JP5492991B2 - 新規なポストメタロセン型遷移金属化合物 - Google Patents
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Description
mは、1乃至7の整数であり、
R1は、水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換された炭素数4〜10のシクロアルキル基;水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換され、異種原子としてO、NまたはSを有する炭素数2〜9のヘテロ環基;水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換された炭素数6〜10のアリール基;または水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換され、異種原子としてO、NまたはSを有する炭素数5〜10のヘテロアリール基であり、前記R1が2個以上の基で置換される場合、互いに隣接する基は脂肪族または芳香族縮合環を形成することができ、
R2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜20のヘテロ環基、炭素数1〜20のアルコキシ基および炭素数6〜20のアリールオキシ基からなる群より選択され、前記R 2 のうちの2個以上は、互いに連結されて脂肪族環または芳香族環を形成することができる。
Al(R3)3
[L−H]+[ZA4]−または[L]+[ZA4]−
mおよびR2は、前記化学式1に定義された通りであり、
nは、1乃至7の整数であり、
n’は、1乃至5の整数であり、
pは、0乃至2+nの整数であり、
p’は、0乃至5+n’の整数であり、
R3は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択されることが好ましく、2以上のR3が互いに連結されて脂肪族または芳香族縮合環を形成することができる。特に、R3は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数6〜20のアリール基であることが好ましく、2以上のR3が互いに連結されて脂肪族または芳香族縮合環を形成することができる。
Mは、4族遷移金属であり、
Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、ベンジル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜20のヘテロ環基、炭素数1〜20のアルコキシ基および炭素数6〜20のアリールオキシ基からなる群より選択される。
ジアルキルアンモニウム塩の場合には、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、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)ボレートなどを例に挙げられ;
カルボニウム塩の場合には、トロピリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルメチリウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ベンゼン(ジアゾニウム)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートなどを例に挙げられる。
「一晩」という用語は、約12乃至16時間を意味し、「室温」という用語は、20乃至25℃の温度を言う。すべての金属錯体の合成および実験の準備は、乾燥箱技術を用いたり乾燥状態維持ガラス器具を使用して乾燥窒素雰囲気で行われた。使用されたすべての溶媒は、HPLC等級であり、使用前に乾燥された。
テトラヒドロキノリノアルデヒド1.06gを17mLのメタノールに溶かした後、2−メチルシクロヘキシルアミン1.3mLを徐々に加えた。一晩室温で撹拌した後、減圧下で溶媒を除去し、再びヘキサンで溶かして濃い溶液を作って冷凍室に保管した。この溶液には2種類の立体異性体生成物が約1.5対1の比率で混合されている。約二日間放置した後、白色の結晶性固体が形成されることを確認した。残りの母液で同じ作業を繰り返して得られた固体を全て集めた後、冷たいメタノールとヘキサンで洗浄し乾燥させて純粋な立体異性体生成物を得た(収率50%)。
テトラヒドロキノリノアルデヒド0.57gを10mLのメタノールに溶かした後、1,2,3,4−テトラヒドロナフチルアミン0.51mLを徐々に加えた。一晩室温で撹拌すると徐々に沈殿物ができる。その後、冷たいメタノールで洗浄しながらろ過すると乳白色の固体をきれいな収得物(0.72g)として得ることができる(収率70%)。
2−メチルインドリノアルデヒド1.68gを35mLのメタノールに溶かした後、1,2,3,4−テトラヒドロナフチルアミン1.58mLを徐々に加えた。一晩室温で撹拌すると徐々に沈殿物ができる。その後、冷たいメタノールで洗浄しながらろ過すると乳白色の固体をきれいな収得物(2.3g)として得ることができる(収率75%)。この化合物は2種類の構造異性体の混合体として1:0.6の比率で存在する。
実施例2のリガンド145mgとジルコニウムテトラベンジル231mgをグローブボックスの中でサンプリングしてシュレンクフラスコに入れた。その後、シュレンクフラスコを取り出して−78℃に温度を下げた。温度を維持した状態で12mLのトルエンを徐々に加えた後、漸進的に温度を常温に上げながら6時間撹拌して濃い樺色のトルエン溶液を得た後、溶媒を除去して純粋な生成物を得た(大量合成の際には溶媒を除去せずに計算されたトルエンを注入して生成物をトルエン溶液で得て使用することが便利である。)
