JP5589087B2 - グアニジナト配位子を有するオレフィンの重合用の触媒成分 - Google Patents

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Description

本発明は、式:CyLMZ(式中、
Mは4〜6族金属であり、
Cyは環状配位子であり、
Lはグアニジナト配位子であり、
Zはアニオン性配位子であり、
pはアニオン性配位子の数である)
のオレフィンの重合用の新規な触媒成分に関する。
本発明は、オレフィンの重合用の触媒システムにも関する。本発明はさらに、2〜20個の炭素原子を有する少なくとも1種のオレフィンの重合方法に関連し、本発明の方法によって得られるポリマーに関する。
そのような触媒システムは(特許文献1)から公知である。この特許は、ケチミド配位子を含有する、4族金属と活性化剤との有機金属錯体である触媒を含むオレフィン重合用の触媒システムに関する。
(特許文献1)に記載されている方法の欠点は、グアニジナト型配位子を含有する有機金属錯体が非効率的なオレフィン重合触媒システムを形成することである。
米国特許第6,420,300号明細書 国際公開第02/070569号パンフレット
Chemical Communications、2002、608ページ
本発明の目的は、グアニジナト型配位子を含む新しいクラスの触媒成分であって、オレフィンの重合用の高度に活性な触媒システムを提供するものを提供することである。
この目的は、式:CyLMZ[式中、
Cyはモノ−またはポリ置換シクロペンタジエニル型配位子であり、
Lは式:
Figure 0005589087
(式中、各Aは、窒素またはリンから独立に選択され、R、R、RおよびRは、水素、ならびに、1個以上のハロゲン、アミド、ホスフィド、アルコキシ、またはアリールオキシ基で置換されたかまたは置換されていない、ヒドロカルビル、シリルおよびゲルミル残基からなる群から独立に選択される)
のグアニジナト配位子である]
の化合物を含む触媒成分によって達成される。
意外にも、本発明による触媒成分を使って、オレフィンの重合用の高度に活性な触媒システムが得られる。本発明による触媒成分の別の利点は、配位子Lが商業的に入手可能であるかまたは簡単な合成法によって製造できることである。本発明による触媒成分のさらなる利点は、炭化水素溶媒への良好な溶解性である。
引用した先行技術文書(特許文献1)の1つの実施態様は、シクロペンタジエニル型配位子をさらに含有するケチミド配位子を含有する4族金属錯体を教示している(請求項4)。シクロペンタジエニル(Cp)配位子およびペンタメチルシクロペンタジエニル(Cp)配位子の両方が実施例(実施例1〜11)において報告されている。(特許文献1)の触媒システムにおけるCpによるCpの置き換えは、重合プロセスにおける触媒活性のいかなる増加もほとんど示していない。
さらに、引用したこの先行技術文書は、シクロペンタジエニル配位子ならびにペンタメチルシクロペンタジエニル配位子の両方について、ビス−第三ブチルケチミド配位子(BuC=N−)を含有する触媒システムの高いエチレン重合活性を実証している(それぞれ実施例19および20)。対照的に、実施例21は、(BuC=N−)を、テトラメチルグアニジナト((MeN−)C=N−)で置き換えると、6倍以上低下した重合活性がもたらされることを示している。
結論として(特許文献1)には、グアニジナト型配位子を用いないことが教示されており、好ましい実施態様は、ビス−第三ブチルケチミドとシクロペンタジエニル配位子との組み合わせを含有する4族金属錯体である。
さらに驚くべきことに、(特許文献1)の実施例21からの活性が低いグアニジナト含有触媒システムから出発して、CpをCpで置き換えると、比較実験Cおよび実施例2によって示すとおり、オレフィンの重合活性が3000%増加することが実証された。
(特許文献2)には、高温、好ましくは少なくとも80℃での重合プロセスにおいて、高分子量のエチレンもしくはα−オレフィンホモポリマー、エチレン−α−オレフィンコポリマー、ターポリマーまたはテトラポリマーを製造するための触媒成分、触媒システムおよび方法を記載している。(特許文献2)は、4〜6族金属、シクロペンタジエニル型配位子、およびモノハプト結合N=Y型配位子Lを含む式:CyLMZの触媒成分であって、Lが1,3−ジアザ−2−イミノ複素環配位子である触媒成分が記載されている。
(特許文献2)で特許請求されている触媒システムの欠点は、1,3−ジアザ−2−イミノ配位子の合成が毒性の高い成分である臭化シアンの使用を必要とすることである。さらなる欠点は、炭化水素溶媒へのこれらの触媒システムの不十分な溶解性である。
本発明による触媒システムのさらなる利点は、80℃より高い温度での高い重合活性のみならず、重合プロセス中、存在する捕捉剤に対して良好な耐性を有する点である。オレフィン重合の分野においては、たとえばプロセス技術の観点からより高い重合温度が有利であることはよく知られている。
(特許文献2)は、捕捉剤が触媒活性に負の効果を与えること((特許文献2)の表3)、および80℃より高い温度で、グアニジナト含有触媒システムがオレフィン重合において不活性であること((特許文献2)の表1および5)を実証しており、これにより、グアニジナト含有触媒成分を使用する意欲を阻害している(引用文書における成分Aを参照されたい)。
独自の実験(本出願の比較実験EおよびF)によって、われわれは、(特許文献2)に開示されている触媒成分を含む触媒システムにおいて、1,3−ジアザ−2−イミノ複素環配位子のシクロペンタジエニル配位子をペンタメチル置換することによって、より高い重合活性を持った触媒システムがもたらされないことを実証した。
(非特許文献1)におけるKretschmerらによる発表は、イミノイミダゾリジニドπ−供与体配位子を有するチタンベースのオレフィン重合触媒を開示している。この発表は置換シクロペンタジエニル配位子の使用を開示していないが、グアニジナト型配位子を使用する意欲を、それらの低いオレフィン重合活性のために阻害している。
本発明は、式:CyLMZ[式中、
Mは4〜6族金属であり、
Zはアニオン性配位子であり、
pはアニオン性配位子の数であり、
Cyはモノ−またはポリ置換シクロペンタジエニル型配位子であり、
Lは式:
Figure 0005589087
(式中、各Aは、窒素またはリンから独立に選択され、R、R、RおよびRは、水素、ならびに、1個以上のハロゲン、アミド、ホスフィド、アルコキシ、またはアリールオキシ基で置換されたかまたは置換されていない、ヒドロカルビル、シリル、およびゲルミル残基からなる群から独立に選択される)
のグアニジナト配位子である]
のオレフィンの重合用の触媒成分に関する。
グアニジナト配位子およびケチミド配位子に共通する特徴は、たった1つの炭素原子が窒素原子と(二重)結合している(C=N)という意味で、それらがモノ置換窒素原子を有することである。グアニジナト配位子の特有の特徴は、この二重結合炭素原子が上式においてAで表される15族原子を介して2つの置換基に連結されていることである。
グアニジナト配位子Lの置換基、「RRA」および「RA」は、相互環構造の一部であることなく同じであっても異なっていてもよい。
本発明の好ましい実施態様は、式:CyLMZ[式中、Lは、(RRN)(RN)C=N−であり、R、R、RおよびRは、水素およびヒドロカルビル残基からなる群から独立に選択される]の化合物を含む触媒成分からなる。
モノ−またはポリ置換シクロペンタジエニル型配位子Cyは、ハロゲン、ならびに、任意選択的に1個以上のハロゲン、アミド、ホスフィド、アルコキシ、またはアリールオキシ基で置換されていてもよい、ヒドロカルビル、シリル、およびゲルミル残基からなる群から選択される基で置換されている。
本明細書において、置換シクロペンタジエニル型配位子という用語は、その通常の意味、すなわち、π型結合によって金属に結合している5員環炭素環を有する置換配位子を広く表すことが意図されている。したがって、シクロペンタジエニル型という用語には、シクロペンタジエニル、インデニル、およびフルオレニルが含まれる。モノ−またはポリ置換という用語は、シクロペンタジエニル構造の1つ以上の芳香族水素原子が1つ以上のその他の残基で置換されている事実を意味する。置換基の数は、シクロペンタジエニル配位子については1〜5、インデニル配位子については1〜7、フルオレニル配位子については1〜9である。シクロペンタジエニル配位子についての置換基の例示的なリストには、C1〜10ヒドロカルビル基(そのヒドロカルビル置換基は非置換であるかもしくはさらに置換されている)、ハロゲン原子、C1〜8アルコキシ基、C6〜10アリールもしくはアリールオキシ基;非置換であるかもしくは2つ以下のC1〜8アルキル基で置換されているアミド基、非置換であるかもしくは2つ以下のC1〜8アルキル基で置換されているホスフィド基、式:−Si−(R(式中、各Rは、水素、C1〜8アルキルもしくはアルコキシ基、C6〜10アリールもしくはアリールオキシ基からなる群から選択される)のシリル基、および式:−Ge−(R(式中、各Rは、水素、C1〜8アルキルもしくはアルコキシ基、C6〜10アリールもしくはアリールオキシ基からなる群から選択される)のゲルマニル基からなる基が含まれる。
