JP3686081B2 - 触媒組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、オレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合および(共)重合に適する、第4または5族金属の錯体および助触媒をベースとする触媒組成物(チーグラ−ナッタ型触媒作用)に関するものである。
チーグラ−ナッタ型触媒には長い歴史がある。第4族金属の錯体および助触媒としてのアルキルアルミニウム化合物からなる均一系オレフィン重合触媒は、最初BreslowとNewburg(J.Am.Chem.Soc.、第79巻、5072頁(1957年)、および第81巻、81頁(1959年))が発表した。引続いて、前記組成物に少量の水を添加すると重合速度が増加する(W.P.Long、J.Am.Chem.Soc.、第81巻、5312頁(1959年);LongとBreslow、J.Am.Chem.Soc.第82巻、1953頁(1960年))との報告がなされた。その後、SinnとKaminsky(例えば、W.Kaminsky、Adv.Organometal Chemistry、第18巻、99頁(1980年))がアルキルアルミニウムを等モルの水と反応させてアルミノキサンを生成し、これがかなり有効な助触媒であることを証明した。最近、最もよく知られたアルミノキサン助触媒はメチルアルミノキサン(MAO)である。さらにその後、R.F.Jordanら(J.Am.Chem.Soc.、第108巻、1718と7410頁(1986年))は第4族金属錯体をアニオンが実質的に配位していない(プロトン化)化合物と反応させて助触媒と置換えた。K.ShellyとC.A.Reed(J.Am.Chem.Soc.、第108巻、3117頁(1986年))はバルキーなカルボレートB11CH12が“最小の配位アニオン”であることを示し、そしてTurner(EP−A277003およびEP−A277004において)はバルキーで配位していないアニオン類を第4族のメタロセン触媒の助触媒であると定義した。
第4族金属化合物は概ねメタロセンで、金属1〜4の4つの原子価、特に2つに対してシクロペンタジエニル(C55)環を含み、金属0〜3の、特に同じく2つに対してアルキルまたはハロゲン基が含まれている。数件の特許明細書には、なお好適な第4族のメタロセンに加えて、類似の第5および6族のメタロセンを開示している。
本明細書では用語の“オレフィン性不飽和炭化水素”をしばしば便宜上“オレフィン”と表わす。
チーグラ−ナッタ型触媒のオレフィン重合、特に固体高分子のエテンポリマーおよびコポリマーの製造における使用を開示したより最近の特許明細書の例は次の通りである:
HOECHSTのEP−B69951、ここにはビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライドまたは−メチルクロライドと、メチルアルミノキサンとの触媒組成物が開示されている;
EXXONのEP−B129368、ここには置換モノ−、ビス−およびトリ(シクロペンタジエニル)−第4族金属のハロゲン化物または炭化水素物と、アルミノキサンとの触媒組成物が開示されている;
EXXONのEP−A277003、ここには、置換または未置換のビス(シクロペンタジエニル)第4族金属の炭化水素物と、バルキーで不安定かつ金属カチオンを安定化できる複数個のホウ素原子を含むアニオンとの触媒組成物が開示されている;
EXXONのEP−A277004、ここには置換または未置換のビス(シクロペンタジエニル)第4族金属の炭化水素物と、金属またはメタロイドイオンのまわりに複数個の脂肪親和性基を有し、バルキーで不安定でかつ金属カチオンを安定化できるアニオンとの触媒組成物が開示されている;
FINAのEP−A426637、ここには置換または未置換のビス(シクロペンタジエニル)第3〜6族金属のハロゲン化物、炭化水素物、アミドまたは水素化物と、メタロセンカチオンと配位していないかまたは緩く配位しているにすぎないアニオンとの触媒組成物の、メタロセンを、前記アニオンとカルボニウム、オキソニウムまたはスルホニウムカチオンとの化合物と反応させることからなる製法が開示されている。
特にエテンの低分子量液体(コ)オリゴマーおよびプロペンの(コ)ポリマーの製造に使用される類似の触媒組成物をを開示した最近の特許明細書の例は次の通りである:
SHELLのEP−A596553、ここには置換ビス(シクロペンタジエニル)第4族金属のハロゲン化物または炭化水素物と、バルキーで不安定かつ実質的に配位していないアニオンとの触媒組成物が開示され、ここで2個のシクロペンタジエニル基の各置換基は異なっている;
SHELLのEP−A540108、ここには置換ビス(シクロペンタジエニル)−第4族金属のハロゲン化物、ハイドロカルビル、ハイドロカルバミドまたは水素化物と、少なくとも一個のシクロペンタジエニル基が単一の任意に置換されたアリール基で置換されたアルミノキサンとの触媒組成物が開示されている。
前記研究はすべて、通常メタロセンと称されるシクロペンタジエニル金属錯体を使用していることに留意すべきである。前記明細書の大部分、さらに他のものはシクロペンタジエニル環上に置換基を含んでおり、しかもこれら置換基がある場合には1個以上のヘテロ原子を含んでいるが、シクロペンタジエニル環自体は変わらないままである。
前記公知触媒組成物のシクロペンタジエニル環を、ヘテロ原子が第15族元素である置換または未置換のヘテロシクロペンタジエニル環、特に2および/または5位がバルキーな置換基で置換されたヘテロシクロペンタジエニル環と置換えることにより、新規でかつ極めて用途の広いチーグラ−ナッタ型触媒が得られることが今回知見された。さらに、ヘテロペンタジエニルベースの触媒は、エテンとエテン以外のオレフィンの広範囲な(長、短および分枝形)ポリマーの製造に優れており、特にコポリマーの製造には有効であることが解った。数種のヘテロペンタジエニルベースの触媒が、アルケンのオリゴマーおよび短鎖ポリマーの製造、スチレンのシンジオタクチックポリマーの製造には特に有効であることが解った。さらに、ヘテロシクロペンタジエニルをベースにする触媒は、シクロペンタジエニルをベースの触媒より熱安定性に優れている。
従って最も広範囲な定義では、本発明は、オレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合体または(共)重合用触媒組成物に関し、第4または5族金属と錯体化した一般式:
4AR4
で示すヘテロシクロペンタジエニルおよび助触媒を含むものである。式中、Aは第15族元素であり、各Rはヘテロシクロペンタジエニル環の炭素に結合しており、同一でも異っていてもよく、水素または(随意に1個以上のヘテロ原子を含む)有機性置換基から選択される。
本発明の好適な第15族元素Aはリンおよび窒素である。従って好適なヘテロシクロペンタジエニド環はピロリル環およびホスホリル環であり、ホスホリル環が最も好適である。しかしアルソリル環、スチボリル環およびビスモリル環もまた本発明の範囲に包含される。
好適なものは、ヘテロシクロペンタジエニル環の2および/または5位がバルキーな置換基、すなわち、直接環に結合している原子が第13、14または15族の元素(例えばホウ素、炭素、ケイ素または窒素で、炭素とケイ素が好適)であり、これに水素以外の少なくとも2つの原子は直接結合している置換基で置換されている。
このようなバルキーな置換基の例は、フェニル、o−トリル、p−t−ブチルフェニル、m−ジクロロフェニルおよび3,5−t−Bu2−4−MeOC62等のアリール基;i−プロピル、i−ブチルおよびc−Pe(シクロ−ペンチル)等の第二級アルキル;t−ブチル等の第三級アルキル;−C(Me)=CH2等のアルケニル;および−SiMe3、−NPh2,−NHPh2 +、−BPh2および−B(OPh)2等のヘテロ原子を含むバルキーな置換基である。
より好適には、ヘテロシクロペンタジエニル環上の2および5位がいずれも未置換でないことである。ヘテロシクロペンタジエニル環の3および4位がバルキーな置換基で置換されていないものも好適である。
本明細書の族元素の表示は、IUPAC(1988年)表示法(IUPAC Nomenclature of Inorganic Chemistry(1960年)」ロンドンのBlackwell出版社)による元素の周期律表に規定するとおりである。ここで第4、5、13、14および15族はそれぞれ、デミングの表示法(Chemical Rubber Company’s Handbook of Chemistry & Physics、49版)のIVB、VB、IIIA、IVAおよびVA族ならびにIUPAC(1970年)命名法(Kirk−Othmer Encyclopaedia of Chemical Technology,2nd edition第8巻、84頁)のIVA、VA、IIIB、IVBおよびVB族に対応する。
本発明のヘテロシクロペンタジエニルの例には、
(3,4−Me242P)、(3,4−ジメチルホスホリル)
(C4Me4P)、(2、3、4、5−テトラメチルホスホリル)
(C4Me4N)、(2、3、4、5−テトラメチルピロリル)
(2,5−(CH3242N)、(2,5−ジメチルピロリル)
(C4Me4As)、(2,3,4,5−テトラメチルアルソリル)
[W(CO)4(C4Me4P)2]、[(μ−タングステンテトラカルボニル)ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)]および
[Fe(CO)3(C4Me4P)2]、[(μ−鉄テトラカルボニル)ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)]がある。
本発明の好適なヘテロシクロペンタジエニルの例には、
(2,5−Ph242P)、2,5−ジフェニルホスホリル
(2,5−c−Pe242P)、2,5−ジシクロペンチルホスホリル
(2,5−i−Pr242P)、2,5−ジイソプロピルホスホリル
(2,5−t−Bu242P)、2,5−ジターシャリブチルホスホリル
(2,5−(Me3Si)242P)、2,5−ジ−トリメチルシリルホスホリル
(2−Ph−5−MeC42P)、2−フェニル−5−メチルホスホリル
(2−Ph−5−c−PeC42P)、2−フェニル−5−シクロペンチルホスホリル
(2,5−Ph2−3−MeC42P)、2,5−ジフェニル−3−メチルホスホリル
(2,4−Ph2−3,5−Me24P)、2,4−ジフェニル−3,5−ジメチルホスホリル
(2−Ph−5−PrC42P)、2−フェニル−5−プロピルホスホリル
(2−Ph−5−PrC42P)、2−フェニル−5−プロピルホスホリル
(2−(3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−MeC42P、2−(3,5−ジ−ターシャリブチル−4−メトキシフェニル)−5−メチルホスホリル
(2−Ph−3,4−Me2−5−(SiMe2N−t−Bu)C4P、2−フェニル−3,4−ジンメチル−5−(ジメチルシリル−ターシャリブチルアミド)ホスホリル
1712P、構造は実験の化合物XIVで示してある、ジベンゾ−2−メチル−1−ホスフィンドリル
2016N、[a,i]ジベンゾ−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル、構造は実験の化合物XVIIでしてあるC2220N、[a,i]ジ(メチルベンゾ)−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル
(2,5−t−Bu242N)、2,5−ジターシャリブチルピロリル
(Ph44P)、2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル
1,2−C24(3−PC852、1,2−エチレン−ビス(3−ホスフィンドリル)
Me2Si(3−PC852、ジメチルシリルビス−(3−ホスフィンドリル)
1,2−C24(3−PC892、1,2−エチレン−ビス(テトラヒドロ−3−ホスフィンドリル)
Me2Si(3−PC892、ジメチルシリルビス−(テトラヒドロ−3−ホスフィンドリル)
1,2−C24(3−PC1292、1,2−エチレン−ビス([ベンズ]3−ホスフィンドリル)
Me2Si(3−PC1292、ジメチルシリルビス−([ベンズ]3−ホスフィンドリル)
(C128P)、9−ホスファフルオレン
(C1819P)、1−ブチル−2−フェニル−3−ホスフィンドリルがある。
