JP3998743B2 - ブリッジされたシクロペンタジエニル誘導体およびそれらの製造法 - Google Patents
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Description
本発明は、シクロペンタジエニル型の新規なブリッジされた化合物およびそれらの製造法に関する。
【0002】
アルファ−オレフィンの単独重合および共重合用の最も有用な可溶性触媒は、ビス−インデニル、ビス−フルオレニル型の配位子、または混合された、例えばフルオレニルシクロペンタジエニル配位子、を有するジルコニウムまたはチタンの錯体からなることは公知である(P.c. Mohring, N.J. Coville, J. Organomet. Chem.479、1、1994)。
【0003】
これらの配位子は、ブリッジされていても、ブリッジされていなくてもよい。特に高分子量に関して、最良の結果は、ブリッジされた配位子で得られる(J.C.W. Chien およびD. He, Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry、 Vol. 29(1991)、1585頁参照)。
【0004】
テトラヒドロインデニル誘導体は、特にコモノマーおよびターモノマーを取り入れるのに、対応する不飽和誘導体よりも効率的であり、したがって、現在最も広く使用されている触媒の1種である。
【0005】
しかし、インデニルおよびフルオレニル型の配位子は容易に入手できるのに対し、対応するテトラヒドロインデニル誘導体は、出発配位子を化学的に選択的に水素化するのが困難なので、ジルコニウム錯体の直接水素化によって得る、という問題がある。
【0006】
ジルコニウムとの錯体を水素化する方法には、様々な欠点がある。事実、専門家により示唆されている様に(E. Samuel, Bull. Soc. Chim. Fr, 3548、1966、およびS. Collinsら、J. Organometallic Chem. 、342、21、1988参照)、低収率および/または激しい条件のために、この水素化を行なうのは困難である。その上、ジルコニウムのインデニル錯体の水素化方法は、テトラヒドロインデニル型の2種類の同等の配位子を形成させる。実際、この方法により1個のテトラヒドロインデニル配位子および1個のインデニル配位子を有する非対称形錯体を得ることは不可能である。
【0007】
ここで、新規なブリッジされたシクロペンタジエニル誘導体が開発されたが、これらの物質は、その構造により、上記の水素化工程を必要としないので、上記の欠点を克服できる。
【0008】
そこで、本発明は、一般式(I) のシクロペンタジエニルのブリッジされた誘導体に関するものである。
A−X−B (I)
式中、
1)Aは一般式(II)を有する単官能性ヒドロカルビル基であり、
【化4】
(式中、RおよびR* はH、炭素数1〜3の単官能性アルキル基、および単官能性アルキルアリール基またはアリール基から選択されるが、ただし、Hとは異なるRの数は2を超えることはなく、少なくとも1個のR* はHであり、好ましくはすべてのRがHであり、R* はHおよびCH3 から選択される)
2)nは2〜20の整数であり、好ましくは3、4、5、6、および10から選択され、
3)−X−はAおよびBの間のブリッジであり、a)直鎖、分枝鎖または環状のC2 〜C20アルキレン基、b)アルキルまたはアリール置換された、1〜2個のケイ素原子を有するシラニレン基、c)アルキル置換されたシラアルキレン基、およびd)テトラアルキルまたはテトラアリール置換された、シロキサシラニレン基、つまり−Si(R1 )2 −O−Si(R2 )2 −、から選択された2官能性基からなり、
4)Bは、e)上記のA基のいずれか、およびf)シクロペンタジエニル基から選択された単官能性ヒドロカルビル基である。
【0009】
基Aは単官能性シクロペンタジエニル基であり、その対応する炭化水素(以下、AHと略称する)は審査中の特許出願IT−A−MI 95A 002707号明細書に記載されている。R* が両方ともHである炭化水素AHの代表例を表1に示す。上記の炭化水素の名称は、Beilstein Institute-Beilstein Information SystemのAutonom program を使用して得ており、炭素原子の数は式(IIa) における数と同じである。
【化5】
