JP4964389B2 - 多環式、縮合環化合物、金属錯体及び重合方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は多環式、縮合環化合物、それから形成される金属錯体に関するものであり、またホモポリマー及びモノビニル芳香族モノマーとエチレンを含むコポリマーのような2以上のオレフィン又はジオレフィンからなるコポリマーを含むオレフィン又はジオレフィンのコポリマーを製造するための重合方法において使用する際に特に好適なそのような錯体から得られる重合触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】
拘束幾何金属錯体とそれらの製造方法は米国特許5,703,187号に開示されている。この公報はエチレンとモノビニル芳香族モノマーを含むヒンダードビニルモノマーの擬似−ランダム取り込みをその中にもつヒンダードビニルモノマーとの或る新規なコポリマーの製造方法を教示している。拘束幾何金属錯体触媒の更なる教示は米国特許5,321,106号、5,721,185号、5,374,696号、5,470,993号、5,541,349号及び5,486,632号、そしてWO97/15583号、及びWO97/19463号にも見出される。
【0003】
或る高活性な、ポリ芳香族、金属錯体、特にシクロペンタフェナンスレニル配位子の誘導体は1998年7月27日に出願されたUSSN09/122958号(1999年3月25日公開のWO99/14221号)に開示されている。金属錯体を含む前述のシクロペンタフェナンスレニルによって引き起こされた当業界での進歩にも拘らず、大量に存在すると潜在的に有害な生物学的活性に結びつくかもしれない縮合、多環式芳香族炭化水素を含まない改良された金属錯体を提供することが望まれている。従って、前述のシクロペンタフェナンスレニル誘導体と同じか又は改良された触媒活性をもち、且つ改良された生物学的性質をもつ金属錯体が提供されれば、それは望ましいことである。中央の5−位炭素環に配列した4個の縮合環を含むメタロセンはWO99/02540に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、シクロペンタフェナンスレニル誘導体と同じか又は改良された触媒活性をもち、且つ縮合、多環式芳香族炭化水素の減ぜられた多環式、縮合環化合物、金属錯体及び重合方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に従えば、式:( Cp*)p−M*(I)又はCpM(Z)z(X)x(L)l(X’)x’(II)、 (ここでCp*は少なくとも:(1)シクロペンタジエニル環、(2)炭素数6の芳香族環以外の6、7、又は8員環、及び(3)芳香族環、但し該6、7、又は8員環(2)はシクロペンタジエニル環(1)、及び芳香族環(3)の両方に縮合していることを条件とし、該Cp*は水素を計算に入れないで60までの原子をもつ;pは1又は2であり;pが1のとき、M* は水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属ハロゲン化物であり、そして、pが2のとき、M* はアルカリ土類金属であり;該M* はシクロペンタジエニル環(1)の非縮合環炭素の少なくとも1個に結合している;CpはCp* からM* を引き抜くことによって得られる芳香族配位子であり;Mは元素の周期律表の3−10族又はランタニド系列から選ばれる金属である;Zはa)第2又は第3の縮合、多環式配位子、 Cpを含む非局在化π−電子を含む環状配位子であって、該Zは非局在化π−電子によってMに結合しておりそしてまた所望により2価橋架け基、Z’を介してCpに共有結合しているか、或いはb)式−Z’Y−、(ここで、Z’は
SiR6 2 、CR6 2 、SiR6 2SiR6 2 、CR6 2CR6 2 、CR6=CR6 、CR6 2SiR6 2 、BR6 、BR6L”、又はGeR6 2 ;Yは−O−、−S−、−NR5−、−PR5−、−NR5 2、又は−PR5 2;R5 は、それぞれの場合独立に、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであり、該R5 は水素を計算に入れないで20までの原子をもつ、そして所望により2個のR5 基又はR5 はYとお互いに環系を形成する;R6は、それぞれの場合独立に、水素、又はヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、シリル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、−NR5 2 、及びそれらの組み合わせから選択される1員であり、該R6 は水素ではない20までの原子をもち、そして所望により2個のR6基 は環系を形成する;L”は所望によりR6に結合した単座配位又は多座配位のルイス塩基である)の2価の基、のいずれかである;Xは水素又は水素を計算に入れないで60までの原子をもつ1価のアニオン性配位子;Lはそれぞれの場合独立に水素を計算に入れないで20までの原子をもつ中性配位結合性化合物であり、そして所望によりLとXはお互いに結合する;X’は水素を計算に入れないで60までの原子をもつ2価アニオン性配位子であり;zは0、1又は2;xは0、1、2、又は3;lは0から2までの数であり、そしてx’は0又は1である)に相当する多環式、縮合環化合物が提供される。
【0006】
上記の化合物は溶媒特に有機液体溶媒中に2量体の形で又はキレート誘導体、特にキレート剤がエチレンジアミン4酢酸(EDTA)のような有機材料である溶媒和付加物の形で単離結晶、他の化合物との混合物として存在する。
【0007】
本発明の更なる態様は、ハロゲン化環状オレフィンからそれらのトリヒドロカルビル−置換したアセチレン性誘導体を形成しその後カルボニル化しそしてそれを閉環し所望のシクロペンタノン生成物を形成することによるシクロペンタノンの製造方法を包含する。シクロペンタノンは容易に還元されそして脱水され、本発明の化合物を含むシクロペンタジエニル置換化合物を形成する。
【0008】
また、本発明に従えば、A.i)式(II)の金属錯体、及びii)活性化助触媒、i):ii)のモル比は1:10,000から100:1であり、又はB.式(II)の金属錯体を活性化技術を使用して活性化触媒に変換することによって形成される反応生成物からなるオレフィン重合のための触媒が提供される。
【0009】
さらに、本発明に従えば、環状オレフィンを含む1以上のC2−20オレフィンを
A.i)式(II)の金属錯体、及びii)活性化助触媒、i):ii)のモル比は1:10,000から100:1であり、又はB.式(II)の金属錯体を活性化技術を使用して活性化触媒に変換することによって形成される反応生成物からなる触媒と重合条件下で接触させることからなるオレフィンの重合方法が提供される。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の触媒と重合方法は特にオレフィンホモポリマー、2以上のオレフィンのコポリマー、特に、エチレンとスチレンのようなビニル芳香族モノマーとのコポリマー、及び広い重合条件そして特に高温下での3以上の重合性モノマーのインターポリマーの製造に特に有効である。それらは特にエチレンホモポリマー、エチレンと1以上の高次α−オレフィン(即ち、3以上の炭素原子をもつオレフィン)とのコポリマー、エチレン、プロピレン及びジエンのコポリマー(EPDMコポリマー)、エチレンとスチレンのようなビニル芳香族モノマーとのコポリマー(ESポリマー)、エチレン、スチレン、及びジエンとのコポリマー(ESDMポリマー)、及びエチレン、プロピレン及びスチレンのコポリマー(EPSポリマー)の製造に有用である。好適なジエンモノマーの例としては、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン又は類似の共役又は非共役ジエンが包含される。驚くべきことに、式(II)の金属錯体は多環式で、完全芳香族の、炭化水素配位子を含む金属錯体に比較して等価か又は改良された触媒的性質を示し、そしてそれらとそれらの分解生成物は縮合、多環式、完全芳香族炭化水素配位子に比較して生物学的により不活性である。
【0011】
本発明の触媒は固体材料に担持されていてもよくオレフィン重合プロセスにおいてはスラリー又は気相で使用される。触媒は主重合プロセスに先立って重合反応器中又は予備重合触媒を中間回収する分離プロセス中でインシツ法で1以上のオレフィンモノマーと予備重合してもよい。
【0012】
式(I)の化合物は式(II)の金属錯体の生成に有用である。重合触媒としての用途のほかに、本発明の錯体は水素化分解(ナフサ)、水素化又はオリゴマー化プロセスにも使用される。
【0013】
ここで参照される元素の周期律表は全てCRC Press,Inc.,1995で出版刊行された元素の周期律表によるものとする。また、族の参照は、IUPACの族命名システムを使用してこの元素の周期律表に反映された族とする。
ここで参照される特許、特許出願又は公開公報は特に有機金属構造、当業界における合成技術と一般知識の開示に関しては、その全体の参照によって取りいれられるものとする。ここで使用されるとき、用語“芳香族”は(4δ+2)π電子(ここでδは1かまたはそれ以上の整数である)を含むポリアトミックな、環状の、環系を意味する。用語“縮合”とは2個のポリアトミックな、環状環に関してここで使用されるときはそのような環が両方の環に共通する2個の隣接する原子をもつことを意味する。用語“縮合”が2個以上のポリアトミックな環を含む環系に関してここで使用されるときは少なくとも2個の環がお互いに縮合していることを意味する。
【0014】
望ましくは、本発明の化合物においては、環(2)は7−員環である。より望ましくは、シクロペンタジエニル環(1)と芳香族環(3)がお互いに縮合しないことである。
【0015】
本発明の式(I)の好ましい化合物は次式に対応する化合物である:
【0016】
【化8】
【0017】
1以上の二重結合が種々の環内で異なった位置を占めるそれらの構造異性体、及びそれらの混合物、
ここで、Tはそれぞれの場合独立に炭素、珪素、窒素、リン、酸素、硫黄、又はホウ素であり;Jはそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレンホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシロキシ−置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ−置換ヒドロカルビル、又はヒドロカルビルスルフィド−置換ヒドロカルビルであり、該J基は水素を計算に入れないで40までの原子をもち、そして2個のJ基はお互いに2価誘導体を形成しそれによって飽和又は不飽和環を形成してもよい、但し少なくとも1の場合は異なった原子(その少なくとも1はTである)上の前述のJ基の2以上が、お互いに2価誘導体を形成し、それによって6、7、又は8員環に縮合している少なくとも1個の芳香族環を生成することを条件とする;tは0、1又は2;そして、Tが炭素である式(1A1)又は(1A2)の化合物の場合、少なくとも一の場合は、tは2であり;そしてM* とpは既に定義したとおりである。
【0018】
