JP6188715B2 - 低分子量エチレン系材料及びアルファ−オレフィン系材料を製造するためのプロセス - Google Patents

低分子量エチレン系材料及びアルファ−オレフィン系材料を製造するためのプロセス Download PDF

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Description

本願は、2011年12月29日に出願された「低分子量エチレン系材料及びアルファ−オレフィン系材料を製造するためのプロセス(Process For Producing Low Molecular Weight Ethylene− and Alpha−Olefin−Based Materials)」と題する米国仮特許出願第61/581,465号の優先権を主張する非仮出願である。米国仮特許出願第61/581,465号の教示を以下にその全体が再現されるがごとく参照により本明細書に援用する。
本発明は、低分子量ポリエチレン、ポリ−α−オレフィン及びポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)を広い反応器温度範囲で調製するためのプロセスに関する。
低分子量エチレン系ポリマーは、多数の用途、例えば、自動車用途における合成油、電気用途における変圧器流体、潤滑剤、接着剤及び高温流体に使用できるので、極めて望ましい。かかる低分子エチレン系材料を製造する大部分のプロセスは、100℃未満の温度で製造される。プロセス展望からは、かかるエチレン系材料をより高い反応器温度で製造することが望ましい場合もある。かかる温度は、約100セルシウス度(℃)を超え、一般に約250℃までと規定される。
これを考慮して、研究者は、急速重合などの高温プロセシングの利点を依然として享受しつつ、低分子量エチレン系生成物を製造する方法を模索している。触媒技術に様々な手出しをすることで、一般に、種々の分子量の生成物が得られているが、極低分子量ポリマーを製造する高温適用に至ったことは現在までない。
これを考慮して、研究者は、急速重合などの高温プロセシングの利点を依然として享受しつつ、低分子量エチレン系生成物を製造する方法を模索している。触媒技術に様々な手出しをすることで、一般に、種々の分子量の生成物が得られているが、極低分子量ポリマーを製造する高温適用に至ったことは現在までない。これらの手出しには、例えば、米国特許第6,869,904号及び米国特許第7,060,848号が含まれる。これらの特許は、配位子、及び置換架橋ビス−芳香族又は架橋ビス−ビ−芳香族配位子を有する金属−配位子錯体を開示している。触媒として、これらの錯体は、エチレン/α−オレフィンコポリマーへの高いコモノマー取込を提供する。かかるオレフィンは、例えば、1−オクテン、プロピレン又はスチレンである。
一態様においては、本発明プロセスは、骨格重量平均分子量(Mw)が2500ダルトン(Da)未満であるポリエチレン、ポリ−α−オレフィン又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)が形成される条件下で、(1)(a)エチレン;(b)非エチレンα−オレフィン;又は(c)その組合せから選択されるモノマーと(2)触媒作用量の触媒とを接触させるステップを含み、触媒が、接触ステップ前に調製される成分(2a)と(2b)との混合物又は反応生成物を含み、成分(2a)が少なくとも1種類の金属−配位子錯体であり、成分(2b)が少なくとも1種類の活性化共触媒であり;成分(2a)の金属−配位子錯体が式(I)の少なくとも1種類の金属−配位子錯体であり、少なくとも1種類の金属−配位子錯体(2a)の全モル数と少なくとも1種類の活性化共触媒(2b)の全モル数との比が1:10,000から100:1である、低分子量エチレン系材料を調製するためのプロセスである。
Figure 0006188715
式中、Mはチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、各々独立に形式的酸化状態が+2、+3又は+4であり;nは0から3の整数であり、nが0であるときにはXは存在せず;各Xは、独立に、中性、一価陰イオン性若しくは二価陰イオン性である単座配位子であり、又は2個のXは一緒に、中性、一価陰イオン性又は二価陰イオン性である二座配位子を形成し;X及びnは式(I)の金属−配位子錯体が全体として中性であるように選択され;各Zは、独立に、O、S、N(C−C40)ヒドロカルビル又はP(C−C40)ヒドロカルビルであり;Lは(C−C40)ヒドロカルビレン又は(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、(C−C40)ヒドロカルビレンは、式(I)のZ原子を連結する炭素原子2個のリンカー骨格を含む部分を有し、(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンは、式(I)のZ原子を連結する2原子リンカー骨格を含む部分を有し、(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンの2原子リンカーの各原子は、独立に、炭素原子又はヘテロ原子であり、各ヘテロ原子は、独立に、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、Ge(R、P(R)又はN(R)であり、独立に各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、又は2個のRは一緒に(C−C19)アルキレンを形成し、各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり;各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビル若しくは水素原子であり、又は存在せず;R1a、R2a、R1b及びR2bの少なくとも1個は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO、ハロゲン原子であり;R1a、R2a、R1b及びR2bのその他の各々は、独立に、水素、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子であり;R3a、R4a、R3b、R4b、R6c、R7c、R8c、R6d、R7d及びR8dの各々は、独立に、水素原子;(C−C40)ヒドロカルビル;(C−C40)ヘテロヒドロカルビル;Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−又はハロゲン原子であり;R5c及びR5dの各々は、独立に、(C−C40)アリール又は(C−C40)ヘテロアリールであり;上記アリール、ヘテロアリール、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、ヒドロカルビレン及びヘテロヒドロカルビレン基の各々は、独立に、非置換であり、又は1個以上の置換基Rで置換され;各Rは、独立に、ハロゲン原子、多フルオロ置換、完全フルオロ置換、非置換(C−C18)アルキル、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−若しくはRNC(O)−であり、又はRのうち2個は一緒に非置換(C−C18)アルキレンを形成し、各Rは、独立に、非置換(C−C18)アルキルである。
本発明は、(1)ビス−エーテル酸素原子間の2原子架橋と(2)ジ−エーテル架橋に対してオルト及び/又はメタに位置する置換基を共有する化合物群の1種類以上を触媒として使用する、エチレン、α−オレフィン又は両方に基づく低分子量ポリマーを調製するプロセスを提供する。これら二つの特徴によって、特に、プロセシングが30℃から300℃の広い温度範囲にわたってなされるときでも、一般に骨格重量平均分子量が2500Da未満、好ましくは1500Da未満である、驚くほど低い分子量のポリエチレン、ポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)及びポリ−α−オレフィンを製造する独特の能力がこれらの触媒に付与されることが判明した。その驚くほど低い分子量のために、これらの生成物は、粘度が抑制され、一般に液体であり、可能な用途の数が増加する。「低分子量」という用語は、2500Da未満の骨格重量平均分子量までの二量体、三量体、四量体などを含み得る材料を指す。
本明細書の低分子量ポリエチレン、ポリ(α−オレフィン)又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)の調製は、一般に、第1のステップが金属−配位子錯体を適切な活性化共触媒と接触させて触媒を形成することを含む、選択された触媒(単数又は複数)と他の出発成分の接触と、それに続く所望の最終生成物を形成するのに適切な反応条件下での触媒(単数又は複数)とエチレン又はエチレンと少なくとも1種類のα−オレフィンの選択された組合せとの接触によるものである。
一般に、本発明に有用である触媒は、2011年5月11日に出願された同時係属中の米国特許出願公開第2011/0282018号、代理人整理番号69428によって定義されたグループに含まれる。しかし、本明細書で使用する触媒は、特に驚くほど低い分子量を有するポリエチレン、ポリ(α−オレフィン)又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)を生成する、そのグループの他のメンバーによって共有されない驚くべき能力を示すそのサブセットを形成する。
