JP4418228B2 - メタロセン、オレフィンポリマー製造用の触媒系における使用 - Google Patents
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S526/00—Synthetic resins or natural rubbers -- part of the class 520 series
- Y10S526/943—Polymerization with metallocene catalysts
Description
つい最近、WO01/47939号において、同じ出願人の名前で、新しい種類の複素環式のメタロセンが開示された。
Mは、ジルコニウム、チタニウムおよびハフニウムから構成される群から選択され;好ましくはMは、ジルコニウムまたはハフニウムであり;より好ましくはMは、ジルコニウムである;
Xは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、R、OR、OR'O、OSO2CF3、OCOR、SR,NR2またはPR2基(式中、R置換分は、元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;かつR’置換分は、C1〜C20のアルキリデン、C6〜C20のアリーリデン、C7〜C20のアルキルアリーリデン、C7〜C20のアリールアルキリデンから構成される群から選択される2価の基である)であり;好ましくはXは、ハロゲン原子、R、OR'OまたはOR基であり;より好ましくは、Xは、塩素またはメチルである;
R2は、水素原子または線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル基である;
R3およびR4は、同一または異なって、水素原子または元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;またはそれらは共に、元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができ、前記環は任意に1以上の置換基を有し、好ましくはR3およびR4は、水素原子、メチルまたはそれらが縮合した飽和もしくは不飽和の5または6員環を形成する;
R7およびR8は、同一または異なって、水素原子または元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;好ましくはR7およびR8は、C1〜C20アルキルまたはC6〜C20アリール基であり、より好ましくはそれらはメチルまたはフェニルである;
T1は、硫黄(S)原子、酸素(O)原子またはNR基(Rは上で定義)であり;好ましくは置換分NRは、N−メチル、N−エチル、N−ブチルまたはN−フェニル基であり;好ましくはT1は、酸素または硫黄であり、より好ましくはT1は、硫黄である;
R9、R10およびR11は、同一または異なって、水素原子または元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;またはR9およびR10は共に、元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができ、前記環は任意に1以上の置換基を有し、
好ましくはR11は、水素原子であり、好ましくはR9およびR10は、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル基であり、またはそれらは元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成し、前記環は任意に1以上の置換基を有し;より好ましくはR9およびR10は、任意に1以上の置換基を有する、縮合したベンゼン環を形成する;
m1、m2、m3、m4およびm5は、0または1であり;より正確には、対応するT2、T3、T4、T5およびT6が窒素原子のとき、m1、m2、m3、m4およびm5のそれぞれは0であり、対応するT2、T3、T4、T5およびT6が炭素原子のとき、1である;
R12、R13、R14、R15およびR16は、同一または異なって、水素原子または元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;または2個の近隣するR12、R13、R14、R15は、R12、R13、R14、R15およびR16の少なくとも1つが水素原子とは異なり、かつ2以上でないT2、T3、T4、T5およびT6が窒素原子であるならば、共に、元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができる)
の基である)]
のメタロセン化合物を提供する。
R14は、水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR14は、分岐状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキルまたはC6〜C20アリール基であり;より好ましくは、R14は、1以上のアルキル基または式C(R17)3(式中、R17は、同一または異なって、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキル基であり;好ましくは、R17は、メチルである)の基で任意に置換された、フェニル基である)
を有する。
R13およびR15は、水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR13およびR15は、分岐状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基またはCF3基であり;より好ましくはそれらは、式C(R17)3(式中、R17は、上で記述されている)の基である;
R14は、水素原子またはR18またはOR18基(式中、R18は、元素の周期表の13〜17族に属する1以上の異原子を任意に含有する、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキルまたはC6〜C20アリール基である)であり;好ましくはR14は、水素原子またはOR18基であり;好ましくは、R18は、線状もしくは分枝状、飽和もしくは不飽和C1〜C20アルキルまたはC6〜C20アリール基である)