本発明のヘテロシクロペンタジエニルC4AR4は、Aがリンの場合はF.MatheyがChem.Rev.第88巻、429〜453頁(1988年)に示すようにして製造し、Aがヒ素またはアンチモンの場合はこれに類似の方法で製造できる。特に、C4AsMe4はAsheらによりOrganometallics、第11巻、1491頁(1992年)に記載するようにして製造され、C4PPh4、C4AsPh4およびC4SbPh4はそれぞれ、BrayeらのJ.Am.Chem.Soc.、第83巻、4403頁(1961年)、BrayeらのTetrahedron、第27巻、5523頁(1971年)、およびLeavittらのJ.Am.Chem.Soc.、第82巻、5099頁(1960年)により製造された。
Aが窒素の場合は、ヘテロシクロペンタジエニルC4AR4はRoddのChemistry of Carbon Compounds、第2版、第IV巻、A部、329〜345頁(アムステルダムのElsevier出版社、1973年)に記載するようにして製造できる。
特に、本発明はオレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合および(共)重合用触媒組成物に関し、一般式:
(C4AR’mnR”p(C4AR’m)MQq
で示す有機金属錯体および助触媒を含むものである。式中、Aは第15族元素であり、各R’は同一でも異っていてもよく、水素あるいは、1から20個の炭素原子を有する有機置換基(随意に1以上のヘテロ元素を含む)から選択するか2個の置換基が一緒になって縮合C4〜C6環を形成し、R”は2個のジエニル環を橋かけする分子フラグメントであり、Mは第4および5族金属元素であり、各Qは同一でも異っていてもよく、その内の2個が相互に連結して環を形成してもよく、水素、アリール、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルオキシル、アリールオキシル、アルキルアザニル、アリールアザニル、アルキルチオリル、アリールチオリル、アルキルホスファリル、アリールホスファリル、アルキルアザンジイル、アリールアザンジイル、アルキルホスファンジイル、アリールホスファンジイルまたはシクロジエニル(これらは1〜20個の炭素原子を有し随意にさらに置換される)、あるいはハロゲン、酸素または硫黄から選択され、
pは0または1であり、
mはpが0では4であり、pが1では4または3であり、
nは0、1、2または3であり、
qは0、1、2または3であり、
そしてn+(基Qの原子価の総数)+1が金属の原子価に等しい。
架橋分子フラグメントR”はこれが存在する場合、ヘテロシクロペンタジエニル環の2個の炭素原子間、炭素およびヘテロ原子Aの間または2個のヘテロ原子間に配置される。
R”が2個の炭素原子間に配置されている場合では、EP−B129368、EP−A336127およびEP−A528287に開示するような、2個のシクロペンタジエニル、インデニルまたはフルオレニル環を架橋させる公知の各種の例から選択できる。その内周知の例にはアルキレン、ジアルキルゲルマニウムもしくはケイ素、アルキルホスフィンもしくはアミン、特に1,2−C24、1,3−[(CH23]、(CH32Si、(CH32Si(O)2、1,2−[(CH32Si]2、1,2−[(CH2264、(CH32C、1,3−[{(CH32Si}2O]、1,2−{(CH32SiO}および1,3−[(CH32Si(CH22]から選択したC1〜C4基類がある。
本発明のヘテロシクロペンタジエニル環を使用すれば、架橋中にヘテロ原子を含むことから、有機金属錯体が変えられるという独自の可能性がある。このような場合は、R”は炭素原子およびヘテロ原子Aの間または2個のヘテロ原子A間に配置されているので、電子供与体−受容体をAと結合させることができるフラグメントの選択に注意する必要がある。従ってこのような架橋はルイス酸の部位(配位的に不飽和であるべき)を維持しなければならない。W(CO)4およびFe(CO)3等の金属フラグメントはこの目的に適することが示されている。このようなフラグメントによりヘテロ原子で架橋すると、ヘテロシクロペンタジエンの配位子を第4および5族金属に対するヘテロシクロペンタジエニルアニオンとして作用させることができる。
ヘテロシクロペンタジエニル環の2および/または5位がバルキーな置換基により置換されていることが好ましい。本明細書でバルキーな置換基とは、環に直接結合している原子が第13、14または15族元素(例えば、ホウ素、炭素、ケイ素または窒素で、炭素またはケイ素が好適である)であり、これに水素を除く少なくとも2個の原子が環に直接結合している置換基を意味するものとする。
このようなバルキーな置換基としては、フェニル、o−トリル、p−t−ブチルフェニル、m−ジクロロフェニルおよび3,5−t−Bu2−4−MeOC62等のアリール基;i−プロピル、i−ブチルおよびc−Pe(シクロ−ペンチル)等の第二級アルキル;t−ブチル等の第三級アルキル;−C(Me)=CH2等のアルケニル;および−SiMe3、−NPh2、−NHPh2 +、−BPh2および−B(OPh)2等のヘテロ原子を含んだバルキーな置換基が例示される。
より好適には、ヘテロシクロペンタジエニル環の2および5位のいずれもが未置換でない。また、ヘテロシクロペンタジエニル環の3および4位はバルキーな置換基により置換されていないことが望ましい。
本発明の好適な金属Mはチタニウム、ジルコニウムおよびハフニウムである。
好適な基Qは水素、メチル、エチル、ネオペンチル、フェニル、ベンジルおよび塩化物である。
本発明の有機金属錯体には1から4個の前記ヘテロシクロペンタジエニル環が、0から3個のシクロペンタジエニル環、および0から3個(金属Mが第5族のときには4個まで)の反応基Qと共に含まれ得る。このQは第二成分のカチオンと反応し完全な触媒組成物を形成し得る。従って、唯1個のヘテロシクロペンタジエニル環を含む有機金属錯体は、明らかに本発明の範囲内に包含される。しかし、2個のヘテロシクロペンタジエニル環を含む有機金属錯体、および1個はこのような環でもう1個がシクロペンタジエニル環を含んだものが好適である。
ヘテロシクロペンタジエニルの有機金属錯体への処理は、従来の合成法により遂行できる。例えば、ヘテロシクロペンタジエニルアニオンを作成し、四塩化ジルコニウムと反応させるとビス−ヘテロシクロペンタジエニルジルコニウムジクロライドが得られる。
本発明の有機金属錯体の例には、
(C4Me4P)2ZrCl2、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4P)2Zr(OCH32、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムビスメトキシド、
(C4Me4P)2Zr(N(CH322、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムビス−ジメチルアミド、
(3,4−Me242P)2ZrCl2、ビス(3,4−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4P)(C55)ZrCl2、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4P)(C55)Zr(OCH32、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムビス−メトキシド、
(C4Me4P)(C55)Zr(N(CH322、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)−(シクロペンタジエニル)ジルコニウムビス−ジメチルアミド、
(3,4−Me242P)(C55)ZrCl2、(3,4−ジメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド
(C4Me4P)2ZrMe2、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4P)2Zr{(C(Ph)=C(Ph)−C(Ph)=C(Ph)}、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)1−ジルコナ−2、3、4、5−テトラフェニルシクロペンタジエン、
(C4Me4P)2Zr(CH2CH2CH2CH2)、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)1−ジルコナシクロペンタン、
(C4Me4P)2Zr(PhCCPh)、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムトラン、
(3,4−Me242P)2ZrMe2、ビス(3,4−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジメチル、
(C4Me4P)(C55)ZrMe2、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
(3,4−Me242P)(C55)ZrMe2、(3,4−ジメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
(C4Me4P)ZrCl3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムトリクロライド、
(3,4−Me242P)ZrCl3、(3,4−ジメチルホスホリル)ジルコニウムトリクロライド、
(C4Me4P)ZrMe3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)ジルコニウムトリメチル、
(3,4−Me242P)ZrMe3、(3,4−ジメチルホスホリル)ジルコニウムトリメチル、
(C4Me4P)2TiCl2、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)チタニウムジクロライド、
(C4Me4P)2Ti{CH2C(Ph)HCH2}、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)1−チタナ−3−フェニル−シクロブタン
(C4Me4P)2Ti{C(Ph)=C(Ph)HCH2}、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)1−チタナ−2,3−ジフェニル−シクロブタン、
(C4Me4P)2Ti(CH2Si(Me)2CH2)、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)1−チタナ−3−(ジメチルシラ)−シクロブタン、
(C4Me4P)2TiCl、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)チタニウムクロライド、
(C4Me4P)(C55)Ti(OCH32、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)チタニウムビス−メトキシド、
(C4Me4P)(C55)TiOCH3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)チタニウムメトキシド、
(C4Me4P)(C55)Ti(N(CH322、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(シクロペンタジエニル)チタニウムビス−ジメチルアミド、
(C4Me4P)TiCl3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)チタニウムトリクロライド、
(C4Me4P)TiCl2、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)チタニウムジクロライド、
(3,4−Me242P)TiCl3、(3,4−ジメチルホスホリル)チタニウムトリクロライド、
(C4Me4P)TiMe3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)チタニウムトリメチル、
(3,4−Me242P)TiMe3、(3,4−ジメチルホスホリル)チタニウムトリメチル、
[W(CO)4(C4Me4P)2]ZrCl2、[(μ−タングステンテトラカルボニル)ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
[Fe(CO)3(C4Me4P)2]ZrCl2、[(μ−鉄カルボニル)ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4N)2ZrCl2、ビス(2,3,4,5−テトラメチルピロリル)]ジルコニウムジクロライド、
(C5(CH35)(2,5−(CH3242N)ZrCl2、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,5−ジメチルピロリル)ジルコニウムジクロライド、
(C5(CH35)(2,5−(CH3242N)ZrMe2、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,5−ジメチルピロリル)ジルコニウムジメチル、