好ましい実施態様では、シクロペンタジエニル配位子はメチル基で5置換されており、その結果Cyは、Cpと一般に言われる、1,2,3,4,5−ペンタメチルシクロペンタジエニル、CMeである。
配位子CyおよびLの任意選択の特徴は、Cyの置換基の1つ以上が、グアニジナト配位子Lの化学構造を有し、そしてその結果2つの配位子CyとLとの組み合わせを単一化学構造で表すように選択できることである。そのような構造は、式:Cy−Lで容易に表すことができ、架橋配位子構造と一般に称される。
本発明の触媒成分は、ある場合には「活性化可能配位子」と言うことができるアニオン性配位子を含む。このことから、この配位子は、オレフィン重合を容易にするためにアルミノキサン、ボレートおよびボランなどの1つ以上の活性化化合物によって取り除かれてもよいことが理解される。例示的な活性化可能配位子は、ハロゲン原子、C1〜10ヒドロカルビル基、C1〜10アルコキシ基、およびC5〜10アリールオキシド基からなる群から独立に選択される。ここで、前記C1〜10ヒドロカルビル基、C1〜10アルコキシ基、C5〜10アリールオキシド基は、それぞれ、非置換であってよく、あるいは、ハロゲン原子、C1〜8アルキル基、C1〜8アルコキシ基、C6〜10アリール基もしくはアリールオキシ基、ケイ素基、非置換であっても2つ以下のC1〜8アルキル基で置換されていてもよいアミド基、非置換であっても2つ以下のC1〜8アルキル基で置換されていてもよいホスフィド基でさらに置換されていてもよい。
本発明の好ましい実施態様では、アニオン性配位子Zは、C1〜10ヒドロカルビル基からなる群から選択され、最も好ましくは、アニオン性配位子Zはメチル基である。
触媒成分が2つ以上のアニオン性配位子を有する場合、これらの配位子は同一でああっても異なっていてもよいが、等しいアニオン性配位子が合成の複雑さの減少の観点から好ましい。
アニオン性配位子の数は、金属の価数およびアニオン性配位子の価数に依存する。5および6族金属の価数は6+までの高い価数を有し得るが、好ましい触媒金属は、それらの最高の酸化状態(すなわち、4+)にある4族金属であり、好ましいアニオン性配位子はモノアニオン性の配位子(ハロゲンまたはヒドロカルビル基−とりわけメチルおよびベンジル−など)である。したがって、好ましい触媒成分は、4族金属に結合した、グアニジナト配位子、置換シクロペンタジエニル配位子、および2つのクロリド(またはメチル)配位子を含有する。対照的に、5および6族金属の最高酸化状態はそれぞれ5+および6+であり、電子的要件を満たすために、より多い数またはより高いアニオン性配位子価数を必要とするであろう。いくつかの場合には、触媒成分の金属は最高の酸化状態になくてもよい。たとえば、チタン(III)成分はたった1つのアニオン性配位子を有する。
本発明による方法での使用のための最も好ましい触媒は、グアニジナト配位子、置換シクロペンタジエニル型配位子、および2個のアニオン性配位子を有する、その最高の酸化状態での4族有機金属錯体である。これらの要件は、好ましい触媒について次式:CyLMZ(式中、Mは、Ti、HfおよびZrから選択される金属であり;Lはグアジニナト配位子であり;Cyは、置換シクロペンタジエニル、置換インデニル、置換フルオレニルからなる群から選択される配位子であり;Zはアニオン性配位子であり、pはアニオン性配位子の数である)を用いて簡潔に記載することができる。
本発明のさらなる実施態様は、活性化剤、捕捉剤、およびキャリアからなる群から選択される1種以上の構成成分の存在下で本発明による記載の触媒成分を含む、オレフィンの重合用の触媒システムからなる。
活性化剤は、
(i)アルミノキサンおよび
(ii)4〜6族金属錯体をイオン化させることができる活性化剤
からなる群から選択することができる。
アルミノキサンは、活性化剤として、かつ/あるいは触媒毒捕捉剤として、かつ/あるいはアルキル化剤として使用することができる。ほとんどの場合、アルミノキサンは、異なる有機アルミニウム化合物の混合物である。
アルミノキサンは、全体式:(RAlO(RAlO)Al(R(式中、各Rは、C1〜20ヒドロカルビル基からなる群から独立に選択され、mは0〜50であり、好ましくは、RはC1〜4基であり、mは5〜30である)のものであってよい。混合物中の化合物のR基のほとんどがメチルであるメチルアルミノキサン(MAO)が好ましいアルミノキサンである。
アルミノキサンは、一般に炭化水素溶媒中の溶液として容易に入手可能な商品である。
アルミノキサンは、用いる場合には、10:1〜5000:1のアルミニウムの(触媒中の)遷移金属に対するモル比で添加することが好ましい。好ましいモル比は、20:1〜1000:1である。最も好ましいモル比は50:1〜250:1である。
4〜6族金属錯体をイオン化させることができる活性化剤は、
(i)式:[R[B(R[式中、Bはホウ素原子であり、Rは環状C5〜7芳香族カチオンまたはトリフェニルメチルカチオンであり、各Rは、非置換のフェニル基または3〜5つの置換基で置換されているフェニル基からなる群から独立に選択され、前記3〜5つの置換基は、フッ素原子、非置換であるかもしくはフッ素原子で置換されているC1〜4アルキルもしくはアルコキシ基;および式:−Si−(R10(式中、各R10は、水素原子およびC1〜4アルキル基からなる群から独立に選択される)のシリル基からなる群から選択される]のボレート化合物;ならびに
(ii)式:[(RA’H][B(R(式中、Bはホウ素原子であり、Hは水素原子であり、A’は窒素原子またはリン原子であり、tは2または3であり、Rは、C1〜8アルキル基、非置換であるかもしくは3個以下のC1〜4アルキル基で置換されたフェニル基からなる群から選択されるか、または1個のRが窒素原子と一緒になってアニリニウム基を形成してもよく、Rは上述により定義した通りである)のボレート化合物;ならびに
(iii)式:B(R(式中、Rは上述により定義した通りである)のボラン化合物
からなる群から選択することができる。
4〜6族金属錯体をイオン化させることができる容易に商業的に入手可能な活性化剤としては、N,N−ジメチルアニリニウム−テトラキスペンタフロ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、およびトリスペンタフルオロフェニルボランが挙げられる。
本明細書において用いる捕捉剤という用語は、反応溶媒から極性不純物を除去するために有効な化合物を包含することを意図される。そのような不純物は、重合反応成分のいずれかと一緒に、特に、溶媒、モノマー、および触媒供給物と一緒に、故意ではなく導入されることがあり、触媒の活性および安定性に悪影響を及ぼす。それは、触媒活性、特に4〜6族金属錯体をイオン化させることができる活性化剤も存在する場合の触媒活性の低下、あるいはさらに排除をもたらし得る。アルミニウムアルキルおよびアルミノキサンは好適な捕捉剤である。典型的な例は、トリエチルアルミニウム(EtAl)、トリオクチルアルミニウム(OctAl)、トリイソブチルアルミニウム(i−BuAl)、(EtAl)O、(OctAl)O、(i−BuAl)O、ならびに、それらのオリゴマー、例えば、[(EtAl)O]、[(OctAl)O]および[(i−BuAl)O](n>1)などである。
キャリア(キャリア材料または担体材料とも称される)の例示的なリストには、金属酸化物(例えば、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、チタニアおよびジルコニアなど);金属塩化物(例えば、塩化マグネシウムなど);ポリマー、またはタルクが含まれる。
好ましい担体材料はシリカである。特に好ましい実施態様では、シリカは、4族金属錯体を堆積させる前に、アルミノキサン(とりわけメチルアルミノキサンすなわちMAO)で処理されている。シリカが、粒径、細孔容積および残存シラノール濃度などのパラメータで特徴付けられることは当業者によって認識されている。細孔径およびシラノール濃度は、熱処理またはカ焼によって変えることができる。残存シラノール基は、アルミノキサンとシリカとの間の潜在的な反応部位を提供する。この反応は、アルミノキサンをシリカに「固定する」のに役立つ可能性がある。
一般的なガイドラインとして、商標Davidson 948またはDavidson 955の下でW.R.Graceによって販売されるものなどの、商業的に入手可能なシリカの使用が好適である。
本発明の好ましい実施態様は、活性化剤が、ボレート、ボラン、およびアルキルアルミノキサンからなる群から選択される触媒システムからなる。
本発明は、本発明による触媒成分の存在下における、2〜20個の炭素原子を有する少なくとも1種のオレフィンの重合方法にも関する。