を有する。
R12およびR15は、水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR12およびR15は、線状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基であり;より好ましくはそれらはメチルである)
を有する。
R12およびR16は、水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR12およびR16は、線状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基であり;より好ましくはそれらはメチルである)
を有する。
R12およびR13は、水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR12およびR16は、線状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基であり、またはそれらは元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができ、前記環は任意に1以上の置換基を有し;より好ましくはR12およびR13は、フェニル環、ペンタジエン環またはナフタレン環のような、元素の周期表の15〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成する)
を有する。
R13、R14、R15およびR16は、R13、R14、R15およびR16の中の少なくとも1つが水素原子とは異なることを条件として、上述されており;好ましくはR15およびR16は、水素原子であり;好ましくはR13およびR14は、線状もしくは分岐状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基であり、またはそれらは元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができ、前記環は任意に1以上の置換基を有し;より好ましくはR13およびR14は、元素の周期表の15〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成する)
を有する。
R2は、線状もしくは分岐状、飽和もしくは不飽和のC1〜C20アルキル基であり;好ましくはR2は、メチルである;
R3およびR4は、共に縮合して飽和の5または6員の脂肪族環を形成する)
を有する。
のメタロセンの製造用の中間体として好適に使用できる、式(V)のリガンドおよびその二重結合異性体である。
a)式(VI)
の化合物とを接触させる
によって製造できる。
a)式(VIII)
の化合物とを接触させる
からなる。
全方法を通して、温度は、一般に−100℃と80℃の間、好ましくは−20℃と40℃の間に保持される。
したがって、式(I)のメタロセン化合物の製造方法は、式(V)のリガンドを、対応するジアニオン性化合物を形成し得る化合物と、その後に一般式MX4(式中、MとXは上で定義)の化合物と接触する工程からなる。
式MX4の化合物の限定されない例は、チタニウム、ジルコニウムおよびハフニウムテトラクロライドである。
全方法を通して、温度は、一般に−100℃と80℃の間、好ましくは−20℃と40℃の間に保持される。
式(I)のメタロセン化合物における少なくとも1つの置換基Xがハロゲンではない場合、それの別の製造方法は、ジハロゲン誘導体、例えば、両方のX置換基がハロゲンである錯体を製造し、次いで一般に先行技術における公知の方法でハロゲン原子を適当なX基で置換する方法からなる。例えば、望ましい置換分Xがアルキル基であれば、メタロセンは、有機マグネシウム化合物(グリニャール試薬)またはアルキルリチウム化合物との反応で製造できる。Xを硫黄、リン、酸素などのようなハロゲン以外の置換基で置換する一般的な方法は、Chem.Rev.1994,94,1667〜1717および前述の引用文献の中に記載されている。式(I)(式中、少なくとも1つのXがアルキルである)の化合物の別の製造方法は、WO99/36427号に記載されている。
a)式(I):
のメタロセン化合物;
b)アルモキサンまたはアルキルメタロセンカチオンを形成し得る化合物;および
c)任意に有機アルミニウム化合物
を接触させることで得ることができるアルファ−オレフィンの重合用触媒である。
アルミニウムとメタロセンの金属との間のモル比は約10:1と約20000:1の間、より好ましくは約100:1と約5000:1の間からなる。
特に興味ある助触媒は、WO99/21899号およびPCT/EP00/09111号(アルキルとアリール基は特異の分枝パターンを有する)に記載のものである。
トリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(フェニル)ボレート、
トリメチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(トリル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリプロピルアンモニウムテトラ(ジメチルフェニル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(トリフルオロメチルフェニル)ボレート、
トリブチルアンモニウムテトラ(4−フルオロフェニル)ボレート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、
N,N−ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ボレート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
ジ(プロピル)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、