【0010】
一実施態様では、炭化水素AH、したがって対応する単官能性ヒドロカルビル基Aは、下記から選択される。
− 2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロアズレン(R* =R=Hおよびn=5)、
− 4,5,6,7,8,9−ヘキサヒドロ−2H−シクロペンタシクロオクテン(R* =R=Hおよびn=6)、
− 4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2H−シクロペンタシクロドデセン(R* =R=Hおよびn=10)、
− 1−メチル−4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2H−シクロペンタシクロドデセン(R* =CH3 、R=H、n=10)。
【0011】
一実施態様では、−X−は、炭素数2〜20の直鎖、分枝鎖または環状のアルキレン基である。直鎖−X−の代表例は、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレンおよびヘキシレンである。分枝鎖−X−の代表例は、イソプロピリデン(CH3 −C−CH3 )、イソブチリデン(CH3 −C−C2 H5 )、3−ペンチレン(C2 H5 −C−C2 H5 )およびジフェニルメチレン(C6 H5 −C−C6 H5 )である。環状アルキレン−X−基の代表例は、シクロブチレン、シクロペンチレンおよびシクロヘキシレンである。
【0012】
別の実施態様では、−X−は、アルキルまたはアリール置換された、1〜2個のケイ素原子を有するシラニレン基、例えばジメチルシラニレン、またはSi(CH3 )2 −、ジエチルシラニレン、テトラメチルジシリルアニレン、または−Si(CH3 )2 −Si(CH3 )2 −、ジメチルジエチルジシラニレン、好ましくはジメチルシラニレン、である。
【0013】
別の実施態様では、−X−基は、ケイ素−炭素配列、すなわちアルキル置換されたシラアルキレン基、例えば−Si(R’)2 −Si(R”)2 −、からなり、ここでR’は低級アルキルであり、R”は水素または低級アルキルである。シラアルキレン基の代表例は、1−シラ−1,1−ジメチルエチレン、2−シラ−2,2−ジメチルプロピレンおよび1,3−ジシラ−1,1,3,3−テトラメチルプロピレンである。
【0014】
もう一つの実施態様では、X基はテトラアルキルまたはテトラアリール置換された、シロキサシラニレン、すなわち−Si(R1 )2 −O−Si(R2 )2 −、であり、ここでR1 およびR2 は、同一であるか、または異なるものであって、アルキル基またはアリール基であり得る。
【0015】
好ましい実施態様では、−X−は直鎖または分枝鎖のアルキレン誘導体およびジアルキルシラニレンから選択され、より好ましくはエチレン、イソプロピリデンおよびジメチルシラニレンから選択される。
【0016】
Bに関する限り、これはe)上記のA基のいずれか、およびf)シクロペンタジエニル基から選択される単管能性ヒドロカルビル基である。
【0017】
Bが上記のA誘導体のいずれかに等しい場合、一般式(I) を有する物質は、同一であるか、または異なった、ブリッジ−X−から2位置で互いに結合された2個のシクロペンタジエニルA誘導体からなる。
【0018】
我々は、これらの構造をA−X−A’と呼ぶが、ここでAおよびA’は、同一であるか、または異なるものであって、両方が一般式(II)を有するが、ただし、ブリッジされた物質A−X−A’において、シクロペンタジエニル環の二重結合は3,3a−および1,(n+3)a−の位置または1,2−および3a,(n+3)a−の位置にあることができ、ここでnは上記の意味を有し、一般式(IIa) の中で表される位置の番号付けは、上記のAutonom program から得られる。
【0019】
A’がAと同一であるか、または異なったA−X−A’構造の代表的な例は表2a、2b、2cおよび2dに示す通りである。
【0020】
Bが一般式(II)を有するヒドロカルビル基に属さない場合、Bは、シクロペンタジエニル、インデニル、フルオレニルおよび関連するアルキル、アリール、トリアルキルシリル置換された誘導体から選択された単官能性シクロペンタジエニル基(f)であり、(f)は好ましくはシクロペンタジエニル、インデニルおよびフルオレニルから選択される。簡単にするために、これらの化合物をA−X−Cと呼ぶことにする。