(C4Me4As)(C55)ZrCl2、(2,3,4,5−テトラメチルアルソリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、
[1,2−C24−(3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、1,2−エタン−[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
(CH32Si(3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、ジメチルシラン−[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
(C652Si(3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、ジフェニルシラン−[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
[1,3−{(CH32Si}O](3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、1,3−{ビス−ジメチル−シランエーテル}[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
1,2−[(CH32Si]2(3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、1,2−{ビス−ジメチルシラン}−[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
[(C652SiO2](3,3’−(2,4,5−Me34P)2ZrCl2、{ジフェニルシランジオキシル}−[3,3’−ビス(2,4,5−トリメチルホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
(C4Me4P)V(NPh)Cl2、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(フェニルイミド)バナジウムジクロライド、
(C4Me4N)3TaCl2、トリス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)タンタルジクロライド、
(C4Me4P)2VCl2、ビス(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)バナジウムジクロライド、および
(C4Me4P)VCl3、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)バナジウムトリクロライドがある。
本発明の好適な有機金属錯体の例には、
(2,5−Ph242P)2ZrCl2、ビス(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−Ph242P)(C55)ZrCl2、(2,5−ジフェニルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Ph4P)2ZrCl2、ビス(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(C4Ph4P)2Zr(OCH32、ビス(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)ジルコニウムビス−メトキシド、
(C4Ph4P)2Zr(N(CH322、ビス(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)ジルコニウムビス−ジメチルアミド、
(C4Ph4P)(C55)ZrCl2、(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−Ph242P)2ZrMe2、ビス(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムジメチル、
(2,5−Ph242P)ZrMe3、(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムトリメチル、
(2,5−Ph242P)(C55)ZrMe2、(2,5−ジフェニルホスホリル)、(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
(C4Ph4P)2ZrMe2、ビス(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)ジルコニウムジメチル、
(C4Ph4P)(C55)ZrMe2、(2,3,4,5−テトラフェニルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル、
(2,5−Ph242P)ZrCl3、(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムトリクロライド、
(2,5−Ph242P)TiCl3、(2,5−ジフェニルホスホリル)チタニウムトリクロライド、
(2,5−Ph242P)TiMe3、(2,5−ジフェニルホスホリル)チタニウムトリメチル、
(C4Me4P)(2,5−Ph242P)ZrCl2、(2,3,4,5−テトラメチルホスホリル)(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−Me−5−PhC42P)2ZrCl2、ビス(2−メチル−5−フェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−t−Bu242N)2ZrCl2、ビス(2,5−ジ−t−ブチルピロリル)ジルコニウムジクロライド、
(C5(CH35)(2,5−(t−C49242N)ZrCl2、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,5−ジ−t−ブチルピロリル)ジルコニウムジクロライド、
(C5(CH35)(2,5−(t−C49242N)ZrMe2、(ペンタメチルシクロペンタジエニル)(2,5−ジ−t−ブチルピロリル)ジルコニウムジメチル、(2−Ph−5−(2−ClC64)C42P)2ZrCl2、ビス(2−フェニル−5−o−クロロフェニル−ホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−(2−MeOC64)Me34P)ZrCl3、2−o−メトキシフェニル−3,4,5−トリメチルホスホリルジルコニウムトリクロライド、
[1,2−C64−(2,2’−(5−PhC42P)2]ZrCl2、1,2−フェニル−[2,2’−ビス(5−フェニル−ホスホリル)]ジルコニウムジクロライド、
(C1712P)2]ZrCl2、ビス(ジベンゾ−2−メチル−1−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−Ph−5−PrC42P)2ZrCl2、ビス(2−フェニル−3−プロピルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
1,2−C24−(5,5’−(2−PhC42P)2]ZrCl2、1,2−エタン−(5,5’−ビス(2−フェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
1,2−C24−(1,1’−(3−PC852]ZrCl2、1,2−エタン−(1,1’−ビス(3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
(C1712P)2ZrMe2、ビス(ジベンゾ−2−メチル−1−ホスフィンドリル)ジルコニウムジメチル、
(2−Ph−5−PrC42P)2ZrMe2、ビス(2−フェニル−5−プロピルホスホリル)ジルコニウムジメチル、
1,2−C24−(5,5’−(2−PhC42P)2ZrMe2、1,2−エタン−(5,5’−ビス(2−フェニルホスホリル)ジルコニウムジメチル、
1,2−C24−(1,1’−(3−PC852ZrMe2、1,2−エタン−(1,1’−ビス(3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジメチル、
(C128P)2ZrCl2、ビス−(9−ホスファフルオレニル)ジルコニウムジクロライド
(C128P)2ZrMe2、ビス(9−ホスファフルオレニル)ジルコニウムジメチル、
(2,5−c−Pe242P)2ZrCl2、ビス−(2,5−ジシクロペンチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−i−Pr242P)2ZrCl2、ビス(2,5−ジイソプロピルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−t−Bu242P)2ZrCl2、ビス−(2,5−ジターシャリブチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−(Me3Si)242P)2ZrCl2、ビス−(2,5−ジ−トリメチルシリルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−Ph−5−c−PeC42P)2ZrCl2、ビス(2−フェニル−5−シクロペンチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,5−Ph2−3−MeC42P)2ZrCl2、ビス(2,5−ジフェニル−3−メチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2,4−Ph2−3,5−Me24P)2ZrCl2、ビス(2,4−ジフェニル−3,5−ジメチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−Ph−5−PrC42P)2ZrCl2、ビス−(2−フェニル−5−プロピルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−(3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−MeC42P)2ZrCl2、ビス(2−(3,5−ジ−ターシャリブチル−4−メトキシフェニル)−5−メチルホスホリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−(3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−MeC42P)(C55)ZrCl2、(2−(3,5−ジ−ターシャリブチル−4−メトキシフェニル)−5−メチルホスホリル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド、
(C1712P)2ZrCl2、構造は実験の化合物XIVに示してある、
(C2016N)2ZrCl2、ビス−([a,i]ジベンゾ−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル)ジルコニウムジクロライド、構造ホスホリルは実験の化合物XVIIIに示してある、
(C2220N)2ZrCl2、ビス−([a,i]ジ(メチルベンゾ)−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル)ジルコニウムジクロライド、
(C2016N)(C55)ZrCl2、([a,i]ジベンゾ−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル)シクロペンタジエニルジルコニウムジクロライド、構造ホスホリルは実験の化合物XVIIIに示してある、
1,2−C24(3−PC852ZrCl2、(1,2−エチレン−ビス(3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
Me2Si(3−PC852ZrCl2、(ジメチルシリルビス−(3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
1,2−C24(3−PC892ZrCl2、(1,2−エチレン−ビス(テトラヒドロ−3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
Me2Si(3−PC892ZrCl2、(ジメチルシリルビス−(テトラヒドロ−3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
