JP5148495B2 - スペクテーター配位子を含む有機金属化合物の調製方法 - Google Patents
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Description
MALjYrX(p-(n+v+r)Rn (式1)
[式中、
Mは、第3〜13族またはランタニド系列の金属であり、かつpは、金属Mの価数であり、
Aは、価数vが1または2であるアニオン性のスペクテーター配位子を示し、
Yは、式2:
によって表されるスペクテーター配位子であり、式中、スペクテーター配位子は、イミン窒素原子を介して金属Mに共有結合され、Sub1は、第14族原子を含む置換基であり、この第14族原子を介してSub1はイミン炭素原子に結合され、Sub2は、第15〜16族の原子を含む置換基であり、この第15〜16族の原子を介してSub2はイミン炭素原子に結合され、Sub1およびSub2は、互いに結合されて環系が形成されてもよく、rは、0を超える整数でありかつスペクテーター配位子Yの数を示し、Lは、任意選択的な中性ルイス塩基性配位子であり、かつjは、中性配位子Lの数を表す整数であり、Xは、ハライドであり、そしてRは、アニオン性配位子である]
によって表される有機金属化合物の調製方法に関する。このように製造される有機金属化合物は、通常、ポリオレフィンの製造における前駆触媒(precatalyst)として使用される。
MALjXp−V (式3)
によって表される金属有機試薬が、アルキル化剤と接触され、それによって、ハライド原子の少なくとも1個がアニオン性配位子Rで置換される前駆体が形成される。
[概要部分]
実験を、シュレンク−ライン(Schlenk−line)技術を用いて、乾燥した、酸素を含まない窒素雰囲気下で行った。1H−NMR、13C−NMRスペクトルおよび19F−NMRスペクトルを、ブルカー・アバンス(Bruker Avance)300分光計で測定した。指示薬としてベンゾフェノンを用いて、脂肪族溶媒を、ナトリウム/カリウム合金から蒸留した。Me5CpTiMe3を、Organometallics、8(1989年)、376〜382頁に記載のように調製した。他の出発材料は、入手したままの状態で使用した。
エーテル中のEtMgBr(8.0ml、3.0M、23mmol)の溶液を、50℃においてトルエン(60ml)中のジイソプロピルアミン(2.5g、23.8mmol)の溶液に加えた。この混合物を、1時間攪拌し、白色の沈殿物を形成させた。この混合物を0℃に冷却し、2,6−ジフルオロベンゾニトリル(3.33g、23mmol)を加えた。この混合物を、室温に加温し、次いで16時間攪拌した。GCによって決定される転化率は、98%であることが分かった。この混合物を、塩化アンモニウム(10%、100ml)の水溶液で急冷した。有機相を水相から分離し、それをジエチルエーテル(200ml)で2回抽出した。合わせた有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過し、減圧下で溶媒を除去し、5.30g(91%)の純粋な生成物を得た。配位子を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.2(m,1H)、6.8(m.2H)、5.5(bs,1H)、3.7(bs,1H)、1.5(bs,6H)、1.0(bs 6H)により、13C NMR 75MHz(CDCl3)δ(ppm):158.9dd,J=238Hz,J=8Hz)、155.7、130.1、v130.0、129.8、112.1、112.0、111.9、111.8、52.0(bs)、36.2(bs)、21.3、20.5により、および19F NMR 282MHz(CDCl3)δ(ppm):−113.5により特徴付けた。
Me5CpTiCl3(7.23g、25mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(6.05g、25.2mmol)を、トルエン(150ml)に溶解させた。次に、トリエチルアミン(3.0ml、2.9g、29mmol)を加え、反応混合物を18時間攪拌した。反応混合物をろ過し、残渣をトルエン(60ml)で1回すすいだ。合わせた有機相のトルエン(ろ液およびすすぎ液)を真空中で除去した。残渣をヘキサン(60ml)で粉砕し、12.18g(99%)のMe5CpTiCl2(NC(2,6−F2Ph)(iPr2N))を橙色の粉末として得た。この生成物を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.2(pent,1H)、6.9(dd,2H)、3.8(bs,1H)、3.6(sept,1H)、2.0(s,15H)、1.5(d,6H)、1.1(d,6H)により、および13CNMR 75MHz(CDCl3)δ(ppm):157.1(dd,J=250HzおよびJ=8Hz)、152.3、129.3、(t,J=10Hz)、126.3、113.6(t,J=23Hz)、110.8(m)、51.3(bs)、37.3、19.5、19.3、12.0により特徴付けた。