一部の実施形態においては、式(I)の金属−配位子錯体の化学基(例えば、X、L、R1aなど)の各々は、非置換であり、すなわち、置換基Rを使用せずに定義することができる。別の実施形態においては、金属−配位子錯体の化学基の少なくとも1個は、1個以上の置換基Rを独立に含む。好ましくは、合計20個以下のR、より好ましくは10個以下のR、更により好ましくは5個以下のRが存在する。本発明化合物が2個以上の置換基Rを含む場合、各Rは、独立に、同じ又は異なる置換化学基と結合している。2個以上のRが同じ化学基と結合しているときには、それらは、独立に、化学基の完全置換(persubstitution)を含めてそれまで、同じ化学基内の同じ又は異なる炭素原子又はヘテロ原子と結合している。
「完全置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子又はヘテロ原子に結合した各水素原子(H)が置換基(例えば、R)で置換されることを意味する。「多置換」という用語は、対応する非置換化合物又は官能基の炭素原子又はヘテロ原子に結合した水素原子(H)のすべてではないが少なくとも2個が置換基(例えば、R)で置換されることを意味する。一部の実施形態においては、少なくとも1個のRは多フルオロ置換又は完全フルオロ置換である。
本明細書では「多フルオロ置換」及び「完全フルオロ置換」は各々1個のR置換基と数えられる。一部の実施形態においては、各Rは、独立に、ハロゲン原子と多フルオロ置換、非置換(C−C18)アルキル、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−及びRNC(O)−のいずれか一つとからなる群から選択され、各Rは、独立に、非置換(C−C18)アルキルである。一部の実施形態においては、各Rは、独立に、ハロゲン原子、非置換(C−C18)アルキル並びに多フルオロ置換、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−及びRNC(O)−のいずれか一つからなる群から選択される。一部の実施形態においては、各Rは、独立に、非置換(C−C18)アルキル並びにFC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−及びRNC(O)−のいずれか一つからなる群から選択される。一部の実施形態においては、2個のRは一緒に非置換(C−C18)アルキレンを形成する。更により好ましくは、置換基Rは、独立に、非置換(C−C18)アルキル、F、非置換(C−C18)アルキレン又はその組合せであり、更により好ましくは非置換(C−C)アルキル又は非置換(C−C)アルキレンである。(C−C18)アルキレン及び(C−C)アルキレン置換基は、対応する単環式又は二環式非置換化学基の二環式又は三環式類似体である置換化学基を形成するのに特に有用である。
「ヒドロカルビレン」という用語は、少なくとも1個の炭素原子を有する炭化水素ジラジカルであって、各炭化水素ジラジカルが独立に芳香族若しくは非芳香族;飽和若しくは不飽和;直鎖若しくは分枝鎖;環式若しくは非環式;非置換若しくは置換;又はその少なくとも2種類の組合せである、炭化水素ジラジカルを意味する。炭化水素ジラジカルのラジカルは、単一の炭素原子上、好ましくは異なる炭素原子上に存在し得る。「アルキレン」という用語は、炭化水素ジラジカルが非芳香族、飽和、直鎖又は分枝、非環式、及び非置換又は置換であるヒドロカルビレンである。「ヒドロカルビル」という用語は、ヒドロカルビレンに対して上で定義した通りである。ただし、ヒドロカルビレンはジラジカルであるが、ヒドロカルビルはモノラジカルであり、したがってジラジカルの第2のラジカルの代わりに水素原子を有する。「アルキル」という用語は、炭化水素ラジカルが非芳香族、飽和、直鎖又は分枝、非環式、及び非置換又は置換であるヒドロカルビルである。好ましくは、置換アルキルの置換基はアリールである。「ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、少なくとも1個の炭素原子及び1から6個のヘテロ原子を有するヘテロ炭化水素ジラジカルを意味する。ここで、各ヘテロ炭化水素ジラジカルは、独立に、芳香族若しくは非芳香族;飽和若しくは不飽和;直鎖若しくは分枝鎖;環式若しくは非環式;非置換若しくは置換;又はその少なくとも2種類の組合せである。ヘテロ炭化水素ジラジカルのラジカルは、単一原子上、好ましくは異なる原子上に存在することができ、各ラジカル含有原子は、独立に、炭素又はヘテロ原子である。「ヘテロヒドロカルビル」という用語は、ヘテロヒドロカルビレンに対して上で定義した通りである。ただし、ヘテロヒドロカルビレンはジラジカルであるが、ヘテロヒドロカルビルはモノラジカルである。
一部の実施形態においては、本発明は、下限が少なくとも1個の炭素原子であるかかる非置換化学基又は分子を企図する。しかし、本発明は、下限がそれより多い(例えば、2、3、4、5、6、7及び8個の炭素の少なくともいずれか一つ)実施形態を含む。特に、化学基又は分子の最小態様(例えば、シクロアルキル又はα−オレフィンの場合、少なくとも3個の炭素)で周知のようにより多い下限を含む実施形態が特に好ましいことがある。
好ましくは、各ヒドロカルビルは、独立に、非置換又は置換アルキル、(少なくとも3個の炭素原子を有する)シクロアルキル、(C−C20)シクロアルキル−(C−C20)アルキレン、(少なくとも6個の炭素原子を有する)アリール、又は(C−C20)アリール−(C−C20)アルキレンである。好ましくは、上記ヒドロカルビル基の各々は、独立に、最高40、より好ましくは20、更により好ましくは12個の炭素原子を有する。
好ましくは、各アルキルは、独立に、最高40、より好ましくは20、更により好ましくは12、更により好ましくは8個の炭素原子を有する。非置換(C−C40)アルキルの少数の非限定的例としては、非置換(C−C20)アルキル;非置換(C−C10)アルキル;非置換(C−C)アルキル;メチル;エチル;1−プロピル;2−メチルプロピル;1,1−ジメチルエチル;及び1−ヘプチルが挙げられる。置換(C−C40)アルキルの非限定的例としては、置換(C−C20)アルキル、置換(C−C10)アルキル、トリフルオロメチル及び(C45)アルキルが挙げられる。(C45)アルキルは、例えば、それぞれ(C18−C)アルキルである1個のRで置換された(C27−C40)アルキルとすることができる。好ましくは、各(C−C)アルキルは、独立に、メチル、トリフルオロメチル、エチル、1−プロピル、2−メチルエチル又は1,1−ジメチルエチルである。
好ましくは、各アリールは、独立に、6から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)アリール」という用語は、6から40個、好ましくは6から14個の環炭素原子の非置換又は(少なくとも1個のRによる)置換単環、二環又は三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、単環、二環又は三環式ラジカルはそれぞれ1、2又は3個の環を含む。ここで、1個の環は芳香族であり;2又は3個の環の少なくとも1個は芳香族であり;かつ2又は3個の環は、独立に、縮合している、又は縮合していない。他のアリール基(例えば、(C−C10)アリール))も同様に定義される。好ましくは、(C−C40)アリールは、最高20個の炭素原子(すなわち、(C−C20)アリール)、より好ましくは10個の炭素原子、更により好ましくは6個の炭素原子を有する。非置換(C−C40)アリールの非限定的例としては、非置換(C−C20)アリール;非置換(C−C18)アリール;フェニル;(C−C)シクロアルキル−フェニル;フルオレニル;テトラヒドロフルオレニル;インダセニル;ヘキサヒドロインダセニル;インデニル;ジヒドロインデニル;ナフチル;テトラヒドロナフチル;及びフェナントレンが挙げられる。置換(C−C40)アリールの例は、置換(C−C20)アリール;置換(C−C18)アリール;2−(C−C)アルキル−フェニル;2,4−ビス(C−C)アルキル−フェニル;2,4−ビス[(C20)アルキル]−フェニル;ポリフルオロフェニル;ペンタフルオロフェニル;及びフルオレン−9−オン−1−イルである。
好ましくは、各シクロアルキルは、独立に、3から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)シクロアルキル」という用語は、非置換の、又は少なくとも1個のRで置換された、3から40個の炭素原子の飽和環状炭化水素ラジカルを意味する。他のシクロアルキル基(例えば、(C−C12)アルキル))も同様に定義される。好ましくは、(C−C40)シクロアルキルは、最高20個の炭素原子(すなわち、(C−C30)シクロアルキル)、より好ましくは6個の炭素原子を有する。非置換(C−C40)シクロアルキルの非限定的例としては、非置換(C−C20)シクロアルキル、非置換(C−C10)シクロアルキル、シクロプロピル及びシクロデシルが挙げられる。置換(C−C40)シクロアルキルの例は、置換(C−C20)シクロアルキル、置換(C−C10)シクロアルキル、シクロペンタノン−2−イル及び1−フルオロシクロヘキシルである。