ジ(シクロヘキシル)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、
トリフェニルフォスフォニウムテトラキス(フェニル)ボレート、
トリエチルフォスフォニウムテトラキス(フェニル)ボレート、
ジフェニルフォスフォニウムテトラキス(フェニル)ボレート、
トリ(メチルフェニル)フォスフォニウムテトラキス(フェニル)ボレート、
トリ(ジメチルフェニル)フォスフォニウムテトラキス(フェニル)ボレート、
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリフェニルカルベニウムテトラキス(フェニル)アルミネート、
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
フェロセニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミネート、
トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
である。
本発明による使用のためにさらに好適な種類の不活性支持体は、国際特許出願WO95/32995号に記載されているような、多孔質のハロゲン化マグネシウムのそれである。
このようにして得られた固体化合物は、そのまま、または必要であれば水と予備反応して、アルキルアルミニウムのさらなる添加と組み合わせて、ガス相重合において、有効に使用される。
a)式(I):
のメタロセン化合物;
b)1以上の、アルモキサンまたはアルキルメタロセンカチオンを形成し得る化合物;および
c)任意に有機アルミニウム化合物
の接触により得ることができる触媒系とを重合条件下で接触させる工程からなる、1以上のアルファ−オレフィンの重合方法である。
重合温度は、一般的に、−100℃と+100℃の間、特に10℃と+90℃の間からなる。重合圧力は、一般的に、0.5と100barの間からなる。
重合温度が低いほど、得られたポリマーの分子量は、高くなる結果となる。
重合収率は、触媒のメタロセン化合物の純度に依存する。したがって、本発明の方法で得られたメタロセン化合物は、そのまま、または精製処理に付して使用できる。
上記のプロピレンポリマーは、光学的と機械的の特性の間で良好なバランスを与えられている。
エチレンコポリマーの場合、エチレン由来ユニットのモル含量は、一般的に20%より高く、好ましくは、それは50%と99%の間からなる。好ましいモノマーは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンである。
また、本発明によるコポリマーは、ポリエンに由来するユニットを含有し得る。ポリエン由来ユニットの含量は、もしあれば、好ましくは0%と30mol%との間、より好ましくは0%から20mol%との間からなる。
−例えば、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、2−メチル−1,5−ヘキサジエンのような環状ポリマー化が可能な非共役ジオレフィン;
−不飽和モノマーユニットを与え得るジエン、特に、例えば、ブタジエンおよびイソプレンのような共役ジエン、および例えば、トランス 1,4−ヘキサジエン、シス 1,4−ヘキサジエン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、3,7−ジメチル−1,6−オクタジエン、11−メチル−1,10−ドデカジエンのような線状非共役ジエン、および5−エチリジエン−2−ノルボルネンのような環状非共役ジエン
に含まれる。
共通の手順
全ての操作を、窒素下に通常のシュレンク−ライン技法を用いて実施した。溶媒は、N2を用いて脱ガスすることにより精製され、活性化(8時間、N2パージ、300℃)Al2O3上を通過させ、そして窒素下に貯蔵した。Me2SiCl2(Aldrich)、n−BuLi(Aldrich)およびHexLi(Aldrich)は市販品をそのまま使用した。
前躯体、リガンドおよびメタロセンのプロトンスペクトルは、200.13MHzで、室温において、フーリエ変換モードで操作されるBruker DPX200スペクトロメーターで得た。サンプルは、CDCl3またはCD2Cl2中に溶解した。CDCl3(Aldrich,99.8原子%D)は、分子篩(4〜5Å)上で貯蔵され、一方CD2Cl2(Aldrich,99.8原子%D)は、市販品をそのまま使用した。サンプルの調製は、窒素下に標準的な不活性雰囲気技法を用いて行った。1Hスペクトル中のCHCl3またはCHDCl2の残留ピーク(それぞれ、7.25ppmおよび5.35ppm)は、参照として使用した。
プロトンスペクトルは、15oパルスおよびパルス間の2秒の遅延を用いて採取し、32のトランジエントが、それぞれのスペクトルに関して貯蔵された。
GC−MS分析は、HP5890−シリーズ2ガスクロマトグラフおよびHP5989B4極質量スペクトロメーターで行った。
ポリマーの炭素スペクトルは、120℃および100.61MHzにおいて、フーリエ変換モードで操作されるBruker DPX400スペクトロメーターを使用して得た。サンプルは、C2D2Cl4中に溶解した。
参照として、13Cスペクトル中のmmmm5連子のピーク(21.8ppm)を使用した。
炭素スペクトルは、90oパルスおよびパルス間の12秒の遅延(エチレンベースのポリマーに関しては、15秒)および1H−13C結合を除去するためにCPD(ワルツ16)を用いて採取した。約3000トランジェントを、それぞれのスペクトルに関して貯蔵した。
ポリマーの融点(Tm)および融解熱は、5〜10mgのサンプルをアルミニウムパン中に封入し、10℃/分の加熱速度で200℃まで加熱する、標準的な方法により、Perkin Elmer DSC−7装置での示差走査熱量分析(DSC)により測定した。サンプルを、200℃で2分間保持し、次いで10℃/分で25℃まで冷却し、次いで25℃で2分間保持し、そして次いで10℃/分で200℃まで再び加熱した。2度目の溶融のピーク温度を、溶融温度(Tm)および面積を全融解エンタルピー(△Hf)と推定した。
