JP2023537217A - ビス-フェニルフェノキシ金属-配位子錯体のためのヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン助触媒 - Google Patents

ビス-フェニルフェノキシ金属-配位子錯体のためのヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン助触媒 Download PDF

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Abstract

オレフィンモノマーを重合するプロセス。本プロセスは、エチレンと任意選択で1つ以上のオレフィンモノマーとを触媒系の存在下で反応させることを含み、触媒系は、活性化剤と、アルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のトリヒドロカルビルアルミニウム化合物AlRA1RB1RC1を有するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンであって、式中、RA1、RB1、及びRC1が、独立して、直鎖(C1~C40)アルキル、分岐(C1~C40)アルキル、又は(C6~C40)アリールである、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンと、式(I)による1つ以上の金属-配位子錯体と、を含む。【化1】JPEG2023537217000029.jpg60170

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2020年7月17日に出願された米国特許仮出願第63/053,350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。
(発明の分野)
本開示の実施形態は、概して、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンと、活性化剤と、ビス-フェニルフェノキシ金属-配位子錯体とを含む触媒系に関する。
不均一系オレフィン重合のチーグラー及びナッタの発見以来、世界のポリオレフィン生産は2015年に年間約1億5000万トンに達し、これは市場の需要の増加により上昇している。この成功は、助触媒技術における一連の重要な解明に部分的に基づく。発見された助触媒には、トリフェニルカルベニウム又はアンモニウムカチオンを含む、アルミノキサン、ボラン、及びボレートが含まれる。これらの助触媒は均一系単一サイトオレフィン重合触媒を活性化し、ポリオレフィンは産業界でこれらの助触媒を使用して製造されている。
修飾メチルアルミノキサン(MMAO、modified methylaluminoxane)は、ボレート系活性化剤と組み合わせて、いくつかのPEプロセスにおいて不純物捕捉剤として使用することができる。しかしながら、MMAOの量の増加は、ビス-フェニルフェノキシ金属-配位子錯体などのいくつかの触媒の性能に悪影響を及ぼし、ポリビニル樹脂の製造に悪影響を及ぼすことが分かっている。重合プロセスに対する悪影響には、触媒活性の減少、生成されるポリマーの組成分布の拡大、及びペレットの取り扱いに対する悪影響が含まれる。
触媒効率、反応性、及び良好な物理的特性を有するポリマーを生成する能力を維持しながら、触媒系を創出することが継続的に必要とされている。
本開示の実施形態は、オレフィンモノマーを重合するためのプロセスを含む。1つ以上の実施形態において、本プロセスは、エチレンと任意選択で1つ以上のオレフィンモノマーとを触媒系の存在下で反応させることを含む。触媒系は、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン、活性化剤、及び金属-配位子錯体を含む。アルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウム化合物AlRA1B1C1を有するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンであって、RA1、RB1、及びRC1が、独立して、直鎖(C~C40)アルキル、分岐(C~C40)アルキル、(C~C40)アリール、又はそれらの組み合わせである、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンと、式(I)による金属-配位子錯体を含む1つ以上の金属-配位子錯体:
式(I)において、Mは、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、又は+2、+3、若しくは+4のホルマール酸化状態を有する周期表のランタニド系列の元素である。(X)の下付き文字nは、1、2、又は3である。各Xは、不飽和(C~C50)炭化水素、不飽和(C~C50)ヘテロ炭化水素、飽和(C~C50)ヘテロ炭化水素、(C~C50)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、及び-N(R)C(O)Rから独立して選択される単座配位子である。任意選択で、2つのX基は、一緒に連結されてもよい。金属-配位子錯体は、全体的に電荷中性である。各Zは、-O-、-S-、-N(R)-、又は-P(R)-から独立して選択される。Lは、(C~C40)ヒドロカルビレン又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンである。
式(I)において、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R14、及びR15は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、及びハロゲンから選択される。
式(I)において、R及びR16は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、-N=C(R、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、式(II)を有するラジカル、式(III)を有するラジカル、及び式(IV)を有するラジカルからなる群から選択される。
式(II)、(III)、及び(IV)において、R31~35、R41~48、及びR51~59の各々は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、又はハロゲンから選択される。
式(I)、(II)、(III)、及び式(IV)において、式(I)中の各R、R、及びRは、独立して、(C~C30)ヒドロカルビル、(C~C30)ヘテロヒドロカルビル、又は-Hである。
ここで、触媒系の特定の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、徹底的かつ完全であり、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挙する。
Me:メチル、Et:エチル、Ph:フェニル、Bn:ベンジル;i-Pr:iso-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)、Tf:スルホン酸トリフルオロメタン、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、CV:カラム体積(カラムクロマトグラフィーで使用される)、EtOAc:エチルアセテート、C:重水素化ベンゼン又はベンゼン-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、MAO:メチルアルミノキサン、MMAO:変性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又はmins:分;h又はhrs:時間、d:日。
「独立して選択される」という用語は、R、R、R、R、及びRなどのR基が、同一であっても異なっていてもよいこと(例えば、R、R、R、R、及びRは全て、置換アルキルであってもよく、又はR及びRは、置換アルキルであってもよく、Rは、アリールであってもよい、など)を示すために本明細書で使用される。R基に関連する化学名は、化学名の化学構造に対応するものとして当該技術分野で認識されている化学構造を伝えることを意図している。したがって、化学名は、当業者に既知の構造的定義を補足及び例示することを意図しており、排除することを意図するものではない。
「プロ触媒」という用語は、活性化剤と組み合わせた場合にオレフィン重合触媒活性を有する、遷移金属化合物を指す。「活性化剤」という用語は、プロ触媒を触媒的に活性な触媒に変換するようにプロ触媒と化学的に反応する化合物を指す。本明細書で使用される場合、「助触媒」及び「活性化剤」という用語は、互換的な用語である。
特定の炭素原子含有化学基を説明するために使用するとき、「(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個以上y個以下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及び一般構造において、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る。括弧付きの「(C~C)」を使用して定義されるRで置換された化学基は、任意の基Rの同一性に応じてy個を超える炭素原子を含有する場合もある。例えば、「正確に1個のR基で置換された(C~C50)アルキル(Rは、フェニル(-C)である)」は、7~56個の炭素原子を含有し得る。したがって、概して、括弧付きの「(C~C)」を使用して定義される化学基が1個以上の炭素原子を含有する置換基Rによって置換されるとき、化学基の炭素原子の最小及び最大合計数は、x及びyの両方に、全ての炭素原子を含有する置換基R由来の炭素原子の合計数を加えることによって、決定される。
「置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子に結合している少なくとも1つの水素原子(-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。「-H」という用語は、別の原子に共有結合している水素又は水素ラジカルを意味する。「水素」及び「-H」は交換可能であり、明記されていない限り、同一の意味を有する。
「(C~C50)アルキル」という用語は、1~50個の炭素原子を含有する飽和直鎖又は分岐炭化水素ラジカルを意味し、「(C~C30)アルキル」という用語は、1~30個の炭素原子の飽和直鎖又は分岐炭化水素ラジカルを意味する。各(C~C50)アルキル及び(C~C30)アルキルは、非置換であっても、1つ以上のRで置換されてもよい。いくつかの例では、炭化水素ラジカル中の各水素原子は、例えばトリフルオロメチルなどのRで置換されてもよい。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、1-ヘキシル、1-ヘプチル、1-ノニル、及び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、及び[C45]アルキルである。「[C45]アルキル」という用語は、ラジカルに最大45個の炭素原子が存在する(置換基を含む)ことを意味し、例えば、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、又は1,1-ジメチルエチルなどの(C~C)アルキルである1個のRによって置換された、例えば(C27~C40)アルキルである。
(C~C50)アルケニルという用語は、3~50個の炭素原子、少なくとも1つの二重結合を含有し、かつ非置換であるか又は1つ以上のRで置換されている、分岐又は非分岐の環状又は非環状一価炭化水素ラジカルを意味する。非置換(C~C50)アルケニルの例:n-プロペニル、イソプロペニル、n-ブテニル、イソブテニル、オクテニル、デセニル、シクロペンテニル、シクロペンタジエニル、シクロヘキセニル、及びシクロヘキサジエニル。置換(C~C50)アルケニルの例:(2-トリフルオロメチル)ペント-1-エニル、(3-メチル)ヘキス-1-エニル、(3-メチル)ヘキサ-1,4-ジエニル、及び(Z)-1-(6-メチルヘプト-3-エン-1-イル)シクロヘキス-1-エニル。
「(C~C50)シクロアルキル」という用語は、非置換であるか又は1個以上のRによって置換された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、かつ非置換であるか又は1つ以上のRで置換されているものであるかのいずれかとして、同様の様式で定義される。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、及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、及び1-フルオロシクロヘキシルである。
「ハロゲン原子」又は「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)、又はヨウ素原子(I)のラジカルを意味する。「ハライド」という用語は、ハロゲン原子のアニオン形態、フルオライド(F)、クロライド(Cl)、ブロマイド(Br)、又はアイオダイド(I)を意味する。
「飽和」という用語は、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、及び(ヘテロ原子含有基において)炭素-窒素、炭素-リン、及び炭素-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つ以上の二重結合又は三重結合は、任意選択で、置換基R中に存在してもよい。「不飽和」という用語は、1個以上の炭素-炭素二重結合若しくは炭素-炭素三重結合、又は(ヘテロ原子含有基において)1個以上の炭素-窒素二重結合、炭素-リン二重結合、又は炭素-ケイ素二重結合を含有し、置換基R(存在する場合)、又は芳香環若しくはヘテロ芳香環(存在する場合)中に存在し得る二重結合を含まないことを意味する。
「ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン」という用語は、ある量のトリヒドロカルビルアルミニウムを含むメチルアルミノキサン(MMAO)構造を指す。ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンマトリックスとトリヒドロカルビルアルミニウムとの組み合わせを含む。ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムの総モル量は、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンマトリックスからのアルミニウムのモル及びトリヒドロカルビルアルミニウムからのアルミニウムのモルからのアルミニウム寄与で構成される。ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムの総モルに基づいて2.5モルパーセント超のトリヒドロカルビルアルミニウムを含む。これらの追加のヒドロカルビル置換基は、その後のアルミノキサン構造に影響を与え、アルミノキサンクラスターの分布及びサイズの差異をもたらし得る(Bryliakov,K.P et.al.Macromol.Chem.Phys.2006,207,327-335)。追加のヒドロカルビル置換基はまた、ヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、及び米国特許第5777143号に示されているISOPAR E(商標)などであるがこれらに限定されない炭化水素溶媒中でのアルミノキサンの溶解度を増加させることができる。修飾メチルアルミノキサン組成物は、一般的に開示されており、ともに参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5066631号及び米国特許第5728855号に記載されているように調製することができる。
修飾メチルアルミノキサン(MMAO)は、アルミノキサン構造とトリヒドロカルビルアルミニウム種との混合物として説明することができる。トリメチルアルミニウムのようなトリヒドロカルビルアルミニウム種は、オレフィン重合触媒の失活に寄与し得る重合プロセスにおける不純物を除去するためにスカベンジャーとして使用される。しかしながら、トリヒドロカルビルアルミニウム種は、いくつかの重合系において活性であり得ると考えられる。60℃でのハフノセン触媒を用いたプロピレン単独重合中にトリメチルアルミニウムが存在する場合に、触媒阻害が認められている(Busico,V.et.al.Macromolecules 2009,42,1789-1791)。しかしながら、これらの観察は、MAO活性化対ボレート活性化における差異をコンボリュートし、直接比較においてさえ、トリメチルアルミニウムがいくらかある場合とない場合との間の差異を捕捉する可能性があるだけである。加えて、そのような観察が、他の触媒系、エチレン重合、又はより高い温度で行われる重合にまで拡大適用されるかは明らかではない。いずれにしても、可溶性MAOの優先性は、MMAOの使用、したがってトリヒドロカルビルアルミニウム種の存在を必要とする。
本開示の実施形態は、オレフィンモノマーを重合するためのプロセスを含む。1つ以上の実施形態では、本プロセスは、エチレンと任意選択で1つ以上のオレフィンモノマーとを触媒系の存在下で反応させることを含む。
様々な実施形態では、触媒系は、ボレート活性化剤を含有しない。
いくつかの実施形態では、オレフィンモノマーは、(C~C20)α-オレフィンである。他の実施形態では、オレフィンモノマーは、(C~C20)α-オレフィンではない。様々な実施形態では、オレフィンモノマーは、環状オレインである。
1つ以上の実施形態では、触媒系は、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン及び金属-配位子錯体を含む。ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、アルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する。トリアルキルアルミニウムは、AlRA1B1C1の式を有し、式中、RA1、RB1、及びRC1は、独立して、直鎖(C~C40)アルキル、分岐(C~C40)アルキル、又は(C~C40)アリールである。触媒系は、式(I)による1つ以上の金属-配位子錯体を含む。
式(I)において、Mは、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、又は+2、+3、若しくは+4のホルマール酸化状態を有する周期表のランタニド系列の元素である。(X)の下付き文字nは、1、2、又は3である。各Xは、不飽和(C~C50)炭化水素、不飽和(C~C50)ヘテロ炭化水素、飽和(C~C50)ヘテロ炭化水素、(C~C50)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、及び-N(R)CORから独立して選択される単座配位子である。金属-配位子錯体は、全体的に電荷中性である。各Zは、-O-、-S-、-N(R)-、又は-P(R)-から独立して選択される。Lは、(C~C40)ヒドロカルビレン又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンである。
式(I)において、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R14、及びR15は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、及びハロゲンから選択される。
式(I)において、R及びR16は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、-N=C(R、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、式(II)を有するラジカル、式(III)を有するラジカル、及び式(IV)を有するラジカルからなる群から選択される。
式(II)、式(III)、又は式(IV)を有するラジカルの一部として式(I)の金属-配位子錯体に存在する場合、式(I)の金属配位子錯体の基R31~35、R41~48、及びR51~59は、各々独立して、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(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、水素(-H)、又はそれらの組み合わせから選択される。独立して、各R、R、及びRは、非置換(C~C18)ヒドロカルビル、(C~C30)ヘテロヒドロカルビル、又は-Hである。
式(I)、(II)、(III)、及び式(IV)において、各R、R、及びRは、独立して、(C~C30)ヒドロカルビル、(C~C30)ヘテロヒドロカルビル、又は-Hである。
実施形態では、重合プロセスにおけるヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、アルミニウムの総モルに基づいて20モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する。いくつかの実施形態では、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンの総モルに基づいて15モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する。1つ以上の実施形態では、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンの総モルに基づいて10モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する。様々な実施形態では、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンは、修飾メチルアルミノキサンである。
いくつかの実施形態では、トリアルキルアルミニウムは、AlRA1B1C1の式を有し、式中、RA1、RB1、及びRC1は、独立して、(C~C10)アルキルである。1つ以上の実施形態では、RA1、RB1、及びRC1は、独立して、メチル、エチル、プロピル、2-プロピル、ブチル、tert-ブチル、又はオクチルである。一実施形態では、RA1、RB1、及びRC1は、同じである。他の実施形態では、RA1、RB1、及びRC1のうちの少なくとも1つは、他のRA1、RB1、及びRC1とは異なる。
様々な実施形態では、金属-配位子錯体中の金属のモルに対するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムのモルの比は、10超である。いくつかの実施形態では、金属-配位子錯体中の金属のモルに対するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムのモルの比は、500未満である。1つの更なる実施形態では、金属-配位子錯体中の金属のモルに対するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムのモルの比は、20超~300未満である。
式(I)の金属-配位子錯体中の基R及びR16は、互いに独立して選択される。例えば、Rは、式(II)、(III)、若しくは(IV)を有するラジカルから選択されてもよく、R16は、(C~C40)ヒドロカルビルであり得るか、又はRは、式(II)、(III)、若しくは(IV)を有するラジカルから選択されてもよく、R16は、式(II)、(III)、若しくは(IV)を有するラジカルから選択され得、Rのそれと同じか又は異なる。R及びR16の両方は、式(II)を有するラジカルであり得、その場合、基R31~35は、R及びR16において同じか又は異なる。他の実施例では、R及びR16の両方は、式(III)を有するラジカルであり得、その場合、基R41~48は、R及びR16において同じか若しくは異なるか、又はR及びR16の両方は、式(IV)を有するラジカルであり得、その場合、基R51~59は、R及びR16において同じか又は異なる。
いくつかの実施形態では、R及びR16のうちの少なくとも1つは、式(II)を有するラジカルであり、ここで、R32及びR34はtert-ブチルである。1つ以上の実施形態では、R32及びR34は、(C~C12)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C10)アルキル]である。
いくつかの実施形態では、R又はR16のうちの少なくとも1つが、式(III)を有するラジカルであるとき、R43及びR46のうちの一方又は両方は、tert-ブチルであり、R41~42、R44~45、及びR47~48は、-Hである。他の実施形態では、R42及びR47のうちの一方又は両方は、tert-ブチルであり、R41、R43~46、及びR48は、-Hである。いくつかの実施形態ではR42及びR47の両方は、-Hである。様々な実施形態では、R42及びR47は、(C~C20)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C10)アルキル]である。他の実施形態では、R43及びR46は、(C~C20)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C10)アルキル]である。
実施形態では、R又はR16のうちの少なくとも1つが、式(IV)を有するラジカルであり、各R52、R53、R55、R57、及びR58は、-H、(C~C20)ヒドロカルビル、-Si[(C~C20)ヒドロカルビル]、又は-Ge[(C~C20)ヒドロカルビル]である。いくつかの実施形態では、R52、R53、R55、R57、及びR58のうちの少なくとも1つが、(C~C10)アルキル、-Si[(C~C10)アルキル]、又は-Ge[(C~C10)アルキル]である。1つ以上の実施形態では、R52、R53、R55、R57、及びR58のうちの少なくとも2つが、(C~C10)アルキル、-Si[(C~C10)アルキル]、又は-Ge[(C~C10)アルキル]である。様々な実施形態では、R52、R53、R55、R57、及びR58のうちの少なくとも3つが、(C~C10)アルキル、-Si[(C~C10)アルキル]、又は-Ge[(C~C10)アルキル]である。
いくつかの実施形態では、R又はR16のうちの少なくとも1つが、式(IV)を有するラジカルであり、R52、R53、R55、R57、及びR58のうちの少なくとも2つが、(C~C20)ヒドロカルビル又は-C(H)Si[(C~C20)ヒドロカルビル]である。
(C~C10)アルキルの例としては、プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、1,1-ジメチルエチル(tert-ブチルとも呼ばれる)、シクロペンチル、シクロヘキシル、1-ブチル、ペンチル、3-メチルブチル、ヘキシル、4-メチルペンチル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イルとも呼ばれる)、ノニル、及びデシルが挙げられるが、これらに限定されない。
式(I)において、R、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R14、及びR15は、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、及びハロゲンから選択される。
1つ以上の実施形態では、R、R、R、R12、R13、及びR15は、水素であり、各Zは、酸素である。
様々な実施形態では、R、R、R、及びRのうちの少なくとも1つは、ハロゲン原子であり、R、R10、R11、及びR12のうちの少なくとも1つは、ハロゲン原子である。いくつかの実施形態では、R及びRは、独立して、(C~C)アルキルである。
いくつかの実施形態では、R及びR14は、(C~C20)アルキルである。1つ以上の実施形態では、R及びR14は、ベンジルであり、R及びR11は、ハロゲンである。他の実施形態では、R及びR11は、tert-ブチルである。他の実施形態では、R及びR14は、tert-オクチル又はn-オクチルである。
様々な実施形態では、R及びR14は、(C~C24)アルキルである。1つ以上の実施形態では、R及びR14は、(C~C24)アルキルである。いくつかの実施形態では、R及びR14は、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、1,1-ジメチルエチル(tert-ブチルとも呼ばれる)、シクロペンチル、シクロヘキシル、1-ブチル、ペンチル、3-メチル-1-ブチル、ヘキシル、4-メチル-1-ペンチル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イルとも呼ばれる)、ノニル、及びデシルである。実施形態では、R及びR14は、-ORであり、Rは、(C~C20)炭化水素であり、いくつかの実施形態では、Rは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、又は1,1-ジメチルエチルである。
1つ以上の実施形態では、R及びRのうちの1つは、-Hではない。様々な実施形態では、R及びRのうちの少なくとも1つは、(C~C24)アルキルである。いくつかの実施形態では、R及びRの両方は、(C~C24)アルキルである。いくつかの実施形態では、R及びRは、メチルである。他の実施形態では、R及びRは、ハロゲンである。
いくつかの実施形態では、R及びR14は、メチルである。1つ以上の実施形態では、R及びR14は、(C~C24)アルキルである。いくつかの実施形態では、R及びRは、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、1,1-ジメチルエチル(tert-ブチルとも呼ばれる)、シクロペンチル、シクロヘキシル、1-ブチル、ペンチル、3-メチル-1-ブチル、ヘキシル、4-メチル-1-ペンチル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イルとも呼ばれる)、ノニル、及びデシルである。
