JP4246871B2 - 架橋環式シクロペンタジエン類およびそれを配位子とするジハロビス金属化合物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法および架橋環式シクロペンタジエン類、その架橋環式シクロペンタジエン類を用いるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物およびその製造方法に関する。
【0002】
【発明の技術的背景】
シクロペンタジエン類は、種々の重合体のモノマーとして用いられるとともに、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどの遷移金属のメタロセン化合物の製造に幅広く用いられている。このメタロセン化合物は、オレフィン重合用触媒の有効な配位子成分として広く利用されている。
【0003】
従来、架橋環式シクロペンタジエン類の製造に関しては、たとえば、1,3-ジメチルシクロペンタジエンの製造方法について、特開昭62−72630号公報には、ジシクロペンタジエンをアルカリ金属酸化物の存在下でメタノールと反応させる方法が記載されている。しかしながら、この方法では、位置異性体が副生するなど、目的物を効率よく得ることができないという問題点があった。
【0004】
また、特開平3−215437号公報には、5−メチル−5−ヘキセン−2−オンをアルミナ等の触媒の存在下で、気相環化脱水する方法が記載されている。しかしながら、この方法では、原料が高価である上、反応を気相中で、しかも200℃以上と高温で反応を行わなければならないため、特殊な装置を必要とするという問題点があった。
【0005】
さらに特開平8−208533号公報には、不飽和カルボニル化合物を固体酸触媒の存在下に気相で環化脱水してシクロペンタジエン類を製造する方法が記載されている。しかしながら、この方法においても、反応を気相中で環化脱水し、反応温度が、実施例においては330℃〜430℃と高温で行うため、特殊な装置を必要とするという問題点があった。
【0006】
そこで、本発明者らは、上記問題を解決すべく鋭意研究し、架橋環式シクロペンテノン類を、水素化アルカリ金属と反応させて還元するとともに、得られた架橋環式シクロペンテノール類を、脱水剤と反応させて脱水することにより、特殊な装置を必要とせず、マイルドな条件下で、架橋環式シクロペンタジエン類を高収率で得ることができる新規な製造方法を見出した。
【0007】
また、これまで、下記一般式
【0008】
【化7】
【0009】
で表される架橋環式シクロペンタジエン類は、オレフィン重合用メタロセン触媒の配位子などの用途で、一般式としては示されている例(たとえば特開平9-132537号公報)はあるが、R1とR2とがともにアルキル基である架橋環式シクロペンタジエン類およびその製造方法は、何ら具体的に示されていない。また、本願発明者が調査した限りにおいて、このような化合物の具体的合成例も見当たらなかった。
【0010】
そこで本願発明者らは、このようなシクロペンタジエニル基が2つのアルキル基で置換された新規な架橋環式シクロペンタジエン類を具体的に見出した。
さらに、本発明者らは、上記方法により得られた架橋環式シクロペンタジエン類を用いる新規なジハロビス(η−架橋環式アルキル置換シクロペンタジエニル)金属化合物およびその製造方法を見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
【発明の目的】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであって、特殊な装置を必要とせず、マイルドな条件下で、架橋環式シクロペンタジエン類を高収率で製造する方法を提供することを目的としている。また、シクロペンタジエニル基が2つのアルキル基で置換された架橋環式シクロペンタジエン類を提供することを目的としている。
【0012】
さらに、上記方法により得られた架橋環式シクロペンタジエン類を用いるジハロビス(η−架橋環式アルキル置換シクロペンタジエニル)金属化合物およびその製造方法を提供することを目的としている。
【0013】
【発明の概要】
本発明に係る第1の発明である架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法は、下記一般式[I]
【0014】
【化8】
【0015】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数である]
で表されるシクロペンテノン類を、水素化アルカリ金属と反応させて還元する工程(還元工程A)と、
該還元工程で得られた下記一般式[II]
【0016】
【化9】
【0017】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I]のR1、R2およびnと同義である。]
で表されるシクロペンテノール類を、脱水剤と反応させて脱水する工程(脱水工程B)とを経て、
下記一般式[III]
【0018】
【化10】
【0019】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I]のR1、R2およびnと同義であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]
で表されるシクロペンタジエン類を得ることを特徴としている。
前記水素化アルカリ金属が、水素化ホウ素アルカリ金属化合物であることが好ましく、さらに好ましくは、水素化ホウ素ナトリウムまたは水素化ホウ素カリウムであることが望ましい。また、前記還元工程Aは、−10〜100℃の温度下で行われることが望ましい。前記脱水剤は、強酸であることが好ましい。また、脱水工程Bは、−10〜100℃の温度下で行われることが望ましい。
【0020】
本発明に係る第2の発明である架橋環式シクロペンタジエン類は、下記一般式[IV]
【0021】
【化11】
【0022】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]
で表されることを特徴としている。
本発明に係る第3の発明であるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、
下記一般式[V]
【0023】
【化12】
【0024】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数であり、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子またはフッ素原子のいずれかのハロゲン原子である。]で表されることを特徴としている。
また、本発明に係る前記一般式[V]で表されるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、下記一般式[IV]
【0025】
【化13】
【0026】
[式中、R1、R2、nは、それぞれ上記一般式[V]のR1、R2、nと同義であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]で表されるシクペンタジエン類と、金属ハロゲン化物とを、塩基の存在下に反応させることにより得られることを特徴としている。
【0027】
【発明の具体的説明】
以下本発明に係る第1の発明である架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法、第2の発明である架橋環式シクロペンタジエン類ならびに第3の発明である架橋環式シクロペンタジエン類を用いるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物およびその製造方法について具体的に説明する。
【0028】
[架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法]
本発明に係る第1の発明である架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法では、まず、シクロペンテノン類を水素化アルカリ金属と反応させて該シクロペンテノン類を還元(還元工程A)し、得られたシクロペンテノール類を脱水剤と反応させてシクロペンテノール類を脱水して(脱水工程B)、架橋環式シクロペンタジエン類を得る。
【0029】
架橋環式シクロペンテノン類
本発明に係る架橋環式シクロペンタジエン類の原料となる架橋環式シクロペンテノン類は下記一般式[I]
【0030】
【化14】