実施例1のリガンド90mgとジルコニウムテトラベンジル169mgをグローブボックスの中でサンプリングしてシュレンクフラスコに入れた。その後、シュレンクフラスコを取り出して−78℃に温度を下げた。温度を維持した状態で10mLのトルエンを徐々に加えた後、漸進的に温度を常温に上げながら二日間撹拌して濃い樺色のトルエン溶液で生成物溶液を得た(溶媒を完全に除去しても粘性の強いオイル状態で生成物が得られ、以降の取り扱いに困難があり得るため、生成物溶液状態で得ることが便利である。)
2Lのオートクレーブ反応器にヘキサン(1.0L)溶媒を加えた後、反応器温度を100℃に予熱した。25mLの触媒貯蔵タンクにトリイソブチルアルミニウム化合物(125mmol)で処理された触媒化合物(5.0mmol)とトリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(25mmol)助触媒を順次に添加して満たした。この時、触媒タンクの中にエチレンを30barの圧力になるように加え、高圧のアルゴンを使用して触媒Iを反応器に注入して重合反応を10分間進行した後、残ったエチレンガスを排出させ、生成された高分子溶液を過量のエタノールに加えて沈澱を誘導した。得られた高分子をエタノールおよびアセトンでそれぞれ2〜3回洗浄した後、80℃真空オーブンで12時間以上乾燥した。測定された高分子の重量および特性評価結果を表1に示した。
重合温度が120℃であることを除いては、実施例4と同様な条件で実験した。
2Lのオートクレーブ反応器にヘキサン(1.0L)溶媒とヘキサンにより0.8Mに希釈・製造された1−オクテン144mLを加えた後、反応器温度を100℃に予熱した。25mLの触媒貯蔵タンクにトリイソブチルアルミニウム化合物(125mmol)で処理されたチタニウム化合物(5.0mmol)とトリチルテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(25mmol)助触媒を順次に添加して満たした。この時、触媒タンクの中にエチレンを30barの圧力になるように加え、高圧のアルゴンを使用して触媒を反応器に注入して共重合反応を10分間進行した後、残ったエチレンガスを排出させ、得られた高分子溶液を過量のエタノールに加えて沈澱を誘導した。得られた高分子をエタノールおよびアセトンでそれぞれ2〜3回洗浄した後、80℃真空オーブンで12時間以上乾燥した。測定された高分子の重量および特性評価結果を表1に示した。
触媒IIを使用したことを除いては、実施例6と同様な条件で実験した。
重合温度が120℃であり、触媒IIを使用したことを除いては、実施例8と同様な条件で実験した。
重合温度が100℃であり、触媒IIを使用したことを除いては、実施例8と同様な条件で実験した。
ダウ(Dow)社が使用したジルコニウム触媒を使用したことを除いては、実施例8と同様な条件で実験した。
前記実施例および比較例で製造された重合体を下記のような方法で評価し、その結果を下記表1に記載した(下記表1は、エチレン重合およびエチレンと1−オクテン共重合結果を示したものである。)
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC:Gel Permeation Chromatography)を利用して数平均分子量(Mn)、重量平均分子量(Mw)を測定した後、重量平均分子量を数平均分子量で割って計算した。
温度を200℃まで上げた後、5分間その温度で維持し、その後30℃まで下げ、再び温度を上げてDSC(Differential Scanning Calorimeter、TA社製)曲線の頂点を溶融点とした。この時、温度の上昇と下降速度は10℃/minであり、融点は2番目に温度が上昇する区間で測定した結果を用いた。
Claims (19)
- 下記化学式1で表される化合物:
mは、1乃至7の整数であり、
R1は、水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換された炭素数4〜10のシクロアルキル基;水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換され、異種原子としてO、NまたはSを有する炭素数2〜9のヘテロ環基;水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換された炭素数6〜10のアリール基;または水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択された一つ以上の基で置換され、異種原子としてO、NまたはSを有する炭素数5〜10のヘテロアリール基であり、前記R1が2個以上の基で置換される場合、互いに隣接する基は脂肪族または芳香族縮合環を形成することができ、
R2は、互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜20のヘテロ環基、炭素数1〜20のアルコキシ基および炭素数6〜20のアリールオキシ基からなる群より選択され、前記R2のうちの2個以上は、互いに連結されて脂肪族環または芳香族環を形成することができる。 - 前記化合物は、下記化学式2または化学式3で表されることを特徴とする、請求項1に記載の化合物:
mおよびR2は、前記化学式1に定義された通りであり、
nは、1乃至7の整数であり、
n’は、1乃至5の整数であり、
pは、0乃至2+nの整数であり、
p’は、0乃至5+n’の整数であり、
R3は,互いに同一または異なり、それぞれ独立して重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、シリル基、炭素数7〜20のアルキルアリール基、炭素数7〜20のアリールアルキル基および炭素数4〜20のヘテロ環基からなる群より選択され、2以上のR3が互いに連結されて脂肪族または芳香族縮合環を形成することができる。 - mは、2または3であることを特徴とする、請求項2に記載の化合物。
- nは、2または3であることを特徴とする、請求項2に記載の化合物。
- n’は、1乃至3の整数であることを特徴とする、請求項2に記載の化合物。