1,2−C24([ベンズ]3−PC852ZrCl2、(1,2−エチレン−ビス([ベンズ]3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
Me2Si([ベンズ]3−PC852ZrCl2、ジメチルシリルビス−([ベンズ]3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライド、
(2−Ph−3,4−Me2−5−(SiMe2N−t−Bu)C4P)ZrCl2、2−フェニル−3,4−ジメチル−5−(ジメチルシリル−ターシャリブチルアミド)ホスホリルジルコニウムジクロライド、
(2−Ph−3,4−Me2−5−(SiMe2N−t−Bu)C4P)ZrMe2、2−フェニル−3,4−ジメチル−5−(ジメチルシリル−ターシャリブチルアミド)ホスホリルジルコニウムジメチル
(C1819P)2ZrCl2、ビス−(1−ブチル−2−フェニル−3−ホスフィンドリル)ジルコニウムジクロライドがある。
本発明はオレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合および(共)重合用触媒組成物に関し、そして前記の有機金属錯体である第一成分および助触媒として作用する第二成分を含んでいる。
第二成分はアルミノキサン、特にメチルアルミノキサンがよい。アルミノキサンは周知の重合アルミニウム化合物で、環状化合物を表わす一般式(R−Al−O)および線状化合物を表わす一般式R(R−Al−O)−AlR2で表わされる。これら一般式中のRはアルキル、好適には1〜5個の炭素原子を有するアルキルであり、nは1〜100、特に5〜20である。最も周知のアルミノキサンはメチルアルミノキサン(MAO)である。また、メチルアルミノキサンおよびイソブチルアルミノキサン(IBAO)の混合物が有効である。アルミノキサンは水をトリアルキルアルミニウム化合物と反応させれば適宜生成でき、これで通常線状および環状ポリマーの混合物が得られる。
アルミノキサンと組合わされる本発明の好適な金属錯体には、少なくとも2個の基Q(このQは同一でも異っていてもよく、水素、または1から20個の炭素原子を有し、さらに随意に置換されるアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはシクロペンタジエニル、またはハロゲンから選択できる)が含まれている。
本発明の有機金属錯体に対するアルミノキサンのモル比は広範囲に変えられる。このモル比は、金属M1グラム原子当たりのアルミニウムのグラム原子として計算され、これが2から10000、好適には50から2000の範囲である。
アルミノキサンと共に有機金属錯体を含有する本発明の触媒組成物は、重合させるオレフィン性不飽和化合物との接触前に調製されるか、またはその場で、すなわち供給原料の存在下で調製される。これらの触媒組成物は、トルエン等の溶剤中に二つの成分を混合して液体触媒系を作成するのが望ましい。
さらに、本発明の触媒組成物の二つの成分は一般式
[(C4AR’mnR”p(C4AR’m)MQq +][An-
で示すイオン化合物のアニオンおよびカチオンでもある。式中、カチオン成分は、qは少なくとも1であり、Qの少なくとも1つが水素または、1から20個の炭素原子を有し、さらに随意に置換されるアリール、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキルまたはシクロジエニルからなる群から選択し、n+(基Qの原子価の総和)+1は(金属の原子価)−1に等しいという条件で前記のとおりであり、そしてアニオン[An-]はバルキーでかつ反応条件下で実質的に配位していない。
触媒組成物の二成分が前記で広く規定するようにイオン化合物のアニオンおよびカチオン成分である場合、このイオン化合物は異なる方法で生成できるものと認識される。
イオン触媒化合物を生成する一つの方法は、前記の有機金属錯体をバルキーで実質的に配位していないアニオン化合物と反応させることである。バルキーなアニオンと結合するカチオンは、ヘテロシクロペンタジエニル有機金属錯体からアニオンを引抜き、そしてヘテロシクロペンタジエニルイオン化合物を生成し、それ自身は中性になるものでなければならない。このような反応の例には:
(C4Me4P)2ZrMe2+[Cat+]+[B(C654-]−−→
[(C4Me4P)2ZrMe+][(C654-]+(CH3−Cat)
がある。ここで、カチオン[Cat+]が例えば[PhNH(CH32 +]である場合、(CH3−Cat)はCH4+PhN(CH32となり、そしてカチオンが[Ph3+]であるなら(CH3−Cat)はPh3C−CH3となる。
好適には、バルキーで実質的に配位していないアニオンはカルボランアニオンであり、適切には式[B11CH12 -]のカルボランアニオンである。このようなカルボランは公知であり、K.Shellyら、J.Am.Chem.Soc.、第107巻、5955頁(1985年)等に開示された方法で調製できる。他の好適なホウ素を含むバルキーなアニオンはテトラ(ペルフルオロフェニル)ホウ素アニオン等の一般式[BR4-](式中、RはC65、C65、3,5−((CF3263および4−FC64)のものである。
カチオンはプロトン供与性カチオン、好適にはトリアルキルアンモニウムカチオン、例えばトリ−n−ブチルアンモニウムカチオン等の第四級のアンモニウムカチオンである。さらに、カチオンは金属カチオン(例えば銀イオン)またはトリフェニルカルベニウムイオン等のプロトン非供与性カチオンが使用される。
触媒組成物は有機金属錯体およびバルキーで実質的に配位していないアニオンを好適には、トルエン、クロロベンゼン等の非極性の溶媒、アルカンまたはアルケンの溶液中で混合し、液体触媒系を形成させる。第二成分に対する第一成分のモル比は0.1から5.0の範囲内で変えられるが二成分は通常概ね等モル量とする。このような触媒系の多くは、反応させるオレフィン性不飽和和炭化水素1モル当たり金属を通常10-1から10-7グラム原子、特に103-から10-5グラム原子含むように反応混合物で使用される。
イオン触媒を製造する他の方法は、適当なヘテロシクロペンジエニル有機金属化合物を、有機金属化合物の基Qの1つを引抜き、バルキーで実質的に配位していないアニオンを最終触媒化合物に配位できる、中性の強ルイス酸化合物と反応させることからなる。X.YangらがJ.Am.Chem.Soc.、第113巻、3623頁(1991年)に記載する手順に関連する、このような反応の例として:
(C4MeP)2ZrMe2+B(C653−−→
[(C4MeP)2ZrMe+][MeB(C653-]がある。
触媒活性のために要求されるのではないが、例えば本発明の触媒組成物の溶解度および寿命を増加させるため、触媒組成物にさらに成分を添加させ得る。イオン触媒組成物には比較的少量のアルミノキサンでも効果的な可溶化剤および補集剤になる。
本発明の触媒組成物は溶液として使用可能である。あるいは、この触媒組成物を固体の担体に担持させてもよい。
原則として、多数の不活性材料が担体として適宜使用される。その例には塩化マグネシウム、およびケイ素、アルミニウム、マグネシウム、チタニウム、ジルコニウムおよび鉄の酸化物、およびその非晶質および結晶質の混合物があるが、特にシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナおよびゼオライトが例示される。担体材料は粒子の形状で使用し、適宜1mmより小としかつ比表面積を1m2/gより大きくする。
本発明の触媒用担体として非常に適しているものには、ドイツのBergkamenのWITCO GmbHで市販されているアルミノキサンおよびシリカからなる材料がある。本発明のヘテロシクロペンタジエニル有機金属錯体を含有しかつ前記の中性でしかもイオン性の触媒組成物を上記材料と組合わせると、固形で触媒活性を有する組成物を作製することが可能である。
本発明は更に、前記の触媒組成物の存在下で1種以上のオレフィン性不飽和炭化水素を(共)低重合または(共)重合する方法に関する。用語の低重合化は2から約20個のオレフィンモノマーから構成される非分枝また分枝状生成物を規定するものである。
本発明の(共)低重合または(共)重合反応は液相中で実施できる。触媒組成物を不活性担体に担持させる場合、反応は不均一系であり、また気相でも実施できる。反応は回分式また連続式に実施できる。
低重合または重合反応は必須ではないが、一般的に、触媒成分の溶媒としても適当な不活性液体中で実施される。反応は適宜高温、好適には20から175℃の範囲、より好適には50から150℃の範囲で実施する。この反応はまた適宜中へ高圧下で、好適には100から10000kPaまでの範囲、より好適には500から6000kPaまでの圧力下で実施する。この温度および圧力条件は、当業者が簡単に決められるように、所望生成物の収量が最高であるようにこれら範囲内で適宜変更することが可能である。
出発反応物質は、反応物質が気体であれば窒素、ヘリウム等の不活性希釈剤とそして反応物質が液状の場合は液体溶剤、例えば触媒成分と同じ溶剤と一緒に反応器に供給される。
反応は空気および水分のない状態で実施することが望ましい。
反応時間は、触媒の活性および反応条件により1分から5時間が適当であることが解っている。反応が均一系の場合、水、メタノールまたは他のアルコール等の従来の触媒失活剤(プロトン供与体)を反応混合物に添加して停止させることができる。あるいは、反応は空気を導入すれば簡単に停止させることもできる。
反応生成物は一般的に混合物である。これらは従来公知の分離法で適宜回収できる。所望により、反応しなかった出発物質および所定の分子量を超える分子量を有する生成物を回収し、必要により処理し、そして次の低重合反応の出発物質として再利用することもできる。
本発明は顕著な融通性があり、その生成物の分子量は出発物質オレフィンのダイマーから1000000ダルトンを越えるポリマーまで大幅に変化させることができ、またその分子組成も同様である。本発明の触媒は従来の触媒ではあまり適していなかった、比較的低分子量、すなわち約50000ダルトン以下の(コ)オリゴマーおよび(コ)ポリマーの製造には特に有利であることが解った。
生成物の物性は触媒組成物、出発物質および反応条件の適正な選択で制御することができる。また、生成物中に不飽和末端基を存在させる必要がなければ、反応混合物に水素を添加することにより分子量を制御することができる。
本発明の触媒は供給オレフィンのオリゴマーの製造に特に適している。特に関心のあるオリゴマーは炭素原子が5から24個の鎖長を有する線状α−アルケンであり、その鎖中に6から10個の炭素原子のものが最近では特に好適とされている。これらは洗剤、潤滑剤添加物およびポリオレフィンの製造の中間体としての需要が大きい。
本発明の触媒はまた液体のアタクチックポリマーの製造には特に適しており、その内でもオレフィン性不飽和末端基、好適にはビニリデン末端基を有するものおよび数平均分子量が300から10000ダルトンのものが最近特に関心が高くなっている。このような液体のアタクチックなビニリデンポリマー、特にプロピレンから得られたものは、例えば潤滑油組成物用分散剤の製造の中間体として有用である。
本発明の触媒はさらに、ポリエチレンとそのコポリマー、ポリプロピレンとそのコポリマー、高度に分枝したポリプロピレン、およびポリスチレンとそのコポリマー等の固体ポリマーの製造にも適している。
環上の2および/または5位に前記バルキーな置換基を有する、本発明のモノ−およびビス−ヘテロシクロペンタジエニルベースの触媒、例えばビス(2,5−ジフェニルホスホリル)ジルコニウムジクロライドおよび(2,5−ジフェニルホスホリル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロライドの両錯体は、エテン単独を除くオレフィン、例えばエテンとプロペンもしくはオクテンの重合および共重合で特に有効であることが解った。
現在特に関心のある製品はシンジオタクチックなポリスチレンである。本発明の触媒、特にモノホスホリル金属錯体、例えばMAO助触媒を含む置換ホスホリルチタニウムトリクロライド触媒は、スチレンのシンジオタクチックなポリスチレンへの重合を選択的に触媒することが解った。
本発明を下記実施例でさらに説明する。
実施例 A.ヘテロシクロペンタジエニル第4族錯体の合成
(C4Me4P)2ZrCl2
1−フェニル−2,3,4,5−テトラメチルフォスフォール2.87g(13.3ミリモル)を50mlのテトラヒドロフラン50mlに溶解させた溶液をリチウム箔(3−4モル当量)で2〜3時間処理する。過剰のリチウムを除去し、その後反応混合物を0℃に冷却した。その冷却済みの溶液にAlCl30.59gを添加した。0℃で30分後に得られた混合物をZrCl41.55g(6.6ミリモル)を20mlのトルエンに懸濁させた懸濁液に撹拌しながら0℃で徐々に添加した。30分後に反応混合物を蒸発乾固し、残留物をヘキサンに取り出し、蒸発乾固した。得られた物質をSiO2上でヘキサンを溶出液としてクロマトグラフィー処理を行った。溶出したヘキサン分画液から揮発成分を蒸発させると2.0gをが得られ、この物質の特性を1H、13C、31P−NMRによって確認した(文献:F.Nief、F.Mathey、L.Ricard、Organometallics7、1988、921−926)。