【0031】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、水素原子または炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数である]
で表される。
R1、R2の炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基としては、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、sec-ペンチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基などが挙げられる。上記一般式[I]で表される架橋環式シクロペンテノンとしては、具体的には、
ビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
ビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
ビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
ビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
ビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
ビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
ビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
ビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン
などの前記一般式[I]中、R1、R2がともに水素原子である架橋環式シクロペンテノン類;
6-メチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
8-メチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
6-エチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
8-エチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
6-イソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
8-イソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
8-n-ブチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
7-メチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
9-メチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
7-エチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
9-エチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
7-イソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
9-イソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
9-n-ブチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
8-メチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
10-メチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
8-エチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
10-エチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
8-イソプロピルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
10-イソプロピルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
10-n-ブチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
9-メチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
11-メチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
9-エチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
11-エチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
9-イソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
11-イソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
11-n-ブチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
10-メチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
12-メチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
10-エチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
12-エチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
10-イソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
12-イソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
12-n-ブチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
11-メチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
13-メチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
11-エチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
13-エチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
11-イソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
13-イソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
13-n-ブチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
12-メチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
14-メチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
12-エチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
14-エチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
12-イソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
14-イソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
14-n-ブチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オ
13-メチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
15-メチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
