6.2g、21.8mmol、1当量)を入れ、THF(150mL)中に溶解した。フラスコをセプタムで密封し、グローブボックスから取り出した。THF(15mL)中のヨウ化メチル(1.36mL、21.8mmol、1当量)の溶液を、撹拌中のピロール溶液に滴下して添加した。混合物を室温で2時間撹拌すると、大量の白色固体が沈殿した。スラリーを濾過し、固体をTHF(2×10mL)で洗浄し、真空で乾燥させて、白色の固体(5.94g、収率71%)を得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ10.22(br s,1H),7.34(t,J=7.7Hz,1H),7.13(d,J=7.8Hz,2H),6.40(t,J=3.0Hz,1H),6.01(d,J=3.0Hz,1H),4.95(s,2H),3.17(s,9H),2.58(hept,J=6.8Hz,2H),1.07(d,J=6.9Hz,12H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.38,132.83,129.97,129.20,122.49,116.81,114.56,109.99,62.18,52.28,30.67,24.88,24.09。
実施例23:(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン-配位子7の合成
Figure 2023500591000030
50mLの丸底フラスコに、(2S,2’S)-2,2’-ビピロリジン(0.296g、2.11mmol、1当量)、1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(23)(1.80g、4.22mmol、2当量)および無水KCO(2.92g、21.1mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。アセトニトリル(16mL)をシリンジで添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中の10~50%EtOAc)で精製して、生成物を白色の固体(1.15g、収率88%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 8.50(br s,2H),7.34(t,J=7.7Hz,2H),7.17(d,J=7.7Hz,4H),6.00(t,J=2.9Hz,2H),5.94(t,J=2.9Hz,2H),3.95(d,J=14.0Hz,2H),3.40(d,J=14.0Hz,2H),2.92-2.82(m,4H),2.73-2.64(m,4H),2.19-2.10(m,2H),1.76-1.48(m,8H),1.11(d,J=6.9Hz,24H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.68,131.75,129.26,128.61,127.58,122.45,108.69,105.71,65.00,55.38,51.94,30.52,26.30,25.16,24.58,24.14,23.67。C4258[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:619.4734、測定値:617.4753。
実施例24:N,N-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン-配位子6の合成
Figure 2023500591000031
50mLの丸底フラスコに1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(23)(1.80g、4.22mmol、2当量)および無水KCO(2.92g、21.1mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。DMEDA(0.23mL、2.11mmol、1当量)およびアセトニトリル(16mL)をシリンジを介して添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中30~70%EtOAc)で精製して、生成物を濃厚で、泡状の、粘着性のある白色半固体として得た(0.833g、収率74%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ8.35(br s,2H),7.32(t,J=7.7Hz,2H),7.15(d,J=7.7Hz,4H),6.04-5.99(m,2H),5.93(t,J=2.9Hz,2H),3.52(s,4H),2.76(hept,J=6.8Hz,4H),2.50(s,4H),2.15(s,6H),1.09(d,J=6.9Hz,24H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.63,131.57,128.68,128.20,127.97,122.39,108.69,107.19,55.17,54.58,42.43,30.50,24.78,24.28。C3854[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:567.4421、測定値:567.4429。
実施例25:N,N-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルプロパン-1,3-ジアミン-配位子11の合成
Figure 2023500591000032
50mLの丸底フラスコに1-(5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)-N,N,N-トリメチルメタンアミニウムヨージド(23)(1.80g、4.22mmol、2当量)および無水K2CO3(2.92g、21.1mmol、10当量)を入れた。バイアルに蓋をして、窒素でパージした。N,N-ジメチルプロパン-1,3-ジアミン(0.26mL、2.11mmol、1当量)およびアセトニトリル(16mL)を添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160g塩基性アルミナ、ヘキサン中の30~70%EtOAc)で精製して、生成物を白色の固体(0.607g、収率49%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ8.83(br s,2H),7.33(t,J=7.7Hz,2H),7.17(d,J=7.7Hz,4H),5.99(t,J=2.9Hz,2H),5.95(t,J=2.9Hz,2H),3.46(s,4H),2.76(hept,J=6.9Hz,4H),2.39(t,J=7.2Hz,4H),2.05(s,6H),1.67(t,J=7.2Hz,2H),1.10(d,J=6.9Hz,24H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.67,131.88,128.63,128.06,127.84,122.30,108.73,106.42,55.09,54.12,41.86,30.47,25.07,24.84,23.90。C3956[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:581.4578、測定値:584.4598。