【0021】
注意すべきは、A−X−A’物質に関して上に記載した様に、ブリッジされた物質A−X−Cにおいて、ヒドロカルビル基Aのシクロペンタジエニル環の二重結合は3,3a−および1,(n+3)a−または1,2−および3a,(n+3)a−の位置にあることができ、nは上記の意味を有し、一般式IIa で表される位置の番号付けは上記のAutonom program から得られることである。単官能性シクロペンタジエニル基(f)に対応する炭化水素をFHと呼ぶことにする。
【0022】
上記のシクロペンタジエニル誘導体(f)のブリッジ−X−に対する接続点は、公知の技術で通常得られる接続点である。例えば、インデンはブリッジ−X−に1位置で結合し、フルオレンは5員環(5-term cycle)の非縮合位置でのみ結合する。
【0023】
表3a〜3dにA−X−C型の構造の例を示すが、ここでCは単官能性シクロペンタジエニル基(f)のいずれかである。
【0024】
本発明のもう一つの目的は、一般式(I) を有し、−X−が分枝鎖または環状アルキレン誘導体から、およびジアルキル置換されたシラニレンから、選択される化合物の製造法に関する。
【0025】
上記の化合物は、上記の炭化水素A−Hから(すなわち一般式IIa を有する基Aに対応する炭化水素から)出発し、−X−の構造に応じてことなる方法により製造される。
【0026】
−X−がR3 −C−R4 型の2官能性誘導体であり、R3 およびR4 が単官能性C1 〜C5 アルキル基およびフェニルから選択されるか、またはR3 およびR4 が一緒になってC4 〜C5 アルキレン基を形成する場合、反応は2工程で行なう。
【0027】
この場合、本発明は一般式A−X−Bを有し、AおよびBが上記の意味を有し、−X−がR3 −C−R4 型の基であり、R3 およびR4 が上記の意味を有する化合物の製造法に関し、下記の工程を包含する。
i)上記の一般式A−Hを有する化合物と、一般式R3 −CO−R4 を有するケトンが縮合し、一般式(III)
【化6】
を有するフルベンを形成させる工程、および
ii) 工程(i) で得たフルベン化合物に、上記の炭化水素AHおよびFHのいずれかから選択された炭化水素BHを付加させる工程。
【0028】
上記反応の工程(i) は、塩基性環境、好ましくは第3級アルコールのアルコラート、さらに好ましくはカリウムt−ブチラート、中で行なう。
【0029】
上記製造法の工程(ii)は、好ましくは炭化水素BHの陰イオンを製造し、続いて上記の陰イオンを工程(i) で得た生成物(III) と相互作用させることにより行なう。
【0030】
注意すべきは、上記の製造法により、−X−が、常に2位置にある基Aと、公知の技術により規定される位置にあるシクロペンタジエニル基Bの間にブリッジを形成する化合物を製造できることである。
【0031】
本発明のさらなる目的は、一般式(III) を有し、n、R、R* 、R3 およびR4 が上記の意味を有し、好ましくはR=Hであり、R* がHおよびCH3 から選択され、R3 =R4 =CH3 またはC6 H5 であり、nが3、4、5、6、および10から選択される、フルベン型の中間体に関する。
【0032】
本発明の別の目的は、一般式A1−X−A1(ここでXはジアルキルシラニレンであり、互いに同じであるA1は上記のA基から選択される)を有する化合物を得るための方法に関するものであり、炭化水素A1Hを、ジアルキルジハロゲンシラン、好ましくはジアルキルジクロロシラン、と、A1H/ジアルキルジハロゲンシランのモル比約2/1で反応させることを含んでなるものである。
【0033】
好ましい実施態様では、この方法は、炭化水素A1Hの陰イオンを、好ましくはアルキルリチウムで製造し、この陰イオンをジハロゲンシランと相互作用させることにより行なう。
【0034】
本発明のさらなる目的は、一般式A1−X−Bを有し、−X−がジアルキルシラニレンであり、A1基が上記のA基から選択された単官能性ヒドロカルビル基であり、BがA2(A2は、上記のA基のいずれかであり、A1とは異なる)およびシクロペンタジエニル基(f)から選択される化合物を得るための、2工程で行なう方法に関し、第一工程(工程a)では、化合物A1Hをジアルキルジハロゲンシラン、好ましくはジアルキルジクロロシラン、と、A1H/ジアルキルジハロゲンシランのモル比約1/1で反応させることを含んでなり、第二工程では、工程(a)で得た化合物を炭化水素BHと、工程(a)で得た生成物に対して実質的に等モル比で反応させることを含んでなる。