13-エチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
15-エチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
13-イソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
15-イソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
15-n-ブチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン
などの前記一般式[I]中、R1、R2のいずれか一方がアルキル基で置換された架橋環式シクロペンテノン類;
6,8-ジメチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
6,8-ジエチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
6,8-ジイソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
6-メチル-8-n-ブチルビシクロ[3,3,0]オクタ−1(8)−エン−7−オン、
7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
7,9-ジエチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
7,9-ジイソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
7-メチル-9-n-ブチルビシクロ[4,3,0]ノナ−1(9)−エン−8−オン、
8,10-ジメチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
8,10-ジエチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
8,10-ジイソプロピルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
8-メチル-10-n-ブチルビシクロ[5,3,0]デカ−1(10)−エン−9−オン、
9,11-ジメチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
9,11-ジエチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
9,11-ジイソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
9-メチル-11-n-ブチルビシクロ[6,3,0]ウンデカ−1(11)−エン−10−オン、
10,12-ジメチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
10,12-ジエチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
10,12-ジイソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
10-メチル-12-n-ブチルビシクロ[7,3,0]ドデカ−1(12)−エン−11−オン、
11,13-ジメチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
11,13-ジエチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
11,13-ジイソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
11-メチル-13-n-ブチルビシクロ[8,3,0]トリデカ−1(13)−エン−12−オン、
12,14-ジメチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
12,14-ジエチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
12,14-ジイソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
12-メチル-14-n-ブチルビシクロ[9,3,0]テトラデカ−1(14)−エン−13−オン、
13,15-ジメチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
13,15-ジエチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
13,15-ジイソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン、
13-メチル-15-n-ブチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカ−1(15)−エン−14−オン
などの前記一般式[I]中、R1、R2のいずれもがアルキル基で置換された架橋環式シクロペンテノン類などが挙げられる。
【0032】
このような架橋環式シクロペンテノン類は、公知の方法によって合成することができ、たとえば、J.Am.Chem.Soc.,100,1799(1978)に記載の方法を用いて合成することができる。
[還元工程A]
水素化アルカリ金属
本発明に係る還元工程Aで用いられる水素化アルカリ金属としては、具体的には、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムなどの水素化ホウ素アルカリ金属化合物、アルコキシ水素化アルミニウムアルカリ金属化合物などが挙げられる。中でも、水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素カリウムが好ましく、水素化ホウ素ナトリウムが特に好ましい。
【0033】
水素化アルカリ金属は、前記の架橋環式シクロペンテノン類に対して、0.5〜8倍モル、好ましくは1〜4倍モル、特に好ましくは2〜3倍モルの量で用いることが望ましい。
溶媒(還元工程A)
本発明に係る還元工程Aにおける還元反応は、好ましくは溶媒の存在下に行う。このような溶媒としては、具体的には、メタノール、エタノールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類、水、DMFなどの溶媒が挙げられる。
【0034】
このような溶媒は、1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
このような溶媒は、前記水素化アルカリ金属100重量部に対して、通常1〜20重量部、好ましくは3〜8重量部、特に好ましくは4〜6重量部の量で用いることが望ましい。
【0035】
反応条件(還元工程A)
本発明に係る架橋環式シクロペンテノン類と水素化アルカリ金属との反応温度は、−10℃〜100℃程度、好ましくは−10℃〜80℃、特に好ましくは0℃〜30℃の範囲であることが望ましい。反応時間は、通常30分〜24時間、好ましくは2時間〜8時間であることが望ましい。また、この反応は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【0036】
架橋環式シクロペンテノン類と水素化アルカリ金属との反応を上記のような条件で行うと、還元反応が選択的に進行し、目的とする架橋環式シクロペンテノール類を収率よく得ることができる。
反応終了後、たとえば反応生成物を含む溶液を酸で中和し、単離精製して、生成物を得ることができる。また、該反応生成物を含む溶液から反応生成物を単離せずに、該反応液を用いて、得られた架橋環式シクロペンテノール類の脱水反応(B)を連続して行うこともできる。これらの生成物のシクロペンテノールに対する収率は、通常70〜90%程度である。
【0037】
このようにして得られる生成物は、下記一般式[II]で表される架橋環式シクロペンタノール類である;
【0038】
【化15】
【0039】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I]のR1、R2およびnと同義である]。
[脱水工程B]
脱水剤
本発明の脱水工程Bに係る前記一般式[II]の脱水反応に用いられる脱水剤としては、酸性の脱水剤であることが好ましく、さらに好ましくは強酸が望ましい。このような酸性脱水剤としては、塩酸、パラトルエンスルホン酸、硫酸などが挙げられる。
【0040】