実施例26:N,N-ジメチル-1-(1H-ピロール-2-イル)メタンアミン(27)の合成
Figure 2023500591000033
窒素下で、コンデンサーが取り付けられた100mLの丸底フラスコに、ピロール(2.55ml、36.8mmol、1.0当量)およびイソプロパノール(20mL)を入れた。ジメチルアミン塩酸塩(3.00g、36.8mmol、1.0当量)を添加した。続いて、37%ホルムアルデヒド溶液(3.10mL、40.4mmol、1.10当量)を滴下して添加した。反応物を40℃で3日間撹拌した。5%の水酸化ナトリウム水溶液(50mL)を添加し、反応物を15分間撹拌した。水相をエーテル(3×60mL)で抽出した。合わせた有機相を水(30mL)およびブライン(30mL)で洗浄した。有機相をMgSOで乾燥させ、濾過し、真空で濃縮して褐色の油を得た。材料を真空蒸留により精製した。(外部温度は88~100℃の範囲であった。内部温度は47℃であった。)白色の結晶性生成物が単離された(3.290g、収率72%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ8.92(br s,1H),6.70(ddd,J=2.7,2.0,1.1Hz,1H),6.09(q,J=2.9Hz,1H),6.03-5.98(m,1H),3.41(s,2H),2.21(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 129.24,117.52,107.65,107.31,56.62,45.10。
実施例27:2-((ジメチルアミノ)メチル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(28)の合成
Figure 2023500591000034
250mlの丸底フラスコに、N,N-ジメチル-1-(1H-ピロール-2-イル)メタンアミン(27)(2.675g、21.5mmol、1.00当量)および無水ジクロロメタン(90mL)を添加した。反応フラスコを氷浴で冷却し、4-(ジメチルアミノ)ピリジン(0.394g、3.23mmol、0.15当量)、続いて二炭酸ジ-tert-ブチル(5.17g、23.7mmol、1.1当量)を添加した。反応物を合計18時間撹拌して室温まで温めた。水(100mL)を添加することにより反応物をクエンチし、混合物を20分間撹拌した。有機相を抽出し、水相をエーテル(2×50mL)で抽出した。合わせた有機相を水(2×50mL)およびブライン(50mL)で抽出した。有機相をMgSOで乾燥させ、濾過し、真空で濃縮した。材料を真空蒸留により精製した。(外部温度は88~108℃の範囲であった。内部温度は60℃であった。)透明な油が単離された(2.694g、収率56%)。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 7.20(dd,J=3.3,1.8Hz,1H),6.16-6.12(m,1H),6.10(t,J=3.3Hz,1H),3.67(s,2H),2.28(s,6H),1.59(s,9H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 149.38,132.75,121.54,113.32,109.74,83.35,56.66,45.56,28.04。
実施例28:N-(t-ブトキシカルボニル)-2-(トリメチルアミノメチル)ピロールヨージド(29)の合成
Figure 2023500591000035
窒素下で、250mLの丸底フラスコに、2-((ジメチルアミノ)メチル)-1H-ピロール-1-カルボン酸tert-ブチル(28)(2.69g、120mmol、1当量)およびTHF(50mL)を入れた。撹拌中のBOC保護ピロール溶液に、ヨウ化メチル(0.82mL、13.2mmol、1.1当量)を滴下して添加した。混合物を室温で18時間撹拌し、白色の固体を沈殿させた。懸濁液を冷凍庫に入れて冷却した。スラリーを濾過し、固体をTHF(30mL)で洗浄し、真空中で乾燥させて、白色の固体(4.184g、収率95%)を得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 7.32(dd,J=3.4,1.7Hz,1H),6.85(dd,J=3.5,1.7Hz,1H),6.24(t,J=3.4Hz,1H),5.21(s,2H),3.36(s,9H),1.55(s,9H)。13C NMR(101MHz、cdcl)δ 149.30,125.40,123.16,120.94,111.28,85.88,61.31,52.82,52.79,52.75,27.88。
実施例29:N,N-ビス((1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン(30)-比較配位子C1の合成
Figure 2023500591000036
窒素を満たしたグローブボックス内で、250mLの丸底フラスコにN-(t-ブトキシカルボニル)-2-(トリメチルアミノメチル)ピロールヨージド(29)(2.0g、5.46mmol、2.1当量)および無水KCO(3.59g、26.0mmol、10当量)を入れた。DMEDA(0.28mL、2.69mmol、1当量)およびアセトニトリル(60mL)を添加し、反応物を還流(105℃)で41時間撹拌した。懸濁液をエーテル(150mL)で希釈した。懸濁液を濾過し、固体をエーテルで洗浄した。濾液を真空で濃縮した。材料をフラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160gの塩基性アルミナ、ヘキサン中の60~100%EtOAc、次に酢酸エチル中の1~10%メタノール)により精製して、生成物を赤褐色の固体(0.214g、収率16%)として得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ9.21(br s,2H),6.71-6.65(m,2H),6.12(q,J=2.9Hz,2H),6.02-5.96(m,2H),3.56(s,4H),2.47(s,4H),2.23(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 129.23,117.15,107.99,106.61,54.76,54.43,42.93。C1422[M+H]+についてのHRMS(ESI)計算値:247.1917、測定値:247.1941。
実施例30:N,N-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン-配位子5の合成