(C4Me4P)(C55)ZrCl2 II
錯体IIの反応に示した類似の方法によって合成した。ただしZrCl4をC55ZrCl3に置換した。単離した生成物の1H−NMRおよび13C−NMRはその組成(C4Me4P)(C55)ZrCl2と一致していた。収率は約60%であった。
(3,4−Me242P)2ZrCl2 III
錯体IIIに記載した経路にしたがって合成した。ただしこの場合のフォスフォリルアニオンは(3,4−Me242-であった。
(3,4−Me242P)(C552ZrCl2 IV
錯体IVIIの反応に示した経路にしたがって合成した。ただしこの場合のフォスフォリルアニオンは(3,4−Me242-であった。
[W(CO)4(C4MeP)2ZrCl2
メチルシクロヘキサン中の(C4Me4P)2ZrCl2(1.75ミリモル)および(ノルボルニルジエン)W(CO)4(1.80ミリモル)の混合物を75℃で5時間保持し、その後に室温に冷却した。固体を濾別し、その濾液を蒸発させ、赤色の固体が得られた。収率は50%であった。(文献:F.Nief、F.Mathey、L.Ricard、J.Organomet.Chem.1990、384 271)。
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VI
2,5−Ph242PPh1.0gをテトラヒドロフランに溶解させ、その溶液をリチウム0.09gと反応させた。45分後に余分のリチウムを除去し、得られた溶液を0℃に冷却した。その冷却溶液にAlCl30.145gを添加し、反応混合物を0℃で約30分間撹拌した。得られた反応混合物にZrCl40.35gを添加し、室温でさらに30分間撹拌を継続した。この後にフォスフォリルアニオンの存在について反応混合物を31P−NMRを使って検査した。
全てのフォスフォリルアニオンが反応した後に真空中で溶媒を除去した。得られた固体をジクロロメタンで処理し、その後に不溶性の固体を速やかに遠心分離機を使って除去し、母液をデカントする。得られたジクロロメタン溶液を直ちに蒸発させ、生成物をトルエンで処理する。この操作で油性相と透明な溶液とが得られる。この透明溶液を分離し、その後に全ての揮発成分を蒸発させる。残留物をジエチルエーテルに取り、全ての油性分が固化するまでその懸濁液を撹拌する。沈澱をトルエン中に懸濁させ、固体分を遠心分離によって除去し、母液をデカントし、得られた溶液を濃縮し、その後に−25℃に冷却する。48時間後に結晶が生じ、これを分離した。生成物の特性を1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRによって確認した。そのデータは(2,5−Ph242P)2ZrCl2の組成に一致している。
(2,5−Ph242P)(C55)ZrCl2 VII
(2,5−Ph242P)2ZrCl2VIの合成と同様にして、(2,5−Ph242P)アニオンのテトラヒドロフラン溶液を作製し、その後にAlCl3と反応させた。この反応混合物を(C55)ZrCl3のテトラヒドロフラン溶液に室温で滴下し、全混合物を更に30分間撹拌する。その後に反応生成物をVI錯体について記載したと同様にジクロロメタン、エーテル、更にトルエンで処理する。後者の工程の後に、揮発性成分を蒸発させ、その残留物をヘキサンで十分に洗浄する。ヘキサン層をデカントし、真空乾燥した後に、固体を分離した。
その固体の1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRの結果は、(2,5−Ph242P)(C55)ZrCl2の組成に一致した。
(C4Me4As)(C55)ZrCl2 VIII
1−フェニル−2,3,4,5−テトラメチルアルソール(arsole)(1.18g、4.5ミリモル)を室温でテトラヒドロフラン中で過剰なリチウム金属と反応させた。2時間後に反応混合物を−78℃に冷却し、その後に固体の無水のAlCl3(0.2g、1.5ミリモル)上にカニューレによって移した。反応混合物を連続的に撹拌しながら、室温にまで暖めた。得られた溶液を−78℃で(C55)ZrCl3(1.2g、4.5ミリモル)のテトラヒドロフラン懸濁液に撹拌しながらカニューレによって移した。反応混合物を徐々に室温に暖め、さらに16時間撹拌した。その後に溶媒を真空中で除去し、残留物を得、これを50mmlのヘキサンで抽出した。その後に、残留物をトルエンで抽出した。トルエン溶液から揮発性成分を蒸発させた後に、粉末が残り、これは(C4Me4As)(C55)ZrCl2と確認することができ、それと共にフェニル−リチウムとテトラヒドロフランとの反応生成物が少量得られた。
(2.5−Ph2−3MeC4HP)2ZrCl2 IX
1,2,5−Ph3−3−MeC4HP0.64gを室温でthf40ml中で過剰のリチウム箔と撹拌した。45分間撹拌の後に過剰のリチウムを除去し、t−ブチルクロライド0.5mlを反応混合物に添加した。その混合物を55℃に加熱し、30分間撹拌を継続した。溶媒を蒸発し、その結果未精製のフォスフォリルリチウム化合物が得られた。その未精製のリチウム化合物にジエチルエーテル30mlを添加し、その混合物を−78℃に冷却した。その後に、ZrCl4228mgのトルエン懸濁液を徐々に加え、その混合物を室温に暖めた。その後に、溶媒を蒸発させ、残留物をジエチルエーテルに溶解し、シリカ上でクロマトグラフィー処理を行った。溶媒を蒸発させて、得られた生成物をヘキサンで洗浄した。真空中で乾燥し、固体を分離した。生成物は1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRによって確認した。そのデータは(2,5−Ph2−3MeC4HP)2ZrCl2の組成に一致している。
(2,5−Ph2−3,4−Me24P)2ZrCl2
1,2,5−Ph3−3,4−Me24P0.59gを室温で4時間thf30ml中で過剰のリチウム箔と撹拌した。その後に、過剰のリチウム箔を除去し、t−BuCl 0.6mlを添加する。その混合物を55℃に加熱し、45分間撹拌する。その後に、その溶液を室温に冷却し、ZrCl4200mgのトルエン懸濁液を滴下する。ZrCl4の添加が終了した後に、反応混合物を30分間60℃に加熱した。この後に、揮発性成分を真空中で除去し、固体をトルエンで抽出した。トルエンの蒸発後に、固体を得て、それをCH2Cl2から再結晶する。生成物の特性を1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRで確認した。そのデータは(2,5−Ph2−3,4−Me24P)2ZrCl2の組成に一致している。
(Ph44P)2ZrCl2 XI
1,2,3,4,5−Ph54P1.5gを室温で16時間thf中で過剰のリチウム箔と撹拌した。その後に過剰のリチウムを除去し、t−BuCl2mlを添加し、この反応混合物を55℃に1時間加熱し、その後に全ての揮発性成分を真空中で蒸発し、残留した固体をヘキサンで2回洗浄し、真空中で乾燥し、分離した。分離した生成物0.5gをジエチルエーテル40ml中に懸濁し、ZrCl4130mgをトルエン10mlに懸濁させた懸濁液に0℃で添加した。室温で45分間反応混合物を撹拌後に反応混合物の温度を45℃に上昇させ、撹拌を更に30分間継続した。遠心分離によって沈澱を除去し、その後に、揮発性成分を真空中で除去した。得られた固体成分をヘキサンで洗浄し、分離し、1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRで確認した。スペクトルデータは(Ph44P)2ZrCl2の組成に一致している。
(2−Me−5−PhC42P)2ZrCl2 XII
1,2−Ph2−5−MeC42P0.41gをthf中に溶解し、過剰のリチウム箔と反応させた。出発物質を対応するアニオンに完全に転換した後に(31P−NMRによって確認する)、過剰のリチウムを除去し、AlCl3115mgを0℃で添加した。得られた反応混合物を30分間撹拌し、その後に0℃でthf中のZrCl4190mgにゆっくり添加した。室温で60分間その溶液を撹拌後に、揮発性成分を蒸発させ、トルエンを使って溶媒抽出した。トルエンを蒸発し、得られた固体をCH2Cl2によって抽出し、真空中で揮発性成分を除去し、その後ヘキサンによって固体成分を洗浄することによって沈澱が得られ、それを分離し、1H−NMR、13C−NMR、31P−NMRで確認した。スペクトルデータは(2−Me−5−PhC42P)2ZrCl2(2種の異性体)の組成に一致している。
(2−(3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−
MeC42P)2ZrCl2 XIII
1−Ph−2−(3,5−t−Bu2−4−OmeC62)−5−MeC42P2.34gをthf100mlに溶解し、室温で16時間過剰のナトリウムに反応させた。過剰のナトリウムの除去後に、t−ブチルクロライド2mlを反応混合物に添加し、温度を55℃に上昇し、撹拌を2時間継続した。その後に溶媒を蒸発させ、得られた生成物をヘキサン40mlと懸濁液が得られるまで撹拌した。その後に懸濁液を遠心分離し、溶液をデカントし、固体生成物をヘキサン25mlで洗浄し、真空中で乾燥し、分離した。分離した固体1.4gをトルエン25ml中に懸濁させ、ついでトルエン10ml中にZrCl4450mgを懸濁させた懸濁液に45分間で添加し、得られた混合物を16時間撹拌した。得られた反応混合物を遠心分離し、上澄液をデカントし、固体残留物をトルエン10mlで2回洗浄した。トルエンの上澄液と洗浄液を混合し、溶媒を蒸発させた。その後得られた生成物をヘキサン50ml中に溶解し、遠心分離し、約15mlに濃縮した。冷却後に結晶が得られ、真空中での乾燥後に分離した。生成物を1H−NMR,13C−NMR,31P−NMRで確認した。そのデータは(2−3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−MeC42P)2ZrCl2の組成に一致している。
(C1712P)2ZrCl2 XIV
フォスフォールPh−PC1712をthfに溶解し、ナトリウムで処理した。1.5時間の撹拌後に過剰のナトリウムを除去し、t−ブチルクロライド1mlを添加した。その混合物を52℃に加熱し、撹拌を1時間継続した。溶媒を蒸発させ、その残留物をヘキサン/トルエン(9:1)で2回洗浄した。真空中で乾燥した後に、固体を分離した。この固体267mgをトルエン15mlに懸濁させた懸濁液を、ZrCl40.33ミリモルをトルエン10mlに懸濁させた懸濁液に室温で添加した。一夜撹拌後に混合物を遠心分離し、透明なオレンジ色の溶液をデカントし、溶媒を蒸発した。残留固体をヘキサンで2回洗浄し、その後にジクロロメタン0.5mlで処理した。得られた固体を分離し、ベンゼンおよびジクロロメタンで抽出した。溶媒を蒸発させた後に、沈澱を分離した。生成物を1H−NMR,13C−NMR,31P−NMRで確認した。そのデータは(C1712P)2ZrCl2の組成に一致している。
Figure 0003686081
(2,5−n−Pr242P)2ZrCl2 XV
Me44PPhを2,5−n−Pr242PPhに置き換えて、化合物と同じ方法で化合物XVを合成した。その分離した生成物のNMRデータはXVの組成に一致している。
(2,5−t−Bu242P)(C55)ZrCl2 XVI
フォスフォリルアニオン220mg(0.63ミリモル)のトルエン懸濁液を作製し、−40℃に冷却した。この懸濁液に固体の(C55)ZrCl383mgを添加した。反応液を室温で20時間撹拌し、生成したLiClを濾別した。同量のヘキサンをトルエンに添加し、2日間−40℃で保存した。得られた黄色の結晶質粉末を母液をデカントし、真空中で乾燥することによって分離した。生成物を1H−NMR,13C−NMR,31P−NMRで確認した。そのデータは(2,5−t−Bu242P)(C55)ZrCl2の組成に一致している。
(2,5−c−Pe242P)2ZrCl2 XVII
1−Ph−2,5−c−Pe242Pをthfに溶解し、室温で過剰のナトリウムに反応させた。全ての出発フォスフォールがアニオンに転換した後に、過剰のNaを除去し、t−BuClを添加し、反応混合物を55℃に加熱した。その後に、溶媒を除去し、残留固体をヘキサンで洗浄し、真空中で乾燥した。このようにして得られた生成物を室温でZrCl4のトルエン懸濁液と反応させた。反応後に固体を遠心分離で除去し、そのトルエン溶液を濃縮し、ヘキサンを添加し、−20℃に冷却した。冷却後に黄色の結晶質物質が得られ、母液をデカントし、真空中で乾燥することによって、これを分離した。生成物を1H−NMR,13C−NMR,31P−NMRで確認した。そのデータは(2,5−c−Pe242P)2ZrCl2の組成に一致している。