様々な実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体において、R及びR11は、ハロゲンである。いくつかの実施形態では、R及びR11は、(C~C24)アルキルである。様々な実施形態では、R及びR11は、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、1,1-ジメチルエチル(tert-ブチルとも呼ばれる)、シクロペンチル、シクロヘキシル、1-ブチル、ペンチル、3-メチルブチル、ヘキシル、4-メチルペンチル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イルとも呼ばれる)、ノニル、及びデシルから選択される。いくつかの実施形態では、R及びR11は、tert-ブチルである。実施形態では、R及びR11は、-ORであり、Rは、(C~C20)炭化水素であり、いくつかの実施形態では、Rは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、又は1,1-ジメチルエチルである。他の実施形態では、R及びR11は、-SiR であり、式中、各Rは、独立して、(C~C20)ヒドロカルビルであり、いくつかの実施形態において、Rは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(イソ-プロピルとも呼ばれる)、又は1,1-ジメチルエチルである。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基(例えば、X及びR1~59)のうちのいずれか又は全ては、非置換であってもよい。-他の実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基X及びR1~59のうちのいずれも1つ又は2つ以上のRで置換されていない場合も、それらのうちのいずれか又は全てが、1つ又は2つ以上のRで置換されている場合もある。2つ又は3つ以上のRが式(I)の金属配位子錯体の同じ化学基に結合している場合、化学基の個々のRは、同じ炭素原子若しくはヘテロ原子に結合していても、異なる炭素原子若しくはヘテロ原子に結合していてもよい。いくつかの実施形態では、化学基X及びR1~59のうちのいずれもRで過置換されていない場合も、それらのうちのいずれか又は全てが、Rで過置換されている場合もある。Rで過置換されている化学基では、個々のRは、全て同じであっても、独立して選択されてもよい。1つ以上の実施形態では、Rは、(C~C20)ヒドロカルビル、(C~C20)アルキル、(C~C20)ヘテロヒドロカルビル、又は(C~C20)ヘテロアルキルから選択される。
式(I)において、Lは、(C~C40)ヒドロカルビレン又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、各Zは、独立して、-O-、-S-、-N(R)-、又は-P(R)-から選択される。1つ以上の実施形態では、Lは、1~10個の原子を含む。
式(I)、(II)、(III)、及び式(IV)において、各R、R、及びRは、独立して、(C~C30)ヒドロカルビル、(C~C30)ヘテロヒドロカルビル、又は-Hである。
式(I)のいくつかの実施形態では、Lは、(C~C)アルキル1,3-ジラジカル、例えば、-CHCHCH-、-CH(CH)CHH(CH)、-CH(CH)CH(CH)CH(CH)、-CHC(CHCH-、シクロペンタン-1,3-ジイル、又はシクロヘキサン-1,3-ジイルなどから選択され得る。いくつかの実施形態では、Lは、(C~C10)アルキル1,4-ジラジカル、例えば、-CHCHCHCH-、-CHC(CHC(CHCH-,シクロヘキサン-1,2-ジイルジメチル、及びビシクロ[2.2.2]オクタン-2,3-ジイルジメチルなどから選択され得る。いくつかの実施形態では、Lは、(C~C12)アルキル1,5-ジラジカル、例えば、-CHCHCHCHCH-、及び1,3-ビス(メチレン)シクロヘキサンから選択され得る。いくつかの実施形態では、Lは、(C~C14)アルキル1,6-ジラジカル、例えば、-CHCHCHCHCHCH-、又は1,2-ビス(エチレン)シクロヘキサンなどから選択され得る。
1つ以上の実施形態では、Lは、(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、2~10個の原子のうちの少なくとも1個は、ヘテロ原子を含む。いくつかの実施形態では、Lは、-CHGe(RCH-であり、各Rは、(C~C30)ヒドロカルビルである。いくつかの実施形態では、Lは、-CHGe(CHCH-、-CHGe(エチル)CH-、-CHGe(2-プロピル)CH-、-CHGe(t-ブチル)CH-、-CHGe(シクロペンチル)CH-、又は-CHGe(シクロヘキシル)CH-である。
1つ以上の実施形態では、Lは、-CH-;-CHCH-;mが1~3である、-CH(CHCH-、-CH(CHRCH-、-CH(CR CH-;-CHSi(RCH-;-CHGe(RCH-;-CH(CH)CHCH(CH);及び-CH(フェン-1,2-ジ-イル)CH-から選択され、L中の各Rは、(C~C20)ヒドロカルビルである。
かかる(C~C12)アルキルの例としては、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(iso-プロピルとも呼ばれる)、1,1-ジメチルエチル、シクロペンチル、又はシクロヘキシル、ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペント-2-イル)、ノニル、デシル、ウンデシル、及びドデシルが挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態では、式(I)による金属-配位子錯体において、R及びRの両方は、メチルである。他の実施形態では、R及びRのうちの一方は、メチルであり、R及びRの他方は、-Hである。
式(I)による金属-配位子錯体において、Xは、共有結合、又はイオン結合を通してMと結合する。いくつかの実施形態では、Xは、-1の正味の形式酸化数を有するモノアニオン性配位子であってもよい。各モノアニオン性配位子は、独立して、水素化物、(C~C40)ヒドロカルビルカルバニオン、(C~C40)ヘテロヒドロカルビルカルバニオン、ハライド、ニトレート、カーボネート、ホスフェート、スルフェート、HC(O)O、HC(O)N(H)、(C~C40)ヒドロカルビルC(O)O、(C~C40)ヒドロカルビルC(O)N((C~C20)ヒドロカルビル)、(C~C40)ヒドロカルビルC(O)N(H)、R、R、R、R、R、又はRSiであってもよく、各R、R、及びRは、独立して、水素、(C~C40)ヒドロカルビル、若しくは(C~C40)ヘテロヒドロカルビルであるか、又はR及びRが一緒になって、(C~C40)ヒドロカルビレン若しくは(C~C20)ヘテロヒドロカルビレンを形成し、Rは、上で定義されたとおりである。
いくつかの実施形態では、Xは、ハロゲン、非置換(C~C20)ヒドロカルビル、非置換(C~C20)ヒドロカルビルC(O)O-、又はRN-であり、R及びRのうちの各々は、独立して、非置換(C~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、(C~C10)ヒドロカルビル(例えば、(C~C)アルキル若しくはベンジル)、非置換(C~C10)ヒドロカルビルC(O)O-、又はRN-であり、式中、R及びRの各々は、独立して、非置換(C~C10)ヒドロカルビルである。
更なる実施形態では、Xは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2,2,-ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、又はクロロから選択される。Xは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2,2,-ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、及びクロロである。一実施形態では、nは、2であり、少なくとも2つのXは、独立して、モノアニオン性単座配位子である。特定の実施形態では、nは、2であり、2つのX基は、接合して、二座配位子を形成する。更なる実施形態では、二座配位子は、2,2-ジメチル-2-シラプロパン-1,3-ジイル又は1,3-ブタジエンである。
1つ以上の実施形態では、各Xは、独立して、-(CH)SiR であり、式中、各Rは、独立して、(C~C30)アルキル又は(C~C30)ヘテロアルキルであり、少なくとも1つのRは、(C~C30)アルキルである。いくつかの実施形態では、Rのうちの1つが(C~C30)ヘテロアルキルである場合、ヘテロ原子は、シリカ又は酸素原子である。いくつかの実施形態では、Rは、メチル、エチル、プロピル、2-プロピル、ブチル、1,1-ジメチルエチル(又は、tert-ブチル)、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、n-オクチル、tert-オクチル、又はノニルである。
1つ以上の実施形態では、Xは、-(CH)Si(CH、-(CH)Si(CH(CHCH)、-(CH)Si(CH)(CHCH、-(CH)Si(CHCH、-(CH)Si(CH(n-ブチル)、-(CH)Si(CH(n-ヘキシル)、-(CH)Si(CH)(n-Oct)R、-(CH)Si(n-Oct)R 、-(CH)Si(CH(2-エチルヘキシル)、-(CH)Si(CH(ドデシル)、-CHSi(CHCHSi(CH(本明細書では、-CHSi(CHCHTMSと称される)である。任意選択で、いくつかの実施形態では、式(I)による金属-配位子錯体は、正確に2つのRが共有結合しているか、又は正確に3つのRが共有結合している。
いくつかの実施形態では、Xは、-CHSi(R3-Q(OR、-Si(R3-Q(OR、-OSi(R3-Q(ORであり、式中、下付き文字Qは、0、1、2、又は3であり、各Rは、独立して、置換若しくは非置換(C~C30)ヒドロカルビル、又は置換若しくは非置換(C~C30)ヘテロヒドロカルビルである。
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、又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。更に、式(I)による金属-配位子錯体は、中性であるプロ触媒形態、及びベンジル、メチル、又はフェニルなどのモノアニオン配位子の損失により正に帯電され得る触媒形態の両方を含む。本明細書で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;ポリマー又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ている);中性ルイス酸;及び非ポリマー、非配位性、イオン形成化合物(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。好適な活性化技法は、バルク電気分解法である。前述の活性化助触媒及び技法のうちの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若しくはモノアルキルアルミニウムジハライド、ジアルキルアルミニウムヒドリド若しくはジアルキルアルミニウムハライド、又はトリアルキルアルミニウムを意味する。ポリマー又はオリゴマーの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変性メチルアルモキサン、及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第13族金属化合物を含む。いくつかの実施形態では、第13族金属化合物は、トリ((C~C20)ヒドロカルビル)-置換-アルミニウム又はトリ((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、第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)-置換アルミニウム、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、及びこれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体である。更なる実施形態では、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、トリス((C~C20)ヒドロカルビルボレート(例えばトリチルテトラフルオロボレート)又はトリ((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)ボラン(例えば、ビス(オクタデシル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)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) 、又は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、同じであっても異なっていてもよい。
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、ポリマー又はオリゴマーのアルモキサンとの組み合わせ、及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、ポリマー又はオリゴマーの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)]のモル数の比は、1:1:1~1:10:30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、又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、ポリマー又はオリゴマーのアルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、並びに不活性、相溶性、非配位性、イオン形成性の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、及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。
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てもよい。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、又はアンモニウムボレートとオリゴマー若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、いくつかの他の実施形態では、少なくとも1:1000及び10:1以下であり、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、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倍であることが好ましい。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とき、いくつかの他の実施形態において、式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル数に対するトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランの反応中のモル数は、0.5:1~10:1、1:1~6:1、又は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よそ等しいモル量で用いられる。
ポリオレフィン
先行する段落に記載される触媒系は、オレフィン、主にエチレン及びプロピレンの重合に利用され、エチレン系ポリマー又はプロピレン系ポリマーを形成する。いくつかの実施形態では、重合スキーム中に単一タイプのオレフィン又は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、又は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、及び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、及び1-オクテンからなる群から、又は代替として、1-ヘキセン及び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、例えば、エチレンのホモポリマー及び/又はインターポリマー(コポリマーを含む)、並びに任意選択でα-オレフィンなどの1つ以上のコモノマーは、少なくとも50モルパーセント(モル%)のエチレン由来モノマー単位を含み得る。「少なくとも50モルパーセント」に包含される全ての個々の値及び部分範囲は、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及び/又はインターポリマー(コポリマーを含む)、並びに任意選択でα-オレフィンなどの1つ以上のコモノマーは、少なくとも60モルパーセントのエチレン由来モノマー単位、少なくとも70モルパーセントのエチレン由来モノマー単位、少なくとも80モルパーセントのエチレン由来モノマー単位、又は50~100モルパーセントのエチレン由来モノマー単位、又は80~100モルパーセントのエチレン由来モノマー単位を含み得る。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、少なくとも90モルパーセントのエチレン由来単位を含み得る。少なくとも90モルパーセントからの全ての個々の値及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、少なくとも93モルパーセントのエチレン由来単位、少なくとも96モルパーセントの単位、少なくとも97モルパーセントのエチレン由来単位、又は代替として、90~100モルパーセントのエチレン由来単位、90~99.5モルパーセントのエチレン由来単位、又は97~99.5モルパーセントのエチレン由来単位を含み得る。
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モル%未満であり、他の実施形態では、少なくとも1モルパーセント(モル%)~25モル%を含み、更なる実施形態では、追加のα-オレフィンの量は、少なくとも5モル%~103モル%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用い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、撹拌槽型反応器、バッチ反応器などの並列、直列、又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、スラリー相重合プロセス、及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。
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、エチレン、及び任意選択で1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系及び任意選択で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、エチレン、及び任意選択で1つ以上のα-オレフィンは、本開示及び本明細書に記載の触媒系及び任意選択で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、任意選択で1つ以上の他の触媒と組み合わせて、第1の反応器又は第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、エチレン、及び任意選択で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、溶液重合によって生成することができ、エチレン、及び任意選択で1つ以上のα-オレフィンは、本開示内に記載される触媒系、及び前の段落に記載される任意選択で1つ以上の助触媒の存在下で重合される。
エチレン系ポリマーは、1つ以上の添加剤を更に含み得る。そのような添加剤としては、帯電防止剤、色増強剤、染料、潤滑剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、加工助剤、紫外線安定剤、及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。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及び1つ以上の添加剤の重量に基づいて、合計約0~約10重量パーセントのそのような添加剤を妥協し得る。エチレン系ポリマーは、充填剤を更に含んでもよく、充填剤としては、有機又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全ての添加剤又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、又は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更にブレンド配合されてブレンドを形成し得る。
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、エチレン及び少なくとも1つの追加のα-オレフィンを、本開示による触媒系の存在下で重合することを含み得る。式(I)の金属-配位子錯体を組み込むかかる触媒系から得られるポリマーは、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~0.970g/cm、0.880g/cm~0.920g/cm、0.880g/cm~0.910g/cm、又は0.880g/cm~0.900g/cmの密度を有し得る。
別の実施形態では、本開示による触媒系から結果として得られるポリマーは、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(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)に従って、190℃及び2.16kgの負荷で測定され、メルトインデックスI10は、ASTM D1238に従って、190℃及び10kgの負荷で測定される。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、本開示による触媒系から得られるポリマーは、1~25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及びポリマーに取り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。
連続プロセス反応器重合のための手順:原料(エチレン、1-オクテン)及びプロセス溶媒(ExxonMobil CorporationからISOPAR Eという商標で市販されている狭い沸点範囲の高純度イソパラフィン溶媒)をモレキュラーシーブで精製した。水素を、高純度グレードとして加圧シリンダー内に供給し、それ以上精製しない。反応器モノマー供給物(エチレン)を、反応圧力を超えるまで加圧する。溶媒及びコモノマー供給物を、反応圧力を超えるまで加圧する。個々の触媒成分(金属-配位子錯体及び助触媒)を、精製された溶媒を用いて指定の成分濃度に手動でバッチ希釈し、反応圧力よりも高い圧力に加圧する。全ての反応供給物を、質量流量計を用いて測定し、コンピュータにより自動化された弁制御系によって独立して制御する。
連続溶液重合は、連続撹拌槽型反応器(continuously stirred-tank reactor、CSTR)で実行される。反応器への溶媒、モノマー、コモノマー、及び水素を合わせた供給物を、5℃~50℃の間、典型的には、15~25℃に温度制御する。成分の全てを、溶媒供給物とともに重合反応器に供給する。触媒は、エチレンの特定の変換率に達するように反応器に供給される。助触媒成分は、計算された指定のモル比又はppm量に基づいて別々に供給される。重合反応器からの流出物(溶媒、モノマー、コモノマー、水素、触媒成分、及びポリマーを含有する)が反応器を出て、水と接触する。加えて、酸化防止剤などの様々な添加剤を、この時点で添加することができる。次いで、流れを静的混合器に通して、混合物を均一に分散させる。
添加剤の添加に続いて、流出物(溶媒、モノマー、コモノマー、水素、触媒成分、及び溶融ポリマーを含む)は、他の低沸点成分からのポリマーの分離に備えて熱交換器を通過して流れの温度を上げる。次いで、全体にわたって圧力が大幅に低減された反応器圧力制御バルブに、流れを通す。そこから、流出物は、揮発分除去機器(devolatizer)及び真空押出機からなる2段階の分離システムに入り、そこで溶媒、並びに未反応の水素、モノマー、コモノマー、及び水をポリマーから除去する。押出機の出口では、形成された溶融ポリマーのストランドは、冷水浴を通過し、そこで固化する。次いで、ストランドをストランドチョッパに通し、ここで、ポリマーを空気乾燥後、ペレットに切断する。
バッチ反応器重合のための手順。原料(エチレン、1-オクテン)及びプロセス溶媒(ISOPAR E)は、反応環境に導入する前にモレキュラーシーブで精製する。撹拌オートクレーブ反応器に、ISOPAR E及び1-オクテンを充填した。次いで、反応器をある温度に加熱し、エチレンを充填してある圧力に到達させた。任意選択で、水素も添加した。触媒系は、金属-配位子錯体及び任意選択で1つ以上の添加剤を追加の溶媒と混合することによって、不活性雰囲気下のドライボックス中で調製した。次いで、触媒系を反応器中に注入した。重合中にエチレンを供給し、必要に応じて反応器を冷却することによって、反応器の圧力及び温度を一定に保った。10分後、エチレンの供給を止め、溶液を窒素パージした樹脂製ケトルに移した。ポリマーを真空オーブン中で十分に乾燥させ、重合実験の間に反応器を熱いISOPAR Eで十分にすすいだ。
試験方法
本明細書に特に指示のない限り、本開示の態様の記載において以下の分析方法を使用する。
メルトインデックス
ポリマー試料のメルトインデックスI(又はI2)及びI10(又はI10)を、それぞれ、190℃、2.16kg及び10kgの荷重で、ASTM D-1238(方法B)に従って測定した。それらの値を、g/10分で報告する。
密度
密度測定用の試料を、ASTM D4703に従って調製した。測定を、試料加圧の1時間以内に、ASTM D792、方法Bに従って行った。
ゲル浸透クロマトグラフィー(Gel Permeation Chromatography、GPC)
クロマトグラフィーシステムは、内部IR5赤外線検出器(IR5)を装備するPolymerChar GPC-IR(Valencia,Spain)の高温GPCクロマトグラフからなった。オートサンプラオーブンコンパートメントを摂氏160°に設定し、カラムコンパートメントを摂氏150°に設定した。カラムには、4本のAgilent「Mixed A」30cm 20ミクロン線形混床式カラム及び20umのプレカラムを使用した。使用したクロマトグラフィー溶媒は、1,2,4-トリクロロベンゼンであり、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(butylated hydroxytoluene、BHT)を含有していた。溶媒源を、窒素スパージした。使用した注入体積は、200マイクロリットルであり、流量は、1.0ミリリットル/分であった。
GPCカラムセットの較正を、580~8,400,000の範囲の分子量を有する21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を用いて行い、個々の分子量の間に少なくとも10倍の間隔を有する6つの「カクテル」混合物中に配置した。標準物質を、Agilent Technologiesから購入した。ポリスチレン標準物質を、1,000,000以上の分子量については50ミリリットルの溶媒中0.025グラムで、1,000,000未満の分子量については50ミリリットルの溶媒中0.05グラムで調製した。ポリスチレン標準物質を、穏やかに撹拌しながら摂氏80度で30分間溶解させた。ポリスチレン標準物質のピーク分子量を、等式1を使用してポリエチレン分子量に変換した(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に記載のとおり)。
M_ポリエチレン=A×(M_ポリスチレン)^B (等式1)
式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4315の値を有し、Bは、1.0に等しい。
五次多項式を使用して、それぞれのポリエチレン等価較正点に当てはめた。Aに対してわずかな調整(約0.375~0.445)を行い、カラム分解能及びバンド拡張効果を、線状ホモポリマーポリエチレン標準物質が120,000Mwで得られるように補正した。
GPCカラムセットの合計プレートカウントは、デカン(50ミリリットルのTCB中0.04gで調製し、穏やかに撹拌しながら20分間溶解させた)を用いて実行した。プレートカウント(等式2)及び対称性(等式3)を、200マイクロリットル注入で以下の等式に従って測定した。
プレートカウント=5.54(((RV_(ピーク最大値))/(1/2高さでのピーク幅))^2 (等式2)
式中、RVは、ミリリットルでの保持体積であり、ピーク幅は、ミリリットルであり、ピーク最大値は、ピークの最大高さであり、1/2高さは、ピーク最大値の1/2の高さである。