前述の式(I)の金属錯体において、M* はCpの1個の炭素原子のみと結合するものであると考えられているが、M* が水素でないときはCpの1個以上の炭素原子がM* とそのような結合を分け合うことが理解される。式(II)の金属錯体は2個のCp又は他のZ基がお互いに橋架け基によって結合している基を含む1,2又は3Cp基を含む。そのような錯体は1,2又は3シクロペンタジエニル基、又は不活性に置換されたそれらの誘導体を含むメタロセンと構造的に類似している。対称又は非対称の化合物の両方とも含まれ、それは2個のCp基又はCpとCp基ではないπ−結合したZ基を含む基を包含する2個の異なるπ−結合基を含む化合物である。
【0019】
本発明の好ましい式(II)の化合物(金属錯体)は次式に対応する化合物である。
【0020】
【化9】
ここでT、t、J、Z、M、X、L、X’、x、l、及びx’は既に定義したとおりである。
【0021】
そのような錯体は、特に、次式のCp基1個のみを含む錯体を包含する。
【0022】
【化10】
同様に次式の2Cp基を含む錯体:
【0023】
【化11】
【0024】
【化12】
【0025】
【化13】
1以上の二重結合が種々の環内で異なった位置を占めるそれらの構造異性体、及びそれらの混合物、
ここでT、J、t、M、Z’、X、L、X’、x、l、及びx’は既に定義したとおりである。
【0026】
金属錯体において、好ましいL及びL”基は一酸化炭素;ホスフィン、特にトリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン及びビス(1,2−ジメチルホスフィノ)エタン;P(OR4)3 、ここでR4 はC1−20のヒドロカルビル;エーテル、特にテトラヒドロフラン;アミン、特にピリジン、ビピリジン、テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、及びトリメチルアミン;オレフィン;及び4から40、好ましくは5から40の炭素原子をもつ中性の共役ジエンである。中性ジエンL基を含む錯体はその中の金属が+2形式の酸化状態であるものである。
【0027】
さらに金属錯体に関しては、Xは好ましくはヒドロ、ハロ、ヒドロカルビル、シリル、及びN,N−ジアルキルアミノ−置換ヒドロカルビルからなる群から選択される。X基の数はMの酸化状態、Zが2価であるかないか及び中性ジエン基又は2価X基が存在するかどうかに依存する。熟練した当業者は種々の置換基の量及びZの種類は電荷バランスを与え、それによって中性金属錯体をもたらすように選ばれることを認識しているであろう。例えば、Zが2価で、xが0のときは、x’はMの酸化形式より小さい2である。Zが1の中性2電子配位−共有結合サイトを含み、そしてMが+3の酸化形式であるときは、xは0そしてx’は1、或いはxは2そしてx’は0となる。最終の例においては、もしMが+2の酸化形式であるならば、Zは2価配位子で、xとx’は共に0そして1個の中性配位子が存在する。
【0028】
式(I)の高度に好ましい化合物は次式に対応する:
【0029】
【化14】
【0030】
1以上の二重結合が種々の環内で異なった位置を占めるそれらの構造異性体、及びそれらの混合物、
ここでJ* はそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレンホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシロキシ−置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ−置換ヒドロカルビル、又はヒドロカルビルスルフィド−置換ヒドロカルビルであり、該J* 基は水素を計算に入れないで40までの原子をもち、そして2個のJ* 基はお互いに又はJ* 及びJ’基はお互いに2価誘導体を形成してもよくそれによって飽和又は不飽和環を形成する、但し少なくとも1の場合は異なった原子上の前述のJ基の2以上が、お互いに2価誘導体を形成し、それによって6、7、又は8員環に縮合している少なくとも1個の芳香族環を生成することを条件とする;J’ はそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ、ヒドロカルビレンホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシロキシ−置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ−置換ヒドロカルビル、又はヒドロカルビルスルフィド−置換ヒドロカルビルであり、該J’ 基は水素を計算に入れないで40までの原子をもち、そして2個のJ’基はお互いに又はJ’基及びJ* 基はお互いに2価誘導体を形成しそれによって飽和又は不飽和縮合環を形成してもよい;M* は水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属ハロゲン化物、Tは炭素、ホウ素、窒素又は酸素、tは1又は2;そしてt’は0、1又は2である。
【0031】
式(II)の好ましい化合物に対応するのは次式である:
【化15】
1以上の二重結合が種々の環内で異なった位置を占めるそれらの構造異性体、及びそれらの混合物、
ここでZ、M、X、L、X’、x、x’、T、J* 、J’t、及びt’は既に定義したとおりである。
【0032】
本発明に従ったより高度に好ましい化合物及び金属錯体は次式に対応する:
【0033】
【化16】
【0034】
ここで、Tは炭素、又は窒素であり;Tが炭素のときは、t’は2、そしてTが窒素のときはt’は1;M* は水素、ナトリウム、カリウム、又はリチウム;Mはチタン;R1 はそれぞれの場合独立に水素又はヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ジヒドロカルビルアミノ、ヒドロカルビレンアミノ、水素を計算に入れないで20までの原子をもつジヒドロカルビルアミノ−置換ヒドロカルビル基、又はジヒドロカルビレンアミノ−置換ヒドロカルビル基、そして所望により2個のR1 はお互いに結合していてもよい;Yは−O−、−S−、−NR5−、−PR5−、−NR5 2、又は−PR5 2;Z’はSiR6 2 、CR6 2 、SiR6 2SiR6 2 、CR6 2CR6 2 、CR6=CR6 、CR6 2SiR6 2 、BR6 、BR6L”、又はGeR6 2 ;R5 はそれぞれの場合独立にヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル、該R5 は水素を計算に入れないで20までの原子をもち、そして所望により2個のR5 基又はR5 はYとお互いに環系を形成する;R6は、それぞれの場合独立に、水素、又はヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、シリル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、−NR5 2 、及びそれらの組み合わせから選択される基であり、該R6 は20までの水素ではない原子をもち、そして所望により2個のR6基 は環系を形成する;X、L、及びX’は既に定義したとおりである;xは0、1又は2;lは0又は1;そしてx’は0又は1;但し次の条件付きである:xが2のときは、x’は0、Mは+4形式酸化状態(又はもしYが−NR5 2、又は−PR5 2ならMは+3形式酸化状態)、そしてXはハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ジ(ヒドロカルビル)アミド、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィド、ヒドロカルビルスルフィド、及びシリル基、同様にハロ−、ジ(ヒドロカルビル)アミノ−、ヒドロカルビルオキシ−、及びジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ−で置換されたそれらの誘導体からなる群から選択されたアニオン性配位子であり、該X基は水素を計算に入れないで30までの原子をもつ、xが0でx’が1のときは、Mは+4形式酸化状態であり、そしてX’はヒドロカルバジイル、オキシヒドロカルビレン、及びヒドロカルビレンジオキシ基からなる群から選択されたジアニオン性配位子であり、該X基は30までの水素ではない原子をもつ、xが1でx’が0のときは、Mは+3形式酸化状態であり、そしてXはアリル、2−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェニル、及び2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジルからなる群から選択された安定化アニオン性配位子である、そしてxとx’が共に0のときは、lは1、Mは+2形式酸化状態、そしてLは所望により1以上のヒドロカルビル基で置換されていてもよい中性の共役又は非共役ジエンであり、該Lは40までの炭素原子をもちそしてそれらの非局在化π−電子によってMに結合している。
【0035】
最も高度に好ましくは、R1 はそれぞれの場合独立に水素であり、ZはNR5(ここでR5 はC1−10アルキル又はシクロアルキル)であり;そしてZ’はジメチルシランである;但し以下の条件付である:xが2のときは、l及びx’は共に0であり、Mは+4形式酸化状態であり、そしてXはそれぞれの場合独立にメチル、ベンジル、又はハライドである;x及びlが0のときは、x’は1、そしてMは+4形式酸化状態であり、X’はMとメタロシクロペンテン環を形成する1,4−ブタジエニル基であり、そしてxが1のときは、l及びx’は0、Mは+3形式酸化状態であり、Xは2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジルである;そしてxとx’が0のときは、lは1、Mは+2形式酸化状態であり、そしてLは1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン又は1,3−ペンタジエンである。
【0036】
式(I)の金属錯体の典型的な例は次式のとおりである:
【0037】
【化17】
【0038】
【化18】
【0039】
【化19】
【0040】
【化20】
【0041】
【化21】
【0042】
本発明の多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物(III)の製造方法は、好ましい態様においては以下の工程を含む:
A)1)環形成原子中にエチレン性不飽和結合を含みそしてエチレン性不飽和結合のα位に脱離基を置換してもつ環状化合物を2)アセチレン性炭素のひとつに保護基を含みそして残りのアセチレン性炭素に該環状化合物の脱離基と反応性のある基を含むアセチレン性化合物を、配位子交換を生起する条件下で所望により塩基の存在下で接触させ、それによってエチレン性不飽和結合を含みそしてエチレン性不飽和結合のα−炭素にアセチレン性基を置換してもつ環状化合物を形成し;B)工程A)の生成物をカルボニル化及び閉環して多環式、縮合環シクロペンタノン化合物を形成し;そしてC)工程B)の生成物を還元及び脱水し所望の多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物(III)を形成する。
【0043】
本発明の方法は広範囲の多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物の製造に適用できるが、好ましい生成物は前に新規として開示したものである。
この方法はさらに次のように図式化して示される:
【0044】