Figure 2023500591000037
100mLの丸底フラスコに、2-(クロロメチル)ベンズイミダゾール(1.50g、9.03mmol、2当量)および無水KCO(6.24g、45.2mmol、10当量)を入れた。容器に蓋をして、窒素でパージした。DMEDA(0.49mL、4.52mmol、1当量)およびアセトニトリル(40mL)をシリンジで添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。最初の加熱では、加熱によるわずかな圧力によりセプタムが外れたため、反応物は酸素にさらされた。セプタムを素早く再付着し、反応物を何事もなく一晩撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。この物質を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160gの塩基性アルミナ、CH2Cl2中の2~5%MeOH)で精製して、淡黄色の固体(1.21g)を得た。HRMSは期待される生成物[M+1]と一致したが、NMRは広いピークおよび他のマイナーな種を含有していた。広いピークは互変異性による可能性があるが、マイナーなピークはメタル化の前に除去する必要がある。固体を熱トルエン(約50mL)から再結晶化した。室温または冷凍庫で最初の冷却を行ったが、有意な量の物質は沈殿しなかった。しかし、材料を室温で3日間放置すると、固体が沈殿した。懸濁液を再び冷凍庫で冷却した。固体を濾過し、冷トルエンで洗浄し、真空で乾燥させて、黄色の固体(0.759g、収率48%)を得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d,-40℃)δ 13.11(br s,2H),7.71(d,J=7.5Hz,2H),7.34-7.13(m,6H),4.14(s,4H),2.66(s,4H),2.44(s,6H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 152.79,143.26,133.79,122.68,122.21,118.80,111.26,56.00,54.72,43.69。C2024[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:349.2135、測定値:349.2140。
実施例31:(2S,2’S)-1,1’-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン-配位子12の合成
Figure 2023500591000038
100mLの丸底フラスコに、(2S,2’S)-2,2’-ビピロリジン(0.634g、4.52mmol、1当量)、2-(クロロメチル)ベンズイミダゾール(1.50g、9.03mmol、2当量)および無水KCO(6.24g、45.2mmol、10当量)を入れた。容器に蓋をして、窒素でパージした。アセトニトリル(40mL)をシリンジで添加し、反応物を72℃で19時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空中で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160gの塩基性アルミナ、CHCl中の1~3%MeOH)で精製して、オフホワイトの粉末(0.563g、収率31%)を得た。-40℃に冷却すると、いくつかのピークが現れたが、32とは異なり、それらは依然として非常に広いものであった。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 13.91(br s,2H),7.52(br s,4H),7.19(dd,J=6.1,3.2Hz,4H),4.42(d,J=15.5Hz,2H),4.11(d,J=15.5Hz,2H),3.03(dt,J=11.0,6.6Hz,2H),2.98-2.91(m,2H),2.82(dt,J=11.5,6.5Hz,2H),2.01-1.90(m,2H),1.88-1.77(m,2H),1.77-1.64(m,2H),1.47-1.36(m,2H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 152.74,122.25,67.25,54.58,54.23,27.80,24.01。
実施例32:N,N-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルプロパン-1,3-ジアミン-配位子4の合成
Figure 2023500591000039
100mLの丸底フラスコに、2-(クロロメチル)ベンズイミダゾール(1.50g、9.03mmol、2当量)および無水KCO(6.24g、45.2mmol、10当量)を入れた。容器に蓋をして、窒素でパージした。N,N’-ジメチル-1,3-プロパンジアミン(0.57mL、4.52mmol、1当量)およびアセトニトリル(40mL)をシリンジ介して添加し、反応物を72℃で17時間撹拌した。懸濁液を水(150mL)に注いだ。水相をジクロロメタン(3×50mL)で抽出した。合わせた有機相を、MgSOで乾燥し、濾過し、真空で濃縮した。材料を塩基性アルミナに吸着させ、フラッシュカラムクロマトグラフィー(ISCO、160gの塩基性アルミナ、CHCl中の1~3%MeOH)で精製して、2つの主要なピークを得た。第1のピーク(0.492g)は淡黄色の固体として単離された。冷却すると、溶液からさらに多くの材料が沈殿した。材料を熱クロロホルムに溶解し、それを次にゆっくりと-30℃に冷却した。ヘキサンをクロロホルム溶液上に重層し、二相性溶液を室温で72時間放置すると、黄色の固体が沈殿した。懸濁液を-30℃の冷凍庫で4時間冷却した。材料を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空で乾燥させて、黄色の固体(254mg、収率16%)を得た。
H NMR(400MHz、クロロホルム-d)δ 12.4-11.4(br s,2H),7.45(s,4H),7.16(dd,J=6.1,3.1Hz,4H),4.07(s,4H),2.68(t,J=6.3Hz,4H),2.50(s,6H),1.85(p,J=6.4Hz,2H)。13C NMR(101MHz、クロロホルム-d)δ 152.17,122.28,56.40,53.67,42.68,23.23。C2126[M+H]についてのHRMS(ESI)計算値:363.2292、測定値:363.2273。
実施例33:ジメチル[(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン]ハフニウム-プロ触媒1の合成
Figure 2023500591000040