本発明による重合は、「気相法」、「スラリー法」、「高圧法」および「溶液法」として知られるものを含む周知のオレフィン重合方法のいずれで行うこともできる。
担持触媒の使用が気相およびスラリー法にとって好ましいが、非担持触媒が溶液法にとって好ましい。
本発明による重合方法は、オレフィン、たとえばエチレンまたはプロピレンを使用し、それらと共重合できるその他のモノマー(例えば、その他のオレフィン、好ましくはプロピレン、ブテン、ヘキセン、またはオクテン、および任意に、ヘキサジエン異性体などのジエン、スチレンなどのビニル芳香族モノマー、またはノルボルネンなどの環状オレフィンモノマーなど)を含むことができる。
本発明に従って製造することができるポリエチレンポリマーは、典型的には、60重量%以上、好ましくは70重量%以上のエチレンと、残りの量の、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンからなる群から好ましくは選択される1種以上のC4〜10アルファオレフィンとを含む。本発明に従って製造されるポリエチレンは、約0.910〜0.935g/mLの密度を有する線状低密度ポリエチレンであってもよい。本発明の方法は、0.910g/mLより低い密度を有するポリエチレン−いわゆる超低密度およびウルトラ低密度ポリエチレンを製造するために好ましくは用いる。
本発明の方法は、エチレン、プロピレン、および任意に含まれていてよい1種以上のジオレフィンモノマー(ジエン)のエラストマー性コポリマーおよびターポリマーを製造するために用いることもできる。一般に、そのようなエラストマー性ポリマーは、それぞれ約40〜約80重量%のエチレン、好ましくは約50〜75重量%のエチレンと、それに応じてそれぞれ60〜20重量%、好ましくは50〜25重量%のプロピレンとを含有し得る。モノマーの一部、典型的にはプロピレンモノマーの一部は、非共役ジオレフィンによって置き換えることができる。ジオレフィンは、典型的にはポリマーの約3〜5重量%の量で存在するが、ポリマーの10重量%以下の量で存在していてもよい。生じたポリマーは、100重量%のポリマーを与えるために、40〜80重量%のエチレン、60〜20重量%のプロピレンおよび10重量%以下のジエンモノマーを含む組成を有してもよい。ジエンの好ましいが限定的ではない例は、ジシクロペンタジエン(DCPD)、1,4−ヘキサジエン(HD)、5−メチレン−2−ノルボルネン、5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)、および5−ビニル−2−ノルボルネン(VNB)である。特に好ましいジエンはENBおよびVNBである。
本発明の方法に従って製造されるポリマーは、10,000〜5,000,000g/モルの重量平均分子量を有し得る。好ましくは、ポリマーは、20,000〜1,000,000g/モル、より好ましくは50,000〜300,000g/モルの重量平均分子量を有する。
本発明の好ましい重合方法は、中圧溶液法における本新規触媒システムの使用を包含する。本明細書において使用する場合、用語「中圧溶液法」は、20〜150℃(とりわけ40〜120℃)の運転温度および3〜35バールの全圧で、ポリマー用の溶媒中で実施される重合を包含する。この方法において、水素を用いて、分子量を調整してもよい。最適触媒成分濃度は、温度およびモノマー濃度などの変数による影響を受けるが、非発明的な試験によって迅速に最適化することができる。
本発明の最も好ましい方法は、エチレンプロピレンジエンエラストマー(EPDM)の溶液重合法である。これらの方法は、不活性炭化水素溶媒、例えば、非置換であってもまたはC1〜4アルキル基(例えば、ペンタン、メチルペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサンおよび水素化ナフサなど)で置換されていてもよいC5〜12炭化水素などの存在下で実施される。
ポリマーの製造のための本発明による方法において使用するモノマーは、反応器に供給される前に溶媒に溶解および/または分散することができる。ガス状モノマーについては、モノマーは、それが反応混合物に溶解するように反応器に供給することができる。混合する前に、溶媒およびモノマーは、水または酸素などの潜在的な触媒毒を除去するために精製することが好ましい。これらの供給原料の精製は、当該技術分野における標準的技法に従う、たとえば、モレキュラーシーブ、アルミナ床、および酸素除去触媒を、モノマーの精製のために使用する。溶媒それ自体(たとえば、メチルペンタン、シクロヘキサン、ヘキサン、またはトルエン)は、同様の方法で処理することが好ましい。
供給原料は、重合反応器に供給する前に加熱してもまたは冷却してもよい。追加のモノマーおよび溶媒を、第2反応器に加えてもよく、その反応器を加熱しても冷却してもよい。
一般に、触媒成分と捕捉剤および活性化剤などの構成成分とは、別個の溶液として反応器に加えても、反応器に加える前にプレミックスしてもよい。
重合反応器における滞留時間は、反応器のデザインおよびキャパシティに依存するであろう。一般に反応器は、反応剤の十分な混合を達成する条件下で運転されるべきである。直列の2つの反応器を使用する場合、最終ポリマーの50〜95重量%が第1反応器で重合され、残りが第2反応器で重合されることが好ましい。二重並列反応器セットアップを使用することも可能である。反応器を出るとすぐに溶媒が除去され、生じたポリマーは従来法で仕上げられる。
3個以上の重合反応器を使用することも本発明の範囲内である。
本発明は、本発明による方法によって得られるポリマーにも関する。
本発明による方法の利点は、エチレン、プロピレン、エチリデンノルボルネン、およびビニリデンノルボルネンのモノマー単位を用いる本方法が、エチレンと比較してビニリデンノルボルネンおよびエチリデンノルボルネンについて高い相対共重合速度を示すことである。これにより、重合プロセス中のジエンモノマーの利用の向上がもたらされ、組み込まれたエチリデンおよび/またはビニリデンノルボルネンの量(level)が高められたEPDMポリマーが提供される。とりわけビニリデンノルボルネンの高い組み込み量は本記載触媒システムの予想外の特徴である。
二重結合のうちの1つだけで重合している高い割合のビニリデンノルボルネン非共役ジオレフィンに起因して、本ポリマーは、硬化のために利用可能なビニリデンノルボルネン由来の多くの二重結合を含む。ビニリデンノルボルネンに由来する二重結合が、とりわけ過酸化物ベースの硬化システムが用いられる場合に、高い硬化速度を与えることが知られている。
こういう訳で、本発明の方法を用いて製造されたポリマーを、過酸化物硬化プロセスでの製造に、好ましくはホース、ケーブルおよび電線被覆、異形材および熱可塑性加硫物の製造に使用することが非常に望ましい。
以下、本発明を、以下の実施例および比較実験に基づいて、それらに限定されることなく明らかにする。
[概論]
すべての実験は、Schlenkライン技術を用いて窒素下に実施した。ジエチルエーテルおよびヘキサンは、ベンゾフェノンケチルを指示薬として使用するナトリウムカリウム合金からの蒸留によって無水にした。トルエンは、ベンゾフェノンケチルを指示薬として使用するナトリウムからの蒸留によって無水にした。すべてのその他の試薬は、精製なしに購入したまま使用した。
さらなる参考までに、並列圧力反応器におけるその場調製触媒のスクリーニングのための一般手順は、T.R.Boussieらによるハイ−スループット実験に関する公表論文(Journal of the American Chemical Society,2003,125,4306)に記載されている。
実験に用いた並列圧力反応器(48−PPR)は、米国特許第6,306,658号明細書に詳細に記載されている。高温サイズ排除クロマトグラフィ(Size Exclusion Chromatography)は、たとえば米国特許第6,175,409号明細書;同第6,294,388号明細書;同第6,260,407号明細書;同第6,296,771号明細書;および同第6,265,226号明細書に記載されているような自動Rapid GPCシステムを用いて行った。分子量データはいずれも、線状ポリスチレン標準に対して測定した。Rapid FT−IRの測定を、反射モードのBruker Equinox 55 +IR Scope IIで行って、コポリマー中に組み込まれた1−オクテンの量を測定した。試料は、蒸着技術によって薄膜型に調製した。1−オクテン含有率は、1378および4335cm−1でのピーク高さの比から得た。この方法では、既知の1−オクテン含有率の範囲内にあるエチレン−1−オクテンコポリマー一式を使用して較正を行った。
選択した一連のその場発生触媒システムを用いる共重合を、48−セル並列重合反応器(48−PRR)中で以下の通りに行った:
(触媒組成物の注入前の48−セル重合反応器の準備):