【化22】
【0045】
ここでLeは脱離基、好ましくはハロゲン、最も好ましくは臭素であり、Prは保護基、好ましくはトリ(C1−10ヒドロカルビル)シリル、より好ましくはSiR2 3、ここでR2 はC1−10アルキル又はシクロアルキル、そして最も好ましくはR2 はC1−4アルキルであり、T”−T”はエチレン性不飽和結合を含む環状化合物からエチレン性不飽和結合炭素とLeを除いた2価残基、そしてM**は脱離基、Leと反応性のある基であり、好ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属ハロゲン化物又はアルカリ土類金属ヒドロカルビルである。
【0046】
望ましくは、本発明の方法はシクロペンタジエン基に縮合した環の一つが芳香族環ではなく、好ましくは7以上の環原子(好ましくは炭素)を含む多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物(III)の製造に使用される。より望ましくは、本発明の方法で製造された化合物は前記の両方、即ち7以上の環原子を含む非芳香族環とそれらに縮合した少なくとも1個の芳香族環を含む。より更に望ましくはシクロペンタジエン環と芳香族環がお互いに縮合していないものである。
【0047】
本発明の工程1)で使用されるエチレン不飽和結合を含む好ましい環状化合物は次式に対応する:
【化23】
【0048】
ここで、Tはそれぞれの場合独立に炭素、珪素、窒素、リン、酸素、硫黄、又はホウ素;Jはそれぞれの場合独立に水素、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、トリヒドロカルビルゲルミル、ハライド、ヒドロカルビルオキシ、トリヒドロカルビルシロキシ、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ヒドロカルビレンアミノ、ヒドロカルビルイミノ、ジ(ヒドロカルビル)−ホスフィノ、ヒドロカルビレンホスフィノ、ヒドロカルビルスルフィド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル−置換ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシロキシ−置換ヒドロカルビル、ビス(トリヒドロカルビルシリル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)アミノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンアミノ−置換ヒドロカルビル、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィノ−置換ヒドロカルビル、ヒドロカルビレンホスフィノ−置換ヒドロカルビル、又はヒドロカルビルスルフィド−置換ヒドロカルビル、該J基は水素を計算に入れないで40までの原子をもち、そして所望により2個のJ基はお互いに2価誘導体を形成しそれによって飽和又は不飽和環を形成する;
【0049】
好ましい態様においては、前記の式でtは0、1又は2;そしてTがそれぞれの場合炭素である式(1A1)又は(1A2)の化合物の場合、少なくとも一の場合では、tは2である。よりさらに好ましい態様においては、少なくとも一の場合では、異なった原子(その少なくとも1はTである)上の前述のJ基の2以上が、お互いに2価誘導体を形成し、それによって6、7、又は8員環に縮合している少なくとも1個の芳香族環を生成する。
【0050】
最初の環状、エチレン性不飽和試薬1)は公知の化合物であるか又は公知の化合物から公知の技術に従って調製される。シクロペンタノン形成、工程A)はJ.Org.Chem.1988,53,2493に開示されている方法と類似しており、そして好ましくは0から100℃の温度、50kPaから5000kPaの圧力で、不活性希釈剤中で実施される。所望による塩基は好ましくはルイス塩基化合物であり、特に有機アミン、有機リン、又はそれらの混合物である。触媒は、特にパラジウム又は白金のハロゲン化物又はそれらの混合物であり還元銅塩、即ちCu(II)塩と組み合わせてよく使用される。数分から数時間の反応時間が通常使用される。高度に望ましいアセチレン性試薬2)は(トリメチルシリル)アセチレンである。
【0051】
カルボニル化と閉環化、工程B)は望ましくは高い圧力と温度で一酸化炭素と金属触媒、特に白金又はロジウム塩の存在下で実施される。 好適な温度は50℃から250℃である。好適な圧力は500kPaから20MPa、好ましくは1MPaから10MPaである。反応は望ましくは1以上のルイス塩基、特に有機アミン、リン、又はそれらの混合物を含む水溶液希釈剤中で実施される。1から20時間の反応時間が通常使用される。
【0052】
工程C)からなる還元と脱水プロセスは好ましくは連続的にそして中間体の回収及び精製を包含して又は包含しないで実施される。好ましい温度及び圧力条件は0℃から100℃及び50kPaから5000kPaである。好適な反応媒体は塩素化炭化水素とアルコールの混合物である。好ましい還元剤はナトリウムボロンハイドライドである。15分から20時間の反応時間が採用される。脱水は、温度0℃から100℃で圧力50kPaから5000kPaで希塩酸水溶液に接触させるようなマイルドな脱水条件を使用して達成される。生成物は一般に炭化水素又は塩素化炭化水素に可溶性でありそしてそのような溶媒で抽出し引き続き溶媒を取り除くことによって容易に回収される。
【0053】
本発明に従って製造される式(III)の典型的な例は次のものである:
【0054】
【化24】
【0055】
【化25】
【0056】
【化26】
【0057】
中性多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物(III)からの金属錯体の形成は配位子形成や有機金属合成の標準的な技術を使用して直接行われる。好ましくは、それは中性化合物をアルカリ金属ヒドロカルビル化合物、アルカリ土類金属ジヒドロカルビル化合物、又はアルカリ土類金属ヒドロカルビルハロゲン化化合物と接触させ、次いで遷移金属ハライド又はアミドと不活性希釈剤中で反応させることによって達成される。シランアミドのような配位子官能基が必要とする遷移金属を添加する前に多環式、縮合環シクロペンタジエン化合物に加えられる。低位の酸化状態錯体を製造するために所望により還元剤を加えることができ、異なった配位子置換基を得るために標準の配位子交換手順が使用できる。ここでの使用に好適に適用される方法は合成有機金属化学者に公知のものである。
【0058】
前述の合成は好ましくは適切な干渉性のない溶媒中で温度−100から300℃、好ましくは−78から100℃、最も好ましくは0から50℃で実施される。用語“還元剤”によってここでは還元条件下で高位又は低位の酸化状態から還元された金属Mを生じさせる金属又は化合物を意味する。好適な金属還元剤の例はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム及び亜鉛、ナトリウム/水銀アマルガム及びナトリウム/カリウム合金のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。好適な還元剤化合物の例はナフタレン化ナトリウム、炭化カリウム、アルキルリチウム、アルカジェニルリチウム又はカリウム;及びグリニャール試薬である。最も好ましい還元剤ははアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、特にリチウム及びマグネシウム金属である。
【0059】
錯体形成のための好適な媒体は脂肪族及び芳香族炭化水素、エーテル、及び環状エーテル、特にイソブタンのような分岐鎖炭化水素、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びそれらの混合物;シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタン、及びそれらの混合物のような環状及び脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、及びキシレンのような芳香族及びヒドロカルビル−置換芳香族炭化水素、C1−4 ジアルキルエーテル、(ポリ)アルキレングリコールのC1−4 ジアルキルエーテル誘導体、及びテトラヒドロフランを含む。前者の混合物もまた好適である。
【0060】
本発明に従って製造される多環式シクロペンタジエン化合物の具体例としては、アズレン、ヘキサヒドロアズレン、2,4−ジメチルアズレン、2,4−ジメチルヘキサヒドロアズレン、2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン、及びこれらの混合物、特に位置異性体の混合物が包含される。
【0061】
本発明の実施において採用される金属錯体の具体例としては、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、及びそれらの混合物、特に位置異性体の混合物が包含される。
【0062】
熟練した当業者であれば、前述のリストのものに加えて、公知の配位子や別の3−10族金属で置換して得られるものも本発明に含まれることは容易に認識するであろう。さらに、η3 、η4 又はη5 のような分子内に可能な電子分布をとるものも前述の特定した化合物に含まれることを意図していると認識されるべきである。
【0063】
錯体は不活性希釈剤中で金属ハロゲン化物の塩を対応する縮合多環式環系配位子ジアニオンと結合させるか、又は金属アミドを対応する中性縮合多環式環系と結合させることによって製造される。低位の酸化状態錯体を製造するために所望により還元剤を加えることができ、異なった配位子置換基を得るために標準の配位子交換手順が使用できる。ここでの使用に好適に適用される方法は合成有機金属化学者に公知のものである。
【0064】
前述の合成は好ましくは適切な干渉性のない溶媒中で温度−100から300℃、好ましくは−78から100℃、最も好ましくは0から50℃で実施される。用語“還元剤”によってここでは還元条件下で高位又は低位の酸化状態から還元された金属Mを生じさせる金属又は化合物を意味する。好適な金属還元剤の例はアルカリ金属、アルカリ土類金属、アルミニウム及び亜鉛、ナトリウム/水銀アマルガム及びナトリウム/カリウム合金のようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。好適な還元剤化合物の例はナフタレン化ナトリウム、炭化カリウム、アルキルリチウム、アルカジェニルリチウム又はカリウム;及びグリニャール試薬である。最も好ましい還元剤ははアルカリ金属又はアルカリ土類金属であり、特にリチウム及びマグネシウム金属である。
【0065】
錯体形成のための好適な媒体は脂肪族及び芳香族炭化水素、エーテル、及び環状エーテル、特にイソブタンのような分岐鎖炭化水素、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びそれらの混合物;シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタン、及びそれらの混合物のような環状及び脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、及びキシレンのような芳香族及びヒドロカルビル−置換芳香族炭化水素、C1−4 ジアルキルエーテル、(ポリ)アルキレングリコールのC1−4 ジアルキルエーテル誘導体、及びテトラヒドロフランを含む。前者の混合物もまた好適である。