式中、RVは保持体積(ミリリットル)であり、ピーク幅はミリリットルであり、ピーク最大値はピークの最大位置であり、1/10高さはピーク最大値の1/10の高さであり、後方ピークはピーク最大値よりも後の保持体積でのピークテールを指し、前方ピークはピーク最大値よりも早い保持体積でのピークフロントを指す。クロマトグラフィーシステムのプレートカウントは、18,000超になるべきであり、対称性は、0.98~1.22となるべきである。
試料を、PolymerChar「Instrument Control」ソフトウェアを用いて半自動様式で調製し、2mg/mlを試料の目標重量とし、PolymerChar高温オートサンプラを介して、予め窒素スパージされたセプタキャップ付きバイアルに溶媒(200ppmのBHTを含有)を添加した。試料を、「低速」振盪下で、摂氏160度で2時間溶解させた。
Mn(GPC)、Mw(GPC)、及びMz(GPC)の計算は、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェア、各等間隔のデータ回収点(i)におけるベースラインを差し引いたIRクロマトグラム、及び等式1の点(i)における狭い標準物質較正曲線から得られるポリエチレン等価分子量を使用して、等式4~6に従って、PolymerChar GPC-IRクロマトグラフの内部IR5検出器(測定チャネル)を使用した、GPC結果に基づいた。
経時的な偏差を監視するために、PolymerChar GPC-IRシステムで制御されたマイクロポンプを介して、各試料に流量マーカー(デカン)を導入した。この流量マーカー(flowrate marker、FM)を用いて、試料中のそれぞれのデカンピークのRV(RV(FM試料))を、狭い標準物質較正内のデカンピークのRV(RV(FM較正済み))に整合させることによって、各試料のポンプ流量(流量(公称))を線形補正した。こうして、デカンマーカーピークの時間のいずれの変化も、実行の全体にわたって流量(流量(有効))における線形シフトに関連すると仮定する。流量マーカーピークのRV測定の最高精度を促進するために、流量マーカー濃度クロマトグラムのピークを二次方程式に当てはめる最小二乗適合ルーチンを使用する。次いで、二次方程式の一次導関数を使用して、真のピーク位置を解く。流量マーカーのピークに基づいてシステムを較正した後、(狭い標準較正に対する)有効流量を、等式7のとおりに計算する。流量マーカーピークの処理を、PolymerChar GPCOne(商標)ソフトウェアを介して行った。許容可能な流量補正は、有効流量が公称流量の+/-0.5%以内になるはずのものである。
流量(有効)=流量(公称)(RV(FM較正済み)/RV(FM試料)) (等式7)
1000個の総炭素当たりの短鎖分岐(SCB/1000C)を、国際公開第2015/200743(A1)号の「Molecular Weighted Comonomer Distribution Index(MWCDI)」のセクションに記載の方法に従って測定する。
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。
ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンの分析
実施例1は、溶液中のアルミニウム濃度を決定するための分析手順である。
窒素雰囲気のグローブボックス内で、式AlRA1B1C1を有するアルミニウム系分析物を、容器自体の重さを量ったボトルに移し、試料の質量を記録した。試料をメチルシクロヘキサンで希釈した後、メタノールでクエンチした。混合物を旋回させ、グローブボックスから試料を取り出す前に15分間にわたって反応させた。HSOの添加により更に加水分解した。ボトルに蓋をして5分間振盪した。アルミニウム濃度に応じて、ボトルの定期的な通気が必要な場合がある。溶液を分液漏斗に移した。ボトルを水で繰り返しすすぎ、このプロセスからの各すすぎ液を分液漏斗に添加した。有機層を廃棄し、残った水溶液をメスフラスコに移した。分液漏斗を更に水ですすぎ、各すすぎ液をメスフラスコに添加した。フラスコを既知の体積に希釈し、十分に混合し、過剰のEDTAとの錯体形成、及びそれに続くキシレノールオレンジを指示薬として使用したZnCl2による逆滴定によって分析した。
ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のAlRA1B1C1化合物の計算。
AlRA1B1C1化合物含量は、以前に説明されている方法を使用して分析する(Macromol.Chem.Phys.1996,197,1537、国際公開第2009029857(A1)号、Analytical Chemistry 1968,40(14),2150-2153、及びOrganometallics 2013,32(11),3354-3362)。
実施例1~3は、中間体及び単離された助触媒の合成手順である。
金属-配位子錯体1~12を合成するための合成手順は、以下の手順、及び以前に開示されている場合には以下の公開特許、米国特許出願公開第2004/0010103(A1)号、国際公開第2007/136494(A2)号、同第2012/027448(A1)号、同第2016/003878(A1)号、同第2016/014749(A1)号、同第2017/058981(A1)号、同第2018/022975(A1)号、同第2012/027448(A1)号、同第2018/022975(A1)号に見出すことができる。
金属-配位子錯体1~15は、式(I)による構造を有し、以下のとおりである。
BPP-3の調製(国際公開第2018/022975(A1)号に開示の配位子)