前もって重さを量ったガラスバイアルインサート(約12ml全容積)および使い捨て撹拌パドルを、不活性雰囲気ドライボックス内で、48−セルSymyx PPR(登録商標)の各反応容器に取り付けた。次いで、反応器を閉じ、エチレンガス(4.2バール)でフラッシュした。エチレンを放出した後、各反応容器は大気エチレン圧下にあった。0.15mLの1−オクテン、MMAO−3A(AKZO Nobel製の変性メチルアルミノキサン)と4−メチル−2,6−ジ−第三ブチルフェノール(BHT)との新たに調製した混合物溶液(MMAO−3A:BHTモル比=1:1、トルエン中の0.05M溶液)0.10mL、および3.85mLトルエンを、バルブを通して各反応容器へ注入した。このトルエン/1−オクテン混合物を、5.6バールのエチレンガスに30秒間暴露した。温度を次に90℃にセットし、撹拌速度を600rpmにセットした。温度を90℃で10分間平衡させた後、反応容器中のトルエン/1−オクテン混合物を、10.5バールの高められたエチレン圧に暴露し、撹拌速度を800rpmにセットした。圧力、温度、および撹拌速度セッティングを、重合実験の終わりまで、コンピュータ制御を用いて維持した。
(配位子−金属前駆体組成物のその場調製):
配位子溶液および金属前駆体溶液は、トルエン中の各配位子および金属前駆体の4.0mM溶液であった。不活性雰囲気ドライボックス中の各1.4mLガラスバイアルに、0.625mLの各配位子溶液と、0.625mLの金属前駆体溶液とを加えた。得られた溶液(配位子対金属前駆体モル比1:1の2.0mM溶液)を80℃で2時間加熱した。その後、加熱中の蒸発による溶媒損失を補うために0.10mLトルエンを各ガラスバイアルに加えた。この溶液を使用前に十分に振盪した。
(圧力反応容器への触媒溶液の注入):
MMAO−3AとBHTとの0.24mLの新たに調製した混合物溶液(MMAO−3A対BHTモル比1:1のトルエン中の0.25M溶液)を新しい1.4mLガラスバイアルに加えた。約20秒後に、0.06mLの配位子−金属前駆体溶液(その場錯化からのトルエン中の2.0mM溶液)を、MMAO−3A/BHT溶液が入っている同じ1.4mLガラスバイアルに加えた。約30秒後に、0.05mLのTBF20(トルエン中の5.0mM溶液)を、MMAO−3A/BHTおよびその場錯化配位子−金属前駆体溶液が入っている同じ1.4mLガラスバイアルに加えた。さらに30秒後に、1.0mLトルエンをこの1.4mLガラスバイアルに加えた。次に、この1.4mLバイアルからの0.08mLの混合物溶液、引き続き直ちに0.82mLのトルエンを加圧反応容器に注入した。
(重合反応):
重合反応を、10分間かあらかじめセットされたエチレン消費量に達するまでの時間かのどちらかより短い時間続行した。この重合反応期間中、温度および圧力を、コンピュータ制御によってあらかじめセットしたレベル(10.5バール圧力、90℃)に維持した。その後、反応容器へのエチレンフローを停止し、圧縮空気(14バール圧力)を30秒間反応容器中に導入して重合反応を停止させた。温度を約70℃まで降下させ、セル中のエチレン圧をゆっくりガス抜きした。
(生成物の後処理):
次いで、ポリマー生成物および溶媒が入ったガラスバイアルインサートを圧力セルから取り出し、不活性雰囲気ドライボックスから取り出した。揮発性成分を、遠心分離真空エバポレーターを用いて除去した。揮発性成分のほとんどが蒸発してしまった後に、バイアル内容物を減圧下、高温で蒸発させることによって十分に乾燥させた。次いで、バイアルを秤量して、ポリマー生成物の収量を測定した。次いで、ポリマー生成物を、迅速GPCおよびFTIR分光法によって分析して、ポリマー生成物に組み込まれた1−オクテン対エチレンの比を測定すした。
大規模回分共重合は、2段Intermig攪拌機および邪魔板を備えた2リットル回分オートクレーブで実施した。反応温度を90℃にセットし、Lauda Thermostatによって制御した。供給物流れ(溶媒およびモノマー)を、様々な吸収媒体と接触させることによって精製して、水、酸素および極性化合物などの触媒を阻害する不純物を除去した。重合中、エチレンおよびプロピレンモノマーを、反応器のガスキャップに連続的に供給した(80:40容積比、500NL/時間)。反応器の圧力を、背圧弁によって、8バールに一定に保った。
回分共重合実験は、次の通り行った:窒素の不活性雰囲気中で、反応器を、950mlのペンタメチルヘプタン(PMH)、MAO(Crompton、トルエン中の10重量%)、およびBHT(1:1のAl:BHTモル比)で満たした。この反応器を1350rpmで撹拌しながら、90℃に加熱した。反応器を8バールに加圧し、15分間エチレンとプロピレンとの決められた比の下に調整した。次に、触媒成分を反応器に加え(MAO:触媒モル比=3000)、触媒容器を50mLのPMHでリンスした。トリチルテトラキス(パーフルオロフェニル)ボレート(TBF20)を使用する際には、ホウ素:触媒モル比=1または2でのTBF20を、触媒を加えた後すぐに添加した。10分の重合後に、モノマーフローを停止し、この溶液を、i−プロパノール中のIrganox−1076の溶液が入った2LのErlenmeyerフラスコに注意深く投入し、減圧下に100℃で一晩乾燥させた。
化合物CpTiBz(c4)(M.Menaら,Organometallics 1989,8,486)、CpTiBz(c13)(M.Menaら,J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1986,1119)、Cp[2,6−FC(=N)NPr]TiMe(c1)(E.G.Ijpeijら,国際公開第2005/090418号パンフレット)、Cp[(MeN)C=N]TiCl(CG2)(J.McMeekingら,米国特許第6,114,481号明細書)、Cp[1,3−(2,6−MeC=N]TiCl(c11)(Kretschmerら,Chem.Com.2002,608)、およびCp[1,3−(2,6−MeC=N]TiCl(c17)(Kretschmerら,国際公開第02/070569号パンフレット)を、公表された方法に従って調製した。テトラメチルグアニジン(m14)およびすべてのその他の化学薬品は購入し、そのまま使用した。
〔CG5:Cp[(MeN)C=N]TiClの合成〕
BuLi(6.25mL、10ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、−78℃にて、トルエン(15mL)中の(MeN)C=NH(1.15g、10ミリモル)の溶液に加えた。この混合物を撹拌し、室温に暖まるに任せ、さらに30分間撹拌した。次いで、この溶液を、−78℃にて、トルエン(50mL)中のCpTiCl(2.89g、10ミリモル)の溶液に加えた。混合物を撹拌し、室温に暖まるに任せた。この懸濁液を蒸発乾固し、残渣をトルエン(50mL)で抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮および−20℃での結晶化により、赤色結晶を得た。収量:1.77g(48%)。H NMR(C,300MHz):δ 1.98(s,15H),1.15(s,18H)ppm。
〔CG5M:Cp[(MeN)C=N]TiMeの合成〕
臭化メチルマグネシウム(1.1mL、3.3ミリモル、ジエチルエーテル中の3M溶液)を、−78℃にて、トルエン(40mL)中のCG5(0.4g、1.1ミリモル)の溶液に加えた。この混合物を撹拌し、室温に暖まるに任せ、さらに30分間撹拌した。蒸発乾固によりオイルを得、このオイルをヘキサンで抽出した。暗黄色固体を蒸発乾固後に得た。収量:0.25g(69%)。H NMR(C,300MHz):δ 2.47(s,12H),1.97(s,15H),0.50(s,6H)ppm。13C NMR(C,75MHz):δ 12.0,39.9,44.6,119.1,157.0ppm。
〔m12:[(2,6−Me)N(Et)]C=NHの合成〕
N−エチリデン−2,6−ジメチルアニリンの合成。
2,6−ジメチルアニリン(61.8g、0.51モル)を、テトラヒドロフラン(500mL)中のアセトアルデヒド(35.5g、0.81モル)の撹拌溶液に加えた。この反応混合物を室温で1日撹拌した後、揮発性物質を減圧下で除去し、残渣をTHF(500mL)に溶解させ、得られた溶液にアセトアルデヒド(35.5g)を加え、反応混合物を室温でもう1日反応させた。この手順を、2,6−ジメチルアニリンの転化率がガスクロマトグラフィー分析によって測定して98%超になるまで数回繰り返した。収量:76.7g(102%)。
N−エチル−2,6−ジメチルアニリンの合成。