【0066】
錯体は第4族金属オレフィン重合錯体で使用される既に当業者に公知の活性化触媒または活性化技術を組み合わせることによって接触的に活性化される。ここで使用される好適な活性化助触媒は重合状またはオリゴマー状のアルモキサン、特に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、またはイソブチルアルモキサン;C1−30 のヒドロカルビル置換第13族化合物、特にトリ(ヒドロカルビル)アルミニウム−またはトリ(ヒドロカルビル)ボロン化合物及びそれぞれのヒドロカルビルまたはハロゲン化ヒドロカルビル基中に1から10個の炭素をもつ化合物、より好ましくはパーフルオロトリ(アリール)ボロン化合物、そして最も好ましくはトリス(パーフルオロ−フェニル)ボランのハロゲン化(パーハロゲンを含む)誘導体のような中性ルイス酸;非重合性、安定性、非配位性、イオン生成性化合物(酸化条件下でのそのような化合物の使用を含む)、特に安定性、非配位性アニオンのアンモニウム−、フォスフォニウム−、オキソニウム−、カルボニウム−、シリリウム−またはスルフォニウム−塩、または安定性、非配位性アニオンのフェロシニウム(フェロセン鉄)塩;バルク電解(詳細は後述する);及び前記の活性化助触媒と活性化技術の組み合わせを包含する。前述の活性化助触媒と活性化技術は以下の引用例において種々の異なった金属錯体に関して既に教示されてきた:EPA277,003号、米国特許5,153,157号、米国特許5,064,802号、米国特許5,321,106号、米国特許5,721,185号、米国特許5,350,723号、米国特許5,425,872号、米国特許5,625,087号、米国特許5,883,204号、米国特許5,919,983号、米国特許5,783,512号、WO99/15534号、及び1999年2月17日出願のUSSN09/251,664号。
【0067】
中性ルイス酸の組み合わせ、特に各アルキル基中に1から4個の炭素をもつトリアルキルアルミニウムと各ヒドロカルビル基中に1から20個の炭素をもつハロゲン化トリ(ヒドロカルビル)ボロン化合物、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、さらにそのような中性ルイス酸混合物と重合状またはオリゴマー状のアルモキサンとの組み合わせ、およ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)ボランと重合状またはオリゴマー状のアルモキサンとの組み合わせは特に望ましい活性化助触媒である。第4族金属錯体: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比は1:1:1から1:10:30、より好ましくは1:1:1.5から1:5:10である。
【0068】
本発明の一態様における助触媒として使用される好適なイオン生成化合物はプロトンを与えることのできるブレンステッド酸、及び安定な非配位性アニオン、A− からなる。ここで使用されるとき、用語“非配位性”はどちらも前駆体錯体とそれから導かれる接触誘導体を含む第4族金属と配位せず、単に中性ルイス酸によって置き換えられる十分不安定のままで存在するそのような錯体に弱く配位しているアニオンまたは物質を意味する。非配位性アニオンは特にカチオン性金属錯体中の電荷調節アニオンとして機能するとき、それらのアニオン置換基またはフラグメントを該カチオンに移動させずそれによって中性錯体を生成するアニオンに相当する。“安定性アニオン”は最初に生成した錯体が分解するときに中性まで分解せずそして所望の引き続き起こる重合または錯体の他の用途を妨害しないアニオンである。
【0069】
好ましいアニオンはアニオンが2個の成分が結合するときに生成する活性触媒種(金属カチオン)の電荷を調節することができる電荷をもつ金属または半金属(メタロイド)の核からなる単一の配位錯体を含むアニオンである。また、該アニオンはオレフィン性、ジオレフィン性及びアセチレン性不飽和化合物またはエーテルまたはニトリルのような他の中性ルイス酸によって置き換えられるには十分不安定であるべきである。好適な金属としては、限定はしないが、アルミニウム、ガリウム、ニオブまたはタンタルを包含する。好適な半金属としては、限定はしないが、ボロン、リン、及び珪素を包含する。単一の金属または半金属原子を含む配位錯体からなるアニオンを含む化合物は、もちろん、公知でありそして多くは、特にアニオン部分に単一のボロンを含む化合物は市販されている。
【0070】
好ましくは、そのような助触媒は次の一般式で示される:
(L*−H)d +(A)d−
ここで:
L* は中性ルイス酸である;
(L*−H)+ はL* の共役ブレンステッド酸である;
(A)d− は電荷d−をもつ非配位性、安定性アニオン、そしてdは1から3の整数である。
【0071】
より好ましくは、(A)d− は式:[M’Q4]−に対応する;
ここで:
M’は+3形式の酸化状態のボロンまたはアルミニウムである;そして
Qはそれぞれの場合独立にハイドライド、ジアルキルアミド、ハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシド、ハロ−置換ヒドロカルビル、ハロ−置換ヒドロカルビロキシ、及びハロ−置換シリルヒドロカルビル基(パーハロゲン化ヒドロカルビル−パーハロゲン化ヒドロカルビロキシ−及びパーハロゲン化シリルヒドロカルビル基を含む)から選択されものであり、該Qは1個以上がQハロゲン化物でない限り20までの炭素をもつ。好適なドロカルビルオキシドQ基の例は米国特許5,296,433号に開示されている。
【0072】
より好ましい態様としては、dは1、すなわち、対イオンは単一の負電荷をもちA− となる。本発明の触媒の調製において特に有用なボロンを含む活性化助触媒は次の一般式で示される:
(L*−H)+(BQ4)− ;
ここで:
L* は前に定義されたとおりである;
Bは酸化状態形式3のボロンであり;そして
Qは1個以上がQヒドロカルビルでない限り、水素ではない20までの原子をもつ、ヒドロカルビル−、ヒドロカルビルオキシ−、フルオロヒドロカルビル−、フルオロヒドロカルビルオキシ−、ヒドロキシフルオロヒドロカルビル−、ジヒドロカルビルアルミニウムオキシフルオロヒドロカルビル−、またはフッソ化シリルヒドロカルビル−基である。最も好ましくは、Qはそれぞれの場合フッソ化アリール基、特に、ペンタフルオロフェニル基である。
【0073】
好ましいルイス塩基の塩はアンモニウム塩、より好ましくは1個以上のC12−40のアルキル基を含むトリアルキルアンモニウム−又はジアルキルアリールアンモニウム−塩である。後者の助触媒は本発明の金属錯体ばかりでなくその他の第4族メタロセンとも同様に組み合わせて使用するのに特に好適であることが見出されてきた。
【0074】
本発明の改良された触媒の調製において活性化助触媒として使用されるボロン化合物の例は、限定はしないが、(既に知られている第4族金属触媒と同様に)トリ置換アンモニウム塩であり、具体例は以下のとおりである:
【0075】
トリ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、トリエ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、トリ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、トリ(n−ブチル)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、トリ(sec−ブチル)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、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n−ブチルトリス(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ベンジルトリス(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(4−(t−ブチルジメチルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(4−(トリイソプロピルシリル)−2,3,5,6−テトラフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルアニリニウムペンタフルオロフェノキシトリス(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)ボレート、
N,N−ジメチル−2,4,6−トリ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、ジメチルテトラデ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、ジメチルヘキサデ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、ジメチルオクタデ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、メチルジテトラデ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、メチルジテトラデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、
【0076】
メチルジテトラデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジヘキサデ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、メチルジヘキサデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジヘキサデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジオクタデ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、メチルジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジオクタデ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、フェニルジオクタデ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、フェニルジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェニルジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2,4,6−トリメチルフェニル)ジオクタデ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、(2,4,6−トリメチルフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2,4,6−トリメチルフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