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応バイアルに(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(配位子3)(400mg、0.7480mmol、1当量)を入れた。固体をトルエン(10mL)に溶解し、ビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリド(360.3mg、0.748mmol、1当量)を含有するバイアルに添加した。(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジンのバイアルをトルエン(2×5mL)ですすぎ、これをビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリドのバイアルに添加した。反応物を室温で42時間撹拌した。オフホワイトの沈殿物が形成された。懸濁液を濾過し、トルエン(5×1mL)で洗浄した。固体を真空で乾燥させて、367mgのオフホワイトの固体を得た。トルエン(20mL)をオフホワイトの固体を含有するバイアルに添加した。3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.55mL、1.65mmol、2.2当量)を懸濁液に添加し、反応物を室温で72時間撹拌した。透明な溶液および白色の沈殿物が得られた。週末に、白い固体材料がわずかなプラグを形成し、これが透明な溶液の上に浮かんでいた。かなりの量の固形物がまだ存在したので、材料を濾過した。フィルターケーキをトルエン(3×5mL)で洗浄した。すべての揮発性物質を真空で除去して、約370mgの白色の固体を得た。固体をトルエン(10mL)で粉砕した。溶液を0.45μmのシリンジフィルターに通した。バイアルおよびフィルターをトルエンで洗浄した(2×5mL)。合わせた有機相を真空で乾燥させて、白色の固体(155.4mg、収率28%)を得た。NMRは、材料がもっぱら所望のLHfMe複合体であることを示した。しかし、すべての材料がベンゼン-d6に可溶ではなかった。固体をトルエン(10mL)で粉砕し、0.45μmシリンジフィルターに通した。バイアルおよびフィルターをトルエンで洗浄した(2×2mL)。合わせた有機相を真空で乾燥させて、白色の固体(141.3mg、収率25%)を得た。
H NMR(400MHz、ベンゼン-d)δ6.95(s,2H),6.84(s,2H),6.23-6.12(m,4H),3.53(d,J=13.2Hz,2H),3.05(d,J=13.3Hz,2H),2.97-2.90(m,2H),2.60-2.47(m,2H),2.42(s,6H),2.37(s,6H),2.19(s,6H),1.29-0.92(m,8H),0.54-0.40(m,2H),0.17(s,6H)。13C NMR(101MHz、ベンゼン-d)δ 140.81,140.05,137.19,136.24,135.76,135.71,128.34,127.56,110.52,107.07,68.51,59.57,55.83,54.24,23.82,21.70,21.53,20.98,20.87。
別の方法(HfMeのメタル化):窒素を満たしたグローブボックス内で、3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.14mL、0.42mmol、4.5当量)を、-30℃のトルエン(1mL)中の撹拌HfCl4懸濁液(29.9mg、0.0935mmol、1当量)に添加した。反応物を3分間激しく撹拌すると、ゲルが形成された。-30℃のトルエン中(1mL)の(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(50mg、0.0935mmol、1当量)溶液をハフニウム溶液に添加した。配位子バイアルを追加のトルエン(0.5mL)ですすぎ、これをハフニウム溶液に添加した。反応物を室温まで温めながら18時間撹拌し、その間に溶液は暗黒に変わった。材料を濾過し、フィルターケーキをトルエン(3×1mL)で洗浄して、淡黄褐色の溶液を得た。溶液をさらに0.2μmシリンジフィルターを介して濾過して、淡黄色の溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で濾液から除去し、オフホワイトの固体を得た。NMRは、所望の生成物および別のピロール含有種の混合物を示した。固体をトルエン(5mL)に部分的に溶解し、0.2μmシリンジフィルターを介して濾過して、透明な溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で除去して、白色の固体を得た。NMRは副産物の一部がまだ存在していることを示した。材料をトルエン(2mL)に溶解し、ヘキサン(10mL)を添加した。0.2μmシリンジフィルターを通して溶液を濾過した。溶液を-30℃の冷凍庫に16時間保存したところ、固体が沈殿した。溶液を濾過し、冷ヘキサン(-30℃)で洗浄し、真空で乾燥させて、生成物を淡黄褐色の固体として得た(21.4mg、収率31%)。
実施例34:ジメチル[(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン]ジルコニウム-プロ触媒2の合成
Figure 2023500591000041
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応バイアルに(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(193mg、0.361mmol、1当量)を入れた。固体をトルエン(5mL)に溶解し、ビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン-2-イル)ジルコニウム(IV)クロリド(160.7mg、0.374mmol、1当量)を含有するバイアルに添加した。(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジンのバイアルをトルエン(5mL)ですすぎ、これをビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン-2-イル)ジルコニウム(IV)クロリドのバイアルに添加した。反応物を室温で22時間撹拌した。黄色の沈殿物が形成された。懸濁液を濾過し、トルエン(3×2mL)で洗浄した。固体を真空で乾燥させて、180.8mgの黄色の固体を得た。トルエン(10mL)を淡黄色の固体を含有するバイアルに添加した。3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.26mL、0.794mmol、2.2当量)を懸濁液に添加し、反応物を室温で72時間撹拌した。オフホワイトの沈殿物を含む透明な溶液が得られた。すべての揮発性物質を真空で除去した。固体をトルエン(5mL)で粉砕した。溶液を0.45μmのシリンジフィルターに通した。バイアルおよびフィルターをトルエン(2×5mL)で洗浄した。合わせた有機相を真空で乾燥させた。固体をトルエン(6mL)で粉砕し、0.45μmのシリンジフィルターに通した。バイアルおよびフィルターをトルエン(2×1mL)で洗浄した。合わせた有機相を真空で乾燥させて、オフホワイトの固体(95.2mg、収率40%)を得た。