水素化ホウ素ナトリウム(19.0g、0.5モル)を、THF(150mL)およびメタノール(150mL)中のN−エチリデン−2,6−ジメチルアニリン(36.3g、0.247モル)の撹拌溶液に、少しずつに分けて添加した。反応は発熱であり、水/氷浴を用いて混合物を冷却した。水素化ホウ素ナトリウムの添加後に、浴を取り除き、混合物をもう30分間反応させた。次に、混合物を水/氷浴を用いて冷却し、撹拌しながら、水(150mL)を反応混合物に加えた。揮発性物質を減圧下で除去し、水層をジクロロメタン(3×150mL)で抽出し、合わせた有機層を硫酸ナトリウムで無水にした。濾過および揮発性物質をロータリーエバポレータによる蒸発によって、所望の生成物を得た。収量:36.4g(99%)。
N−エチル−N−シアノ−2,6−ジメチルアニリンの合成。
N−エチル−2,6−ジメチルアニリン(5.9g、39.6ミリモル)を、トルエン(50mL)中の臭化シアン(2.1g、19.8ミリモル)の撹拌溶液に加えた。この反応混合物を室温で一晩反応させると、その間に固体が生成した。30℃へのわずかな温度上昇が観察された。この懸濁液を濾過し、残渣をトルエン(3×25mL)で洗浄した。合わせた濾液をロータリーエバポレータによる蒸発によって蒸発乾固させ、生じた残渣をKugelrohr蒸留(0.2ミリバール、110〜125℃)によって精製し、褐色オイルを得た。収量:3.09g(90%)。濾過工程の残渣(N−エチル−2,6−ジメチルアニリン臭化水素塩)を、次の合成工程に使用した。
1,3−ビス(2,6−ジメチルフェニル)−1,3−ジエチルグアニジンの合成。
n−ブチルリチウム(20.5mL、ヘキサン中1.6M、32.8ミリモル)を、0℃にて、ヘキサン(40mL)中のN−エチル−2,6−ジメチルアニリン臭化水素塩(3.8g、16.5ミリモル)の撹拌懸濁液に滴加した。この反応混合物を室温で1時間撹拌し、その後−80℃に冷却した。N−エチル−N−シアノ−2,6−ジメチルアニリン(2.92g、16.8ミリモル)を、−80℃にて、滴下により添加し、その後反応混合物を室温にゆっくり暖まるに任せた。得られた反応混合物を室温で2時間撹拌し、その間、均一溶液を形成させるために、ヘキサン(60mL)およびTHF(20mL)を添加した。反応混合物に水(100mL)を添加して反応を停止させ、洗浄した。有機層を分離し、水層をジエチルエーテル(100mL)で抽出し、合わせた有機層をNaSOで無水にした。濾過および揮発性物質のロータリーエバポレータによる蒸発によって、所望のグアニジンを黄色ワックス状物質として得た。収量:5.3g(99%)。
〔N,N−ジシクロヘキシルピペリジルグアニジンの合成〕
ジエチルエーテル(63mL)中のジシクロヘキシルアミン(4.0mL、20ミリモル)およびトリエチルアミン(6mL、43ミリモル)の溶液を、室温にて、ジエチルエーテル(30mL)中のトリホスゲン(2.0g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を還流条件下に一晩撹拌した。次に、ジエチルエーテル(37mL)中のピペリジン(1.9mL、19ミリモル)およびトリエチルアミン(5.8mL、42ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固して、N,N−ジシクロヘキシルピペリジルウレアを黄色オイルとして得た。収量:2.0g(35%)。塩化オキサリル(1.0mL、12ミリモル)を、ジエチルエーテル(30mL)中のこのウレア(2.0g、6.9ミリモル)の撹拌溶液に加えた。この反応混合物を、還流温度で5時間撹拌した後に蒸発乾固した。得られた固体のジエチルエーテル(50mL)およびTHF(5mL)の溶液に、アンモニア(3mL、21ミリモル、メタノール中の7M溶液)を加えた。この反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。この生成物混合物を水酸化ナトリウム水溶液で処理した。有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸ナトリウムで無水にした。濾過および蒸発乾固して、所望のグアニジンを黄色固体として得た。収量:1.76g(87%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 1.18−1.89(m,20H),3.03(m,6H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 25.2,26.1,26.2,32.4,49.0,57.8,165.2ppm。
〔CG11:Cp[(11NC(=N)NC10]TiClの合成〕
BuLi(4.9mL、7.8ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(38mL)中のN,N−ジシクロヘキシルピペリジルグアニジン(2.2g、7.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、さらに1時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(23mL)中のCpTiCl(1.66g、7.6ミリモル)の溶液に加えた。この混合物を撹拌し、室温に暖まるに任せ、1日撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣をトルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を橙色結晶として得た。収量:3.18g(84%)。H NMR(C,300MHz):δ 1.12−1.91(m,20H),3.27(m,10H),6.51(s,5H)ppm。13C NMR(C,75MHz):δ 25.6,26.5,27.5,32.6,49.5,58.0,121.6ppm。
〔CG12:Cp[(11NC(=N)NC10]TiClの合成〕
BuLi(3.2mL、5.1ミリモル、ヘキサン中の1.6M)を、0℃でTHF(25mL)中のN,N−ジシクロヘキシルピペリジルグアニジン(1.54g、5.3ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、もう1時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(16mL)中のCpTiCl(1.53g、5.3ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、1日撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣をトルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を橙色結晶として得た。収量:0.58g(20%)。H NMR(C,300MHz):δ 1.21−2.19(m,20H),2.24(s,15H),2.89(m,10H),3.05(m,2H)ppm。13C NMR(C,75MHz):δ 13.3,25.0,25.9,5,26.8,32.1,48.7,57.3,134.4ppm。
〔N,N,N’,N’−テトラフェニルグアニジンの合成〕
THF(62mL)中のジフェニルアミン(3.05g、18ミリモル)およびトリエチルアミン(6mL、43ミリモル)の溶液を、室温にて、THF(37mL)中のトリホスゲン(1.99g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を一晩加熱還流させた。次に、THF(37mL)中のジフェニルアミン(3.1g、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.8mL、42ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固し、テトラフェニルウレアを黄色固体として得た。収量:6.0g(91%)。このウレア(6.0g、16ミリモル)のジエチルエーテル(65mL)中の撹拌溶液に、塩化オキサリル(1.8mL、21ミリモル)を加えた。反応混合物を、還流で2日間撹拌した後に蒸発乾固した。メタノール中のアンモニアの溶液(5mL、35ミリモル、7M)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。生成物を中和し、水酸化ナトリウム水溶液での数回の処理によって塩化アンモニウムから精製した。有機層を抽出し、硫酸ナトリウムで無水にした。低温でのジエチルエーテルからの結晶化により、所望のグアニジンを白色固体として得た。収量:2.0g(33%)。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 121.4,126.7,128.6,140.3,164.5ppm。
〔CG19:Cp[PhNC(=N)NPh]TiClの合成〕