2,4,6−トリフルオロフェニル)ジオクタデ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、(2,4,6−トリフルオロフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2,4,6−トリフルオロフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(ペンタフルオロフェニル)ジオクタデ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、(ペンタフルオロフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(ペンタフルオロフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(p−トリフルオロメチルフェニル)ジオクタデ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、(p−トリフルオロメチルフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(p−トリフルオロメチルフェニル)ジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、p−ニトロフェニルジオクタデ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、p−ニトロフェニルジオクタデシルアンモニウム(ヒドロキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、p−ニトロフェニルジオクタデシルアンモニウム(ジエチルアルミノキシフェニル)トリス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及びこれら前記の混合物;
【0077】
ジアルキルアンモニウム塩、具体例としては以下のとおり:
ジ−(i−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、メチルオクタデ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、メチルオクタドデ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、及びジオクタデ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−置換リン塩で具体例は下記のとおり:
トリフェニルフォスフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジオクタデシルフォスフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及びトリ(2,6−ジメチルフェニル)フォスフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
ジ−置換オキソニウム塩で、具体例は以下のとおり:
ジフェニルオキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジ(o−トリル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジ(オクタデシル)オキソニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート;
ジ−置換スルフォニウム塩で、具体例は以下のとおり:
ジ(o−トリル)スルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及びメチルオクタデシルスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。
【0078】
好ましいトリアルキルアンモニウムカチオンはメチルジオクタデシルアンモニウム及びジメチルオクタデシルアンモニウムである。付加重合触媒の助触媒としての上記のブレンステッド酸の使用は当業者に公知であり、米国特許5,064,802号、5,919,983号、5,783,512号及びその他に開示されている。好ましいジアルキルアリールアンモニウムカチオンはフルオロフェニルジオクタデシルアンモニウム−、パーフルオロ−フェニルジオクタデシルアンモニウム−及びp−トリフルオロメチルフェニルジ(オクタデシル)アンモニウムカチオンである。助触媒の或るもの、特にボレートアニオン中にヒドロキシフェニル配位子を含むものは活性な触媒組成物を形成するためにルイス酸、特にトリアルキルアルミニウム化合物を重合混合物又は触媒組成物に添加する必要があることに注意すべきである
【0079】
その他の好適なイオン生成、活性化助触媒は次式で示されるカチオン性酸化剤と非配位性、安定性アニオンからなる:
(Oxe+)d(Ad−)e
ここで:
Oxe+ はe+の電荷をもつカチオン性酸化剤;
eは1から3の整数;そして
Ad−及びdは前に定義されたとおりである。
【0080】
カチオン性酸化剤の例としては、フェロシニウム、ヒドロカルビル−置換フェロシニウム、Ag+ またはPb+2を包含する。好ましいAd− の態様は、活性化助触媒を含むブレンステッド酸に関して前に定義したアニオンで、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートである。付加重合触媒の活性化助触媒としての上記の塩の使用は当業者に公知であり、米国特許5,321,106号に開示されている。
【0081】
その他の好適なイオン生成性、活性化助触媒はカルベニウムイオンと非配位性、安定性アニオンの塩で次式で示される化合物からなる:
[C]+A−
ここで:
[C]+ はC1−20 のカルベニウムイオン;そして
A− は前に定義されたとおりである。好ましいカルベニウムイオンはトリチルカチオン、即ち、トリフェニルメチリウムである。付加重合触媒としての上記カルベニウム塩の使用は当業者に公知であり、米国特許5,350,723号に開示されている。
【0082】
さらに好ましいイオン生成性、活性化助触媒はシリリウムイオンと非配位性、安定性アニオンの塩で次式で示される化合物からなる:
R3 3Si(X’)q +A−
ここで:
R3 はC1−10 のヒドロカルル;そしてX’、q及びA− は前に定義されたとおりである。
【0083】
好ましいシリリウム塩活性化助触媒はトリメチルシリリウムテトラキスペンタフルオロフェニルボレート、トリエチルシリリ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エーテル置換付加物である。付加重合触媒の活性化助触媒としての上記シリリウム塩の使用は当業者に公知であり、米国特許5,625,087号に開示されている。
【0084】
アルコール、メルカプタン、シラノール、及びオキシムとトリスペンタフルオロフェニルボランの或る種の錯体はまた有効な触媒活性化剤であり、本発明に従って使用される。そのような助触媒は米国特許5,296,433号に開示されている。
【0085】
好ましい触媒活性化剤のその他の種類は次式で示すアニオン化合物まで拡張される:(A1+a1)b1(Z1J1 j1)−c1 d1 、
ここで:
A1は電荷+a1のカチオン、
Z1は水素原子を含まないで、1から50、好ましくは1から30の原子数で、さらに2個以上のルイス塩基サイトを含むアニオン基であり;
J1 はそれぞれ独立にZ1 の少なくとも1個のルイス塩基サイトに配位したルイス酸であり、必要に応じ2個以上のそのようなJ1 基はお互いに多重のルイス酸官能基をもつ部分で結合しており、
j1は2から12の数そして
a1、b1、c1、及びd1は1から3の整数で、a1×b1=c1×d1である。
【0086】
前述の助触媒(イミダゾリド、置換イミダゾリド、イミダゾリニド、置換イミダゾリニド、ベンゾイミダゾリド、置換ベンゾイミダゾリドアニオンをもつものによって記載される)は図式化すると次のように表される:
【0087】
【化27】
【0088】
ここで:
A1+は前に定義されたように一価のカチオンであり、好ましくはトリヒドロカルビルアンモニウムカチオンで、1個または2個のC10−40のアルキル基を含み、特にメチルビス(テトラデシル)アンモニウム−またはメチルビス(オクラデシル)アンモニウム−カチオンであり、
R8 は、それぞれ独立に、水素または水素を計算に入れないで30原子までのハロ、ヒドロカルビル、ハロカルビル、ハロヒドロカルビル、シリルヒドロカルビル、またはシリル、(モノ、ジ及びトリ(ヒドロカルビル)シリルを含む)基、好ましくはC1−20 のアルキルであり、そして
J1 はトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランまたはトリス(ペンタフルオロフェニル)アルミナンである。
【0089】
これらの触媒活性化剤の例は、以下に記載の化合物のトリヒドロカルビルアンモニウム−、特にメチルビス(テトラデシル)アンモニウム−またはメチルビス(オクタデシル)アンモニウム−塩である:
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ジメチルベンゾイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンゾイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ジメチルベンゾイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンゾイミダゾリド。
【0090】
さらに好適な活性化助触媒の種類は次式で示す第13族カチオン塩を包含する:
[M’’Q1 2L’l’ ]+(Arf 3M’Q2)−
ここで:
M’’はアルミニウム、ガリウム、またはインジウムであり;
M’はボロンまたはアルミニウムであり;
Q1 はC1−20 のヒドロカルビルであり、必要に応じ、水素を計算に入れないで1から20の原子をもつヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルシロキシ、ヒドロカルビルシリルアミノ、ジ(ヒドロカルビルシリル)アミノ、ヒドロカルビルアミノ、ジ(ヒドロカルビル)アミノ、ジ(ヒドロカルビル)フォスフィノ、またはヒドロカルビルスルフィド基のそれぞれの場合独立に1個以上の基で置換されていてもよく、または、必要に応じ、2個以上のQ1 基はお互いに1個以上の縮合環または環系を形成するために共有結合していてもよい;
Q2 はアルキル基であり、必要に応じ1個以上のシクロアルキルまたはアリール基と置換していてもよく、該Q2 は1から30個の炭素をもち;
L’は単座または複座のルイス塩基であり、好ましくは、オレフィンモノマーによって置き換えられるような金属錯体に可逆的に配位しているものであり、さらに好ましくは単座のルイス塩基である;
l’はルイス塩基部分、L’の数を示す0以上の数であり、そして
Arf はそれぞれの場合独立にアニオン性配位子であり;好ましくは塩化物、
C1−20 のヒドロカルビル、及びQ1 配位子からなる群から選択されたものであり、より好ましくは1から30個の炭素原子のフッソ化ヒドロカルビル基であり、もっとも好ましくは炭素数6から30のフッソ化芳香族ヒドロカルビル基であり、最も高度に好ましくは炭素数6から30のパーフルオロ芳香族ヒドロカルビル基である。