このような脱水剤は、前記架橋環式シクロペンテノール類に対して、0.01〜1.0倍モル、好ましくは0.05〜0.5倍モル、特に好ましくは0.10〜0.25倍モルの量で用いることが望ましい。
溶媒(脱水工程B)
本発明に係る還元工程Bにおける脱水反応は、好ましくは溶媒の存在下に行う。このような溶媒としては、反応に不活性な溶媒であれば何れも使用可能である。このような溶媒としては、具体的には、前記還元工程Aで用いた溶媒や炭化水素溶媒を用いることができるが、特に、脱水工程Bにおいては、油水分離可能な極性溶媒、たとえばエーテル系溶媒、具体的にはテトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどの溶媒を好ましく用いることができる。このような溶媒は、1種単独でまたは2種以上を混合して使用することができる。
【0041】
このような溶媒は、前記の架橋環式シクロペンテノール類100重量部に対して、通常1〜20重量部、好ましくは3〜10重量部、特に好ましくは5〜7重量部の量で用いることが望ましい。
反応条件(脱水工程B)
本発明に係る架橋環式シクロペンテノール類と脱水剤との反応温度は、−10〜60℃程度、好ましくは0〜40℃、特に好ましくは10〜30℃の範囲であることが望ましい。反応時間は、通常1〜48時間、好ましくは4〜12時間であることが望ましい。また、この反応は、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下で行うことが好ましい。
【0042】
架橋環式シクロペンテノール類と脱水剤との反応を上記のような条件で行うと、目的とする架橋環式シクロペンタジエン類を得ることができる。
反応終了後、たとえば反応生成物を含む溶液を中和し、単離精製して、生成物を得ることができる。これらの生成物のシクロペンテノン類に対する収率は通常70〜90%程度である。
【0043】
このようにして得られる生成物は、下記一般式[III]で表される架橋環式シクロペンタジエン類である;
【0044】
【化16】
【0045】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I]のR1、R2およびnと同義であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]。
本発明により得られる架橋環式シクロペンタジエン類としては、具体的には、
ビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
ビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
ビシクロ[5,3,0]デカジエン、
ビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
ビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
ビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
ビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
ビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン
などの前記一般式[III]中、R1、R2がともに水素原子である架橋環式シクロペンタジエン類;
6-メチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
8-メチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6-エチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
8-エチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6-イソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
8-イソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
8-n-ブチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
7-メチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
9-メチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7-エチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
9-エチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7-イソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
9-イソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
9-n-ブチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
8-メチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
10-メチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8-エチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
10-エチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8-イソプロピルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
10-イソプロピルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
10-n-ブチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
9-メチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
11-メチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9-エチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
11-エチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9-イソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
11-イソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
11-n-ブチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
10-メチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
12-メチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10-エチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
12-エチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10-イソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
12-イソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
12-n-ブチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
11-メチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
13-メチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11-エチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
13-エチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11-イソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