(2,5−i−Pr242P)2ZrCl2 XVIIA
フォスフォリルアニオン309mg(1.72ミリモル)をトルエン15mlに添加し、−40℃に冷却した。ZrCl4114mgを添加し、その懸濁液を室温で20時間撹拌した。生成した沈澱を除去し、そのトルエン層に同量のヘキサンを添加した。−40℃にこの溶液を冷却した後に、黄色化合物が結晶化した。母液を除去し、固体を真空中で乾燥した後に、これを分離した。NMRデータは(2,5−i−Pr242P)2ZrCl2の組成に一致している。
(C2016N)(C55)ZrCl2 XVIII
ジベンゾ[a,i]−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル−リチウムC2016NLi 100mgをC55ZrCl395mgのトルエン懸濁液に室温で添加した。3時間撹拌した後に、沈澱を除去し、その溶液を濃縮し、−20℃に冷却した。16時間後に得られた結晶を分離し、真空中で乾燥した。結晶性の物質の1H−NMR,13C−NMRデータは(C2016N)(C55)ZrCl2の組成に一致している。
Figure 0003686081
(C2016N)2ZrCl2 XIX
ジベンゾ[a,i]−3,4,5,6−テトラヒドロカルバゾリル−リチウムC2016NLi 100mgをZrCl442mgのトルエン懸濁液に室温で添加した。3時間撹拌した後に、沈澱を除去し、その溶液を濃縮し、−20℃に冷却した。16時間後に得られた結晶を分離し、真空中で乾燥した。結晶性の物質の1H−NMR,13C−NMRデータ並びに元素分析は(C2016N)2ZrCl2の組成に一致している。
3,4−ジメチルフォスフォリルチタントリクロライド XX
ビス(3,4−ジメチルフォスフォリル)ジルコニウムクロライド50mgのC661mlの溶液に、室温でTiCl41モルのトルエン溶液0.5mlを添加した。溶液は明赤色に変化し、沈澱を生じた。溶媒を蒸発させ、残留物をヘキサンで抽出した。−40℃に冷却しながら得られた結晶を分離し、乾燥し、NMRで確認した。(3,4−Me242P)TiCl3(CD2Cl2,δ,ppm)のNMRデータ:31P:190.07、1H:1.81(s,3)、6.78(d,1,JP-H=35.5Hz)。
2,3,4,5−テトラメチルフォスフォリルチタントリクロライド XXI
ビス−(2,3,4,5−テトラメチルフォスフォリル)ジルコニウムクロライド307mgのヘキサン40ml溶液に、−78℃でTiCl41モルのトルエン溶液1.5mlを添加した。黄−オレンジ色溶液が直ちに暗色化し、室温に暖まるように放置した。その後に、溶媒を蒸発し、生成物をヘキサンで抽出した。溶媒を蒸発した後に残留固体を収集し、NMRで確認した。(2,3,4,5−Me44P)TiCl3(CD2Cl2,δ,ppm)のNMRデータ:31P:212.06、1H:2.47(s,3)、2.68(d,3,JP-H=9.5Hz)。
2,5−ジフェニルフォスフォリルチタントリクロライド XXII
1,2,5−トリフェニルフォスフォール502mgのテトラヒドロフラン30ml溶液に室温で過剰のリチウム箔を添加した。1時間撹拌後に過剰のリチウムを除去し、その溶液を0℃に冷却した。その冷却溶液にAlCl30.33当量を添加し、撹拌を更に30分間継続した。その後にその溶液を−20℃に冷却し、トリメチルクロロシラン0.5mlを添加した。室温に反応混合物を暖めた後に揮発性成分を蒸発させ、残留物を確認した。31P−NMRは残留物の87%が2,5−ジフェニル−トリメチルシリルフォスフォールからなることを示した。(31P−NMR(CD2Cl2:−38.53ppm,1H−NMR(CD2Cl2)−0.24(d,9)、7.2−7.6(m,12)。この残留物をヘキサン30mlに取り、TiCl41.0モルのトルエン溶液2.5mlを−78℃で添加した。反応混合物を放置して室温まで暖め、その溶媒を蒸発した。ジクロロメタンで残留物を抽出し、得られた固体を同一溶媒から再結晶することによって生成物を得た。
(2,5−Ph242P)TiCl3(CD2Cl2,δ,ppm)のNMRデータ:31P:160.79、1H:7.50−7.52(m,6)、7.90−7.93(m,4)、8.09−8.10(d,2)。
2,3,4,5−テトラフェニルフォスフォリルチタン3塩化物 XXIII
ペンタフェニルフォスロール100mgのthf25ml溶液に過剰のリチウム箔を添加した。室温で3時間撹拌後に過剰のリチウムを除去し、過剰のトリメチルシリルクロライドを添加し、その反応混合物をさらに15分間撹拌した。その後に揮発性成分を真空中で除去し、残留物をジクロロメタンで抽出した。溶媒を蒸発させると、トリメチルシリル−2,3,4,5−テトラフェニルフォスフォール(31P−NMR−23.93ppm、1H−NMR:−0.25(d,9)、7.0−7.4(m,20)および幾らかの不純物が生じた。この生成物をヘキサンに取り、TiCl41.0モルのトルエン溶液1mlを−78℃で添加した。その混合物を放置して室温で暖め、その溶媒を蒸発させた。残留物をジクロロメタンで抽出し、ジクロロメタン/ヘキサンから得られた生成物を再結晶した後に、目的とする化合物を暗紫色の結晶として分離した。
(2,3,4,5−Ph44P)TiCl3(CD2Cl2,δ,ppm)のNMRデータ:31P:189.93、1H:7.20−7.50(m)。
2,5−ジフェニル−3,4−ジメチルフォスフォリルチタントリクロライド XXIV
XXIの合成と基本的には類似の方法でビス−(2,5−ジフェニル−3,4−ジメチルフォスフォリル)ジルコニウムジクロライドをヘキサン/トルエン中でTiCl4と室温で反応させ、2,5−ジフェニル−3,4−ジメチルフォスフォリルチタントリクロライドXXIVを合成した。
(2,5−ジフェニル−3,4−ジメチルフォスフォリル)チタントリクロライドのNMRデータ(CD2Cl2,δppm):31P:182.15,1H:2.70(s,6),7.4−7.7(m,10)。
2、5−ジ−t−ブチルフォスフォリルチタントリクロライド XXV
出発物質として1−フェニル−2,5−ジ−t−ブチルフォスフォールを使用した以外は、XXIIIに基本的に類似した方法で2,5−ジ−t−ブチルフォスフォリルチタントリクロライドを合成した。
(C4Me4P)2ZrMe2 XXVI
(C4Me4P)2ZrCl2 をトルエン中に溶解し、ジエチルエーテル中に溶解したMeLiの2当量と−70℃で反応させた。MeLiの添加中に反応混合物はオレンジ色から緑色を経て黄色に変化し、沈澱を生じた。1時間経過後に反応混合物を遠心分離し、固体は母液をデカントすることによって除去した。トルエンを蒸発させた後に、得られた固体をヘキサンで抽出した。ヘキサン層の濃縮およびその後の冷却によって黄色の結晶質の(C4Me4P)2ZrMe2が得られた。収率は約60%であった。
(C4Me4P)(C55)ZrMe2 XXVII
錯体XXVIIの代わりに(C4Me4P)(C55)ZrCl2 IIを使用した以外は化合物XXVIに類似して合成した。
(C5Me5)(2,5−Me242N)ZrCl2 XXVIII
(C5Me5)ZrCl31.76g(5.3ミリモル)およびLi(2,5−Me242N)0.53g(5.3ミリモル)を秤量してシュレンク(Schlenk)容器に導入した。フラスコを−196℃に冷却し、トルエン50mlを添加し、内容物を徐々に室温に暖めた。混合物を18時間室温で攪拌した後に、淡黄色の懸濁液が得られた。沈澱物を沈降させて透明な黄色溶液を濾過した。濾液の濃縮および−20℃に冷却することによって淡黄色針状結晶が得られた。これを分離すると、表題化合物が35%の収率で得られた。
(C5Me5)(2,5−t−Bu242N)ZrCl2 XXIX
(C5Me5)(2,5−Me242N)ZrCl2 XXVIIIに記載した類似の方法を適用した。反応時間は室温で27時間であった。その収率は21%であった。
(C5Me5)(2,5−Me242N)ZrMe2 XXX
(C5Me5)(2,5−Me242N)ZrCl2 XXVIII0.51g(1.29ミリモル)をジエチルエーテル40mlに溶解した溶液に攪拌しながらMeLi 1.6モルのジエチルエーテル溶液1.8mlを徐々に添加した。室温で4時間この溶液を攪拌した。溶媒を真空中で除去し、その残留物をペンタンで抽出した。淡黄色のペンタン溶液を濃縮し、−30℃に冷却した。黄色の微小結晶を分離した。その収量は0.21g(66%)であった。31−NMR
(C4Me4P)(C5Me5)ZrCl2 XXXI
(C55)ZrCl3を(C5Me5)ZrCl3で置換した以外は錯体XXXIIIに記載した類似の方法で合成した。
(C4Me4P)(C5Me5)ZrMe2 XXXII
XXXIIIの代わりに使用した以外はXXVIIに記載した類似の方法で錯体XXXIIを合成した。
(C5Me5)(2,5−t−Bu242N)ZrMe2 XXXIII
出発物質として(C5Me5)(2,5−t−Bu242N)ZrCl2 XXIXを使用した以外は、(C5Me5)(2,5−Me242N)ZrMe2 XXXに示した類似の方法を採用した。表題化合物を淡オレンジ色結晶として29%の収率で分離した。オレンジ色の物質のNMRデータは(C5Me5)(2,5−t−Bu242N)ZrMe2の組成に一致していた。
実施例 B.イオン性触媒組成物の合成
[(C4Me4P)2ZrMe+][B11CH12 -XXXIV
(C4Me4P)2ZrMe2 XXVI(50mg,0.125ミリモル)をトルエン中に溶解し、室温で[Bu3NH+][B11CH12 -](41.5mg,0.125ミリモル]と反応させた。オレンジ色ないし褐色の沈澱物が生じ、反応混合物の遠心分離および母液のデカントによって分離した。得られた沈澱を新たに蒸溜したトルエンで更に一度洗浄し、その後に真空中で乾燥した。得られた物質をオレフィン重合の触媒として使用した。ブロモベンゼンにかなり良く溶解し、そのd5−ブロモベンゼン中での1H−NMRは遊離のBu3Nの痕跡を示すにすぎない。
[(C4Me4P)2ZrMe+][(p−FC64)4B-], XXXV
(C4Me4P)2ZrMe2 XXVI(50mg,0.125ミリモル)をトルエンに溶解し、室温で[PhNMe2+][(p−FC644-](64.3mg,0.125ミリモル)と反応させた。黄色の沈澱が生じ、これを反応混合物の遠心分離および母液のデカントによって分離した。得られた沈澱を新たに蒸溜したトルエンで更に一度洗浄し、その後に真空中で乾燥した。その固体が[(C4Me4P)2ZrMe+][(p−FC644-]という組成を持っていると仮定すると、その収率は定量的であった。得られた物質をオレフィン重合の触媒として使用した。これはブロモベンゼンにかなり良く溶解し、d5−ブロモベンゼン中でのその1H−NMRは遊離のPhNMe2の痕跡を示すに過ぎなかった。
[(C4Me4P)(C55)ZrMe+][(p−FC644-XXXVI
(C4Me4P)(C55)ZrMe2 XXVII(42mg,0.125ミリモル)をトルエン/ヘキサン(1/2)に溶解し、室温で[PhNMe2+][(p−FC644-](64.3mg,0.125ミリモル)と反応させた。褐色の粘着性の化合物が直ちに生じた。これをヘキサンで処理し、その結果、黄色−緑色の固体が得られ、反応混合物の遠心分離および母液のデカントによってこれを分離した。得られた沈澱を新たに蒸溜したヘキサンで二度洗浄し、その後に真空中で乾燥した。固体が[(C4Me4P)(C55)ZrMe+][(p−FC644-]という組成を持っていると仮定すると、その収率は定量的であった。得られた物質をオレフィンの重合の触媒として使用した。
実施例 C.重合実験
実験 1
触媒XXXIV0.125ミリモル((C4Me4P)2ZrMe2 XXVI50mgから出発する)をブロモベンゼン5mlに取り、25mlのオートクレーブに充填した。45℃の温度でオートクレーブにプロペン600kPaを充填し、45℃で600kPaのプロペンを充填している約1.5lの貯蔵容器に接続した。プロペン圧の初期低下をオートクレーブおよび供給容器を約10分後に600kPaに再加圧して、補正した。その後に反応中に圧力および圧力の低下を連続的に記録した。1.5時間後に反応を停止した。オートクレーブの内容物の分析及び測定結果は有機液体2mlが生じ、これは低分子量Mn=120(1H−NMR)のアタクティックプロペンポリマーであることを確認した。
実験 2
触媒XXXV0.125ミリモル((C4Me4P)2ZrMe2 XXVI50mgから出発して合成した)をブロモベンゼン5mlに取り、25mlのオートクレーブに充填した。45℃の温度で反応器にプロペン600kPaを充填し、45℃で600kPaのプロペンを充填している約1.5lの貯蔵容器に接続した。反応中に圧力および圧力の低下を連続的に記録した。13分後に反応を停止した。オートクレーブの内容物の分析及び測定結果は低分子量Mn=180(1H−NMR)のアタクティックプロペンポリマー0.5mlの生成を示した。