H NMR(400MHz、ベンゼン-d)δ6.94(s,2H),6.84(s,2H),6.19-6.11(m,4H),3.53(d,J=13.2Hz,2H),3.03(d,J=13.3Hz,2H),3.00-2.96(m,2H),2.56-2.46(m,2H),2.45(s,6H),2.37(s,6H),2.18(s,6H),1.34-0.93(m,8H),0.59-0.47(m,2H),0.45(s,6H)。13C NMR(101MHz、ベンゼン-d)δ 140.36,139.76,137.31,136.38,135.89,135.68,128.34,127.59,109.70,106.96,68.12,56.24,54.27,54.17,23.65,21.53,21.52,21.01,20.87。
実施例35:ビス(ジメチルアミド)[(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン]ハフニウム-プロ触媒5の合成
Figure 2023500591000042
窒素を満たしたグローブボックス内で、トルエン(5mL)中のテトラキス(ジメチルアミド)ハフニウム(199mg、0.5610mmol、1当量)の溶液を(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-メシチル-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(300mg、0.5610mmol、1.0当量)を含有するバイアルに添加した。テトラキス(ジメチルアミド)ハフニウムバイアルを追加のトルエン(5mL)で洗浄し、これを配位子バイアルに追加した。透明な溶液を室温で2.5時間撹拌した。溶液を0.45μmシリンジフィルターに通し、フィルターを追加のトルエン(2mL)で洗浄し、すべての揮発性物質を真空で除去して、オフホワイトの固体(0.447g、定量的収率)を得た。
H NMR(400MHz、トルエン-d)δ 6.88(s,4H),6.21(dd,J=2.8,0.9Hz,2H),6.13(d,J=2.9Hz,2H),3.62(d,J=12.4Hz,2H),3.24(d,J=13.0Hz,2H),3.16-3.10(m,2H),3.01-2.86(m,2H),2.74-2.68(m,2H),2.65(s,12H),2.33(s,6H),2.31(s,6H),2.25(s,6H),1.52-1.20(m,6H),0.87-0.74(m,2H)。13C NMR(101MHz、トルエン-d)δ 140.53,140.05,137.60,137.15,135.41,135.14,127.88,127.59,111.49,106.49,66.99,55.21,54.12,42.74,23.93,21.70,21.68,21.30,20.74。
実施例36:ジメチル[(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン]ハフニウム-プロ触媒3の合成
Figure 2023500591000043
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応バイアルに(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(300g、0.4847mmol、1当量)を入れた。固体をトルエン(6.5mL)に溶解し、ビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリド(233.5mg、0.4847mmol、1当量)を含有するバイアルに添加した。(2S,2’S)-1,1’-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジンバイアルをトルエン(2×3mL)ですすぎ、これをビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリドのバイアルに添加した。反応物を室温で42時間撹拌した。当初、沈殿物はEXP-15-BE7500のようにすぐには形成されなかった。しかしながら、長時間撹拌すると、白い沈殿物が形成された。懸濁液を-30℃の冷凍庫で6時間冷却した。懸濁液を濾過し、冷ヘキサン(2×1mL)で洗浄した。固体を真空で乾燥させて、207.4mgのオフホワイトの固体を得た。トルエン(9mL)をオフホワイトの固体を含有するバイアルに添加した。3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.36mL、1.07mmol、2.2当量)を懸濁液に添加し、反応物を90℃で16時間撹拌した。反応物を室温まで冷却させ、揮発性物質を真空で除去した。固体をトルエン(7mL)で粉砕した。溶液を0.45μmのシリンジフィルターに通した。バイアルおよびフィルターをトルエン(2×3mL)で洗浄した。合わせた有機相を真空で濃縮して、約200mgの白色の固体を得た。固体をトルエン(7mL)で粉砕した。溶液を0.2μmのシリンジフィルターに通した。処理中にフィルターが詰まった。バイアルおよびフィルターをトルエン(1×2mL)で洗浄した。合わせた有機相を真空で濃縮して、白色の固体を得た(195.5mg、収率49%)。
H NMR(400MHz、トルエン-d)δ 7.30-7.25(m,2H),7.24-7.15(m,4H),6.25-6.22(m,2H),6.19-6.15(m,2H),3.54(dd,J=13.4,1.4Hz,2H),3.34(hept,J=6.8Hz,2H),3.27-3.13(m,4H),3.06-2.97(m,2H),2.75-2.57(m,4H),1.48(d,J=7.0Hz,6H),1.38-1.35(m,2H),1.34(d,J=6.6Hz,6H),1.28(d,J=6.9Hz,6H),1.24-1.14(m,4H),1.07(d,J=6.9Hz,6H),0.66-0.57(m,2H),-0.00(s,6H)。13C NMR(101MHz、トルエン-d)δ150.42,147.17,139.42,137.10,136.56,127.99,122.16,121.68,112.47,106.59,68.69,60.28,56.22,53.91,30.61,30.13,27.19,26.09,23.88,23.35,22.14,21.49。
実施例37:ジメチル[N,N-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン]ハフニウム-プロ触媒4の合成
Figure 2023500591000044