ジメチルシリル[(2−メチル−4−(4−tert−ブチルフェニル)−1−インデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']―ジチオフェン)]ジルコニウムジクロライド[C−1]の合成
クロロ(2−メチル−4−tert−ブチルフェニル−1−インデニル)ジメチルシランの合成
この粉末のアリコート(1.48g)を、10mLのTHFを用いて極めて素早く洗浄し、残留物は、目標触媒を含む橙色の粉末(0.85g)であり、一方、濾液(0.63g)は、出発物質であるリガンドへの部分的分解を示した。橙色の粉末(0.85g)を、引き続き10mLのイソブタノ−ル/トルエン、約1/1(v/v)を用いて洗浄し、乾燥の後、0.69gのLiClを含まない所望の触媒を得た。濾液は、この場合もまた出発物質であるリガンドへの部分的分解を示した。
ジメチルシリル[(2−メチル−4−(3',5'−ジ−tert−ブチルフェニル)−1−インデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']−ジチオフェン)]ジルコニウムジクロライド[C−2]の合成
1−(2−メチル−4−(3',5'−ジ−tert−ブチルフェニルインデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']−ジチオフェン)ジメチルシランの合成
ジメチルシリル[(2−エチル−4−(4'−tert−ブチルフェニル)−1−インデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']−ジチオフェン)]ジルコニウムジクロライド[C−3]の合成
クロロ(2−エチル−4'−tert−ブチルフェニル−1−インデニル)ジメチルシランの合成
ジメチルシリル[(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']−ジチオフェン)]ジルコニウムジクロライド[C−4]の合成
クロロ(2−メチル−4−フェニル−1−インデニル)ジメチルシランの合成
純度(GC−MSによる)=83.8%。純粋製品の収率=59.0%。
ジメチルシランジイル[(1−(2−メチル−4−ナフチルインデニル)−7−(2,5−ジメチル−シクロペンタ[1,2-b:4,3-b']−ジチオフェン)]ジルコニウムジクロライド[C−5]の合成
クロロ(2−メチル−4−ナフチル−1−インデニル)ジメチルシランの合成
共触媒メチルアルモキサン(MAO)は、入手したまま使用した市販の製品(Witco AG、10重量/容量%トルエン溶液、Al中1.7M)であった。触媒混合物を、適切な量のMAO溶液を用いて所望量のメタロセンを溶解することによって調製し、得られた溶液(Al/Zr比=500)を、オートクレーブ中に注入する前に、室温で10分間攪拌した。
2mmolのAl(i−Bu)3(ヘキサン中の1M溶液として)と600gのプロピレンを、予めヘキサン中のAl(i−Bu)3溶液で洗浄することにより精製し、かつプロパン気流中、50℃で乾燥させた、磁気駆動撹拌器と35−mlステンレス鋼バイアルを備え、温度調節用のサーモスタットに連結した2.5−Lジャケット付ステンレス鋼加圧釜に、室温で充填した。次いで、加圧釜を重合温度(Tp)に温度制御し、次いで触媒/共触媒混合物を含有するトルエン溶液を、ステンレス鋼バイアルを通して窒素圧により、加圧釜中に注入し、重合を1時間、恒温で行った。反応器中にCOを圧入することで重合を停止した。未反応モノマーの排出と反応器を室温まで冷却した後、ポリマーを60℃、減圧下で乾燥した。
重合条件および得られたポリマーの特徴付けデータを表1に記す。
Claims (6)
- 式(I):
Mは、ジルコニウム、チタンおよびハフニウムから構成される群から選択され;
Xは、同一または異なって、水素原子、ハロゲン原子、R、OR、OR'O、OSO2CF3、OCOR、SR,NR2またはPR2基(式中、R置換基は、線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり、かつR’置換基は、C1〜C20のアルキリデン、C6〜C20のアリーリデン、C7〜C20のアルキルアリーリデンおよびC7〜C20のアリールアルキリデンから構成される群から選択される2価の基である)であり;
R1は、線状C1〜C20のアルキル基であり;
R2は、水素原子または線状もしくは分枝状C1〜C20アルキル基であり;
R3およびR4は、同一または異なって、水素原子または線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;またはそれらは共に、元素の周期表の13〜16族に属する1以上の異原子を任意に含有する、飽和もしくは不飽和の、縮合5または6員環を形成することができ;
R5およびR6は、同一または異なって、水素原子または線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;
R7およびR8は、同一または異なって、水素原子または線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;
Aは、同一または異なって、硫黄(S)原子または酸素(O)原子であり;
Qは、記号*で示された位置でインデニルと結合する式(IVa)または (IVb):
式(IVa)において、R14は線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり;
式(IVb)において、R13およびR15は線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基であり、R14は水素原子または線状もしくは分枝状、C1〜C20アルキル、C3〜C20シクロアルキル、C6〜C20アリール、C7〜C20アルキルアリールまたはC7〜C20アリールアルキル基である。)]のメタロセン化合物。 - アルファ−オレフィンが、エチレン、プロピレンおよび1−ブテンから構成される群から選択される請求項5に記載の方法。
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