Me5CpTiCl3(580mg、2.00mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(482mg、2.01mmol)を、ヘキサン(30ml)に溶解させた。少量のMe5CpTiCl3しか溶解しなかった。次に、トリエチルアミン(0.5ml)を加え、この反応混合物を18時間攪拌した。この反応混合物をろ過し、残渣をヘキサン(30ml)で1回すすいだ。合わせた有機相のヘキサン(ろ液およびすすぎ液)を真空中で除去し、0.44gの生成物を橙色の粉末として得た。NMR分析から結論付けられるように、この生成物は、未反応のMe5CpTiCl3およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジンで汚染された、所望の錯体の混合物からなっていた。1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.2(pent,1H)、6.9(dd,2H)、3.8(bs,1H)、3.6(sept,1H)、2.3(s,未反応Me5CpTiCl3)、2.0(s,15H)、1.5(d,9H)、1.1(d,9H)。
Me5CpTiCl3(580mg、2.00mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジン(488mg、2.03mmol)を、ヘキサン(30ml)に溶解させた。少量のMe5CpTiCl3しか溶解しなかった。次に、トリエチルアミン(0.5ml)を加え、この反応混合物を60時間攪拌した。この反応混合物をろ過し、残渣をヘキサン(50ml)で1回すすいだ。合わせた有機相の溶媒(ろ液およびすすぎ液)を真空中で除去し、0.33g(33%)の生成物を橙色の粉末として得た。この生成物を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.2(pent,1H)、6.9(dd,2H)、3.8(bs,1H)、3.6(sept,1H)、2.0(s,15H)、1.5(d,6H)、1.1(d,6H)により特徴付けた。得られた生成物は、未反応のMe5CpTiCl3およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロベンズアミジンで汚染されていなかったが、はるかに長い反応時間(比較実験1の18時間の代わりに60時間)で、かつより多くのすすぎ用液体(30mlに対して50ml)を使用した後の収率がわずか33%であった。
[ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリメチルの合成]
ペンタメチルシクロペンタジエニルチタントリクロリド(3.09g、10.7mmol)を、ヘキサン(50ml)に懸濁させた。この懸濁液を0℃に冷却し、メチルリチウム溶液(ジエチルエーテル中1.6M、20.0ml、32mmol)を滴下にて加えた。この混合物を0℃で2.5時間攪拌し、その後、それを室温に加温した。攪拌を室温で30分間続けた。固形分をろ過して取り除き、ヘキサン(30ml)で1回洗浄した。ろ液およびすすぎ液の合わせたヘキサン溶液を蒸発乾固させ、2.37g(98%)の淡褐色の生成物を得た。この生成物を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):1.9(s,15H)、0.7(s,9H)により特徴付けた。
Me5CpTiMe3(1.17g、5.1mmol)および1.23gのN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロ−ベンズアミジン(5.1mmol)を、ヘキサン(リグロイン、30ml)の混合物に溶解させた。この反応混合物を室温で18時間攪拌した。溶媒を真空中で除去し、2.21gの淡褐色の粉末(95%)を得た。この生成物を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.3(d pent,1H)、7.0(dd,2H)、4.0(bs,1H)、3.8(sept,1H)、1.9(s,15H)、1.8(d,6H)、1.3(d,6H)、0.0(s,6H)により特徴付けた。
Me5CpTiMe3(230mg、1.01mmol)およびN,N−ジイソプロピル−2,6−ジフルオロ−ベンズアミジン(232mg、1.01mmol)を、ヘキサン(30ml)に溶解させた。2、4および24時間後、3mlのアリコートを、反応混合物から採取し、ヘキサンで100mlまで希釈した。希釈した溶液を重合実験で用いた。表1では、それらは、溶液から採取した時間に応じて、化合物1/2、1/4および1/24と示されている。
ジシクロヘキシルアミン(18.1g、0.10mmol)を、ジエチルエーテル(150ml)に溶解させた。この溶液を還流温度に加熱し、メチルマグネシウムブロミド(33ml、ジエチルエーテル中3.0M、0.10mol)の溶液を、20分間にわたって滴下にて加えた。添加後、この反応混合物を室温で3時間攪拌した。ベンゾニトリル(10.3g、0.10mol)を加え、この反応混合物を室温で20時間攪拌した。塩化アンモニウム(水中10%、100ml)の溶液を加えた。水層と有機層とを分離し、水層をジエチルエーテル(150ml)で2回抽出した。合わせたエーテル層を硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過し、溶媒をろ液から蒸発させ、黄色のワックス(23.6g)を得た。この生成物を、短経路蒸留(short path distillation)(クーゲルロール(kugelrohr)、P=0.8mbar、T=150°C)によってさらに精製した。収率19.5g(69%)。この生成物を、1H NMR 300MHz(CDCl3)δ(ppm):7.3(dd,3H)、7.2(dd,2H)、5.7(bs,1H)、3.1(tt,2H)、2.0(bq,3H)、1.7(m,8H)、1.5(d,2H)、1.1(m,6H)により、および13CNMR 75MHz(CDCl3)δ(ppm):169.3、131.9、128.7、128.3、126.2、58.6、31.6、27.0、25.8により特徴付けた。