【0091】
前記の第13族金属塩は次式で示すアルミシニウムトリス(フルオロアリール)ボレートまたはガリシニウムトリス(フルオロアリール)ボレートである:
[M’’Q1 2L’l’ ]+(Arf 3BQ2)−
ここで: M’’はアルミニウムまたはガリウムであり;Q1 はC1−20 のヒドロカルビルであり、好ましくはC1−8 のアルキルであり;Arf はパーフルオロアリール、好ましくはペンタフルオロフェニルであり;そしてQ2 はC1−8 のアルキル、好ましくはC1−8 のアルキルである。より好ましくは、Q1 とQ2 は同一のC1−8 のアルキル基であり、最も好ましくは、メチル、エチルまたはオクチルである。
【0092】
前記の活性化助触媒はまた組み合わせて使用してもよい。特に好ましい組み合わせは各ヒドロカルビル基またはアンモニウムボレート中に1から4個の炭素をもつトリ(ヒドロカルビル)アルミニウムまたはトリ(ヒドロカルビル)ボラン化合物とオリゴマー状またはポリマー状のアルモキサン化合物との混合物である。
【0093】
使用される触媒/助触媒のモル比は好ましくは1:10,000から100:1、より好ましくは1:5,000から10:1、最も好ましくは1:1,000から1:1である。アルモキサンは、それ自身によって活性化助触媒として使用される場合は、大量に使用され、一般的には少なくともモル基準で金属錯体量の100倍である。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランは、活性化助触媒として使用される場合は、金属錯体に対し0.5:1から10:1、より好ましくは1:1から6:1、最も好ましくは1:1から5:1のモル比で使用される。
残留する活性化助触媒は一般的には金属錯体とおおよそ等モル量で使用される。
【0094】
触媒は、いくつかの好適な方法で担持されているかどうかに拘りなく、2から100,000個の炭素原子をもつエチレン性不飽和モノマーを単独または組み合わせて、重合するために使用してもよい。ここで使用するための好ましい付加重合可能なモノマーとしては、オレフィン、ジオレフィン及びそれらの混合物を包含する。好ましいオレフィンは、エチレン性不飽和を含む環状化合物と同様に、ビニル性不飽和を含む脂肪族または芳香族化合物である。後者の例としては、シクロブテン、シクロペンテン、ノルボルネン、及び5−位及び6−位でC1−20 のヒドロカルビル基で置換したノルボルネン誘導体を包含する。好ましいジオレフィンは、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、ノルボルナジエンを含むC4−40 のジオレフィン化合物である。ここでの触媒とプロセスは特にエチレン、プロピレン及び非共役ジエンのターポリマー、例えば、EPDMターポリマーと同様に特にエチレン/1−ブテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/スチレン、エチレン/プロピレン、エチレン/1−ペンテン、エチレン/4−メチル−1−ペンテン及びエチレン/1−オクテンコポリマーの製造に好適に使用される。
【0095】
最も好ましいモノマーとしては、C2−20 のα−オレフィン、特にエチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、長鎖高分子量α−オレフィン、及びそれらの混合物を包含する。その他の好ましいモノマーとしては、スチレン、C1−4 のアルキル置換スチレン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、ビニルシクロヘキサン、4−ビニルシクロヘキセン、ジビニルベンゼン、及びそれらとエチレンとの混合物が包含される。長鎖高分子量α−オレフィンは連続溶液重合反応の過程でインシツで生成するビニル基で停止した少量の重合物である。好適な製造条件下では、そのような長鎖高分子量単位はエチレンと他の短鎖オレフィンモノマーと容易に重合してポリマー製品となり、結果として得られるポリマー中の長鎖分岐量は少なくなる。
【0096】
好ましいモノマー群としては、エチレンとモノビニル芳香族モノマー、4−ビニルシクロヘキセン、ビニルシクロヘキサン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、C3−10 の脂肪族α−オレフィン(特に、プロピレン、イソブテン、1−ブテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン及び1−オクテン)、及びC4−40 のジエンから選択される1個以上のコモノマーとの組み合わせを包含する。最も好ましいモノマー群はエチレンとスチレンの混合物;エチレン、プロピレン及びスチレンの混合物、エチレン、スチレン、及び非共役ジエン、特にエチリデンノルボルネンまたは1,4−ヘキサジエンとの混合物、そしてエチレン、プロピレン、及び非共役ジエン、特にエチリデンノルボルネンまたは1,4−ヘキサジエンとの混合物である。
【0097】
一般的に、重合は、チーグラー・ナッタまたはカミンスキー−シン系重合反応の場合、先行技術で公知の条件、即ち、0から250℃、好ましくは30から200℃の温度そして大気圧から10,000気圧の圧力下で実施される。懸濁、溶液、気相、固相粉末重合またはその他のプロセス条件を、もし望むなら使用してもよい。担体、特にシリカ、アルミナ、またはポリマー(特にポリ(テトラフルオロエチレン)またはポリオレフィン)を使用してもよく、望ましくは触媒が気相重合プロセスで用いられるときに使用される。担体は好ましくは、触媒(金属基準)/担体の重量比で1:106から1:103、より好ましくは1:106から1:104 の量で使用される。
【0098】
多くの重合反応において使用される触媒:重合可能な化合物のモル比は10−12:1から10−1:1、より好ましくは10−9 :1から10−5:1である。
【0099】
溶液重合で使用される好適な溶媒はそれらが使用されるプロセス条件下で実質的に不活性な液体である。例としては、イソブタン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、及びそれらの混合物のような直鎖及び分岐鎖炭化水素;シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタン、及びそれらの混合物のような環状及び脂環式炭化水素;パーフルオロC4−10 アルカン、のようなパーフルオロ炭化水素、及びベンゼン、トルエン、キシレン、及びエチルベンゼンのようなアルキル置換芳香族化合物を包含する。好ましい溶媒としてはまたモノマーまたはコモノマーとして作用する液状オレフィンも包含される。
【0100】
触媒は同一反応器または望ましい物性をもつポリマーブレンド物を製造する為に直列または並列に接続された反応器内で少なくとも1個の追加の均一または不均一重合触媒と組み合わせて使用される。そのようなプロセスの例はWO94/00500に開示されている。
【0101】
本発明の触媒はエチレンホモポリマー及び高レベルの長鎖分岐をもつエチレン/α−オレフィンコポリマーの製造に特に有効である。連続重合プロセス、特に連続溶液重合プロセスにおける本発明の触媒の使用は、成長するポリマーに取り込まれそれによって長鎖分岐を与えるビニルで停止したポリマーの生成が起こりやすい高められた反応温度を可能にする。本発明の触媒組成物の使用は、高圧、フリーラジカルで製造した低密度ポリエチレンと同様な加工性をもつエチレン/α−オレフィンコポリマーの経済的な製造を可能にする。
【0102】
本発明の触媒組成物は、エチレン単独またはエチレン/α−オレフィン混合物(ノルボルナジエン、1,7−オクタジエン、または、1,9−デカジエンのようなジエンを誘導する“H”分岐が低レベルの)を重合することによって、改善された加工物性をもつオレフィンポリマーを製造するために有利に使用できる。反応温度を上げられること、高反応温度での高分子量(または低メルトインデックス)及び高いコモノマー反応性の組み合わせは優れた物理特性と加工性をもつポリマーの経済的製造を有利に行うことができる。好ましくはそのようなポリマーはエチレン、C3−20 のα−オレフィン及び“H”分岐コモノマーからなる。好ましくは、そのようなポリマーは溶液プロセス、最も好ましくは連続溶液プロセスで製造される。
【0103】
触媒組成物は均一触媒として重合が行われる溶媒または希釈剤に必須成分を加えることによって調製される。触媒組成物はまた無機または有機の粒子状固体上に必須成分を吸着、沈積または化学的に付着させることによって調製される。そのような固体の例としては、シリカ、シリカゲル、アルミナ、クレイ、膨張クレイ(エアロゲル)、アルミノシリケート、トリアルキルアルミニウム化合物、及び有機または無機重合体物質、特にポリオレフィンが包含される。好ましい態様においては、不均一系触媒は無機化合物、好ましくはトリ(C1−4 アルキル)アルミニウム化合物を活性化助触媒、特に(4−ヒドロキシ−3,5−ジターシャリーブチルフェニル)トリス−(ペンタフオロフェニル)ボレートまたは(4−ヒドロキシフェニル)−トリス(ペンタフオロフェニル)ボレートのようなヒドロキシアリール(トリスペンタフオロ−フェニル)ボレートのアンモニウム塩と反応させることによって調製される。この活性化助触媒は共沈殿、吸収、スプレー、または同様な技術によって担体上に沈積させ、それから溶媒希釈剤を取り除く。
金属成分は活性化助触媒を加える前に引き続いて或いは同時に吸着、沈積または化学的に付着させることによって担体に加えられる。
【0104】
不均一または担持形態で調製される場合は、触媒組成物はスラリーまたは気相重合において採用される。実際上の制限としては、スラリー重合は液体希釈剤中でポリマー生成物が実質的に不溶性であることである。好ましくは、スラリー重合の希釈剤は5個以下の炭素原子をもつ1以上の炭化水素である。もし望むなら、エタン、プロパンまたはブタンのような飽和炭化水素が希釈剤の全体または一部として使用される。最も好ましくは、少なくとも希釈剤の主要部分はα−オレフィンモノマーまたは重合されるモノマーからなる。分散剤、特にエラストマーが、もし望まれるなら、公知の技術を用いて希釈剤に溶解される。
【0105】
どの場合でも、回収触媒成分と同様に各成分は酸素及び湿気を防がなければならない。それゆえ、触媒成分と触媒は酸素と湿気のない雰囲気中で調製及び回収されなければならない。好ましくは、それゆえに、反応は乾燥した、不活性なガス、例えば、窒素の存在下で行われる。
【0106】
重合はバッチまたは連続重合プロセスで実施される。連続プロセスは触媒、エチレン、コモノマー、及び必要に応じ溶媒が連続的に反応ゾーンに供給され、そしてポリマー生成物が連続的に反応器から取り出されることが好ましい。
【0107】