6’,6’’’-(((ジイソプロピルシランジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)ジメチル-ジルコニウム(BPP-3):ジエチルエーテル中のMeMgBr(3.00M、5.33mL、16.0mmol)をトルエン(60mL)中のZrCl(0.895g、3.84mmol)の-30℃の溶液に添加した。3分間撹拌した後、固体配位子(5.00g、3.77mmol)を少しずつ添加した。混合物を8時間撹拌した後、溶媒を真空下で除去して、暗色の残留物を得た。ヘキサン/トルエン(10:1 70mL)を残留物に添加し、溶液を室温で数分間振盪した後、この物質をフリット漏斗CELITEプラグに通した。フリットをヘキサン(2×15mL)で抽出した。合わせた抽出物を減圧下で濃縮乾固させた。ペンタン(20mL)を黄褐色固体に添加し、不均一混合物を冷凍庫(-35℃)に18時間入れた。褐色のペンタン層を、ピペットを用いて除去した。残りの物質を真空乾燥させて、BPP-3(4.50g、収率:83%)を白色の粉状物として得た。
H NMR(400MHz,C)δ 8.65-8.56(m,2H),8.40(dd,J=2.0,0.7Hz,2H),7.66-7.55(m,8H),7.45(d,J=1.9Hz,1H),7.43(d,J=1.9Hz,1H),7.27(d,J=2.5Hz,2H),7.10(d,J=3.2Hz,1H),7.08(d,J=3.1Hz,1H),6.80(ddd,J=9.0,7.4,3.2Hz,2H),5.21(dd,J=9.1,4.7Hz,2H),4.25(d,J=13.9Hz,2H),3.23(d,J=14.0Hz,2H),1.64-1.52(m,4H),1.48(s,18H),1.31(s,24H),1.27(s,6H),0.81(s,18H),0.55(t,J=7.3Hz,12H),0.31(hept,J=7.5Hz,2H),-0.84(s,6H);19F NMR(376MHz,C)δ-116.71。
BPP-9の合成