【0035】
好ましい実施態様では、第一工程で、炭化水素A1Hの陰イオンを、好ましくはアルキルリチウムで製造し、続いて、上記の陰イオンをジハロゲンシランと、実質的に1/1のモル比で反応させる。第二工程で、炭化水素BHの陰イオンを、好ましくはアルキルリチウムで製造し、上記の陰イオンを、第一工程で得た化合物と、モル比約1/1で反応させる。
【0036】
下記の諸例により本発明をより詳細に説明する。
【0037】
例1 ビス(2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロアズレン−2−イル)ジメチルシランの合成
n−ブチルリチウム2.5Mのヘキサン溶液12mlを、室温で、100mlのTHF中に2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロアズレン(同じ本発明者による係属中の特許出願IT−A−MI 95A 002707号明細書に記載されている様にして製造)4.1グラム(0.03モル)を含有する溶液に加える。発熱反応がおき、白色の固体が形成される。この混合物を2時間攪拌し、次いで−70℃に冷却し、ジメチルジクロロシラン1.93グラム(0.015モル)を約20分間かけて加える。温度を一晩かけて上昇させ、最終的に黄色の溶液が得られる。
【0038】
溶剤を蒸発させた後、生成物を石油エーテルで溶離するシリカゲルカラムで精製する。
【0039】
得られる生成物は出発物質のジエンで汚染されているので、この画分を機械的真空下に24時間おき、ジエンを除去する。
【0040】
生成物2.2グラム(収率45%)が得られるが、これはNMRおよびGC分析によれば純粋である。
【0041】
1H−NMRスペクトル(CDCl3 、TMSに対する ppm)は、6.03(bs,4H)、3.07(bs,2H)、2.50(m,8H)、1.90−1.50(bs,12H)、−0.2(s,6H)である。
【0042】
例2 2−[1H−インデン−1−イル)−1−メチル−エチル]−2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロ−アズレンの合成
MeOH10mlおよびアセトン10mlに2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロアズレン4.5グラム(0.033モル)およびカリウムt−ブチラート0.3グラムを入れて溶液を製造する。上記の溶液を20時間還流させた後、さらに2.7グラムのカリウムt−ブチラートを加える。この混合物を還流温度に25時間さらに維持し、その後、混合物を水中に注ぎ込み、エチルエーテルで抽出する。
【0043】
中和および除湿した後、エーテル抽出液を蒸発させ、残留物をシリカゲルカラム上、石油エーテルで溶離させることにより精製する。
【0044】
2−イソプロピリデン−2,4,5,6,7,8−ヘキサヒドロ−アズレンのフルベン誘導体3.8グラムが黄色の固体として得られる(収率66%)。この化合物の 1H−NMRスペクトル(CDCl3 、TMSに対する ppm)は、6.13(s,2H)、2.47(m,4H)、2.09(s,6H)、1.64(m,6H)である。
【0045】
インデン(4.0グラム、0.034モル)のエーテル溶液(100ml)を調製する。ブチルリチウム2.5Mのヘキサン溶液12mlを加え、この混合物を3時間攪拌する。
【0046】
次いでこの溶液にフルベン誘導体を加え、約−70℃に冷却する。温度を上昇させ、混合物を48時間攪拌する。
【0047】
次に反応混合物を水中で加水分解し、エチルエーテルで抽出し、蒸発後、固体が得られるので、これを、溶離液として石油エーテルを使用するシリカゲルカラム上で精製する。
【0048】
生成物4.5グラムが得られる(収率74%)。
【0049】
この生成物の 1H−NMRスペクトル(CDCl3 、TMSに対する ppm)は、7.4−7.0(m,4H)、6.8(dd,1H)、6.45(dd,1H)、5.95(s,1H)、3.60(bs,1H)、3.10(bs,2H)、2.40(m,6H)、1.23(s、3H)、0.94(s、3H)である。
【0050】
例3 ビス(デカヒドロシクロペンタシクロドデセン−2−イル)ジメチルシランの合成