好ましくは、各ヒドロカルビレンは、独立に、1から40個の炭素原子を有する。(C−C40)ヒドロカルビレンの例は、非置換又は置換(C−C40)アリーレン、(C−C40)シクロアルキレン、及び(C−C40)アルキレン(例えば、(C−C20)アルキレン)である。一部の実施形態においては、ジラジカルは同じ炭素原子上(例えば、−CH−)若しくは隣接炭素原子上(すなわち、1,2−ジラジカル)にあり、又は1、2個などの介在炭素原子によって相隔てられている(例えば、それぞれ1,3−ジラジカル、1,4−ジラジカルなど)。1,2−、1,3−、1,4−又はα−,ω−ジラジカルが好ましく、1,2−ジラジカルがより好ましい。α−,ω−オメガ−ジラジカルは、ラジカル炭素間の間隔が最大である炭素骨格を有するジラジカルである。より好ましいは、(C−C18)アリーレン、(C−C20)シクロアルキレン若しくは(C−C20)アルキレンの1,2−ジラジカルバージョン;(C−C18)アリーレン、(C−C20)シクロアルキレン若しくは(C−C20)アルキレンの1,3−ジラジカルバージョン;又は(C−C18)アリーレン、(C−C20)シクロアルキレン若しくは(C−C20)アルキレンの1,4−ジラジカルバージョンである。
好ましくは、各アルキレンは、独立に、1から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)アルキレン」という用語は、非置換の、又は少なくとも1個のRで置換された、1から40個の炭素原子の飽和直鎖又は分枝鎖ジラジカル(すなわち、ラジカルは環原子上にない)を意味する。他のアルキレン基(例えば、(C−C12)アルキレン))も同様に定義される。非置換(C−C40)アルキレンの例は、非置換1,2−(C−C10)アルキレンを含めた非置換(C−C20)アルキレン;1,3−(C−C10)アルキレン;1,4−(C−C10)アルキレン;−CH−、−CHCH−、−(CH−、
Figure 0006188715
−(CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−、−(CH−及び−(CHC(H)(CH)−である。置換(C−C40)アルキレンの例は、置換(C−C20)アルキレン、−CF−、−C(O)−及び(CH14C(CH(CH−(すなわち、6,6−ジメチル置換ノルマル−1,20−エイコシレン)である。上述したように、2個のRは一緒に(C−C18)アルキレンを形成することができるので、置換(C−C40)アルキレンの例としては、1,2−ビス(メチレン)シクロペンタン、1,2−ビス(メチレン)シクロヘキサン、2,3−ビス(メチレン)−7,7−ジメチル−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン及び2,3−ビス(メチレン)ビシクロ[2.2.2]オクタンも挙げられる。
好ましくは、各シクロアルキレンは、独立に、3から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)シクロアルキレン」という用語は、非置換の、又は少なくとも1個のRで置換された、環式ジラジカル(すなわち、ラジカルは環原子上にある)を意味する。非置換(C−C40)シクロアルキレンの例は、1,3−シクロプロピレン、1,1−シクロプロピレン及び1,2−シクロヘキシレンである。置換(C−C40)シクロアルキレンの例は、2−オキソ−1,3−シクロプロピレン及び1,2−ジメチル−1,2−シクロヘキシレンである。
好ましくは、各ヘテロヒドロカルビルは、独立に、1から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、ヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、「(C−C40)ヘテロヒドロカルビレン」という用語は、ヘテロ炭化水素ジラジカルを意味する。各ヘテロ炭化水素は、独立に、少なくとも1個のヘテロ原子B(R)O;S;S(O);S(O);Si(R;Ge(R;P(R);及びN(R)を有する。ここで、独立に各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり;各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、又は存在しない(例えば、Nが−N=又は3個の炭素で置換されたNを構成するときには存在しない)。ジラジカルのラジカルは、同じ又は異なるタイプの原子上に存在し得る(例えば、どちらも飽和非環式原子上、又は非環式原子上の1個と芳香族原子上の1個)。他のヘテロヒドロカルビル(例えば、(C−C12)ヘテロヒドロカルビル))及びヘテロヒドロカルビレン基も同様に定義される。好ましくは、ヘテロ原子(単数又は複数)は、O;S;S(O);S(O);Si(R;P(R);又はN(R)である。ヘテロ炭化水素ラジカル、及び複数のヘテロ炭化水素ジラジカルの各々は、独立に、その炭素原子又はヘテロ原子上に存在するが、好ましくは、各々は、式(I)のヘテロ原子又は別のヘテロヒドロカルビル若しくはヘテロヒドロカルビレンのヘテロ原子に結合しているときには炭素原子上に存在する。各(C−C40)ヘテロヒドロカルビル及び(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンは、独立に、非置換若しくは(少なくとも1個のRによる)置換、芳香族若しくは非芳香族、飽和若しくは不飽和、直鎖若しくは分枝鎖、(単環式及び多環式、縮合及び非縮合多環式を含めた)環式若しくは非環式、又はその2種類以上の組合せであり、各々はそれぞれ同じでも異なってもよい。
好ましくは、各ヘテロアリールは、独立に、1から40個の炭素原子を有する。「(C−C40)ヘテロアリール」という用語は、1から40個の全炭素原子及び1から4個のヘテロ原子;1から44個の全環原子、好ましくは5から10個の全環原子の非置換又は(少なくとも1個のRによる)置換単環、二環又は三環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、単環、二環又は三環式ラジカルはそれぞれ1、2又は3個の環を含む。ここで、1個の環は複素環式芳香族であり;2又は3個の環の少なくとも1個は複素環式芳香族であり;かつ2又は3個の環は、独立に、縮合している、又は縮合していない。他のヘテロアリール基(例えば、(C−C12)ヘテロアリール))も同様に定義される。単環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルは、5員又は6員環である。5員環は、それぞれ、1から4個の炭素原子及び4から1個のヘテロ原子を有し、各ヘテロ原子はO、S、N又はP、好ましくはO、S又はNである。5員環複素環式芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピロル−1−イル;ピロル−2−イル;フラン−3−イル;チオフェン−2−イル;ピラゾル−1−イル;イソオキサゾル−2−イル;イソチアゾル−5−イル;イミダゾル−2−イル;オキサゾル−4−イル;チアゾル−2−イル;1,2,4−トリアゾル−1−イル;1,3,4−オキサジアゾル−2−イル;1,3,4−チアジアゾル−2−イル;テトラゾル−1−イル;テトラゾル−2−イル;及びテトラゾル−5−イルである。6員環は、4又は5個の炭素原子及び2又は1個のヘテロ原子を有し、ヘテロ原子はN又はP、好ましくはNである。6員環複素環式芳香族炭化水素ラジカルの例は、ピリジン−2−イル;ピリミジン−2−イル;及びピラジン−2−イルである。二環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルは、好ましくは、縮合5,6−又は6,6−環系である。縮合5,6−環系二環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルの例は、インドル−1−イル及びベンゾイミダゾール−1−イルである。縮合6,6−環系二環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルの例は、キノリン−2−イル及びイソキノリン−1−イルである。三環式複素環式芳香族炭化水素ラジカルは、好ましくは、縮合5,6,5−;5,6,6−;6,5,6−;又は6,6,6−環系である。縮合5,6,5−環系の一例は1,7−ジヒドロピロロ[3,2−f]インドル−1−イルである。縮合5,6,6−環系の一例は1H−ベンゾ[f]インドル−1−イルである。縮合6,5,6−環系の一例は9H−カルバゾル−9−イルである。これは、ジベンゾ−1H−ピロール−1−イルとも称される。縮合6,5,6−環系の一例は9H−カルバゾル−9−イルである。縮合6,6,6−環系の一例はアクリジン−9−イルである。縮合5,6−;6,6−;5,6,5−;5,6,6−;6,5,6−;及び6,6,6−環系の5員環及び6員環は、独立に、環縮合が起こる場合を除いて、それぞれ5員及び6員環に対して上述した通りとすることができる。
上記ヘテロアルキル及びヘテロアルキレン基は、上で定義した少なくとも1個の炭素原子及び少なくとも1個のヘテロ原子(最高4個のヘテロ原子)Si(R、Ge(R,P(R)、N(R)、N、O、S、S(O)及びS(O)をそれぞれ含む飽和直鎖又は分枝鎖ラジカル又はジラジカルである。ここで、ヘテロアルキル及びヘテロアルキレン基の各々は、独立に、非置換であり、又は少なくとも1個のRで置換されている。
本明細書で別段の記載がない限り、「ヘテロ原子」という用語は、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、Ge(R、P(R)又はN(R)を意味する。ここで、独立に、各Rは、非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、又は2個のRは一緒に(C−C19)アルキレンを形成し(例えば、2個のRは、それらが共に結合しているケイ素原子と一緒に3員から20員のシラシクロアルキルを形成する)、各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビル若しくは水素原子であり、又は存在しない(Nが、N含有ヘテロアリールのように−N=を構成するときには存在しない)。