オーブン乾燥させた100mLのガラス瓶に、ZrCl(798mg、3.43mmol)、トルエン(30mL)、及び撹拌棒を入れた。溶液を冷凍庫に入れ、20分間-30℃に冷却した。溶液を冷凍庫から取り出し、MeMgBr(4.35mL、13.1mmol、EtO中3M)で処理し、15分間撹拌した。冷懸濁液に、BPP-9配位子(5.00g、3.26mmol)を固体として添加した。反応物を室温で3時間撹拌した後、フリットプラスチック漏斗を通して濾過した。濾液を減圧乾燥させた。得られた固体をヘキサンで洗浄し、真空乾燥させて、BPP-9を灰白色の粉状物(3.31g、62%)として得た。
H NMR(400 MHz,ベンゼン-d)δ 8.19(d,J=8.2Hz,2H),8.03-7.96(m,4H),7.87(d,J=2.5Hz,2H),7.81-7.76(m,2H),7.64(d,J=2.5Hz,2H),7.56(d,J=1.7Hz,2H),7.51(dd,J=8.2,1.7Hz,2H),7.30(dd,J=8.3,1.7Hz,2H),7.06-7.01(m,2H),3.57(dt,J=9.9,4.9Hz,2H),3.42(dt,J=10.3,5.2Hz,2H),1.79(d,J=14.5Hz,2H),1.66(d,J=14.4Hz,2H),1.60(s,18H),1.46(s,6H),1.42(s,6H),1.37-1.22(m,50H),0.94-0.91(m,24H),0.62-0.56(m,4H),0.11(s,6H),0.08(s,6H),-0.64(s,6H)。
BPP-10の調製