13-イソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
13-n-ブチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
12-メチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
14-メチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12-エチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
14-エチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12-イソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
14-イソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
14-n-ブチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
13-メチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
15-メチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13-エチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
15-エチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13-イソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
15-イソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
15-n-ブチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
などの前記一般式[III]中、R1、R2のいずれか一方がアルキル基で置換された架橋環式シクロペンタジエン類;
6,8-ジメチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6,8-ジエチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6,8-ジイソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6-メチル-8-n-ブチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7,9-ジエチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7,9-ジイソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7-メチル-9-n-ブチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
8,10-ジメチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8,10-ジエチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8,10-ジイソプロピルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8-メチル-10-n-ブチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
9,11-ジメチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9,11-ジエチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9,11-ジイソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9-メチル-11-n-ブチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
10,12-ジメチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10,12-ジエチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10,12-ジイソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10-メチル-12-n-ブチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
11,13-ジメチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11,13-ジエチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11,13-ジイソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11-メチル-13-n-ブチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
12,14-ジメチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12,14-ジエチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12,14-ジイソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12-メチル-14-n-ブチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
13,15-ジメチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13,15-ジエチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13,15-ジイソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13-メチル-15-n-ブチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン
などの前記一般式[III]中、R1、R2のいずれもがアルキル基で置換された架橋環式シクロペンタジエン類などが挙げられる。
【0046】
なお、上記ジエンの2重結合は、異性化により位置異性体を含んでいる場合がある。
[架橋環式シクロペンタジエン類]
本発明に係る第2の発明は、架橋環式シクロペンタジエン類のうち、下記一般式[IV]
【0047】
【化17】
【0048】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]で表される化合物であって、これらは新規化合物である。このような新規化合物としては、具体的には、
6,8-ジメチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6,8-ジエチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6,8-ジイソプロピルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
6-メチル-8-n-ブチルビシクロ[3,3,0]オクタジエン、
7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7,9-ジエチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7,9-ジイソプロピルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
7-メチル-9-n-ブチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン、