実験 3
触媒XXXV0.125ミリモル((C4Me4P)2ZrMe2 XXVI50mgから出発して合成する)をトルエン1mlに取り、その後にMAOを10%含有しているトルエン溶液4mlを添加した。その溶液を25mlのオートクレーブに充填した。45℃でプロペン600kPaをオートクレーブに充填し、45℃で600kPaのプロペンを充填している約1.5lの貯蔵容器に接続した。プロペン圧の初期の低下は約10分後にオートクレーブおよび供給容器を600kPaに再加圧して補正した。その後に反応中に圧力および圧力低下を連続的に記録した。52分後に反応を停止した。オートクレーブの内容物の分析及び測定結果は低分子量Mn=690(1H−NMR)のアタクティックプロペンポリマー8mlの生成を示した。
実験 4
反応を約40分後に停止した以外は実験3に類似して行った。収量は低分子量Mn=460(1H−NMR)のアタクティックプロペンポリマー5mlであった。
実験 5
反応器および供給容器にプロペン600kPaの代わりにエチレン3バールを充填した以外は実験3に類似して行った。更に初期の圧力低下は補正しなかった。15分後に反応を停止した。オートクレーブ内容物の検査結果は白色粉末のポリエチレンが生成したことを示した。濾過によってこれを単離して、その収量は1.15gであり、融点119℃を有していた。実験 6
エチレンを充填するまえにオートクレーブにスチレン2mlを充填した以外は実験5に類似して行った。13分後に反応を停止し、オートクレーブ内容物を分析した。固体2.0gおよび可溶性の生成物0.5mlが生成し、その1H−NMRおよび13C−NMRスペクトルはスチレンおよびエチレンの存在を示した。固体生成物は108℃の融点を示した。
実験 7
触媒XXXV160mg(0.25ミリモル)(上記の方法によって(C4Me4P)2ZrMe2100mgから出発して合成した)をトルエン6mlおよびMAO10%を含有するトルエン溶液に取った。磁力攪拌装置および触媒注入装置付きの1リットルのオートクレーブにトルエン180mlおよび10%のMAOトルエン溶液2mlを添加した。内容物を45℃に加熱し、連続攪拌しながらプロペン600kPaで加圧した。15分後に10%のMAOのトルエン溶液2mlを触媒注入システムを介して注入し、その後にその注入システムを新たなトルエン10mlで洗浄した。両者ともオートクレーブに注入した。その後に触媒システムを触媒XXXV/MAO混合物を注入するために使用した。実験中は600kPaの圧力に維持するためにプロペンを連続的に反応器に供給した。26分後に反応を終了した。反応器の内容物の分析の結果は低分子量Mn=1000(1H−NMR)のアタクチックプロペンポリマー54gの生成を示した。
実験 8
エテン300kPaの代わりにプロペン600kPaをオートクレーブに充填した以外は実験6に類似して行った。20分後に反応を終了し、反応内容物を分析した。この反応は生成物6mlを生じ、プロペンおよびスチレンの共重合体Mn=750(1H−NMR、13C−NMR)であることを示した。
実験 9
触媒XXXV0.025ミリモル((C4Me4P)2ZrMe2 XXVIから出発した)をガラス製の小型反応器内でブロモベンゼン0.5mlに取った。その反応器に室温でヘキセン−1 0.1mlを添加した。2分以内にヘキセン−1の完全な転化を観察したが、低分子量Mn=170(1H−NMR)のポリ(ヘキセン−1)も共存していた。
実験 10
実験3と同様に触媒XXXVをMAOと一緒にガラス製のシュレンク容器の中でトルエン40mlおよびヘキセン−1 20mlに溶解させた。室温で60時間後に反応揮発性成分を蒸発させた後にオリゴマー状のポリ−ヘキセン−1Mn=650(1H−NMR)5gを回収した。
実験 11
トルエン200mlおよび10%のMAOを含有するトルエン溶液4mlを含む1リットルのオートクレーブ(実験7を参照)に45℃でエテン300kPaを充填した。圧力を300kPaに維持しながら、そのシステムを平衡に到達させた。その後にエチレンの供給を中断し、トルエン10mlに溶解した(C4Me4P)2ZrCl2 0.01ミリモルを触媒注入システムを使用してオートクレーブに添加した。7分後に反応を停止し、過剰なエチレンを放出させた後にオートクレーブの内容物を分離した。白色粉末4gが得られた。それはポリエチレン(融点115.5℃)であることが判明した。
実験 12
(C4Me4P)(C55)ZrCl2 IIを(C4Me4P)2ZrCl2 の代わりに触媒前駆体として使用した、反応を60℃で行った以外は実験11に類似して行った。4分後に反応によりポリエチレン4.1gを生じた。
実験 13
触媒前駆体が[W(CO)4(C4Me4P)2]ZrCl2 であり、オレフィンの供給がプロペン600kPaであり、かつ反応温度が50℃である以外は実験11に類似して行った。反応混合物からアタクチックプロペンポリマーを回収した(Mn=3,000、その活性は10,000ミリモルプロペン/ミリモル”Zr”/時間)。
実験 14
実験3に類似しているが、MAOの代わりに、i−Bu6Al43を使用した(いずれの場合にもZr:Alの比は同じ)。反応により4時間後にプロペンオリゴマー1.5ml(Mnを測定せず)を生じた。
実験 15
実験7に類似しているが、触媒XXXVの代わりに、触媒XXXVI((C4Me4P)(C55)ZrMe2,触媒XXVII85mgおよび硼酸塩128mgから合成した0.25ミリモル)を使用した。2時間後に分子量380を有するアタクチックプロペンオリゴマー12gが生じた。
実験 16
トルエン200mlおよび10%のMAOを含有するトルエン溶液3.5mlを含む1リットルのオートクレーブ(実験7を参照)に45℃でプロペン600kPAを充填した。圧力を600kPaに維持しながら、そのシステムを平衡に到達させた。トルエン10mlに溶解させた(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VI0.01ミリモルを触媒注入システムを使用してオートクレーブに添加した。14分後に過剰なエチレンを放出させて反応を停止した。オートクレーブの内容物を分離し、秤量した。重合反応の前後の反応器内容物の重量の比較によって生成物はアタクチックプロペンポリマー(50、000より大きな分子量を有する)38gであった。
実験 17
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モルの(2,5−Ph242P)(C55)ZrCl2 VIIで置換したことを除いては実験16に類似して行った。反応時間は30分であり、収量は分子量1700のアタクチックプロペン31gであった。
実験 18
25mlのオートクレーブ中で(C4Me4P)2ZrCl2 0.01ミリモルをトルエン10mlに溶解させた。この溶液にMAO担持シリカ(Witco社から購入、Al17%含有)を添加し、この混合物を5分間マグネチックスタラー回転子を使って攪拌した。この間に溶液は変色し、不均一相は暗黄色になった。その後にオートクレーブを600kPaのプロペンで加圧し、45℃に暖めた。48分後にプロペン圧を放出することによって、反応を停止した。反応内容物を少量の水で処理し、固体を除くために濾過し、MgSO4で乾燥し、揮発性成分を真空中で除去した。収量(反応前後の反応器の内容物を秤量することによって求めた)は分子量610(1H−NMRによって求めた)を有するプロペンポリマー2.7gであった。
実験 19
Al17%の担持MAOをAl24%の担持MAOに置換した以外は実験18に類似して行った。1時間25分後の収量は分子量910のプロペンポリマー2.6gであった。
実験 20
1lのオートクレーブ中に(C4Me4P)2ZrCl2 0.02ミリモルを含有するトルエン120mlおよびMAO担持シリカ1.12gを真空中で注入器を使って導入した。その注入器は他のトルエン100mlで洗浄し、このトルエンも反応器に導入した。その後に反応器をプロペン600kPaで加圧し、45℃に加熱した。2時間40分後に反応をプロペンの圧力を放出することによって停止し、生成物を濾過、真空中での揮発性成分の蒸発によって処理した。収量は分子量1470を有するポリプロピレン5.6gであった。
実験 21
25mlのオートクレーブ中で触媒XXXV0.125ミリモルをMAO担持シリカ(Al24.5%)2.8g(Zr:Al=1:200)とトルエン10ml中で攪拌した。オートクレーブにはプロペン600kPaを充填し、45℃まで加熱した。26分後に反応を停止し、その製品を分離した。収量は分子量350を有するポリプロピレン2.2gであった。
実験 22
(C4Me4P)2ZrCl2 を触媒XXXV0.25ミリモルに置換し、MAO担持シリカ(Al24.5%)(Zr:Al=1:50)1.38gを使用した以外は実験20に類似して行った。1時間5分間後に反応器の内容物を処理し、分子量660を有するポリプロピレン13.25gを得た。
実験 23
(C4Me4P)2ZrCl2 を(3,4−Me242P)2ZrCl2 IIIに置換した以外は実験18に類似して行った。35分後に反応混合物の攪拌を停止し、固体を沈降させた。この固体の沈降後に透明な溶液をデカントし、処理した。その結果分子量550を有するプロペンオリゴマー0.7gを得た。沈降した固体をトルエン10mlに懸濁させ、この懸濁液を再びプロペン600kPaに当てた。45分後に第一の重合に記載したように反応混合物の類似の処理をしたところ分子量550を有するプロペンオリゴマー0.4gを生じた。以前に記載したようにその3回目の固体をプロペンで処理し、さらに25分後に反応内容物を完全に処理すると分子量1300を有するプロペンオリゴマー0.6gを得た。
実験 24
1lのオートクレーブの中にMAO5ミリモルを含有するトルエンを導入した。その反応器にエチレン100kPaを充填し、45℃に暖めた。システムが平衡に達した後に、トルエンに溶解した(3,4−Me242P)2ZrCl2 III0.01ミリモルを触媒注入システムを使って反応器に導入した。トルエンの全量は220mlであった。5分後に反応を停止し、反応内容物の濾過によって生成したポリエチレンを回収した。収量は1.9gであった。
実験 25
(3,4−Me242P)2ZrCl2 IIIを(3,4−Me242P)2(C55)ZrCl2 IVで置換した以外は実験24に類似して行った。反応の結果ポリエチレン6.1gを生じた。
実験 26
MAO10ミリモルを含有するトルエン240mlを有する1lのオートクレーブに40℃でプロペン580kPaの圧力をかけて、(Me44As)(C55)ZrCl2 VIII0.02ミリモルを含有するトルエン10mlを触媒注入システムを使用して充填した。反応は過剰のプロペンを放出することによって停止し、その後に生成物を揮発性成分を蒸発させることによって分離した。反応の結果10,000より大きな分子量を有するポリプロピレンを生じ、ターンオーバー数は3,000ミリモル/ミリモル・時間であることを示した。
実験 27
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−Ph2−3,4−Me242ZrCl2 IXに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は30分であって、収量は分子量450を有するアタクチックプロペンポリマー7gであった。ターンオーバー数は33,000モル/モル・時間であった。
実験 28
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(Ph44P)2ZrCl2 Iに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は30分であり、反応は痕跡量のプロペンポリマーを生じ、これについては更に分析しなかった。
実験 29
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−Ph2−3,4−Me24P)2ZrCl2 に置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は10分であり、収量は分子量20000を有するアタクチックプロペンポリマー12.5gであった。ターンオーバー数は180000モル/モル・時間であった。
実験 30
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2−Me−5−PhC42P)2ZrCl2 VIIに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は26分であり、収量は分子量6,700を有するアタクチックプロペンポリマー38gであった。ターンオーバー数は200000モル/モル・時間であった。