2-ブロモ-4-フルオロ-6-メチル-フェノールの合成:1Lのガラス瓶に、アセトニトリル(400mL)、4-フルオロ-6-メチル-フェノール(50g、396.4mmol)、及びp-トルエンスルホン酸(一水和物)(75.6g、396mmol)を充填し、全てが溶液中にあることを確認した。溶液を氷で25分間0℃に冷却した(沈殿物が形成された)。冷却した溶液を、(およそ5分間にわたって)N-ブロモスクシンイミド(70.55g、396.4mmol)でゆっくりと処理し、一晩撹拌しながら室温に到達させた。反応物を19F NMR分光法及びGC/MSによって分析して、完全な変換を確認した。揮発性物質を真空除去し、得られた固体をジクロロメタン(600mL)で処理し、冷凍庫(0℃)で冷却し、シリカゲルの大きなプラグを通して濾過した。シリカゲルを、冷CHClで数回洗浄した。揮発性物質を真空除去した(第1の画分の収量:46g、56%)。H NMR(400MHz,クロロホルム-d)δ 7.05(ddd,J=7.7,3.0,0.7Hz,1H),6.83(ddt,J=8.7,3.0,0.8Hz,1H),5.35(s,1H),2.29(d,J=0.7Hz,3H).19F NMR(376MHz,クロロホルム-d)δ-122.84。
ビス((2-ブロモ-4-フルオロ-6-
メチルフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン:グローブボックス中、磁気撹拌棒を備えた250mLのフラスコ内で、95%のNaH(1.76g)(警告、Hが生成される)を、水素発生が停止するまで、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)(35mL)中の2-ブロモ-4-フルオロ-6-メチル-フェノール(15g、73.2mmol)の溶液にゆっくりと添加した。この混合物を、室温で30分間撹拌した。この時間の後、ジイソプロピルゲルミルジクロリド(6.29g、24.4mmol)を添加した。混合物を55℃に温め、この温度で18時間保持した。この反応物をグローブボックスから取り出し、飽和NHCl水溶液(20mL)及びHO(8mL)でクエンチした。EtO(30mL)を添加し、相を分液漏斗に移し、分離した。水相をEtO(20mL)で更に抽出し、合わせた有機抽出物をブライン(10mL)で洗浄した。次いで有機層を乾燥させ(MgSO)、濾過し、濃縮乾固させた。粗残留物をシリカゲル上にドライロードし、次いでフラッシュカラムクロマトグラフィー(100mL/分、20分かけて10%に上昇する酢酸エチルを含む純粋なヘキサン)を使用して精製して、淡黄色の油を生成物として得た。全ての清浄な画分(いくつかの画分は、出発フェノールの10%未満を含有していた)を合わせ、最終生成物を真空下で一晩放置した(収量:9g、62%)。
H NMR(400MHz,クロロホルム-d)δ 7.10(dd,J=7.7,3.0Hz,2H),6.84(ddd,J=8.8,3.1,0.8Hz,2H),4.14(s,4H),2.33(s,6H),1.74(hept,J=7.4Hz,2H),1.35(d,J=7.4Hz,12H);19F NMR(376MHz,クロロホルム-d)δ-118.03。
BPP-10配位子の合成