BuLi(1.7mL、2.6ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(25mL)中のN,N,N’,N’−テトラフェニルグアニジン(0.42g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、さらに1時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃でTHF(15mL)中のCpTiCl(0.56g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、1日撹拌した。生じた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を橙色結晶として得た。収量:0.62g(45%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 6.54(s,5H),6.80−7.40(m,20H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 120.3,126.5,127.2,128.4,140.9.161.5ppm。
〔CG15:Cp[PhNC(=N)NPh]TiClの合成〕
BuLi(1.7mL、2.7ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(12mL)中のN,N,N’,N’−テトラフェニルグアニジン(0.98g、2.7ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、さらに1時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(15mL)中のCpTiCl(0.72g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、1日加熱還流させた。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を暗赤色結晶として得た。収量:0.65g(42%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 6.54(s,5H),6.80−7.40(m,20H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 13.3,117.7,126.5,128.4,129.3,135.0ppm。
〔N,N−ジイソプロピル−N’−メチル−N’−イソブチルグアニジンの合成〕
THF(64mL)中のジイソプロピルアミン(2.6mL、19ミリモル)およびトリエチルアミン(5.8mL、36ミリモル)の溶液を、室温にて、THF(36mL)中のトリホスゲン(1.99g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を一晩加熱還流させた。次に、THF(35mL)中のN−メチルイソブチルアミン(2.2mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.5mL、40ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固し、N,N−ジイソプロピル−N’−メチル−N’−イソブチルウレアを黄色オイルとして得た。収量:3.6g(85%)。ジエチルエーテル(65mL)中のこのウレア(3.6g、17ミリモル)の撹拌溶液に、塩化オキサリル(1.5mL、17ミリモル)を加えた。反応混合物を、室温で2日間撹拌した後に蒸発乾固した。メタノール中のアンモニアの溶液(6.4mL、45ミリモル、7M)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。生成物を中和し、水性水酸化ナトリウム溶液での数回の処理によって塩化アンモニウムから精製した。有機層を抽出し、硫酸ナトリウムで無水にした。蒸発乾固することにより、所望のグアニジンを褐色オイルとして得た。収量:3.0g(82%)。H NMR(CDCl,300MHz):0.80(d,6H),1.20(d,12H),1.8(sept,1H),2.66(s,3H),2.83(d,2H),3.52(sept,1H)。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 19.1,20.7,25.6,36.8,46.4,57.2,164.7ppm。
〔CG13:Cp[MeBuNC(=N)NPr]TiClの合成〕
BuLi(2.4mL、3.8ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(37mL)中のN,N−ジイソプロピル−N’−メチル−N’−イソブチルグアニジン(1.06g、5.0ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、さらに1日撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(15mL)中のCpTiCl(1.11g、5.1ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、1日撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣をトルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を暗褐色固体として得た。収量:0.76g(39%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.84(d,6H),1.20(d,12H),1.83(sept,1H),2.65(s,3H),2.82(d,2H),3.56(sept,2H),6.62(s,5H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 20.0,21.6,26.7,37.7,47.4,58.2,119.3ppm。
〔CG17:Cp[MeBuNC(=N)NPr]TiClの合成〕
BuLi(2.4mL、3.8ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(37mL)中のN,N−ジイソプロピル−N’−メチル−N’−イソブチルグアニジン(1.06g、5.0ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、さらに1日撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(15mL)中のCpTiCl(1.11g、5.1ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、1日撹拌した。生じた懸濁液を蒸発乾固し、残渣をトルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を暗褐色固体として得た。収量:0.76g(39%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.84(d,6H),1.24(d,12H),1.83(sept,1H),2.24(s,15H),2.36(s,3H),2.87(m,1H),3.58(m,1H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 13.3,14.4,20.0,26.7,37.8,58.3,134.3,166.4ppm。
〔N,N,N’,N’−テトラシクロヘキシルグアニジンの合成〕
THF(64mL)中のジシクロヘキシルアミン(3.9mL、19ミリモル)およびトリエチルアミン(6mL、43ミリモル)の溶液を、室温にて、THF(35mL)中のトリホスゲン(1.99g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を一晩撹拌した。次に、THF(37mL)中のジシクロヘキシルアミン(3.9mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(6mL、43ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固し、テトラシクロヘキシルウレアを黄色固体として得た。収量:4.5g(65%)。THF(50mL)中のこのウレア(4.5g、11ミリモル)の撹拌溶液に、ジクロロメタン中の塩化オキサリルの溶液(1.1mL、13ミリモル)を加えた。反応混合物を、一晩加熱還流させた後に蒸発乾固した。形成された固体のTHF(40mL)中の溶液に、メタノール中のアンモニアの溶液(5mL、35ミリモル、7M)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。生成物を中和し、水酸化ナトリウム水溶液で処理した。有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸マグネシウムで無水にした。ヘキサンからの結晶化により、所望のグアニジンを褐色固体として得た。収量:2.9g(64%)。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 25.4,26.2,31.8,58.0,156.2ppm。