実験 31
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2−(3,5−t−Bu2−4−OMeC62)−5−MeC42P)2ZrCl2 XIIに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は55分であり、収量は分子量7500を有するアタクチックプロペンポリマー50gであった。ターンオーバー数は120000モル/モル・時間であった。
実験 32
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(C1712P)2ZrCl2 XIVに置換した以外には実験16に類似して行った。反応時間は30分であり、収量は分子量50000より大きなアタクチックプロペンポリマー14gであった。ターンオーバー数は70000モル/モル・時間であった。
実験 33
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−n−Pr242P)2ZrCl2 XVに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は10分であり、収量は分子量1600のアタクチックプロペンポリマー1.2gであった。ターンオーバー数は17500モル/モル・時間であった。
実験 34
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(3,4−Me242P)2ZrCl2 IIIに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は15分であり、反応は痕跡量のプロペンポリマーを生じたが、これについては更に分析しなかった。
実験 35
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−t−Bu242P)(C55)ZrCl2 XVIに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は45分であり、反応は分子量1400のアタクチックプロペンオリゴマー9.5gを生じ、そのターンオーバー数は17000モル/モル・時間であった。
実験 36
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−c−Pe242P)2ZrCl2 XVIIに置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は10分であり、反応は分子量1,500のアタクチックプロペンポリマー17.5gを生じ、そのターンオーバー数は250,000モル/モル・時間であった。
実験 37
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VI0.01ミリモルおよびMAO担持シリカ(ウイットコ社から購入、Al17%含有)1.12gを含有したトルエン120mlを1リットルのオートクレーブに注入器を使って真空中で導入した。その注入器を別のトルエン100mlで洗浄し、これも反応器に導入した。その後に反応器をプロペン600kPaで加圧し、45℃に加熱した。48分後に反応をプロペン圧の放出によって停止し、その生成物を濾過および真空中の揮発性成分の蒸発で処理した。収量は分子量4600を有するポリプロピレン14.5gであって、ターンオーバー数は43,000モル/モル・時間であった。
実験 38
(C4Me4P)2ZrCl2 を(C4Me4P)(C55)ZrCl2 IIで置換した以外は実験18に類似して行った。27分後に分子量470を有するアタクチックプロペンポリマー2.4gを生じた。ターンオーバー数は12,400モル/モル・時間であった。
実験 39
(C4Me4P)2ZrCl2 を(3,4−Me242P)(C55)ZrCl2 IVで置換した以外は実験18に類似して行った。45分後に反応生成物はポリプロピレン1.1gであった。ターンオーバー数は3,500モル/モル・時間であった。
実験 40
プロペンをエチレン300kPaで置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は5分であり、その収量はポリエチレン7.2gであった。そのターンオーバー数は310,000であった。
実験 41
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを(Me44P)2ZrCl2 で置換した以外は実験16に類似して行った。1時間後に反応は痕跡量のポリプロピレンを生じたが、これについてそれ以上の確認はしなかった。
実験 42
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(C2016N)(C55)ZrCl2 XVIIIで置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は50分であり、反応により分子量10,000より多いアタクチックの高度に分枝したプロペンポリマー31gを生じた。そのターンオーバー数は85,000モル/モル・時間であった。
実験 43
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(C2016N)2ZrCl2 XIXで置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は60分であり、反応により分子量3,000より多いアタクチックの高度に分枝したプロペンポリマー8.5gを生じた。そのターンオーバー数は20,000モル/モル・時間であった。
実験 44
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを等モル量の(2,5−i−Pr242P)2ZrCl2 XVIIAで置換した以外は実験16に類似して行った。反応時間は30分であり、反応により分子量1,400を有するアタクチックプロペンオリゴマー17.0gを生じた。そのターンオーバー数は79,000であった。
上記の重合実験を表1に要約して示す。
実験 45−50
(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VIを触媒とするエチレンとオクテン−1との共重合化
重合反応を以下の方法に従って行った。トルエンおよびオクテンを1リットルのオートクレーブに導入し、トルエンに溶解したMAO5.0ミリモルをこの混合物に添加した。その後にその混合物を反応温度に加熱し、他方エチレンは一定圧力で供給した。平衡に到達させた後に、触媒前駆体(2,5−Ph242P)2ZrCl2 VI0.01ミリモルを触媒注入装置を使って反応器内容物に添加した。重合反応の間に当初の圧力を維持するためにエチレンを供給した。反応後に反応器内容物をメタノールに注ぎ、遠心分離によって分離し、真空中で70℃で乾燥し、秤量し、特性化した。重合実験および反応パラメーター及び反応結果を表2に要約して示す。
実験 51−56
スチレン重合実験
特記しないかぎり反応を以下の方法で実行した。
トルエン5mlにフォスフォリルTiCl30.01ミリモルを溶解した溶液にMAO(3.35ml,トルエン中Al10重量%)の5.00ミリモルを室温で添加した。この溶液を60℃に暖めて、10分間の攪拌後に冷却した精製済みのスチレン5mlを添加した。反応液を5%のHCl/メタノール溶液に注ぐことによって重合を停止した。沈澱物を遠心分離によって分離し、メタノールで洗浄し、真空中で一定重量になるまで乾燥した。生成物はNMRおよび融点に基づいてシンジオタクチックポリスチレンであることを確認した。生成物の融点を含む結果を表3に示した。
実施例 D.オリゴマー化および共オリゴマー化実験
実験 57−61 エチレンのオリゴマー化
これらの5実験に使用するヘテロシクロペンタジエニル ジルコニウム錯体はXXVIXXXIIXXVIIXXXXXXIIIであった。
すべての5実験においては500mlのオートクレーブに[Bu3NH+][B11CH12 -]0.05ミリモルを含有するトルエン90mlを充填した。反応器の内容物を90℃に加熱し、その後にエチレン1000kPaで加圧した。その後にトルエン10mlに溶解したヘテロシクロペンタジエニル ジルコニウム錯体を注入した。反応の間エチレンを連続供給して一定圧を維持した。(予定の)反応時間の終点で水を注入することによって反応を停止した。収量をエチレンの消費を監視することによって求め、生成物の分布をガス−液体クロマトグラフィーで求めた。反応の結果を表4に要約して示す。
実験 62 エチレンと1−ペンテンとの共オリゴマー化
この実験に使用したヘテロシクロペンタジエニル ジルコニウム錯体はXXVIであった。
共モノマーの全量(1−ペンテン457ミリモル)を溶媒としてのトルエン90mlと一緒に実験の開始時期に導入したこと以外はその手法は実験27に記載したことと同一であった。反応の結果を表5に示した。
Figure 0003686081
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Claims (4)

  1. 第4族金属と、一般式:
    4AR4
    (式中、Aは第15族元素であり、各Rはヘテロシクロペンタジエニル環の炭素に結合しており、同一でも異っていてもよく、水素または(随意に1個以上のヘテロ原子を含む)有機置換基から選択される。)で表されるヘテロシクロペンタジエニルとを含む架橋していないメタロセンおよび助触媒を含む、オレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合または(共)重合用触媒組成物であって、前記ヘテロシクロペンタジエニル環の2および5位の一方または双方が、o−トリル、p−t−ブチルフェニル、m−ジクロロフェニル、3,5−t−Bu2−4−MeOC62i−プロピル、i−ブチル、c−Pe(シクロ−ペンチル)、t−ブチル、−C(Me)=CH 2 、−SiMe 3 、−NPh 2 、−NHPh 2 、−BPh 2 、−B(OPh) 2 からなる群から選択された置換基により置換されることを特徴とする、前記触媒組成物。
  2. ヘテロシクロペンタジエニル環の2および5位のいずれもが置換されており、そしてヘテロシクロペンタジエニル環の3および4位が前記バルキーな置換基で置換されていないことを特徴とする、請求項1に記載の触媒組成物。
  3. 一般式:
    (C4AR’mnR”p(C4AR’m)MQq
    (式中、Aは第15族元素であり、各R’は同一でも異なっていてもよく、水素または1から20個の炭素原子を有する(随意に1以上のヘテロ原子を含む)有機置換基から選択されるか、2個の置換基が縮合C4〜C6環を形成し、
    R”は2個のジエニル環を橋かけする分子フラグメントであり、
    Mは第4族の金属であり、
    各Qは同一でも異っていてもよく、そのうちの2個は相互に連結して環を形成してもよく、水素、アリール、アルキル、アルケニル、アルキルアリール、アリールアルキル、アルキルオキシル、アリールオキシル、アルキルアザニル、アリールアザニル、アルキルチオリル、アリールチオリル、アルキルホスファリル、アリールホスファリル、アルキルアザンジイル、アリールアザンジイル、アルキルホスファンジイル、アリールホスファンジイル、またはシクロジエニル(これらは1から20個の炭素原子を有しかつ随意にさらに置換される)、あるいはハロゲン、酸素または硫黄の群から選択され、
    pは0であり、
    mは4であり、
    nは0、1、2または3であり、
    qは0、1、2または3であり、
    そしてn+(基Qの原子価の総和)+1が金属の原子価に等しい)で表される、第4族の金属とヘテロシクロペンタジエニルとを含む、架橋していない有機金属錯体および助触媒を含む、オレフィン性不飽和炭化水素の(共)低重合または(共)重合用触媒組成物であって、前記ヘテロシクロペンタジエニル環の2および5位の一方または双方が、o−トリル、p−t−ブチルフェニル、m−ジクロロフェニル、3,5−t−Bu2−4−MeOC62i−プロピル、i−ブチル、c−Pe(シクロ−ペンチル)、t−ブチル、−C(Me)=CH 2 、−SiMe 3 、−NPh 2 、−NHPh 2 、−BPh 2 、−B(OPh) 2 からなる群から選択された置換基により置換されることを特徴とする前記触媒組成物。
  4. 請求項に記載の触媒組成物の存在下で実施されることを特徴とする、オレフィン不飽和炭化水素の(共)低重合または(共)重合方法。
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