撹拌棒を備えた500mLのガラス瓶に、2,7-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(国際公開第2014/105411(A1)号に開示)(29.0g、41.9mmol)、ビス((2-ブロモ-4-フルオロ-6-メチルフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(6.00g、8.65mmol、10%の2-ブロモ-4-フルオロ-2-メチル-フェノールを含有する)、及びTHF(80mL)を充填した。溶液を55℃に加熱し、撹拌しながら、クロロ[(トリ-tert-ブチルホスフィン)-2-(2-アミノビフェニル)]パラジウム(II)(tBuP-PdG2)(199mg、0.346mmol、4モル%)で処理した。NaOH水溶液(17.3mL、51.9mmol、3M)を窒素で20分間パージし、次いでTHF溶液に添加した。反応物を55℃で一晩撹拌した。水相を分離し、廃棄し、残っている有機相をジエチルエーテルで希釈し、ブラインで2回洗浄した。溶液をシリカゲルの短いプラグに通した。濾液をロータリーエバポレーターで乾燥させ、THF/メタノール(40mL/40mL)に溶解させ、HCl(2mL)で処理し、70℃で一晩撹拌した。溶液を真空下で乾燥させ、C18逆相カラムクロマトグラフィーによって精製して、BPP-10配位子を灰白色の固体として得た(収量:6.5g、54%)。
H NMR(400MHz,クロロホルム-d)δ 8.01(d,J=8.2Hz,4H),7.42(dd,J=25.5,2.4Hz,4H),7.32(dd,J=8.2,1.6Hz,4H),7.17(s,4H),6.87(ddd,J=16.4,8.8,3.0Hz,4H),6.18(s,2H),3.79(s,4H),2.12(s,6H),1.71(s,6H),1.56(s,4H),1.38(s,12H),1.31(s,36H),0.83-0.73(m,30H);19F NMR(376MHz,クロロホルム-d)δ-119.02。
BPP-10の合成

オーブン乾燥させた100mLのガラスボトルに、ZrCl(402mg、1.72mmol)、トルエン(83mL)、及び撹拌棒を入れた。溶液を冷凍庫に入れ、20分間-30℃に冷却した。溶液を冷凍庫から取り出し、MeMgBr(2.4mL、7.1mmol、EtO中3M)で処理し、3分間撹拌した。冷懸濁液に、BPP-10配位子(2.3g、1.64mmol)を固体として添加し、残留粉状物を冷トルエン(3mL)に溶解させ、反応物に添加した。反応物を室温で一晩撹拌した後、フリットプラスチック漏斗を通して濾過した。濾液を真空下で乾燥させ、トルエン(40mL)に再溶解させ、CELITEのプラグを通して再び濾過し、真空下で再び乾燥させた。得られた固体をペンタン(およそ5mL)で洗浄し、真空乾燥させて、BPP-10を灰白色の粉状物(2.1g、84%)として得た。
H NMR(400MHz,ベンゼン-d)δ 8.20(dd,J=8.2,0.5Hz,2H),8.11(dd,J=8.2,0.6Hz,2H),7.88-7.82(m,4H),7.77(d,J=2.6Hz,2H),7.50(dd,J=8.3,1.7Hz,2H),7.42-7.37(m,4H),6.99(dd,J=8.7,3.1Hz,2H),6.20-6.10(m,2H),4.29(d,J=12.2Hz,2H),3.90(d,J=12.2Hz,2H),1.56(s,4H),1.53(s,18H),1.29(s,24H),1.27(s,6H),1.18(s,6H),1.04-0.94(m,2H),0.81(d,J=7.4Hz,6H),0.80(s,18H),0.74(d,J=7.4Hz,6H),-0.47(s,6H);19F NMR(376MHz,ベンゼン-d)δ-116.24。
BPP-12の合成
ビス((2-ブロモ-4-tブチルフェノキシ)メチル)ジイソプロピルシランの調製

グローブボックス中、250mLの一口丸底フラスコ内において、ジイソプロピルジクロロシラン(3.703g、20mmol、1.0当量)を無水THF(120mL)に溶解させた。フラスコにセプタムで蓋をし、密封し、グローブボックスから取り出し、ドライアイス-アセトン浴中で-78℃に冷却した。ブロモクロロメタン(3.9mL、60mmol、3.0当量)を添加した。シリンジポンプを使用して、3時間にわたって、ヘキサン中n-BuLiの溶液(18.4mL、46mmol、2.3当量)をフラスコの冷却壁に添加した。混合物を室温まで一晩(16時間)温め、飽和NHCl(30mL)を添加した。2つの層が分離した。水層をエーテル(2×50mL)で抽出した。合わせた有機層をMgSOで乾燥させ、濾過し、減圧濃縮した。粗生成物を更に精製することなく次の工程に使用した。
グローブボックス中、40mLバイアルに、ビス(クロロメチル)ジイソプロピルシラン(2.14g、10mmol、1.0当量)、4-t-ブチル-2-ブロモフェノール(6.21g、27mmol、2.7当量)、K-PO(7.46g、35mmol、3.5当量)、及びDMF(10mL)を入れた。反応混合物を80℃で一晩撹拌した。室温に冷却し戻した後、反応混合物を、溶離液としてエーテル/ヘキサン(0/100→30/70)を使用するカラムクロマトグラフィーによって精製した。4.4gの無色油状物を回収し、2工程後の全収率は73%であった。
H NMR(400 MHz,CDCl)δ 7.51(d,J=2.4Hz,2H),7.26(dd,J=8.6,2.4Hz,2H),6.98(d,J=8.6Hz,2H),3.93(s,4H),1.45-1.33(m,2H),1.28(s,18H),1.20(d,J=7.3Hz,12H)。
6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルシランジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-tert-ブチル-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)の調製

グローブボックス中、撹拌子を備えた40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-t-ブチルフェノキシ)メチル)ジイソプロピルシラン(1.20g、2.0mmol、1.0当量)、2-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(2.54g、5.0mmol、2.5当量)、tBuP Pd G2(0.031g、0.06mmol、0.03当量)、THF(3mL)、及びNaOHの4M溶液(3.0mL、12.0mmol、6.0当量)を充填した。バイアルを55℃で2時間、窒素下で加熱した。完了してから、上層の有機層をエーテルで抽出し、シリカゲルのショートプラグを通して濾過した。溶媒を減圧除去した。残留物をTHF(10mL)及びMeOH(10mL)に溶解させた。次いで、濃HCl(0.5mL)を添加した。得られた反応混合物を75℃で2時間加熱した後、室温まで冷却した。溶媒を減圧除去した。残留物を、溶離液としてTHF/MeCN(0/100→100/0)を使用する逆相カラムクロマトグラフィーによって精製した。白色固体1.62gを回収した(収率78%)。
H NMR(400MHz,CDCl)δ 7.39(t,J=1.8Hz,2H),7.36(d,J=1.8Hz,4H),7.29(d,J=2.5Hz,2H),7.22(dd,J=8.6,2.6Hz,2H),7.10(d,J=2.2Hz,2H),6.94(d,J=2.3,2H),6.75(d,J=8.6Hz,2H),5.37(s,2H),3.61(s,4H),2.32(d,J=0.9Hz,6H),1.33(s,36H),1.29(s,18H),0.90-0.81(m,2H),0.73(d,J=7.1Hz,12H)。
BPP-12の調製

グローブボックス中、撹拌棒付きのオーブン乾燥させた40mLバイアルに、ZrCl(47mg、0.2mmol、1.0当量)及び無水トルエン(6.0mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。バイアルを冷凍庫から取り出した。MeMgBr(3M、0.29mL、0.86mmol、4.3当量)を、撹拌している懸濁液に添加した。2分後、6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルシランジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-tert-ブチル-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)(206mg、0.2mmol、1.0当量)を固体として添加した。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空除去し、暗色の固体を得て、これをヘキサン(10mL)で洗浄した後、トルエン(12mL)で抽出した。濾過した後、トルエン抽出物を真空乾燥させた。白色固体170mgを回収した(収率74%)。
H NMR(400MHz,C)δ 8.20-7.67(m,4H),7.79(t,J=1.8Hz,2H),7.56(d,J=2.5Hz,2H),7.26(d,J=2.4,2H),7.21(d,J=2.4,2H),7.18(d,J=2.4,2H),5.67(d,J=8.6Hz,2H),4.61(d,J=13.5Hz,2H),3.46(d,J=13.5Hz,2H),2.26(s,6H),1.47(s,36H),1.25(s,18H),0.52(dd,J=17.0,7.5Hz,12H),0.30-0.18(m,2H),-0.05(s,6H)。
BPP-15の調製