窒素を満たしたグローブボックス内で、3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.53mL、1.59mmol、4.5当量)を-30℃のトルエン(4mL)中のHfCl撹拌懸濁液(113mg、0.353mmol、1当量)に添加した。反応物を3分間激しく撹拌すると、ゲルが形成された。-30℃のトルエン(4mL)中のN,N-ビス((5-(2,6-ジイソプロピルフェニル)-1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン(200mg、0.353mmol、1当量)溶液をハフニウム溶液に添加した。配位子バイアルを追加のトルエン(1mL)ですすぎ、これをハフニウム溶液に添加した。反応物を室温まで温めながら18時間撹拌し、その間に溶液は暗黒に変わった。材料を濾過し、フィルターケーキをトルエン(3×1mL)で洗浄して、淡黄色の溶液を得た。溶液をさらに0.45μmシリンジフィルターを介して濾過して、淡黄色の溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で濾液から除去し、黄色の固体を得た。固体をトルエン(5mL)に溶解し、0.45μmシリンジフィルターで濾過し、次に0.2μmシリンジフィルターで濾過して、淡黄色の溶液を得た。すべての揮発性物質を真空で除去して、濃厚な油を有するオフホワイトの固体を得た。材料をトルエン(3mL)に溶解し、ヘキサン(15mL)を添加した。溶液を0.45μmシリンジフィルターを通して濾過し、-30℃の冷凍庫で18時間保存したが、溶液から沈殿した固体はごくわずかであった。すべての揮発性物質を真空で除去し、固体をトルエン(2mL)に溶解した。ヘキサン(10mL)を添加すると、固体が沈殿した。0.45μmシリンジフィルターを通して溶液を濾過した。濾過後、シリンジおよびフィルターをトルエン(5mL)で洗浄し、沈殿した固形物を調べた。すべての揮発性物質を真空で除去して、オフホワイトの固体(41mg)を得た。NMRは材料が95%超純粋な生成物であることを示した。固体をトルエン(1mL)に溶解し、ヘキサン(5mL)で希釈し、0.45μmシリンジフィルターで濾過し、-30℃の冷凍庫で18時間保存すると、結晶性固体が沈殿した。固体を濾過し、冷ヘキサン(-30℃)で洗浄し、真空乾燥して、所望の生成物を白色の固体として得た(15.9mg、収率6%)。結晶化バイアル内の残留物は、あり得る結晶構造のために保存された。最初のトルエン:ヘキサン溶液からの濾液を-30℃の冷凍庫に18時間保存し、粉末を沈殿させた。固体を冷ヘキサン(-30℃)で洗浄し、真空乾燥して、淡黄色の固体(17.1mg、収率6%)を得た。合計収量:33mg、収率12%。
H NMR(400MHz、トルエン-d)δ 7.24(t,J=7.6Hz,2H),7.16(ddd,J=13.2,7.6,1.5Hz,4H),6.20(d,J=2.8Hz,2H),6.18-6.15(m,2H),3.69(d,J=13.4Hz,2H),3.26(ヘプト、J=6.9Hz,2H),3.09(ヘプト、J=6.7Hz,2H),2.92(d,J=13.6Hz,2H),2.89(d,J=9.6Hz,2H),1.89(s,6H),1.44(d,J=6.9Hz,6H),1.34-1.31(m,2H),1.28(d,J=6.7Hz,6H),1.19(d,J=6.9Hz,6H),1.03(d,J=6.7Hz,6H),-0.05(s,6H)。13C NMR(101MHz、トルエン-d)δ 150.46,147.13,139.17,136.85,136.38,128.03,122.14,121.71,112.65,106.70,61.23,58.94,54.97,44.22,30.49,30.12,27.35,26.09,22.91,21.93。
実施例38:ジメチル[N,N-ビス((1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン]ハフニウム-比較プロ触媒C1の合成
Figure 2023500591000045
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応バイアルにN,N-ビス((1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン(100g、0.4059mmol、1当量)を入れた。固体をトルエン(5.5mL)に溶解し、ビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリド(195.6mg、0.4059mmol、1当量)を含有するバイアルに添加した。N,N-ビス((1H-ピロール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミンのバイアルをトルエンですすぎ(2×2mL)、これをビス(ジメチルアミノ)ビス(テトラヒドロフラン)ハフニウム(IV)クロリドのバイアルに添加した。反応物を室温で18時間撹拌した。反応の過程にわたって、溶液は黄褐色のままであった(開始配位子も黄褐色であった)。反応中、メシチルまたはDIPP置換類似体で見られたような、感知できる量の沈殿物は形成されなかった。すべての揮発性物質を真空で除去し、赤色/褐色の固体を得た。トルエン(11mL)をバイアルに添加した。3MのEtO中のMeMgBr溶液(0.30mL、0.893mmol、2.2当量)を懸濁液に添加し、反応物を室温で20時間撹拌した。当初、懸濁液は赤色/褐色であったが、一晩撹拌すると暗褐色に変化した。すべての揮発性物質を真空で除去した。残留物をトルエン(10mL)中に溶解させた。かなりの量の塩が不溶性のままであった。混合物を濾過し、フィルターケーキをトルエン(2×5mL)で洗浄した。褐色の溶液を真空で濃縮した。NMRは予想よりも複雑で、複数の種を含有していた。しかし、APTからは、目的の複合体が主要な生成物として形成されたようである。残留物をトルエン(10mL)に溶解し、0.45μmシリンジフィルターに通し、真空で濃縮した。NMRスペクトルはまだ複数の種を示した。トルエン(3mL)を固体に添加し、一晩撹拌したが、すべての物質は溶解しなかった。追加のトルエン(1mL)を添加したが、いくらかの固体が残っていた。ヘキサン(10mL)を添加し、溶液を0.45μmシリンジフィルターに通して、透明な薄茶色の溶液を得た。溶液を-30℃の冷凍庫に3日間保存したところ、固体が沈殿した。固体を濾過し、冷ヘキサン(-30℃)で洗浄し、真空で乾燥させて、褐色固体として生成物を得た(53.6mg、収率29%)。
H NMR(400MHz、ベンゼン-d)δ 7.40-7.35(m,2H),6.48-6.41(m,2H),6.22-6.18(m,2H),3.68(d,J=13.4Hz,2H),2.83(d,J=13.4Hz,2H),2.57(d,J=9.3Hz,2H),1.60(s,6H),1.07(d,J=9.1Hz,2H),0.70(s,6H)。13C NMR(101MHz、ベンゼン-d)δ137.51,129.05,109.81,106.35,59.40,57.71,54.78,43.86。
実施例39:ジベンジル[(2S,2’S)-1,1’-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン]ハフニウム-プロ触媒6の合成