発明の範囲を限定すること無しに、そのような重合プロセスを実施するひとつの手段は以下のとおりである:攪拌槽においては、重合されるべきモノマーは溶媒そして必要に応じ連鎖移動剤と一緒に連続的に供給される。反応器は溶媒または追加の希釈剤及び溶解したポリマーと共に実質上モノマーから構成される液相を含む。もし望むなら、ノルボナジエン、1,7−オクタジエンまたは1,9−デカジエンのようなジエンを含む少量の“H”−分岐剤を加えてもよい。触媒と助触媒は連続的に反応器液相に導入される。反応温度と圧力は、コイル、ジャケットまたはその両方を冷却または加熱することと同様に、溶媒/モノマー比、触媒添加速度を調節することによってコントロールされてもよい。重合速度は触媒添加速度によって調節される。ポリマー製品中のエチレン量は反応器中のエチレン:コモノマー比によって決定され、反応器に供給するこれらの成分のそれぞれの速度を操作することによって調節される。ポリマー製品の分子量は、当業者によく知られているように、必要に応じ、温度、モノマー濃度のような他の重合変数を調節することによって、または反応器に導入される水素の流れのような前述の連鎖移動剤によって調節される。反応器流出物は水のような触媒失活剤と接触させられる。ポリマー溶液は必要に応じ加熱され、そしてポリマー製品は圧力を下げ、残留溶媒または希釈剤とともに気相モノマーをフラッシュすることによって、そして、もし必要なら、脱気押出し機のような装置でさらに脱気を行うことによって回収する。連続プロセスにおいては、反応器中の触媒とポリマーの平均滞留時間は一般に5分から8時間、そして好ましくは10分から6時間である。
【0108】
エチレンホモポリマー及びエチレン/α−オレフィンコポリマーは特に本発明に従った製造に適している。一般的にそのようなポリマーは0.85から0.96g/mlの密度をもつ。典型的には、重合に使用されるα−オレフィンモノマー:エチレンのモル比は結果として得られるポリマーの密度を調節するために変更してもよい。0.91から0.93の密度範囲の材料を製造する場合は、コモノマー:モノマー比は0.2以下、好ましくは0.05以下、よりさらに好ましくは0.02以下、そしてたとえ0.01以下であってもよい。上記の重合プロセスにおいて、水素は結果として得られるポリマーの分子量を効果的に調節することが見出されてきた。典型的には、水素:モノマーのモル比は約0.5以下、好ましくは0.2以下、より好ましくは0.05以下、よりさらに好ましくは0.02以下そしてたとえ0.01以下であってもよい。
【0109】
【実施例】
本発明は特に開示されていない如何なる成分も存在すること無しに操作できることは理解できるであろう。以下の実施例は本発明を更に詳しく説明するためになされたものであり何ら限定する意図でなされたものではない。反対の記述がない限り、全ての部及び%は重量基準で表現される。用語“一昼夜”は、もし使用されるときは、約16から18時間を意味し、“室温”は、もし使用されるときは、約20から25℃の温度を意味し、そして“混合アルカン”は水素化プロピレンオリゴマー、主にエクソンケミカル社から商標名IsoparEとして市販されているいくつかのC6−12イソアルカンの混合物を意味する。
全ての溶媒はPangbornらによってOrganometallics,15,1518−1520,(1996)に開示されている技術を使用して精製した。1H及び13C NMRシフトは内部溶媒共鳴に関連付けそしてTMSと比較して報告される。
【0110】
実施例1 1,8−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−ジベンゾ[e,h]アズレン(ケト異性体)
【0111】
【化28】
【0112】
(A)10−(トリメチルシリル)エチニル−5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテンの調製
ジイソプロピルアミン20ml中で10−ブロモ−5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテン(9.70g、0.036モル)(J.Med.Chem.1995 38(4),708−714)、塩化パラジウム(II)ビストリフェニルホスフィン(1.25g、0.018モル)、トリフェニルホスフィン(0.942g、0.0036モル)、酢酸銅(II)水和物(0.327g、0.002モル)
の撹拌混合物に(トリメチルシリル)アセチレン(3.88g、0.040モル)を加えそして1時間リフラックスさせた。生じた混合物を濃縮し、ヘキサン(25ml)で希釈しシリカゲルパッドを通してろ過した。ロ液を濃縮して、10−(トリメチルシリル)エチニル−5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテンを5.57gの収量で得た。
【0113】
(B)1,8−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−ジベンゾ[e,h]アズレンの調製
THF70ml中で10−(トリメチルシリル)エチニル−5H−ジベンゾ[a,d]シクロヘプテン(5.57g、0.020モル)、トリエチルアミン(3.89g、0.039モル)、水(3.45g、0.385モル)、トリストリフェニルホスフィン塩化ロジウム(0.178g、0.002モル)及びトリフェニルホスフィン(2.52g、0.010モル)の混合物をパル反応器中で一酸化炭素で800psi(690kPa)に加圧しそして撹拌しながら10時間で160℃まで加熱した。反応物を濃縮し残留物を塩化メチレンでシリカゲルを通してクロマトグラフィー分離すると流出物として3.39gの黄色油状生成物、1,8−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−ジベンゾ[e,h]アズレンを単離した。
1H NMR(C6D6 ,300MHz;δ(ppm)):2.8(m)、3.0(br,d)、3.45(b,d)、3.6(br,d)、3.85(br,d)、7.35(m)、7.43(m)、7.60(d,6.5Hz)、7.91(d,6.5Hz)。
13C NMR(C6D6 ,75.45MHz;δ(ppm)):28.1、34.7、41.2、125.8、126.1、127.3、128.2、128.9、129.5、131.2、133.9、138.9、140.3、167.5、207.1
IR:C=O 1697cm−1
【0114】
実施例2 1,8−ジヒドロ−ジベンゾ[e,h]アズレン
【0115】
【化29】
【0116】
クロロホルム50mlとエタノール5ml中の1,8−ジヒドロ−3−ヒドロキシ−ジベンゾ[e,h]アズレン(3.30g、0.013モル)溶液を撹拌し、これにナトリウムボロハイドライド0.500g(0.013モル)を加えそして12時間撹拌した。反応は10重量%の塩酸水溶液を加えて終了させそして塩化メチレンで抽出した。有機層を乾燥濃縮しそしてシリカゲル上でクロマトグラフィー分離すると1.65gの収量で白色固体を得た。この物質のプロトンNMR及び質量分析スペクトルは所望の生成物、1,8−ジヒドロ−ジベンゾ[e,h]アズレンと一致した。
1H NMR(C6D6 ,300MHz;δ(ppm)):3.7(br,s)、6.6(d,5Hz)、7.04(d,5Hz)、7.2−7.35(m)、7.52(d,7Hz)
13C NMR(C6D6 ,75.45MHz;δ(ppm)):41.9、43.8、126、126.1、126.3、126.7、127.6、127.8、128.0、132.5、133.7、134.7、137.8、137.9、141.9、142.1
MS(m/z):230(M+)、215、202
【0117】
実施例3 (2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シラナミン
【0118】
【化30】
【0119】
THF40mL中の1,8−ジヒドロ−ジベンゾ[e,h]アズレン(0.461g、2.00mmol)に2.5Mブチルリチウム(0.88mL、2.2mmol)を加えた。溶液は直ちに無色透明からダークオレンジに変わった。0.5時間後、この溶液をジメチルジクロロシラン(2.4mL、20mmol)にゆっくり加えると薄黄色溶液となった。揮発性物質を減圧下で除去した。残留物をTHFに再溶解させそしてt−ブチルアミン(0.46mL、4.4mmol)を加えた。真珠色の沈殿物が1分以内で生成した。一昼夜撹拌した後で揮発性物質を減圧下で除去した。残留物を合計90mLのヘキサンで3回抽出した.抽出液をろ過しそしてロ液から減圧下で揮発性物質を除去すると濃い黄色液体を0.716g得た。NMRスペクトルは(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチルシランアミンと位置異性体(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミンの混合物(それぞれの二重結合異性体と同様)に一致した。
1H NMR(C6D6 ,300MHz;δ(ppm)):−0.12(s);−0.05(s);0.35(s);0.46(br,s);0.62(br,s);0.94(s);1.11(s);1.13−1.21(m);3.51−3.85(m);4.18(s);6.61(d,5Hz);6.96−7.22(m);7.38(m);7.47(d,7Hz);7.54(m)
13C NMR(C6D6 ,75.45MHz;δ(ppm)):0.5、0.8、1.8、14.3、33.7、33.9、42.3、43.9、47.7、49.4、49.6、55.4、126.1、126.4、126.5、126.8、127.1、127.3、127.6、128.1、128.2、128.5、128.8、133.8、134.2、135.0、135.2、135.4、138.2、138.3、138.5、138.7,141.1,143.3、143.8、144.6、146.7,148.9。
【0120】
実施例4 (2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタンジクロライド
【0121】
【化31】
【0122】
実施例3の混合物(0.716g,1.99mmol)をn−オクタン40mL中に溶解し、チタンテトラキス(ジメチルアミド)(0.446g、1.99mmol)を加えた。溶液を加熱しそしてリフラックスさせながら2日間撹拌した。溶液は暗赤色となった。冷却溶液の少量を取り出しこれの揮発性成分を減圧下で除去した。残留物のNMRスペクトルは(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタンビス(ジメチルアミド)に一致した。この粗溶液から揮発性物質を減圧下で除去した。残留物をヘキサンに溶解した。ヘキサン中1.0Mの3塩化ボロン溶液(4.0mL、4.0mmol)をこの溶液に加えた。すぐに沈殿が生じた。1時間後黄色固体を真空ろ過で回収した。固体をヘキサンで1回洗浄した。減圧下で揮発物を除去すると0.655gの物質を得た。NMRスペクトルは(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタンジクロライドの非常に純粋な試料と一致した。
1H NMR(C6D6 ,300MHz;δ(ppm)):0.36(s,6H);1.39(s,9H);3.61(d,13.8Hz,1H);4.48(d,13.8Hz,1H);6.68(s,2H);7.02−7.16(m,6H);7.43(d,6.6Hz,2H)。
13C NMR(C6D6 ,75.45MHz;δ(ppm)):−0.39、32.4、42.6、64.1、110.4、123.9、126.7、129.1、129.5、130.0、132.7、139.7、140.4。
【0123】
実施例5 (2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドジメチルチタン
【0124】
【化32】
【0125】