好ましくは、O−O、S−S、又はS(O)若しくはS(O)ジラジカル官能基中のO−S結合以外のO−S結合は、式Iの金属−配位子錯体中に存在しない。より好ましくは、O−O、N−N、P−P、N−P、S−S、又はS(O)若しくはS(O)ジラジカル官能基中のO−S結合以外のO−S結合は、式Iの金属−配位子錯体中に存在しない。
「飽和」という用語は、炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、及び(ヘテロ原子含有基における)炭素−窒素、炭素−リン及び炭素−ケイ素二重結合がないことを意味する。飽和化学基が1個以上の置換基Rで置換されている場合、1個以上の二重及び/又は三重結合が、場合によっては、置換基R中に存在しても、しなくてもよい。「不飽和」という用語は、置換基R中に存在し得る二重結合や(複素環式)芳香環中に存在し得る二重結合があったとしてもそれを含めずに、1個以上の炭素−炭素二重結合、炭素−炭素三重結合、及び(ヘテロ原子含有基における)炭素−窒素、炭素−リン及び炭素−ケイ素二重結合を含むことを意味する。
式(I)の金属−配位子錯体においては、式が許容する特定の変数及び化学基n、M、X、Z、L、R1a、R2a、R3a、R4a、R1b、R2b、R3b、R4b、R5c、R6c、R7c、R8c、R5d、R6d、R7d及びR8dが好ましい。かかる好ましい基の例は以下の通りである。
好ましくは、Mはジルコニウム又はハフニウムである。Mの形式的酸化状態は+2又は+4であり得る。好ましいMと好ましい形式的酸化状態の任意の組合せを使用することができる。
種々の実施形態においては、nは0、1、2又は3であり得る。
特定のX基が好ましい。一部の実施形態においては、各Xは、独立に、単座配位子である。好ましくは、2個以上のX単座配位子があるときには、各Xは同じである。一部の実施形態においては、単座配位子は、一価陰イオン性配位子である。一価陰イオン性配位子は、正味形式的酸化状態が−1である。各一価陰イオン性配位子は、好ましくは、独立に、水素化物、ヒドロカルビルカルボアニオン、ヘテロヒドロカルビルカルボアニオン、ハロゲン化物、硝酸塩、炭酸塩、リン酸塩、硫酸塩、HC(O)O、ヒドロカルビルC(O)O、HC(O)N(H)、ヒドロカルビルC(O)N(H)、ヒドロカルビルC(O)N−(C−C20)ヒドロカルビル)、R、R、R、R、R又はRSiである。ここで、各R、R及びRは、独立に、水素、ヒドロカルビル又はヘテロヒドロカルビルであり、又はRとRは一緒に(C−C40)ヒドロカルビレン又はヘテロヒドロカルビレンを形成し、Rは上で定義した通りである。
一部の実施形態においては、Xの少なくとも1個の単座配位子は、独立に、中性配位子である。好ましくは、中性配位子は、RNR、ROR、RSR又はRPRである中性ルイス塩基基である。ここで、各Rは、独立に、水素、ヒドロカルビル、[(C−C10)ヒドロカルビル]Si、[(C−C10)ヒドロカルビル]Si(C−C10)ヒドロカルビル又はヘテロヒドロカルビルであり、各R及びRは、独立に、上で定義した通りである。
一部の実施形態においては、各Xは、独立に、ハロゲン原子、非置換(C−C20)ヒドロカルビル、非置換(C−C20)ヒドロカルビルC(O)O−又はRN−である単座配位子である。ここで、R及びRの各々は、独立に、非置換(C−C20)ヒドロカルビルである。一部の実施形態においては、各単座配位子Xは、塩素原子、(C−C10)ヒドロカルビル(例えば、(C−C)アルキル又はベンジル)、非置換(C−C10)ヒドロカルビルC(O)O−又はRN−である。ここで、R及びRの各々は、独立に、非置換(C−C10)ヒドロカルビルである。
一部の実施形態においては、少なくとも2個のXが存在し、その2個のXは一緒に二座配位子を形成する。一部の実施形態においては、二座配位子は中性二座配位子である。好ましくは、中性二座配位子は、式(RC=C(R)−C(R)=C(Rのジエンである。ここで、各Rは、独立に、H、非置換(C−C)アルキル、フェニル又はナフチルである。一部の実施形態においては、二座配位子は、一価陰イオン性モノ(ルイス塩基)配位子である。一価陰イオン性モノ(ルイス塩基)配位子は、好ましくは、式(D)の1,3−ジオナート:R−C(O)=CH−C(=O)−R(D)である。ここで、各Rは、独立に、H、非置換(C−C)アルキル、フェニル又はナフチルである。一部の実施形態においては、二座配位子は、二価陰イオン性配位子である。二価陰イオン性配位子は、正味形式的酸化状態が−2である。好ましくは、各二価陰イオン性配位子は、独立に、炭酸塩、シュウ酸塩(すなわち、CC(O)O)、(C−C40)ヒドロカルビレンジカルボアニオン、ヘテロヒドロカルビレンジカルボアニオン、リン酸塩又は硫酸塩である。
上述したように、Xの数及び電荷(中性、一価陰イオン性、二価陰イオン性)は、式(I)の金属−配位子錯体が全体として中性であるように、Mの形式的酸化状態に応じて選択される。
一部の実施形態においては、各Xは同じであり、各Xはメチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;2,2−ジメチルプロピル;トリメチルシリルメチル;フェニル;ベンジル;又はクロロである。一部の実施形態においては、nは2であり、各Xは同じである。
一部の実施形態においては、少なくとも2個のXは異なる。一部の実施形態においては、nは2であり、各Xは、メチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;2,2−ジメチルプロピル;トリメチルシリルメチル;フェニル;ベンジル;及びクロロの異なる1種類である。
整数nはXの数を示す。好ましくは、nは2又は3であり、少なくとも2個のXは、独立に、一価陰イオン性単座配位子であり、第3のXが存在する場合、それは中性単座配位子である。一部の実施形態においては、nは2であり、2個のXは一緒に二座配位子を形成する。一部の実施形態においては、二座配位子は、2,2−ジメチル−2−シラプロパン−1,3−ジイル又は1,3−ブタジエンである。
一部の実施形態においては、Lは炭素原子2個のヒドロカルビレンである。一部の実施形態においては、Lは、炭素原子2個のリンカー骨格を含む(例えば、Lは−CHCH−、−CH=CH−又は−CH(CH)CH(CH)−である)。一部の実施形態においては、Lは非置換アルキレンであり、より好ましくはLは非環式非置換アルキレンであり、更により好ましくは非環式非置換アルキレンは−CHCH−、−CHCH(CH)−、シス−CH(CH)CH(CH)−、トランス−CH(CH)CH(CH)−である。
一部の実施形態においては、Lは非置換1,2−シクロアルキレンであり、より好ましくはLは1,2−シクロペンタン−ジイル又は1,2−シクロヘキサン−ジイルである。一部の実施形態においては、Lは置換シクロアルキレンである。別の実施形態においては、Lは置換又は非置換1,2−アリーレン又は1,2−ヘテロアリーレンである(例えば、Lは1,2−フェニレン、2,3−ナフタレン又は2,3−ピリジルである)。更に別の実施形態においては、Lは置換又は非置換2原子ヘテロヒドロカルビレンである。一部の実施形態においては、Lは2原子リンカー骨格を含む(例えば、Lは−CHCH(OCH)−又は−CHSi(CH−である)。
特定のR1a、R2a、R1b及びR2b基が好ましい。一部の実施形態においては、R1a、R2a、R1b及びR2bのうち1個は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO、ハロゲン原子であり、R1a、R2a、R1b及びR2bのうちそれ以外の各々は水素原子である。一部のかかる実施形態においては、水素原子であるのはR2a、R1b及びR2bの各々である。別のかかる実施形態においては、水素原子であるのはR1a、R1b及びR2bの各々である。
一部の実施形態においては、R1a、R2a、R1b及びR2bのうち2個は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、R1a、R2a、R1b及びR2bのうちそれ以外の各々は水素原子である。一部のかかる実施形態においては、水素原子であるのはR1b及びR2bの各々である。別のかかる一部の実施形態においては、水素原子であるのはR2a及びR2bの各々である。更に別のかかる一部の実施形態においては、水素原子であるのはR1a及びR1bの各々である。
一部の実施形態においては、R1a、R2a、R1b及びR2bのうち3個は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、R1a、R2a、R1b及びR2bのうちそれ以外は水素原子である。一部のかかる実施形態においては、水素原子であるのはR1bである。別のかかる実施形態においては、水素原子であるのはR2bである。