〔CG18:Cp[CyNC(=N)NCy]TiClの合成〕
BuLi(0.9mL、1.4ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(14mL)中のN,N,N’,N’−テトラシクロヘキシルグアニジン(0.59g、1.3ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、2時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(10mL)中のCpTiCl(0.29g、1.3ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、4日間撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を褐色結晶として得た。収量:0.41g(56%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 1.24−1.75(m,40H),2.75(m,4H),6.54(s,5H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 25.4,26.4,32.0,58.1,120.3ppm。
〔CG20:Cp[CyNC(=N)NCy]TiClの合成〕
BuLi(1.65mL、2.6ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(13mL)中のN,N,N’,N’−テトラシクロヘキシルグアニジン(1.01g、2.6ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、一晩撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(8mL)中のCpTiCl(0.75g、2.6ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、一晩加熱還流させた。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、およびトルエン−ヘキサン混合物からの低温での結晶化により、所望の化合物を赤色結晶として得た。収量:0.57g(34%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.89−1.75(m,40H),2.35(s,15H),2.77(m,4H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 13.4,25.4,26.4,32.0,58.1,138.7ppm。
〔N−メチル−N−イソブチル−N’,N’−ジシクロヘキシルグアニジンの合成〕
THF(64mL)中のジシクロヘキシルアミン(3.6mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.6mL、40ミリモル)の溶液を、室温にて、THF(35mL)中のトリホスゲン(1.98g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を一晩撹拌した。次に、THF(35mL)中のN−メチルイソブチルアミン(2.2mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.5mL、40ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固して、N−メチル−N−イソブチル−N’,N’−ジシクロヘキシルウレアを暗黄色オイルとして得た。収量:4.8g(90%)。THF(65mL)中のこのウレア(4.8g、16ミリモル)の撹拌溶液に、塩化オキサリル(8mL、16ミリモル、ジクロロメタン中の2M溶液)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。形成された固体のTHF中の懸濁液に、メタノール中のアンモニア(7mL、49ミリモル、メタノール中の7M溶液)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。生成物を中和し、水酸化ナトリウム水溶液での処理によって精製した。有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸マグネシウムで無水にした。蒸発乾固により、所望のグアニジンを褐色オイルとして得た。収量:2.95g(75%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.80(d,6H),1.20(d,12H),1.8(sept,1H),2.7(s,3H),2.83(d,2H),3.52(sept,1H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 19.1,20.7,25.6,36.8,46.4,57.2,164.7ppm。
〔CG23:Cp[MeBuNC(=N)NCy]TiClの合成〕
BuLi(1.6mL、2.5ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(13mL)中のN−メチル−N−イソブチル−N’,N’−ジシクロヘキシルグアニジン(1.06g、5.0ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、4時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(10mL)中のCpTiCl(0.54g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、一晩撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の減圧下での濃縮により、所望の化合物を暗褐色固体として得た。収量:0.18g(16%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.83(d,6H),1.21−1.77(m,20H),2.19(m,1H),2.66(s,3H),2.81(d,2H),3.07(m,2H),6.54−7.07(m,5H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 19.2,24.3,25.9,28.6,31.3,37.0,56.5,57.5,119.5ppm。
〔CG24:Cp[MeBuNC(=N)NCy]TiClの合成〕
BuLi(1.33mL、2.5ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(12mL)中のN−メチル−N−イソブチル−N’,N’−ジシクロヘキシルグアニジン(0.74g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、一晩撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(10mL)中のCpTiCl(0.73g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、数日間撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の濾過、減圧下での濃縮、および蒸発乾固により、暗色粉体を得た。収量:0.52g(38%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.83(d,6H),1.26−1.77(m,20H),2.24(s,15H),2.65(s,3H),2.83(d,2H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 13.3,20.0,25.9,27.8,32.2,37.8,57.3,58.3,134.3ppm。
〔N,N’−ジイソブチル−N,N’−ジメチルグアニジンの合成〕