BuLi2.5Mのヘキサン溶液22mlを、ペンタン100ml中に4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2H−シクロペンタシクロドデセン(同じ本発明者による係属中の特許出願IT−A−MI 95A 002707号明細書に記載されている様にして製造)11グラム(0.03モル)を含む溶液に加える。この混合物を一晩攪拌し、得られた固体を濾過し、乾燥させて、対応するリチウム塩9.0グラムを得る。
【0051】
上記のリチウム塩3.4グラム(0.16モル)をTHF(100ml)に入れて溶液を調製する。
【0052】
このTHF溶液に、−70℃で、ジメチルジクロロシラン1.0グラム(0.008モル)を約20分間かけて加える。温度を一晩かけて上昇させ、最終的に黄色の溶液が得られる。
【0053】
溶剤を蒸発させた後、エチルエーテルを加え、混合物を希塩酸で加水分解させる。エーテル抽出液を中性になるまで洗浄し、乾燥させ、蒸発させる。残留物(3.7グラム)を石油エーテルで溶離するシリカゲルカラムで精製する。
【0054】
生成物2.2グラム(収率62%)が得られるが、これはNMR分析によりビス(4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2H−シクロペンタシクロドデセン−2−イル)ジメチルシランの混合物であることが確認される。 1H−NMR(CDCl3 、TMSに対する ppm):6.62(s)、6.39(bs)、6.21(bs)、6.12(bs)、3.23(m)、2.91(s)、2.35(m)、1.88−0.84(m)、0.08(bs)、−0.21(bs)
【0055】
13C−NMR(CDCl3 、TMSに対する ppm):153.35、146.07、146.02、141.49、141.04、138.44、132.29、132.01、127.09、125.09、124.89、121.46、61.37、46.25、39.49、32.30、30.96、30.76、28.94、28.90、24.30。
【0056】
例4 1,2−ビス(1−メチル−4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2H−シクロペンタシクロドデセン−2−イル)ジメチルシランの合成
BuLiのヘキサン溶液28ml(70×10-3モル)を、IT−A−MI 95A 002707明細書の例4に準じて製造した1−メチル−4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2−H−シクロペンタシクロドデセン15.1g(69.2×10-3モル)に加え、ペンタン100mlで希釈する。この混合物を一晩攪拌し、次いで濾過する。固体を回収し、乾燥させて、対応するリチウム塩12gを得る。
【0057】
上記のリチウム塩5.6g(25.7×10-3モル)を無水THF100mlに溶解させ、−70℃に冷却した溶液に、ジクロロシラン1.7グラム(13.2×10-3モル)を加え、温度を一晩かけて20℃に上昇させる。溶剤を蒸発させた後、ジエチルエーテルを加え、反応混合物を希HClで加水分解する。有機相を中性になるまで洗浄し、除湿し、蒸発させる。残留物を石油エーテルで溶離するシリカゲルカラムで精製する。
【0058】
1,2−ビス(1−メチル−4,5,6,7,8,9,10,11,12,13−デカヒドロ−2−H−シクロペンタシクロドデセン−2−イル)ジメチルシラン3.5g(収率55%)が得られる。
【0059】
【化7】
【0060】
【化8】
【0061】
【化9】
【0062】
【化10】
【0063】
【化11】
【0064】
【化12】
【0065】
【化13】
【0066】
【化14】
【0067】
【化15】
Claims (17)
- 一般式(I) を有するブリッジされたシクロペンタジエニル誘導体。
A−X−B (I)
[式中、
1)Aは一般式(II)
を有する単官能性ヒドロカルビル基であり、
2)nは2〜20の整数であり、
3)−X−はAおよびBの間のブリッジであり、a)直鎖、分枝鎖または環状のC2 〜C20アルキレン基、b)アルキルまたはアリール置換された、1〜2個のケイ素原子を有するシラニレン基、c)アルキル置換されたシラアルキレン基、およびd)テトラアルキルまたはテトラアリール置換された、シロキサシラニレン基、つまり−Si(R1 )2 −O−Si(R2 )2 −、から選択された2官能性基からなり、