一部の実施形態においては、R1a、R2a、R1b及びR2bの各々は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R1a及びR1bの一方は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO、ハロゲン原子であり、R1a及びR1bの他方は、独立に、水素原子、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの一方は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、R1a及びR1bの他方は、独立に、水素原子、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの各々は、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個はヒドロカルビルである。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R2a及びR2bの一方は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子であり、R2a及びR2bの他方は、独立に、水素原子、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2a及びR2bの一方は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、R2a及びR2bの他方は、独立に、水素原子、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2a及びR2bの各々は、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2a及びR2bの少なくとも1個はヒドロカルビルである。一部の実施形態においては、R2a及びR2bの少なくとも1個はハロゲン原子である。
1a、R1b、R2a及びR2bの特定の組合せが好ましい。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの各々は、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO、ハロゲン原子であり、好ましくは、R2a及びR2bの各々は、水素、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R1a及びR1bの各々は、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、ハロゲン原子であり、好ましくは、R2a及びR2bの各々は、水素、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R1a、R1b、R2a及びR2bのうち少なくとも3個は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、R1a、R1b、R2a及びR2bのうち残りの1個は、独立に、水素原子、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては少なくとも3個、別の実施形態においてはR1a、R1b、R2a及びR2bの各々は、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R1aは水素原子であり;R1bは、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり;R2aは、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり;R2bは、独立に、水素原子、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R1bは、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。
一部の実施形態においては、R1a及びR1bの各々は水素原子であり;R2a及びR2bの少なくとも1個、好ましくはその各々は、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2a及びR2bの少なくとも1個、好ましくはその各々は、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。R2a、R2b、R3a及びR3bの特定の組合せが好ましい。一部の実施形態においては、R2aは水素原子であり;R2bは、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子であり;R3aは、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子であり;R3bは、独立に、水素原子、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2bは、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。
2a、R2b、R3a及びR3bの特定の組合せが好ましい。一部の実施形態においては、R2aは水素原子であり;R2bは、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり;R3aは、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり;R3bは、独立に、水素原子、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子である。一部の実施形態においては、R2bは、独立に、ヒドロカルビル又はハロゲン原子である。
1a、R1b、R2a、R2b、R3a及びR3bの特定の組合せがより好ましい。一部の実施形態においては、R2a及びR2bは各々水素原子であり、R1a、R1b、R3a及びR3bは、独立に、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル又はハロゲン原子であり、より好ましくは、R2a及びR2bは各々水素原子であり、R1a及びR1bの各々は、独立に、(C−C)ヒドロカルビル、(C−C)ヘテロヒドロカルビル、フッ素原子又は塩素原子であり、R3a及びR3bの各々は、独立に、(C−C12)ヒドロカルビル、(C−C11)ヘテロヒドロカルビル、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bは各々水素原子であり、R2a及びR2bの各々は、独立に、(C−C)ヒドロカルビル、(C−C)ヘテロヒドロカルビル、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子であり、R3a及びR3bの各々は、独立に、(C−C12)ヒドロカルビル、(C−C11)ヘテロヒドロカルビル、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子である。
好ましくは、各ヒドロカルビルは、R1a又はR1bを限定するのに使用されるときにはいつでも、独立に、アルキル又はシクロアルキルである。好ましくは、アルキルは、(C−C12)アルキル、より好ましくは(C−C)アルキル、更により好ましくは(C−C)アルキル、更により好ましくは(C−C)アルキルである。好ましくは、シクロアルキルは、(C−C)シクロアルキル、より好ましくは(C−C)シクロアルキルである。好ましくは、(C−C)シクロアルキルはシクロプロピルである。好ましくは、(C−C)アルキルは、メチル、エチル、1−プロピル、2−プロピル、1−ブチル、2−ブチル、2−メチルプロピル又は1,1−ジメチルエチル、より好ましくはメチル、エチル、2−プロピル又は1,1−ジメチルエチルである。一部の実施形態においては、(C−C)アルキルは、エチル、2−プロピル又は1,1−ジメチルエチルである。好ましくは、各ハロゲン原子は、R1a、R1b、R2a、R2b、R3a及びR3bを限定するのに使用されるときにはいつでも、独立に、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である。
一部の実施形態においては、R1a、R1b、R3a及びR3bの各々は、独立に、メチル;エチル;2−プロピル;1,1−ジメチルエチル;モノ−、ジ−又はトリフルオロメチル;メトキシ;エトキシ;1−メチルエトキシ;モノ−、ジ−又はトリフルオロメトキシ;ハロゲン原子;シアノ;ニトロ;ジメチルアミノ;アジリジン−1−イル;又はシクロプロピルである。一部の実施形態においてはR2a及びR2bの少なくとも1個、一部の実施形態においてはR2a及びR2bの各々は、水素原子であり、R1a、R1b、R3a及びR3bの各々は、独立に、メチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;1,1−ジメチルエチル;シアノ;ジメチルアミノ;メトキシ;トリフルオロメチル;臭素原子;フッ素原子又は塩素原子である。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、R1a及びR1bの各々は水素原子であり、R2a、R2b、R3a及びR3bの少なくとも1個、一部の実施形態においてはR2a、R2b、R3a及びR3bの各々は、独立に、メチル;エチル;2−プロピル;1,1−ジメチルエチル;モノ−、ジ−又はトリフルオロメチル;メトキシ;エトキシ;1−メチルエトキシ;モノ−、ジ−又はトリフルオロメトキシ;ハロゲン原子;シアノ;ニトロ;ジメチルアミノ;アジリジン−1−イル;又はシクロプロピルである。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個、一部の実施形態においてはR1a及びR1bの各々は、水素原子であり、R2a、R2b、R3a及びR3bの各々は、独立に、メチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;1,1−ジメチルエチル;シアノ;ジメチルアミノ;メトキシ;トリフルオロメチル;臭素原子;フッ素原子又は塩素原子である。