Me5CpTiMe3(227mg、1.00mmol)およびN,N−ジシクロヘキシルベンズアミジン(281mg、0.99mmol)を、ヘキサン(30ml)に溶解させる。2、4および24時間後、3mlのアリコートを、反応混合物から採取し、ヘキサンで100mlまで希釈した。希釈した溶液を重合実験で用いた。
窒素の不活性雰囲気中で、反応器に、ペンタメチルヘプタン(PMH)(950ml)、MAO(クロンプトン(Crompton)、トルエン中10重量%)、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)(0.7ml)および5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)(0.7ml)を充填した。反応器を、1350rpmで攪拌しながら、90℃に加熱した。反応器を加圧し、所定の比率のエチレン、プロピレンおよび水素の下で調整した(0.35NL/時)。15分後、触媒成分を反応器に加え、続いて、触媒容器をPMH(50ml)ですすいだ。重合の10分後、モノマーの流動を停止し、溶液を、イソプロパノール中イルガノックス(Irganox)−1076の溶液を入れた2Lのエルレンマイヤー(Erlenmeyer)フラスコに注意深く注ぎ込み、減圧下で100℃において一晩乾燥させた。このポリマーを、組成に関してはFT−IRを用い、分子量分布に関してはSEC−DVを用いて分析した。
実施例に記載されるように調製されたポリマーを、屈折率(Refractive Index)(RI)および示差粘度測定(Differential Viscometry)(DV)検出とともにサイズ排除クロマトグラフィー(Size Exclusion Chromatography)(SEC)によって分析した。
装置:PL220 DRI濃度検出器およびPL−BV400粘度検出器を備えたPL220(ポリマー・ラボラトリーズ(Polymer Laboratories))SEC。検出器は、並列構成で動作される。PL溶媒脱気装置PL−DG802。
データ処理:ビスコテック(Viscotek)データ処理ソフトウェア、TriSEC2.7以上のバージョン
カラム:トーソー・バイオサイエンス(Tosoh Bioscience)(TSK)GMHHR−H(S)HT混合床(4x)
検量:線状ポリエチレン(PE)標準(分子量0.3〜3000kg/mol)による汎用的検量(Universal calibration)
温度:140℃
流量:1.0ml/分
注入体積:0.300ml
溶媒/溶出剤:約1g/lのイオノール(lonol)安定剤を含む蒸留された1,2,4−トリクロロベンゼン
試料の調製:約150℃で4時間溶解。1.0ミクロンの再生セルロースフィルタに通してろ過。試料濃度約1.0mg/ml。
比較例Aの方法にしたがって調製された化合物1を用いて、上記のような手順にしたがって三元重合を実施した。結果を表1に示す。
調製と同様に上記の時間間隔で、方法bにしたがって調製された化合物1を用いて、上記のような手順にしたがって三元重合を実施した。
結果を表1に示す。
調製と同様に上記の時間間隔で調製された化合物2を用いて、上記のような手順にしたがって三元重合を実施した。結果を表1に示す。
Claims (3)
- 式1:
MALjYrX(p−(n+v+r)) Rn (式1)
[式中、
Mは、第3〜13族またはランタニド系列の金属であり、pは、金属Mの価数であり、
Aは、価数vが1であるアニオン性配位子を示し、当該アニオン性配位子Aは、置換または非置換シクロペンタジエニル基であり、
Yは、式2:
によって表される配位子であり、当該配位子は、イミン窒素原子を介して金属Mに共有結合され、rは、0を超える整数であり、
Lは、任意選択的な中性ルイス塩基性配位子であり、jは、中性配位子Lの数を表す整数であり、
Xは、ハライド原子であり、
Rは、アルキル、アリールアルキルおよびアリールからなる群から独立して選択されるアニオン性配位子であり、nは、当該アニオン性配位子Rの数である]
によって表される有機金属化合物の製造方法であって、
式3:
MALjXp−v (式3)
[式中、M、A、L、j、X、pおよびvは、前記と同じ意味を表す]
によって表される有機金属試薬が、アルキル化剤と接触され、それによって、前記ハライド原子の少なくとも1個が前記アニオン性配位子Rによって置換された前駆体が形成され、次に、この前駆体は、式4:
によって表されるイミンと接触される、前記方法。 - 前記アニオン性配位子Rが、脂肪族炭素原子上にβ−水素原子を含まない請求項1に記載の方法。
- 前記アニオン性配位子Rがメチルまたはベンジルである請求項1または2に記載の方法。
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