- R3は、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のシクロアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基または炭素数6〜20のアリール基であり、2以上のR3が互いに連結されて脂肪族または芳香族縮合環を形成することができることを特徴とする、請求項2に記載の化合物。
- 前記化合物は、下記構造式のうちの一つで表されることを特徴とする、請求項1に記載の化合物:
- 請求項1乃至請求項7のいずれか一項に記載の化合物をリガンドとして4族遷移金属が配位結合された、金属化合物。
- 前記遷移金属は、Ti、ZrおよびHfからなる群より選択されることを特徴とする、請求項8に記載の金属化合物。
- 前記金属化合物は、下記構造式のうちの一つで表されることを特徴とする、請求項8に記載の金属化合物:
Mは、4族遷移金属であり、
Rは、互いに同一または異なり、それぞれ独立して水素、重水素、ハロゲン基、ニトリル基、アセチレン基、アミン基、アミド基、エステル基、ケトン基、ベンジル基、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数2〜20のアルケニル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数4〜20のヘテロ環基、炭素数1〜20のアルコキシ基および炭素数6〜20のアリールオキシ基からなる群より選択される。 - 請求項8に記載の金属化合物、下記化学式4で表される化合物および下記化学式5で表される化合物を含むオレフィン重合用触媒組成物:
[化学式4]
Al(R3)3
上記式中、R3は、それぞれ独立してハロゲンラジカル、またはハロゲンで置換または非置換の炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルであり;
[化学式5]
[L−H]+[ZA4]−または[L]+[ZA4]−
上記式中、Lは、中性または陽イオン性ルイス酸であり;Hは、水素原子であり;Zは、13族元素であり;Aは、それぞれ独立して1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1〜20のヒドロカルビル、アルコキシまたはフェノキシラジカルで置換された炭素数6〜20のアリールまたはアルキルラジカルである。 - 前記化学式4で表される化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−s−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシドおよびジメチルアルミニウムエトキシドからなる群より選択されることを特徴とする、請求項11に記載のオレフィン重合用触媒組成物。
- 前記化学式5で表される化合物の非配位陰イオンである[ZA4]−は、B[C6F5]4 −であることを特徴とする、請求項11に記載のオレフィン重合用触媒組成物。
- 請求項8に記載の金属化合物に下記化学式4で表される第1助触媒を接触させて混合物を製造する段階;および
前記金属化合物と第1助触媒との混合物に下記化学式5で表される第2助触媒を接触させる段階
を含むことを特徴とする、オレフィン重合用触媒組成物の製造方法:
[化学式4]
Al(R3)3
上記式中、R3は、それぞれ独立してハロゲンラジカル、またはハロゲンで置換または非置換の炭素数1〜20のヒドロカルビルラジカルであり;
[化学式5]
[L−H]+[ZA4]−または[L]+[ZA4]−
上記式中、Lは、中性または陽イオン性ルイス酸であり;Hは、水素原子であり;Zは、13族元素であり;Aは、それぞれ独立して1以上の水素原子がハロゲン、炭素数1〜20のヒドロカルビル、アルコキシまたはフェノキシラジカルで置換された炭素数6〜20のアリールまたはアルキルラジカルである。 - 前記金属化合物の遷移金属モル数と前記化学式4で表される化合物のアルミニウムのモル数との比は、1:5乃至1:250であり、前記化学式1で表される化合物の遷移金属モル数と前記化学式5で表される化合物の13族元素との比は、1:1乃至1:5であることを特徴とする、請求項14に記載のオレフィン重合用触媒組成物の製造方法。
- 前記化学式4で表される化合物は、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリブチルアルミニウム、ジメチルクロロアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリ−s−ブチルアルミニウム、トリシクロペンチルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリイソペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、エチルジメチルアルミニウム、メチルジエチルアルミニウム、トリフェニルアルミニウム、トリ−p−トリルアルミニウム、ジメチルアルミニウムメトキシドおよびジメチルアルミニウムエトキシドからなる群より選択されることを特徴とする、請求項14に記載のオレフィン重合用触媒組成物の製造方法。
- 前記化学式5で表される化合物の非配位陰イオンである[ZA4]−はB[C6F5]4 −であることを特徴とする、請求項14に記載のオレフィン重合用触媒組成物の製造方法。
- 請求項11に記載のオレフィン重合用触媒組成物と単量体とを接触させることを特徴とする、オレフィン重合体の製造方法。
- 前記単量体は、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセンおよび1−アイトセン、サイクリックオレフィン、ジエンオレフィンおよびトリエンオレフィンからなる群より選択される1以上であることを特徴とする、請求項18に記載のオレフィン重合体の製造方法。
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