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、R1a及びR1bの一方はメチルであり、R1a及びR1bの他方は本明細書に記載の好ましい実施形態のいずれか一つの通りである。より好ましくは、かかる実施形態の一部においては、R2a及びR2bの各々は水素原子であり、R3a及びR3bの各々は、独立に、本明細書に記載の好ましい実施形態のいずれか一つの通りである。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個、より好ましくは各々は、独立に、エチル;2−プロピル;モノ−、ジ−又はトリフルオロメチル;メトキシ;エトキシ;1−メチルエトキシ;モノ−、ジ−又はトリフルオロメトキシ;ハロゲン原子;シアノ;ニトロ;ジメチルアミノ;アジリジン−1−イル;又はシクロプロピルである。より好ましくは、かかる実施形態においては、R2a及びR2bの少なくとも1個、より好ましくは各々は水素原子であり、R3a及びR3bの各々は、独立に、本明細書に記載の好ましい実施形態のいずれか一つの通りである。かかる実施形態の一部においては、R1a及びR1bの好ましくは少なくとも1個、より好ましくは各々は、ハロゲン原子又は(C−C)アルキル、更により好ましくは(C−C)アルキル、フッ素又は塩素原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個、好ましくは各々はフッ素原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個、好ましくは各々は塩素原子である。一部の実施形態においては、R1a及びR1bの少なくとも1個、好ましくは各々は、(C−C)アルキル、より好ましくはメチルである。一般に、R1aとR1b、R2aとR2b、及びR3aとR3bは、提供された選択、利用可能な選択、又は例示された選択内で任意に組み合わせることができる。
式(I)の金属−配位子錯体又は式(Q)の配位子の一部の実施形態においては、R1a、R1b、R3a、R3b、R7c及びR7dの少なくとも1個はメチルではない。式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、R7c、R7d、R3a及びR3bの少なくとも1個はメチルではない。
特定のR4a及びR4bが好ましい。一部の実施形態においては、R4a及びR4bの各々は水素原子である。一部の実施形態においては、R4a及びR4bの少なくとも1個、一部の実施形態においては各々は、独立に、それぞれR1a及びR1bに対して上で定義した通りである。R4a又はR4bが、独立に、それぞれ、又はどちらも、R1a又はR1bに対して上で定義した通りであるときには、R4aとR1aは、独立に、同じでも、異なっていもよく、R4bとR1bは、独立に、同じでも、異なっていもよい。一部の実施形態においては、R4a及びR4bの少なくとも1個、一部の実施形態においては各々は、独立に、メチル;エチル;1−プロピル;2−プロピル;1−ブチル;1,1−ジメチルエチル;シアノ;ジメチルアミノ;メトキシ;トリフルオロメチル;臭素原子;フッ素原子又は塩素原子である。
特定のR5c及びR5dが好ましい。一部の実施形態においては、R5cとR5dは同じである。一部の実施形態においては、R5cとR5dは異なる。
一部の実施形態においては、R5c及びR5dの少なくとも1個、より好ましくは各々は、独立に、(C−C40)アリールである。好ましくは、(C−C40)アリールは、(C−C18)アリール、より好ましくは(C−C12)アリールである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、置換フェニル、好ましくは各置換基がRである2,4−二置換フェニル、各置換基がRである2,5−二置換フェニル;又は各置換基がRである2,6−二置換フェニルであり、より好ましくは各Rは、独立に、フェニル、メチル、エチル、イソプロピル又は第三級ブチル、更により好ましくは2,6−ジメチルフェニル又は2,6−ジイソプロピルフェニルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、各置換基がRである3,5−二置換フェニルであり、より好ましくは各Rは、独立に、フェニル、メチル、エチル、イソプロピル又は第三級ブチル、更により好ましくは3,5−ジ(第三級ブチル)フェニル又は3,5−ジフェニルフェニルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、各置換基がRである2,4,6−三置換フェニルであり、より好ましくは各Rは、独立に、フェニル、メチル、イソプロピル又は第三級ブチルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、ナフチル又は各置換基がRである置換ナフチルであり、より好ましくは各Rは、独立に、フェニル、メチル、エチル、イソプロピル又は第三級ブチル、更により好ましくは1−ナフチル、2−メチル−1−ナフチル又は2−ナフチルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、1,2,3,4−テトラヒドロナフチル、より好ましくは1,2,3,4−テトラヒドロナフト−5−イル又は1,2,3,4−テトラヒドロナフト−6−イルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、アントラセニル、より好ましくはアントラセン−9−イルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、1,2,3,4−テトラヒドロ−アントラセニル、より好ましくは1,2,3,4−テトラヒドロアントラセン−9−イルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセニル、より好ましくは1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセン−9−イルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、フェナントレニル、より好ましくはフェナントレン−9−イルである。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレニル、より好ましくは1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロ−フェナントレン−9−イルである。前述したように、上記(C−C40)アリールの各々は、独立に、非置換であり、又は1個以上の置換基Rで置換されている。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは非置換である。好ましい非置換(C−C40)アリールは、非置換インデン−6−イル;2,3−ジヒドロ−1H−インデン−6−イル;ナフタレン−2−イル;又は1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−6−イル;より好ましくは非置換ナフタレン−1−イル;1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−5−イル;アントラセン−9−イル;1,2,3,4−テトラヒドロアントラセン−9−イル;又は1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセン−9−イルである。(C−C40)アリールに対して上述したように、上記(C−C40)アリールの各々は、独立に、非置換であり、又は1個以上の置換基Rで置換されている。一部の実施形態においては、(C−C40)アリールは、1から4個のRで置換されており、Rは前述した通りである。好ましくは、各置換(C−C40)中に1又は2個のR置換基が存在し、より好ましくは、各置換フェニル中に2個のR置換基が存在する。好ましくは、R5c及びR5dの置換(C−C40)アリールの各Rは、独立に、非置換(C−C10)ヒドロカルビル、より好ましくは非置換(C−C)ヒドロカルビル、更により好ましくはフェニル又は非置換(C−C10)アルキル、更により好ましくは非置換第三級(C−C)アルキル(例えば、第三級ブチル又は第三級オクチル(すなわち、1,1−ジメチルヘキシル))である。好ましい置換(C−C40)アリールの例は、同じ置換基Rを有する2,6−二置換フェニル(例えば、2,6−ジメチルフェニル;2,6−ジエチルフェニル;2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル;及び2,6−ジフェニル−フェニル);同じ置換基Rを有する3,5−二置換フェニル(例えば、3,5−ジメチルフェニル;3,5−ビス(トリフルオロメチル)フェニル;3,5−ビス(1−メチルエチル)フェニル;及び3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)フェニル;及び3,5−ジフェニル−フェニル);同じ置換基Rを有する2,4,6−三置換フェニル(例えば、2,4,6−トリメチルフェニル;及び2,4,6−トリス(1−メチルエチル)フェニル);1−メチル−2,3−ジヒドロ−1H−インデン−6−イル;1,1−ジメチル−2,3−ジヒドロ−1H−インデン−6−イル;1−メチル−1,2,3,4−テトラヒドロ−ナフタレン−5−イル;及び1,1−ジメチル−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン−5−イルである。