Figure 2023500591000046
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応バイアルに(2S,2’S)-1,1’-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-2,2’-ビピロリジン(120mg、0.300mmol、1当量)を入れた。HfBn(163mg、0.300mmol、1当量)をトルエン(10mL)に溶解し、配位子を含有するバイアルに添加した。HfBnバイアルを追加のトルエンですすぎ(2×10mL)、これを反応物に添加した。配位子はすぐには溶液に溶解しなかった。懸濁液を室温で18時間撹拌し、かすんだ黄色の溶液を得た。溶液を0.4μmのシリンジフィルターに通した。得られた透明な黄色の溶液を約2mLの容量に濃縮した。ヘキサン(20mL)を添加すると、大量の固体が沈殿した。懸濁液を-30℃の冷凍庫で3時間冷却した。固体を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空で乾燥させて、生成物をオフホワイトの固体(0.1627g、収率72%)として得た。
H NMR(400MHz、ベンゼン-d)δ 8.11-7.99(m,4H),7.33-7.22(m,4H),6.89(t,J=7.7Hz,4H),6.72-6.63(m,6H),3.62(d,J=15.0Hz,2H),3.49(d,J=15.1Hz,2H),2.60(d,J=12.2Hz,2H),2.55-2.38(m,6H),2.31-2.16(m,2H),1.09-0.95(m,2H),0.93-0.79(m,2H),0.62-0.43(m,2H),0.26-0.11(m,2H)。13C NMR(101MHz、ベンゼン-d)δ 161.38,147.40(br),144.04(br),141.95,128.78,128.31,123.38,122.21,121.95,119.11,115.15,81.86,70.89,57.63,54.53,23.67,21.41。
実施例40:ジベンジル[N,N-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン]ハフニウム-プロ触媒7の合成
Figure 2023500591000047
窒素を満たしたグローブボックス内で、反応ジャーにN,N-ビス((1H-ベンゾ[d]イミダゾール-2-イル)メチル)-N,N-ジメチルエタン-1,2-ジアミン(100mg、0.287mmol、1当量)を入れた。HfBn(155.8mg、0.287mmol、1当量)をトルエン(10mL)に溶解し、配位子を含有するバイアルに添加した。HfBnバイアルを追加のトルエンですすぎ(2×10mL)、これを反応物に添加した。配位子は溶液に溶解することに抵抗を示した。懸濁液を室温で17時間撹拌し、その間に配位子の大部分が溶液に溶解し、かすんだ黄色の溶液が得られた。溶液を0.4μmのシリンジフィルターに通し、約3mLの容量まで濃縮した。ヘキサン(20mL)を添加すると、大量の固体が沈殿した。懸濁液を-30℃の冷凍庫で1時間冷却した。懸濁液を濾過し、ヘキサンで洗浄し、真空で乾燥させて、生成物をオフホワイトの固体(0.1561g、収率77%)として得た。
H NMR(400MHz、ベンゼン-d)δ8.09-8.03(m,2H),8.00-7.94(m,2H),7.30-7.21(m,4H),6.88(t,J=7.7Hz,4H),6.66(t,J=7.4Hz,2H),6.60(d,J=7.4Hz,4H),3.50(d,J=15.5Hz,2H),3.27(d,J=15.5Hz,2H),2.60(d,J=12.5Hz,2H),2.53(d,J=12.6Hz,2H),1.95-1.84(m,2H),1.43(s,6H),1.28-1.16(m,2H)。13C NMR(101MHz、ベンゼン-d)δ 161.36,147.14,143.96,141.69,128.57,127.67,123.17,122.24,122.09,119.28,114.72,86.05,60.45,57.67,45.21。
実施例41:バッチ反応器中でプロ触媒から得られたポリマー
触媒活性(ポリマー収率)および得られたポリマー特性を、プロ触媒1~3ついて評価した。重合反応は2Lのセミバッチ反応器で実施した。
Figure 2023500591000048
実施例42:PPR中のプロ触媒から得られたポリマー
オレフィン重合反応は、最初に、並列重合反応器(PPR)中で、配位子(配位子1~12)および金属前駆体(ZrBnまたはHfBn)の溶液を1:1または2:1の金属:配位子比において重合実験前の30分間にわたって混合することにより調製されたインサイツで生成された複合体を使用して実施された。活性剤1は[HNMe(C1837][B(C]であり、金属(ZrまたはHf)に対して1.5当量の量で添加された。活性剤2はB(Cであり、金属(ZrまたはHf)に対して5当量の量で添加された。表2~4のデータは、120℃および150psiのエチレン圧力で、または150℃および213psiのエチレン圧力で得られたものである。液相中の1-オクテンおよびエチレンのモル比は2.24:1であった。クエンチ時間は、反応が50(120℃での実行の場合)または75(150℃での実行の場合)psiのエチレン取り込みに達した時間、または1800秒後のいずれか早い方に基づいて測定し、次いで重合をCOでクエンチして触媒をクエンチし、実験を終了させた。モル%オクテンは、(ポリマーに取り込まれている1-オクテンのモル数/(1-オクテンおよびエチレンの合計モル数))×100として定義される。M:Lは、ZrBnまたはHfBnに対する追加された配位子の量を指す。
Figure 2023500591000049
Figure 2023500591000050
オレフィン重合反応を、単離された金属錯体を使用して並列重合反応器(PPR)で実施した。重合反応から得られた結果およびデータを表5~7に示す。活性剤1は[HNMe(C1837][B(C]であり、金属(ZrまたはHf)に対して1.5当量の量で添加された。活性剤2はB(Cであり、金属(ZrまたはHf)に対して5当量の量で添加された。液相中の1-オクテンに対するエチレンのモル比は2.24:1であった。クエンチ時間は、反応が50(120℃での実行の場合)または75(150℃での実行の場合)psiのエチレン取り込みに達した時間、または1800秒後のいずれか早い方に基づいて測定し、次いで重合をCOでクエンチして触媒をクエンチし、実験を終了させた。モル%オクテンまたはC8/オレフィンは、(ポリマーに取り込まれている1-オクテンのモル数/(1-オクテンおよびエチレンの合計モル数))×100として定義される。
Figure 2023500591000051
Figure 2023500591000052
Figure 2023500591000053
表7に示したデータは、比較プロ触媒の結果である。重合反応は、前述のように、PPR反応器で実行された。