窒素グローブボックス中、オーブン乾燥させたバイアルに、ScCl(0.016g、0.106mmol)、THF(約50mL)、及び磁気撹拌棒を入れた。混合物を-30℃で冷却した後、LiCHTMS(ペンタン中1.0M、0.35mL、0.35mmol)を滴加し、次いで混合物を室温で1.5時間撹拌した。この混合物に、THF(約10mL)中1当量の配位子式i(0.168g、0.106mmol)をゆっくりと添加し、反応混合物を室温で18時間撹拌した。その後、溶媒を真空除去して、BPP-19を白色固体(0.154g、83%)として得た。
国際公開第2017/058981(A1)号に詳述されている配位子の調製。
実施例1-金属-配位子錯体7、8、12、13、14、ボレート活性化剤、及びアルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のAlRA1B1C1を有するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンを用いたバッチ反応器重合反応。
金属-配位子錯体7、8、12、13、14を、MMAO-A1又はMMAO-A2又はMMAO-comp1をボレート活性化剤とともに使用してバッチ反応器で試験し、データを表1~6に要約する。乾燥重量効率は、MMAO-comp1とは対照的に、MMAO-A1又はMMAO-A2の存在下で触媒をボレートで活性化した場合により高い。
重合条件:1.47kgのISOPAR E;100gの1-オクテン;100gのエチレン;全圧=160℃で410psi;金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.2;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];反応時間=10分。
重合条件:1.25kgのISOPAR E;60gの1-オクテン;100gのエチレン;40mmolのH、全圧=160℃で320psi;金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.2;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];反応時間=10分。
重合条件:1.25kgのISOPAR E;60gの1-オクテン;100gのエチレン;40mmolのH、全圧=160℃で320psi;金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.2;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];反応時間=10分。
重合条件:1.25kgのISOPAR E;60gの1-オクテン;100gのエチレン;40mmolのH、全圧=160℃で320psi;金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.2;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];反応時間=10分。
重合条件:1.25kgのISOPAR E;60gの1-オクテン;100gのエチレン;40mmolのH、全圧=160℃で320psi;金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.2;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];反応時間=10分。
実施例2-BPP-8、ボレート活性化剤、及びアルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のAlRA1B1C1を有するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンを用いた連続プロセス重合反応データ。
重合条件:175℃、供給流量191lb/hのエチレン、69lb/hの1-オクテン、648lb/hのISOPAR E、650psi、金属-配位子錯体:活性化剤=1:1.0;活性化剤=[HNMe(C1837][B(C];[A]固体%は、反応器内のポリマー濃度である。[B](モル%)は、反応器に供給されたエチレンに対する水素のモル分率として定義される。[C]効率(Eff.)は、10gポリマー/金属g)として測定される。
装置規格
全ての溶媒及び試薬は、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した。無水トルエン、ヘキサン、テトラヒドロフラン、及びジエチルエーテルを、活性アルミナ、及び場合によっては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った実験に使用した溶媒は、活性化4Åモレキュラーシーブ上での貯蔵によって更に乾燥させる。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及び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、及び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のアセトニトリル及び水の勾配(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、及びm=多重線)、積分値、及び帰属)。H NMRデータの化学シフトは、基準として重水素化溶媒中の残留プロトンを使用して、内部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。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。

Claims (28)

  1. オレフィンモノマーを重合するプロセスであって、エチレンと任意選択で1つ以上のオレフィンモノマーとを触媒系の存在下で反応させることを含み、前記触媒系が、活性化剤と、アルミニウムの総モルに基づいて25モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有するヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンであって、トリアルキルアルミニウムがAlRA1B1C1の式を有し、式中、RA1、RB1、及びRC1が、独立して、直鎖(C~C40)アルキル、分岐(C~C40)アルキル、又は(C~C40)アリールである、ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンと、式(I)による金属-配位子錯体を含む1つ以上の金属-配位子錯体であって、

    式中、
    Mが、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、スカンジウム、イットリウム、又は周期表のランタニド系列の元素であり、
    nが、1、2、又は3であり、
    各Xが、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)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、及び-N(R)CORから独立して選択された単座配位子であり、任意選択で、2つのXが一緒に連結してもよく、
    前記金属-配位子錯体が、全体的に電荷中性であり、
    各Zが、-O-、-S-、-N(R)-、又は-P(R)-から独立して選択され、
    及びR16が、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R、-Ge(R、-P(R、-N(R、-OR、-SR、-NO、-CN、-CF、RS(O)-、RS(O)-、-N=C(R、RC(O)O-、ROC(O)-、RC(O)N(R)-、(RNC(O)-、ハロゲン、式(II)を有するラジカル、式(III)を有するラジカル、及び式(IV)を有するラジカルからなる群から独立して選択され、

    式中、R31~35、R41~48、及びR51~59の各々が、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、又はハロゲンから独立して選択され、
    、R、R、R、R、R、R、R、R10、R11、R12、R13、R14、及びR15が、独立して、-H、(C~C40)ヒドロカルビル、(C~C40)ヘテロヒドロカルビル、-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)-、及びハロゲンから選択され、
    Lが、(C~C40)ヒドロカルビレン又は(C~C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、
    式(I)中の各R、R、及びRが、独立して、(C~C30)ヒドロカルビル、(C~C30)ヘテロヒドロカルビル、又は-Hである、1つ以上の金属-配位子錯体と、を含み、
    前記金属-配位子錯体中の金属のモルに対する前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムのモルの比が、500未満である、重合プロセス。
  2. 前記金属-配位子錯体中の金属のモルに対する前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサン中のアルミニウムのモルの比が、20超~300未満である、請求項1に記載の重合プロセス。
  3. 前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンが、アルミニウムの総モルに基づいて20モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する、請求項1又は請求項2に記載の重合プロセス。
  4. 前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンが、アルミニウムの総モルに基づいて15モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する、請求項1又は請求項2に記載の重合プロセス。
  5. 前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンが、アルミニウムの総モルに基づいて10モルパーセント未満のトリアルキルアルミニウムを有する、請求項1又は請求項2に記載の重合プロセス。
  6. 前記ヒドロカルビル修飾メチルアルミノキサンが、修飾メチルアルミノキサンである、請求項1~請求項5のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  7. とR16とが同一である、請求項1~6のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  8. 及びR16のうちの少なくとも一方が、式(III)を有するラジカルである、請求項1~7のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  9. 42及びR47が、(C~C20)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C20)ヒドロカルビル]である、請求項8に記載の重合プロセス。
  10. 43及びR46が、(C~C20)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C20)ヒドロカルビル]である、請求項8に記載の重合プロセス。
  11. 及びR16のうちの少なくとも一方が、式(II)を有するラジカルである、請求項1~6のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  12. 32及びR34が、(C~C12)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C20)ヒドロカルビル]である、請求項11に記載の重合プロセス。
  13. 及びR16のうちの少なくとも一方が、式(IV)を有するラジカルである、請求項1~6のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  14. 52、R53、R55、R57、及びR58のうちの少なくとも2つが、(C~C20)ヒドロカルビル又は-Si[(C~C20)ヒドロカルビル]である、請求項13に記載の重合プロセス。
  15. 、R、R、及びRのうちの少なくとも1つが、ハロゲン原子であり、
    、R10、R11、及びR12のうちの少なくとも1つが、ハロゲン原子である、請求項1~14のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  16. 及びRが、(C~C20)アルキルから独立して選択される、請求項1~14のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  17. 及びRが、メチル、エチル、1-プロピル、又は2-プロピルから独立して選択される、請求項1~14のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  18. 及びR14が、(C~C10)アルキルである、請求項1~17のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  19. 及びR14が、メチルであり、R及びR11が、ハロゲンである、請求項1~18のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  20. 及びR10が、ハロゲンである、請求項1~15のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  21. 及びR11が、tert-ブチルである、請求項1~15のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  22. 及びR14が、tert-オクチル又はn-オクチルである、請求項1~15のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  23. Lは、mが1~3である-CH(CHCH-、-CHSi(R)(R)CH-、-CHGe(R)(R)CH-、-CH(CH)CHCH(CH)、ビス(メチレン)シクロヘキサン-1,2-ジイル;-CHCH(R)CH-、-CHC(RCH-から選択され、L中の各Rが(C~C20)ヒドロカルビルであり、L中のRが(C~C20)ヒドロカルビルである、請求項1~22のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  24. Mがジルコニウム又はハフニウムである、請求項1~23のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  25. 前記オレフィンモノマーが(C~C20)α-オレフィンである、請求項1~24のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  26. 前記オレフィンモノマーが環状オレフィンである、請求項1~25のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  27. 前記オレフィンモノマーが(C~C20)α-オレフィンではない、請求項1~26のいずれか一項に記載の重合プロセス。
  28. 前記重合プロセスが、溶液重合プロセスである、請求項1~27のいずれか一項に記載の重合プロセス。
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