一部の実施形態においては、R5c及びR5dの少なくとも1個、より好ましくは各々は、独立に、ヘテロアリールである。好ましくは、ヘテロアリールは、少なくとも1個の窒素原子含有芳香環を有する。より好ましくは、ヘテロアリールは、ピリジニル、インドリル、インドリニル、キノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリニル、カルバゾリル、1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル又は1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロカルバゾリルである。一部の実施形態においては、ヘテロアリールは、カルバゾリル又は置換カルバゾリル、好ましくは2,7−二置換カルバゾリル又は3,6−二置換カルバゾリル、より好ましくは2,7−二置換9H−カルバゾル−9−イル又は3,6−二置換9H−カルバゾル−9−イルである。ここで、各置換基はRであり、より好ましくは各Rは、独立に、フェニル、メチル、エチル、イソプロピル又は第三級ブチル、更により好ましくは3,6−ジ(第三級ブチル)−カルバゾリル、3,6−ジ(第三級オクチル)−カルバゾリル、3,6−ジフェニルカルバゾリル又は3,6−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾリル、より好ましくは3,6−ジ(第三級ブチル)−カルバゾル−9−イル、3,6−ジ(第三級オクチル)−カルバゾル−9−イル、3,6−ジフェニルカルバゾル−9−イル又は3,6−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−カルバゾル−9−イルである。2,7−二置換カルバゾリルの例は、3,6−置換基がそれぞれ2,7−位置に移動した上記3,6−二置換カルバゾリルである。第三級オクチルは1,1−ジメチルヘキシルである。一部の実施形態においては、ヘテロアリールは、1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル、好ましくは1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾル−9−イルである。ヘテロアリールに対して前述したように、上記ヘテロアリールの各々は、独立に、非置換であり、又は1個以上の置換基Rで置換されている。好ましくは、インドリル、インドリニル、テトラヒドロ含有ヘテロアリール及びオクタヒドロ含有ヘテロアリールの各々は、式(I)においてR5c又はR5dを有するフェニル環にその環窒素原子を介して結合している。一部の実施形態においては、ヘテロアリールは非置換である。好ましい非置換ヘテロアリールは、非置換キノリン−4−イル、キノリン−5−イル又はキノリン−8−イル(キノリニルNは1位にある);1,2,3,4−テトラヒドロキノリン−1−イル(テトラヒドロキノリニルNは1位にある);イソキノリン−1−イル、イソキノリン−4−イル、イソキノリン−5−イル又はイソキノリン−8−イル(イソキノリニルNは2位にある);1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−2−イル(テトラヒドロイソキノリニルNは2位にある);1H−インドル−1−イル(インドリルNは1位にある);1H−インドリン−1−イル(インドリニルNは1位にある);ジベンゾ−1H−ピロール−1−イルとも称される9H−カルバゾル−9−イル(カルバゾリルNは9位にある);1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル−9−イル(テトラヒドロカルバゾリルNは9位にある);又は1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロカルバゾリル−9−イル(オクタヒドロカルバゾリルNは9位にある)である。一部の実施形態においては、ヘテロアリールは、1から4個のRで置換されている。好ましくは、各置換ヘテロアリール中に1又は2個のR置換基が存在する。好ましくは、R5c及びR5dの置換ヘテロアリールの各Rは、独立に、非置換(C−C10)ヒドロカルビル、より好ましくは非置換(C−C)ヒドロカルビル、更により好ましくはフェニル又は非置換(C−C10)アルキル、更により好ましくは非置換第三級(C−C)アルキル(例えば、第三級ブチル又は第三級オクチル(すなわち、1,1−ジメチルヘキシル))である。好ましくは、置換ヘテロアリールは、2,7−二置換キノリン−4−イル、2,7−二置換キノリン−5−イル又は3,6−二置換キノリン−8−イル;3,6−二置換1,2,3,4−テトラヒドロキノリン−1−イル;4−一置換イソキノリン−5−イル;2−一置換1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン−2−イル;3−一置換1H−インドル−1−イル;3−一置換1H−インドリン−1−イル;2,7−二置換9H−カルバゾル−9−イル;3,6−二置換9H−カルバゾル−9−イル;3,6−二置換1,2,3,4−テトラヒドロカルバゾリル−9−イル;又は3,6−二置換1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロカルバゾリル−9−イルである。好ましい置換ヘテロアリールの例は、4,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)ピリジン−2−イル;4,6−ジフェニルピリジン−2−イル;3−フェニル−1H−インドル−1−イル;3−(1,1−ジメチルエチル)−1H−インドル−1−イル;3,6−ジフェニル−9H−カルバゾル−9−イル;3,6−ビス[2’,4’,6’−トリス(1,1−ジメチルフェニル)]−9H−カルバゾル−9−イルであり、より好ましくは、R5c及びR5dの各々は3,6−ビス(1,1−ジメチルエチル)−9H−カルバゾル−9−イルである。「第三級ブチル」という用語は、1,1−ジメチルエチルを意味する。より好ましくは、R5c及びR5dは、後述の実施例のいずれか1つにおいて定義される。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、各ZはOであり、R2a及びR2bの各々は水素原子であり、R5c及びR5dの各々は、独立に、ヘテロアリールである。かかる実施形態においては、式(Ia)から(Ie)のいずれか1つの金属−配位子錯体がより好ましい。
Figure 0006188715
式中、M、X、R1a、R1b、R3a、R3b、R7c、R7d及びLは上で定義した通りであり、各R55及びR65は上で定義した通りである。好ましくは、各R55及びR65は、独立に、水素原子又は非置換(C−C12)アルキルである。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、各ZはOであり、R1a及びR1bの各々は水素原子であり、R5c及びR5dの各々は、独立に、ヘテロアリールである。かかる実施形態においては、式(If)から(Ij)のいずれか1つの金属−配位子錯体がより好ましい。
Figure 0006188715
式中、M、X、R2a、R2b、R3a、R3b、R7c、R7d及びLは上で定義した通りであり、各R55及びR65は上で定義した通りである。好ましくは、各R55及びR65は、独立に、水素原子又は非置換(C−C12)アルキルである。
式(I)の金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、各ZはOであり、R2a及びR2bの各々は水素原子であり、R5c及びR5dの各々は、独立に、(C−C40)アリールである。かかる実施形態においては、式(Ik)から(Io)のいずれか1つの金属−配位子錯体がより好ましい。
Figure 0006188715
式中、M、X、R1a、R1b、R3a、R3b、R7c、R7d及びLは上で定義した通りであり、各R55及びR65は上で定義した通りである。好ましくは、各R55及びR65は、独立に、水素原子又は非置換(C−C12)アルキルである。
式(Ia)から(Io)のいずれか1つの金属−配位子錯体に対して上述したように、M、X、L、R1a、R2a、R3a、R1b、R2b、R3b、R7c及びR7dは、場合によっては、式(I)のそれに対して定義した通りである(すなわち、式(I)のM、X、L、R1a、R2a、R3a、R1b、R2b、R3b、R7c及びR7d)。好ましくは、Mは、ハフニウム又はジルコニウムである。好ましくは、各Xは単座配位子である。式(Ia)から(Io)のいずれか1つの金属−配位子錯体の一部の実施形態においては、nは2又は3であり、少なくとも2個のXは、独立に、一価陰イオン性単座配位子であり、第3のXが存在する場合、それは中性単座配位子である。一部の実施形態においては、Lは−CHCH−、−CH(CH)CH(CH)−、−CHC(CH−又は−Si(CHCH−である。一部の実施形態においては、R1a、R2a、R3a、R1b、R2b、R3bの各々は、独立に、水素原子、メチル;エチル;2−プロピル;1,1−ジメチルエチル;モノ−、ジ−又はトリフルオロメチル;メトキシ;エトキシ;1−メチルエトキシ;モノ−、ジ−又はトリフルオロメトキシ;ハロゲン原子;シアノ;ニトロ;ジメチルアミノ;アジリジン−1−イル;又はシクロプロピルである。ここで、R1a、R2a及びR3aの少なくとも1個は、独立に、水素原子ではなく、R1b、R2b及びR3bの少なくとも1個は、独立に、水素原子ではない。一部の実施形態においては、R7c及びR7dの各々は、独立に、(C−C)アルキルである。