8,10-ジメチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8,10-ジエチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8,10-ジイソプロピルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
8-メチル-10-n-ブチルビシクロ[5,3,0]デカジエン、
9,11-ジメチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9,11-ジエチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9,11-ジイソプロピルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
9-メチル-11-n-ブチルビシクロ[6,3,0]ウンデカジエン、
10,12-ジメチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10,12-ジエチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10,12-ジイソプロピルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
10-メチル-12-n-ブチルビシクロ[7,3,0]ドデカジエン、
11,13-ジメチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11,13-ジエチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11,13-ジイソプロピルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
11-メチル-13-n-ブチルビシクロ[8,3,0]トリデカジエン、
12,14-ジメチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12,14-ジエチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12,14-ジイソプロピルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
12-メチル-14-n-ブチルビシクロ[9,3,0]テトラデカジエン、
13,15-ジメチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13,15-ジエチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13,15-ジイソプロピルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエン、
13-メチル-15-n-ブチルビシクロ[10,3,0]ペンタデカジエンなどが挙げられる。
【0049】
なお、上記ジエンの2重結合は、異性化により位置異性体を含んでいる場合がある。
[ジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物とその製法]
次に、本発明に係る第3の発明であるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物およびその製造方法について説明する。
【0050】
本発明に係るジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、前記により得られた前記一般式[IV]で表される架橋環式シクロペンタジエン類と、金属ハロゲン化物とを、塩基の存在下に反応させて、ジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物を合成することができる。
すなわち、下記一般式[I-1]
【0051】
【化18】
【0052】
[式中、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数である]
で表されるシクロペンテノン類を、水素化アルカリ金属と反応させて還元する工程(還元工程A)と、
該還元工程で得られた下記一般式[II-1]
【0053】
【化19】
【0054】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I-1]のR1、R2およびnと同義である。]
で表されるシクロペンテノール類を、脱水剤と反応させて脱水する工程(脱水工程B)とを経て、
下記一般式[IV]
【0055】
【化20】
【0056】
[式中、R1、R2およびnは、それぞれ上記一般式[I-1]のR1、R2およびnと同義であり、5員環内の破線は該5員環が2つの2重結合を含むことを示す]で表されるシクロペンタジエン類と、金属ハロゲン化物とを、塩基の存在下に反応させて、ジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物を合成することができる。
【0057】
この、シクロペンタジエン類と、金属ハロゲン化物とを、塩基の存在下に反応させて、ジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物を合成する反応では、反応に不活性な溶媒を用いることができ、たとえば、予め架橋環式シクロペンタジエン類と、塩基とを溶媒中で反応させ、次いで、この反応液と金属ハロゲン化物の懸濁液とを混合する方法を用いることが望ましい。
【0058】
本発明で用いる塩基としては、n-ブチルリチウム、水素化ナトリウムなどを用いることができる。
架橋環式シクロペンタジエン類と、塩基とを予め混合させる溶媒としては、反応に不活性な溶媒、たとえば、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類、n-ヘキサン、シクロヘキサンなどの飽和脂肪族または脂環系溶媒、トルエン、ベンゼンなどの芳香族系溶媒などが挙げられる。
【0059】
塩基は、通常、前記架橋環式シクロペンタジエン類に対し、0.8〜1.5倍モル、好ましくは0.9〜1.2倍モル、特に好ましくは0.98〜1.08倍モルの量で用いることが望ましい。
前記架橋環式シクロペンタジエン類と、塩基との反応温度は、通常−20〜50℃、好ましくは0〜30℃であり、反応時間は、通常30分〜48時間、好ましくは、5〜30時間である。
【0060】
本発明で用いるハロゲン化金属化合物としては、ハロゲン化チタニウム、ハロゲン化ジルコニウムまたはハロゲン化ハフニウムが挙げられ、このうち、(ハロゲン化ジルコニウム)が好ましく用いられる。このようなハロゲン化金属化合物としては、具体的には、チタニウム(II)、(III)および(IV)のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物;ジルコニウム(II)、(III)および(IV)のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物;ハフニウム(II)、(III)および(IV)のフッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物などが挙げられる。このうち、チタニウム(IV)、ジルコニウム(IV)、ハフニウム(IV)のハロゲン化物が好ましく、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、四塩化ハフニウムが特に好ましい。
【0061】
ハロゲン化金属化合物を懸濁させるための溶媒としては、反応に不活性な溶媒として、たとえば、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、テトラヒドロフラン、1,3-ジオキソラン、ジメトキシエタン、ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなどのエーテル類を用いることができる。
金属ハロゲン化物は、架橋環式シクロペンタジエン類に対して、0.3〜0.8倍モル、好ましくは0.4〜0.6倍モル、特に好ましくは0.45〜0.55倍モルの量で用いることが望ましい。
【0062】
本発明に係るジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、前記架橋環式シクロペンタジエン類と塩基と反応液に、金属ハロゲン化物の懸濁液を加えて得ることができ、この際の反応温度は、通常−20〜50℃、好ましくは0〜30℃であり、反応時間は、通常3〜72時間、好ましくは、10〜48時間である。
【0063】