Figure 2023500591000054
Figure 2023500591000055
重合プロセスで使用した場合、プロ触媒C1は10mg未満のポリマーを生成した。結果はエチレンの取り込みがあったことを示したが、それはエチレンの溶解に起因し、重合によって消費されたエチレンを表さない。

Claims (19)

  1. 式(I)による金属-配位子錯体を含む触媒系であって、
    Figure 2023500591000056
    式中、
    Mが、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムから選択される金属であり、前記金属が、+2、+3、または+4の形式酸化状態を有し、
    各Xが、独立して、不飽和(C-C50)炭化水素、不飽和(C-C50)ヘテロ炭化水素、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、シクロペンタジエニル、置換シクロペンタジエニル、(C-C12)ジエン、ハロゲン、-N(R、および-NCORから選択される単座または二座の配位子であり、
    nが、1、2、または3であり、
    mが、1または2であり、
    前記金属-配位子錯体が、6つ以下の金属-配位子結合を有し、
    各Tが、窒素またはCRであり、各Rが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、ハロゲン、または-Hから選択され、
    各Rが、独立して、脂肪族(C-C50)ヒドロカルビル、脂肪族(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、-ハロゲン、および-Hからなる群から選択され、mが2の場合、2つのRが任意選択で互いに共有結合しており、
    各Rが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、Si(R、およびGe(Rから選択され、
    およびRが、任意選択で共有結合して環構造を形成し、
    各Rおよび各Rが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、または-Hから選択され、
    各Rが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、(RC=N-、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、またはハロゲンから選択され、
    およびRが、任意選択で共有結合して環構造を形成し、
    式(I)における各RおよびRが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビルである、触媒系。
  2. Mが、ジルコニウムまたはハフニウムであり、
    各Xが、独立して、(C-C20)アリール、(C-C20)ヘテロアリール、(C-C12)ジエン、またはハロゲンから選択され、
    各Rが、独立して、(C-C50)アリールまたは(C-C50)ヘテロアリールから選択される、請求項1に記載の触媒系。
  3. およびRが、共有結合して6員芳香環を形成する、請求項1に記載の触媒系。
  4. およびRが、共有結合して6員芳香環を形成し、Rが-Hであり、Rがメチルである、請求項1~3のいずれか一項に記載の触媒系。
  5. 各Rが、アントラセニル、二置換アントラセニル、または三置換アントラセニルである、請求項1または2に記載の触媒系。
  6. 各Rが、フェニルまたは置換フェニルである、請求項1または2に記載の触媒系。
  7. 各Rが、2,4,6-トリメチルフェニル、2,6-ジ(イソ-プロピル)フェニル、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル、または3,5-ジフェニルフェニルから選択される置換フェニルである、請求項1または2に記載の触媒系。
  8. mが、2であり、前記金属-配位子錯体が、式(II)による構造を有し、
    Figure 2023500591000057
    式中、M、T、R、R、R、R、R、R、およびXが、式(I)で定義されている通りであり、nが1または2であり、点線は任意選択の共有結合を示す、請求項1に記載の触媒系。
  9. Mが、ジルコニウムまたはハフニウムであり、
    各Xが、独立して、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、(C-C12)ジエン、またはハロゲンから選択され、
    各RおよびRが、独立して、(C-C50)ヒドロカルビル、(C-C50)ヘテロヒドロカルビル、(C-C50)アリール、(C-C50)ヘテロアリール、またはハロゲンから選択される、請求項8に記載の触媒系。
  10. 前記2つのRが互いに共有結合しており、各Rが、独立して(C-C10)アルキルである、請求項8または9に記載の触媒系。
  11. 前記2つのRが、-CHCH-、-CHCHCH-、または-CHCHCHCH-から選択されるアルキレンとして共有結合している、請求項8~10のいずれか一項に記載の触媒系。
  12. mが、2であり、前記金属-配位子錯体が、式(III)による構造を有し、
    Figure 2023500591000058
    式中、M、T、R、R、R、R、およびXが、式(I)で定義されている通りであり、nが1または2であり、点線は任意選択の共有結合を示す、請求項1に記載の触媒系。
  13. 各Rが、独立して、カルバゾリル、3,5-ジ-tert-ブチルフェニル、2,4,6-トリメチルフェニル、2,6-ジ-イソ-プロピルフェニル、または3,5-ジ-イソ-プロピルフェニルから選択される、請求項12に記載の触媒系。
  14. 各Rが、2,6-ジ-イソ-プロピルフェニルである、請求項12に記載の触媒系。
  15. 各Rが、2,4,6-トリメチルフェニルである、請求項12に記載の触媒系。
  16. TがNである、請求項1~15のいずれか一項に記載の触媒系。
  17. TがCRであり、Rが-Hである、請求項1~15のいずれか一項に記載の触媒系。
  18. エチレン系ポリマーを生成するための重合プロセスであって、
    請求項1~17のいずれか一項に記載の触媒系の存在下でエチレンおよび少なくとも1つの追加のα-オレフィンならびに少なくとも1つの活性剤を重合してポリマーを形成することを含む、重合プロセス。
  19. 前記活性剤が、MMAO、ビス(水素化獣脂アルキル)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)ボレート、またはトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを含む、請求項18に記載の重合プロセス。

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