THF(60mL)中のN−メチルイソブチルアミン(2.2mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.5mL、39ミリモル)の溶液を、室温にて、THF(37mL)中のトリホスゲン(1.98g、6.7ミリモル)の撹拌溶液に滴加した。反応混合物を一晩撹拌した。次に、THF(35mL)中のN−メチルイソブチルアミン(2.2mL、18ミリモル)およびトリエチルアミン(5.5mL、40ミリモル)の溶液を加えた。反応混合物を還流温度で一晩撹拌した。反応混合物を濾過し、濾液を蒸発乾固し、N−メチル−N−イソブチル−N’,N’−ジシクロヘキシルウレアを橙色オイルとして得た。収量:3.3g(92%)。このウレア(3.3g、16ミリモル)のTHF(70mL)中の撹拌溶液に、塩化オキサリル(1.45mL、17ミリモル)を加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。形成された固体のTHF溶液に、メタノール中のアンモニア(7mL、49ミリモル、メタノール中の7M溶液)を懸濁液に加えた。反応混合物を一晩加熱還流させ、蒸発乾固した。生成物を中和し、水酸化ナトリウム水溶液での処理によって精製した。有機層をジエチルエーテルで抽出し、硫酸マグネシウム上で無水にした。蒸発乾固により、所望のグアニジンを褐色オイルとして得た。収量:2.78g(82%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.74(d,12H),1.76(sept,2H),2.66(s,6H),2.85(d,4H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 19.8,26.3,37.1,57.6,165.6ppm。
〔CG21:Cp[MeBuNC(=N)NMeBu]TiClの合成〕
BuLi(1.6mL、2.5ミリモル、ヘキサン中1.6M)を、0℃にて、THF(13mL)中のN,N’−ジイソブチル−N,N−ジメチルグアニジン(0.51g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、4時間撹拌した。この溶液を次に、−80℃にて、THF(8mL)中のCpTiCl(0.72g、2.5ミリモル)の溶液に加えた。混合物を室温に暖まるに任せ、一晩撹拌した。得られた懸濁液を蒸発乾固し、残渣を熱トルエンで抽出した。その後の減圧下での濃縮により、所望の化合物を橙色粉体として得た。収量:0.40g(35%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.84(d,12H),1.86(m,2H),2.24(s,15H),2.75(s,6H),2.93(d,4H)ppm。13C NMR(CDCl,75MHz):δ 13.3,19.9,26.7,37.3,57.9,134.3ppm。
〔CG21M:Cp[MeBuNC(=N)NMeBu]TiMeの合成〕
臭化メチルマグネシウム(0.9mL、2.6ミリモル、ジエチルエーテル中の3M溶液)を、−78℃にて、トルエン(7.5mL)中のCG21(0.6g、1.3ミリモル)の溶液に加えた。混合物を撹拌し、室温に暖まるに任せ、一晩撹拌した。蒸発乾固によってオイルを得、このオイルをヘキサンで抽出した。黄色粉体が蒸発乾固後に得られた。収量:0.37g(69%)。H NMR(CDCl,300MHz):δ 0.39(s,6H),0.92(d,11H),2.09(s,15H),2.25(s,6H),2.47(d,4H)ppm。
[エチレンと1−オクテンとの共重合]
(実施例1および2)
触媒システムの調製ならびに共重合反応を、記載したとおりの活性化剤および捕捉剤の存在下での配位子m12およびm14の溶液と金属化合物c4の溶液とのその場反応によって、上に詳述した並列重合装置手順に従って行った。重合結果を表1に示す。
Figure 0005589087
ペンタメチルシクロペンタジエニル配位子を有する、グアニジン配位子m12およびm14と金属化合物c4とから形成された触媒システムは、本発明による効率的なエチレン/1−オクテン共重合触媒である。
(比較実験A)
金属化合物c4から形成された触媒システムを、グアニジン配位子の不在下で、実施例1の重合手順および条件に従って評価した。重合結果を表1に示す。グアニジン配位子m12およびm14を含む触媒成分を含む触媒システム(表1、実施例1および2)が、より良好な生産性を有し、かつ、グアニジナト配位子が存在しない触媒システムより高分子量のコポリマーをもたらすことを理解することができる。
(比較実験BおよびC)
金属化合物c13から形成される触媒システムを、それぞれ実施例1および2の重合手順および条件に従って評価した。重合結果を表1(比較実験BおよびC)に示す。
形成された触媒システムは、先行技術から知られているように、非効率的なエチレン/1−オクテン共重合触媒であり、本発明の一部ではない。
[エチレンとプロピレンとの共重合]
(実施例)
共重合反応を、上述した触媒成分を使用して上述した回分手順に従って行い、実施例3、7、8、9、10および11として報告する。重合結果を表2に示す。
(比較実験)
用いる触媒成分が非置換Cp配位子を有することのみが異なっていること以外は、実施例3、7、8、9、10および11と同一の実験を行った(それぞれD、G、H、I、J、K)。より低い活性は、触媒成分の用量の増加によって相殺しなければならなかった。重合結果を表2に示す。
Figure 0005589087
表2に示した重合結果は、シクロペンタジエニルグアニジナトチタン触媒成分が、本発明によるペンタメチルシクロペンタジエニル配位子を含む(実施例3、7、8、9、10および11)場合には、エチレンプロピレン共重合のための効率的な触媒システムが得られることを示している。非置換シクロペンタジエニル配位子を有する触媒成分を含む触媒システム(比較実験D、G、H、I、JおよびK)は、上に引用した先行技術から知られているように、不十分な重合結果をもたらす。
(比較実験EおよびF)
イミノイミダゾリジンを有する触媒成分CI1およびCI7を用いるエチレンプロピレン共重合実験を回分法に従って行った。重合結果を表2に示す。
形成されたイミノイミダゾリジンベースの触媒システムが、先行技術から知られているように、効率的なエチレン/プロピレン共重合触媒であることを理解することができる。置換シクロペンタジエニル誘導体を導入すると(CI7、比較実験F)、非置換シクロペンタジエニル誘導体(CI1、比較実験E)と比較した場合に、生産性において負の影響がもたらされる。先行技術からのこの挙動は、触媒成分への置換シクロペンタジエニル配位子の導入によって、上記の通り触媒システムの向上した生産性がもたらされる本発明とは著しく異なっている。
(実施例4および6)
ペンタメチルシクロペンタジエニルグアニジナトチタン触媒成分のジメチルバージョンを用いるエチレンプロピレン共重合実験を、実施例4および6において行った。触媒成分CG5MおよびCG21Mを使用すると、それぞれ実施例3および5からのそれぞれのジクロロ触媒成分と比較した場合に、重合活性がさらに向上することが分かった。
[エチレン、プロピレン、ENB、およびVNBの共重合]
(実施例12)
共重合を、次の変更を含む実施例3(触媒成分CG5)に従って回分重合反応器において行った:溶媒(PMH)がENB(0.7mL)およびVNB(0.7mL)を含有させたこと、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(ホウ素:触媒モル比=2)を、加圧反応器への触媒注入直後に添加したこと、および、C3/C2モル供給比が2であったこと。重合結果を表3に示す。
Figure 0005589087
(比較実験L)
c1を触媒成分として用いたことのみが異なる実施例12と同一の実験を行った。重合結果を表3に示す。
表3に示される結果(実施例12および比較実験L)の比較では、本発明による触媒システム(CG5)が対照触媒c1(比較実験L)よりENBおよびVNBの組み込みに対して増加した親和性を示している。これは、ENBおよびVNBなどの共重合ジエンのレベルが増加したエチレン−プロピレンジエンターポリマーのためのより効率的な製造プロセスを可能にする、本発明のさらなる利点を表している。

Claims (2)

  1. 式:CyLMZ(式中、
    MはTiであり、
    Cyは環状配位子であり、
    Lはグアニジナト配位子であり、
    Zはアニオン性配位子であり、
    pはアニオン性配位子の数である)
    のオレフィンの重合用の触媒成分であって、
    Cyが、モノ−またはポリ置換シクロペンタジエニル型配位子であり、
    Lが、式:
    Figure 0005589087
    (式中、
    各Aは、窒素であり
    R、R、RおよびRは、水素、ならびに、1個以上のハロゲン、アミド、ホスフィド、アルコキシ、またはアリールオキシ基で置換されたかまたは置換されていない、ヒドロカルビル、シリル、およびゲルミル基からなる群から独立に選択される)
    のグアニジナト配位子である
    ことを特徴とする、触媒成分。
  2. 2〜20個の炭素原子を有する1種以上のオレフィンの重合方法であって、前記1種以上のオレフィンを、活性化剤の存在下、請求項1に記載の触媒成分と接触させることを特徴とする、方法。
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