4)Bは、e)前記A基のいずれか、およびf)シクロペンタジエニル基から選択された単官能性ヒドロカルビル基である] - すべてのRがHであり、R* がHおよびCH3 から選択される、請求項1に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- nが3、4、5、6および10から選択される、請求項1に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- R=R* =Hであり、nが5、6および10から選択される、請求項1に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- −X−が直鎖または分枝鎖のアルキレン誘導体およびジアルキルシラニレンから選択される、請求項1に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- −X−がエチレン、イソプロピリデンおよびジメチルシラニレンから選択される、請求項5に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- Bが、シクロペンタジエニル、インデニル、フルオレニルおよび関連するアルキル、アリール、トリアルキルシリル置換された誘導体から選択された単官能性シクロペンタジエニル基(f)である、請求項1に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- Bが、シクロペンタジエニル、インデニルおよびフルオレニルから選択された単官能性シクロペンタジエニル基(f)である、請求項7に記載のシクロペンタジエニル誘導体。
- 一般式A−X−Bを有し、AおよびBが前記の意味を有し、−X−がR3 −C−R4 型の基であり、R3 およびR4 が単官能性C1 〜C5 アルキル基およびフェニルから選択されるか、またはR3 およびR4 が一緒になってC4 〜C5 アルキレン基を形成する化合物の製造法であって、
i)前記一般式A−Hを有する炭化水素および一般式R3 −CO−R4 を有するケトンを縮合させて、一般式(III)
ii) 工程(i) で得た一般式(III) を有するフルベン化合物に、請求項1に記載の単官能性ヒドロカルビル基(e)および(f)に対応する炭化水素のいずれかから選択された炭化水素BHを付加させる工程、
が関与することを特徴とする方法。 - 工程(i) が、塩基性環境中で行なわれ、工程(ii)が、炭化水素BHの陰イオンを製造し、続いて前記陰イオンを工程(i) で得たフルベン中間体(III) と相互作用させることにより行なわれる、請求項9に記載の方法。
- R* がHおよびCH3 から選択され、R=Hであり、R3 =R4 =CH3 またはC6 H5 であり、nが3、4、5、6および10から選択される、請求項9に記載の方法。
- 一般式R3 −CO−R4 を有するケトンがアセトンであり、nが5、6および10から選択される、請求項11に記載の方法。
- R=Hであり、R* がHおよびCH3 から選択され、R3 =R4 =CH3 であり、nが3、4、5、6および10から選択される、請求項13に記載のフルベン誘導体。
- 一般式A1−X−A1を有し、−X−がジアルキルシラニレンであり、A1基が、互いに同じであり、前記A基から選択される化合物の製造方法であって、炭化水素A1Hを、ジアルキルジハロゲンシランと、A1H/ジアルキルジハロゲンシランのモル比2/1で反応させることを特徴とする方法。
- ジアルキルジハロゲンシランがジアルキルジクロロシランである、請求項15に記載の方法。
- 一般式A1−X−Bを有し、−X−がジアルキルシラニレンであり、A1が前記A基から選択された単官能性ヒドロカルビル基であり、Bが、A2(A2は、前記A基のいずれかであるが、ただしA1とは異なる)およびシクロペンタジエニル基(f)から選択される化合物の製造法であって、前記方法を2工程で行ない、第一工程(工程a)では、化合物A1Hをジアルキルジハロゲンシランと、A1H/ジアルキルジハロゲンシランのモル比1/1で反応させ、第二工程では、工程(a)で得た化合物を炭化水素BHと、工程(a)で得た生成物に対して本質的に等モル比で反応させることを特徴とする方法。
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