上記の方法によって得られるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、下記一般式[V]で表され、オレフィン重合触媒、アセチレン類のカルボメタル化試薬、モノヒドリド同族体の原料合成、シリコーン材及びゴムの加硫剤として有用である。
【0064】
【化21】
【0065】
式中、R1、R2は、それぞれ独立に、炭素原子数1〜6の直鎖または分岐状の飽和アルキル基であり、nは、3〜10の整数であり、Mは、Ti、ZrまたはHfであり、Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子またはフッ素原子のいずれかのハロゲン原子である。
このような前記一般式[V]で表されるジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物は、新規化合物である。その具体例としては、前記一般式[IV]の具体例として列挙した架橋環式基シクロペンタジエン類と、ハロゲン化チタニウム、ハロゲン化ジルコニウムあるいはハロゲン化ハフニウムとの反応により生成する、ジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物が挙げられる。好ましい生成物としては、たとえば相当するチタニウムジクロリド化合物、ジルコニウムジクロリド化合物あるいはハフニウムジクロリド化合物が挙げられる。
【0066】
【発明の効果】
本発明に係る、第1の発明である架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法によれば、特殊な装置を必要とせず、マイルドな条件下で、架橋環式シクロペンタジエン類を高収率で製造することができる。また、本発明に係る第2の発明によれば、新規な架橋環式シクロペンタジエン類を提供することができる。さらに、本発明に係る第3の発明によれば該架橋環式シクロペンタジエン類を配位子として有するようなジハロビス(η−架橋環式シクロペンタジエニル)金属化合物を提供することができる。
【0067】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、これらの実施例により本発明は限定されるものではない。
【0068】
【実施例1】
[7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オールの合成]
水素化ホウ素ナトリウム0.76g(20mmol)のテトラヒドロフラン(THF)5gの懸濁液に、J.Am.Chem.Soc.,100,1799(1978)の方法に従って調製した7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オン1.64g(10mmol)のメタノール(4g)溶液を、10分かけて滴下した。室温(25℃)で4時間撹拌した後、反応液を10℃以下に冷却し、2Nの塩酸10gを滴下してphが7になるよう中和した。この反応液に、酢酸エチル10gを加えて、分液後、有機層を水洗いし、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾別後、溶媒を減圧留去し、無色油状の化合物1.94gを得た。(純度73%、収率85%)
得られた化合物をCDCl3に加え1H-NMR(400MHz)で分析したところ、7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オールであることが確認できた。この1H-NMR(400MHz)による分析結果を図1に示す。
[7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエンの合成]
前記のようにして合成した7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オール3.38g(15mmol)のシクロヘキサン(10g)-THF(10g)溶液に、2Nの塩酸2gを滴下して、室温(25℃)で9時間撹拌した。この反応液に飽和NaHCO3水溶液4mmmolを加えてpH9とした。この反応混合物に、シクロヘキサン10gを加え、分液後、有機層を水洗いし、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾別後、溶媒を減圧留去し、無色油状の化合物3.15gを得た。純度は63%、前記7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オールに対する収率は90%であった。
【0069】
得られた化合物をCDCl3に加え1H-NMR(400MHz)で分析したところ、この化合物は7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエンであることが確認できた。この1H-NMR(400MHz)による分析結果を図2に示す。
【0070】
【実施例2】
[ジクロロビス{7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエニル}ジルコニウムの合成]
実施例1の方法で合成した7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエン2.35g(10mmol)のTHF(6g)溶液を、窒素雰囲気下で、5℃まで冷却した。この溶液に、n-BuLi(10.4mmol)のヘキサン溶液6.5ml(1.6mmol)を滴下した。滴下後、反応溶液を徐々に室温(25℃)まで昇温し、この温度で24時間撹拌し、黄褐色の懸濁液とした。次に、四塩化ジルコニウム1.16g(5mmol)のヘプタン(10g)に添加した懸濁液を氷冷て、10℃以下に保ちながら、得られた前記黄褐色懸濁液を滴下した。その後、反応溶液を室温(25℃)まで昇温し、48時間撹拌し、黒褐色の懸濁液を得た。この黒褐色の懸濁液を濾過し、得られた黄褐色の溶液から溶媒を留去し、黄褐色の粘性油1.02gを得た。この黄褐色粘性油にヘプタン10gを加え、析出した結晶を濾別し、20mgの結晶を得た。純度は約90%、前記7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエンに対する収率は1%であった。
【0071】
得られた化合物をCDCl3に加え1H-NMR(400MHz)で分析したところ、この化合物はジクロロビス{7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエニル}ジルコニウムであることが確認できた。この1H-NMR(400MHz)による分析結果を図3に示す。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナ-1(9)-エン-8-オールのNMRスペクトルのチャートである。
【図2】図2は、7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエンのNMRスペクトルのチャートである。
【図3】図3は、ジクロロビス{7,9-ジメチルビシクロ[4,3,0]ノナジエニル}ジルコニウムのNMRスペクトルのチャートである。
Claims (8)
- 下記一般式[I]
- 前記水素化ホウ素アルカリ金属化合物が、水素化ホウ素ナトリウムまたは水素化ホウ素カリウムであることを特徴とする請求項1に記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 前記水素化ホウ素アルカリ金属化合物を、前記シクロペンテノン類に対して、0.5〜8倍モルの量で用いることを特徴とする請求項1または2に記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 前記還元工程Aを、−10〜100℃の温度で行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 前記還元工程Aの反応時間が、30分〜24時間であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 前記脱水剤が、強酸であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 前記脱水工程Bを、−10〜100℃の温度で行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の架橋環式シクロペンタジエン類の製造方法。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の方法を用いて、下記一般式[IV]
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