ジエーテル中の(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタンジクロライド(0.460g、0.966mmol)スラリーに3.0Mメチル塩化マグネシウムのTHF溶液(0.97mL、2.9mmol)を加えた。直ちに色が変化した。混合物を一昼夜撹拌後揮発物を減圧下で除去した。残留物を合計90mLのヘキサンで3回抽出した.ヘキサン抽出液をろ過しそしてロ液から減圧下で揮発性物質を除去すると黄色固体を0.293g得た。NMRスペクトルは所望の化合物、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドジメチルチタンに一致した。1H NMR(C6D6 ,300MHz;δ(ppm)):0.39(s,6H);
0.60(s,6H);1.54(s,9H);3.57(d,13.8Hz,1H);4.00(d,13.8Hz,1H);6.31(s,2H);7.08−7.2(m,6H);7.59(m,2H)。
13C NMR(C6D6 ,75.45MHz;δ(ppm)):0.74、34.2、42.5、54.8、59.7、106.0、119.9、127.0、128.6、129.1、129.2、138.4、134.1、135.2。
【0126】
重合一般条件
アルカンと液体オレフィンの混合物は精製窒素を吹き込み引き続きアルミナ(LaRoche社から市販されているA−2)及びQ5反応物(エンゲルハルド社から市販されている)を含むカラムを精製窒素を使用して50psiで通して精製される。以下に示される溶媒と溶液の移送は乾燥し精製した窒素又はアルゴンガスを使用して実施される。反応器へのガス供給はA−204アルミナ(LaRoche社から市販されている)及びQ5反応物のカラムを通して精製される。アルミナは予め窒素で375℃で処理して活性化し、そしてQ5は窒素中の5%水素で200℃で処理して活性化する。
【0127】
重合1
撹拌型、2リッターパール反応器に約433gのトルエンと455gのスチレンコモノマーを充填した。分子量調節剤としての水素を50psi(345kPa)で75mLの供給タンクから差分圧力膨張によって加えた。反応器を90℃に加熱しエチレンを200psi(1.4MPa)で飽和させた。適切な量の触媒、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドジメチルチタン(実施例5)、及び0.005Mトルエン溶液としての助触媒をグローブボックス中で予備混合しそして触媒供給タンクに移送しそして反応器に注入した。(運転の過程を通して触媒/助触媒溶液の供給は周期的に行われる。) 運転の間中重合条件は所望のエチレン圧で維持された。
【0128】
反応の結果得られた溶液を反応器からイソプロピルアルコール100ml及びヒンダードフェノール抗酸加剤(チバガイギー社のイルガノックス1010)とリン系安定剤(チバガイギー社のイルガフォス168)の10重量%トルエン溶液20mlを含む窒素パージした回収槽に取り出した。生成したポリマーを最高温度140℃で加熱期間20時間でプログラムされた真空オーブン中で乾燥した。結果を表1に示す。
【0129】
重合2
試験3及び4は1ガロンの撹拌オートクレーブ反応器を使用して行った。反応器に1200mLのトルエンと400mLのスチレン(試験3)又は600mLのトルエンと1000mLのスチレン(試験4)を充填しそれから所望の温度まで過熱しエチレンで飽和させた(試験3の場合1.9MPa、275psi、試験4の場合1.0MPa、150psi)。 触媒はドライボックス中で金属錯体(実施例5)と助触媒(ジオクタデシルフェニ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(DPTPB)及びイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン(アクゾーノーベル社のMMAO−3A、試験3の場合40μmol、試験4の場合70μmol)を一緒に混合することによって調製した。追加の溶媒を加えて合計体積を13mlとした。
【0130】
DPTPBは次の方法で調製した。N,N−ジオクタデシルアニリン(0.15g、0.25mmol;Sigma−Aldrih Library of Rare Chemicals社製)を磁気撹拌棒を備えた4オンスビンに入れた。メチルシクロヘキサン(25mL)を加えてアミンを溶解させ、2Mの塩酸0.125mLを加えた。混合物を30分間激しく撹拌し、それから水20mL中のLiB(C6F5)4・Et2O(0.191g、0.25mmol;Boulder Scientific Company社製)溶液を加えた。混合物を2時間撹拌した。この後、2相混合物が得られ;上(有機)層は薄緑色であった。混合物を分離じょうごに移し、そしてNaClの30重量%水溶液30mLを加えた。じょうごを振って、相分離させ、水層を分離し廃棄した。さらにNaClの30重量%水溶液30mLと水30mLでの分離を繰り返し;それぞれの場合水層は廃棄した。残った有機層を硫酸マグネシウムで1時間乾燥させ、ろ過して、ビンに移し、窒素を吹き込みながらドライボックスに入れた。溶液を計量ジャーに移し、そして揮発性物質を真空下で除去した。薄緑の油状物(0.23g)が残った。この物質を25mLのトルエンに溶かし0.0072M溶液を調製した。
【0131】
触媒溶液をシリンジで触媒供給ループに移し反応器に高圧溶媒(トルエン)の流れを使用して約1−2分で注入した。反応圧力を所望値に維持するようにエチレンを供給しながら10分間重合を行わせた。反応の過程で消費したエチレンの量は流量計を用いて監視した。重合溶液を反応器から窒素パージした200mLのイソプロパノールを含むガラス容器に押し出した。ヒンダードフェノール抗酸加剤(チバガイギー社のイルガノックス1010)とリン系安定剤(チバガイギー社のイルガフォス168)の10重量%トルエン溶液20mlを加えそして溶液を撹拌した。ポリマー溶液をトレーに押し出し、一昼夜空気乾燥し、それから数日間真空乾燥器で乾燥した。結果を表1に示す。
【0132】
【表1】
【0133】
【発明の効果】
本発明の触媒と重合方法は特にオレフィンホモポリマー、2以上のオレフィンのコポリマー、特に、エチレンとスチレンのようなビニル芳香族モノマーのコポリマー、及び広い重合条件そして特に高温下での3以上の重合性モノマーのインターポリマーの製造に有効である。
Claims (5)
- 式:
Tが炭素のとき、t’は2であり、Tが窒素のとき、t’は1であり;
Mはチタンであり;
R1は、それぞれ独立に、水素又はヒドロカルビル、アミノ又はアミノ−置換された水素を計算に入れないで20までの原子をもつヒドロカルビル基であり、そして所望により2個のR1はお互いに結合していてもよく;
Yは−O−、−S−、−NR5−、又は、−PR5 −であり;
Z’はSiR6 2、CR6 2、SiR6 2SiR6 2、CR6 2CR6 2、CR6=CR6、CR6 2SiR6 2、BR6、BR6L”、又はGeR6 2であり;
R5は、それぞれ独立に、ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビルであり、このとき、該R5は水素を計算に入れないで20までの原子をもち;
R6は、それぞれ独立に、水素、又はヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、シリル、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリール、−NR5 2、及びそれらの組み合わせから選択される基であり、このとき、該R6は20までの水素ではない原子をもち、そして所望により2個のR6基は環系を形成し;
L”は、所望によりR6に結合した単座配位又は多座配位のルイス塩基であり;
Xは、水素又は水素を計算に入れないで60までの原子を持つ1価のアニオン性配位子であり;
Lは、それぞれ独立に、水素を計算に入れないで20までの原子をもつ中性配位結合性化合物であり、そして所望によりLとXとはお互いに結合し;
X’は、水素を計算に入れないで60までの原子を持つ1価のアニオン性配位子であり;
xは0、1又は2であり;
lは0又は1であり;
x’は0又は1であり;かつ、
上記の要素は以下の要件(i)〜(iv)のいずれか1つをさらに満たす:
(i)xは2であり、x’は0であり、Mは+4形式酸化状態であり、かつ、Xは、ハライド、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ジ(ヒドロカルビル)アミド、ジ(ヒドロカルビル)ホスフィド、ヒドロカルビルスルフィド、及びシリル基からなる群から選択されたアニオン性配位子であり、該X基は水素を計算に入れないで30までの原子をもち、
(ii)xは0であり、x’は1であり、Mは+4形式酸化状態であり、かつ、X’はヒドロカルバジイル、オキシヒドロカルビレン、及びヒドロカルビレンジオキシ基からなる群から選択されたジアニオン性配位子であり、該X’基は30までの水素ではない原子をもち、
(iii)xは1であり、x’は0であり、Mは+3形式酸化状態であり、かつ、Xはアリル、2−(N,N−ジメチルアミノ)フェニル、2−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェニル、及び2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジルからなる群から選択された安定化アニオン性配位子であり、かつ
(iv)xは0であり、x’は0であり、lは1であり、Mは+2形式酸化状態であり、かつ、Lは所望により1以上のヒドロカルビル基で置換されていてもよい中性の共役又は非共役ジエンであり、該Lは40までの炭素原子をもちそしてそれらの非局在化π−電子によってMに結合している)で表される多環式縮合環化合物。 - (2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−2−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(1,1−ジメチルエチル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,4−ジフェニル−1,3−ブタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(II)1,3−ペンタジエン、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(III)2−(N,N−ジメチルアミノ)ベンジル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジクロライド、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジメチル、(2,8−ジヒドロジベンゾ[e,h]アズレン−1−イル)−N−(シクロヘキシル)ジメチル−シランアミドチタン(IV)ジベンジル、又はそれらの混合物である請求項1記載の多環式縮合環化合物。
- 請求項1又は2に記載の多環式縮合環化合物及び活性化助触媒からなる触媒組成物と1以上のオレフィンモノマーを重合条件下で接触させることからなるオレフィンの重合方法。
- 溶液、スラリー又は高圧重合条件下で実施される請求項3記載の方法。
- 触媒が更に不活性な、粒子状担体を含む、スラリー又は気相重合条件下で実施される請求項4記載の方法。
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