本発明プロセスは、触媒作用量の本発明触媒を使用する。1種類を超える触媒を使用するときには、各触媒は、独立に、触媒作用量で存在する。「触媒作用量」という用語は、本発明プロセスに使用される、生成物の限定された化学量論反応物のモル数に基づく化学量論量未満を意味する。触媒作用量は、触媒反応の少なくとも一部の生成物が形成され、(例えば、質量分析法によって)検出されるのに必要である式(I)の金属−配位子錯体の最小量以上でもある。最小触媒作用量は、好ましくは、生成物の限定された化学量論反応物のモル数の0.0001モルパーセントである。本発明プロセスにおいては、本発明触媒に対する生成物の限定された化学量論反応物は、典型的にはエチレンである。好ましくは、本発明触媒の調製に使用される式(I)の金属−配位子錯体の触媒作用量は、エチレン又は(C−C40)α−オレフィンのモルの0.001mol%から50mol%のいずれか低い方である。より好ましくは、式(I)の金属−配位子錯体の触媒作用量は、少なくとも0.01mol%、更により好ましくは少なくとも0.05mol%、更により好ましくは少なくとも0.1mol%である。また、より好ましくは、式(I)の金属−配位子錯体の触媒作用量は、40mol%以下、更により好ましくは35mol%以下である。
好ましくは、触媒は、最低触媒効率以上を有する。触媒効率は、調製されるポリエチレン、ポリ−α−オレフィン又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)のグラム数を使用する成分(a)中の金属(M)(すなわち、式(I)の金属−配位子錯体中のM)のグラム数で割ることによって計算される(すなわち、触媒効率=調製PE g/使用する式(I)の金属−配位子錯体中のM g)。好ましくは、触媒効率は、エチレン及び1−オクテンを重合反応温度170℃で、並びに式(I)の金属−配位子錯体0.10マイクロモル(μmol)、活性化共触媒ビス(オクタデシル)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)ボラート([HNMe(C1837][B(C]、BOMATPBと略記される)0.12μmol、及びトリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン−3A(MMAO−3A)である別の活性化共触媒1.0μmol、水素ガス、及び混合アルカン溶媒を使用して求められるときには、触媒効率は740,000を超え、より好ましくは960,000を超え、更により好ましくは1,480,000を超え、更により好ましくは1,900,000を超える。好ましくは、触媒効率は、後述するようにエチレン及び1−オクテンを重合反応温度170℃で、並びに式(I)の金属−配位子錯体0.08μmol、BOMATPB0.096μmol、及びMMAO−3A0.8μmolを使用して求められるときには、触媒効率は1,1,480,000を超える。好ましくは、触媒効率は、後述するようにエチレン及び1−オクテンを重合反応温度170℃で、並びに式(I)の金属−配位子錯体0.075μmol、BOMATPB0.09μmol、及びMMAO−3A0.75μmolを使用して求められるときには、触媒効率は、970,000を超え、より好ましくは1,060,000を超え、更により好ましくは1,090,000を超える。好ましくは、触媒効率は、後述するようにエチレン及び1−オクテンを重合反応温度170℃で、並びに式(I)の金属−配位子錯体0.05μmol、BOMATPB0.06μmol、及びMMAO−3A0.5μmolを使用して求められるときには、触媒効率は、920,000を超え、より好ましくは940,000を超え、更により好ましくは2,900,000を超える。より好ましくは、触媒効率は、後述の実施例のいずれか1つにおいて定義される。
一部の実施形態においては、触媒、触媒系若しくは組成物、又は両方は、さらに、1種類以上の溶媒、希釈剤又はその組合せを含む。別の実施形態においては、こうしたものは、さらに、好ましくは希釈剤に溶解された、分散剤、例えば、エラストマーを含むことができる。これらの実施形態においては、触媒は、好ましくは、均一である。
本発明は、さらに、金属−配位子錯体の活性化のための共触媒を必要とする。2種類以上のかかる共触媒が存在する場合、それらは、同じ又は異なるものによって活性化することができる。異なる金属−配位子錯体に関する多数の共触媒及び活性化技術がこれまで以下の米国特許(US):US5,064,802;US5,153,157;US5,296,433;US5,321,106;US5,350,723;US5,425,872;US5,625,087;US5,721,185;US5,783,512;US5,883,204;US5,919,983;US6,696,379;及びUS7,163,907に教示されている。本明細書で使用される好ましい共触媒(活性化共触媒)としては、アルキルアルミニウム;ポリマー又はオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとしても知られる);中性ルイス酸;及び非ポリマー、非配位、イオン形成化合物(酸化条件下のかかる化合物の使用を含めて)が挙げられる。適切な活性化技術は、例えば、当業者に周知のバルク電気分解である。上記共触媒及び技術の1つ以上の組合せも企図される。「アルキルアルミニウム」という用語は、二水素化モノアルキルアルミニウム若しくはジハロゲン化モノアルキルアルミニウム、水素化ジアルキルアルミニウム若しくはハロゲン化ジアルキルアルミニウム、又はトリアルキルアルミニウムを意味する。好ましくは、上記アルキル−アルミニウムのアルキルは、1から10個の炭素原子である。トリエチルアルミニウムがより好ましい。アルミノキサン及びその調製は、例えば、US6,103,657で公知である。好ましいポリマー又はオリゴマーアルモキサンの例は、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及びイソブチルアルモキサンである。別の好ましい共触媒は、トリ((C−C18)アリール)ホウ素化合物及びそのハロゲン化(ペルハロゲン化を含む)誘導体(例えば、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリチルテトラフルオロボラート、より好ましくはビス(オクタデシル)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)ボラン([HNMe(C1837]−[B(C]、BOMATPBと略記される))である。一部の実施形態においては、少なくとも2種類の共触媒を併用する。
1種類以上の式(I)の金属−配位子錯体の全モル数と1種類以上の活性化共触媒の全モル数の比は、1:10,000から100:1である。好ましくは、この比は少なくとも1:5000、より好ましくは少なくとも1:1000であり、10:1以下、より好ましくは1:1以下である。アルモキサン単体を活性化共触媒として使用するときには、好ましくは、使用するアルモキサンのモル数は、式(I)の金属−配位子錯体のモル数の少なくとも100倍である。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン単体を活性化共触媒として使用するときには、好ましくは、1種類以上の式(I)の金属−配位子錯体の全モル数に対する使用するトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのモル数は、0.5:1から10:1、より好ましくは1:1から6:1、更により好ましくは1:1から5:1まで変動し得る。残りの活性化共触媒は、一般に、1種類以上の式(I)の金属−配位子錯体の全モル量とほぼ等しいモル量で使用される。
ある状況においては、コモノマー混合指数は、例えば、従来記述されているNMR分光技術の使用によって、又はIR分光法によって、直接測定することができる。NMR又はIR分光技術を使用することができない場合、コモノマー混合の差を間接的に求める。複数のモノマーから形成されるポリマーの場合、この間接的測定は、モノマー反応性に基づく種々の技術によって実現することができる。
本明細書で使用されるオレフィン重合条件は、独立に、本発明プロセスから15分の反応時間後に少なくとも10パーセント(%)、より好ましくは少なくとも20%、更により好ましくは少なくとも30%の反応収率の分子量2500Da未満のポリエチレン、ポリ−α−オレフィン又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)を製造するのに好ましい溶媒(単数又は複数)、雰囲気(単数又は複数)、温度(単数又は複数)、圧力(単数又は複数)、時間(単数又は複数)などの反応条件を指す。好ましくは、プロセスは、独立に、不活性雰囲気下(例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス又はその任意の2種類以上の混合物から本質的になる不活性ガス下)で実施される。しかし、別の雰囲気も企図され、それにはガスの形の犠牲オレフィン及び(例えば、重合停止剤としての)水素ガスが挙げられる。一部の態様においては、プロセスは、追加の成分(例えば、トリフェニルホスフィンなどの触媒安定剤)を用いても用いなくても、溶媒なしで、簡潔に実施することができる。更に別の態様においては、プロセスは、溶媒、又は2種類以上の溶媒の混合物、例えば、非プロトン性溶媒を用いて実施することができる。好ましくは、簡潔プロセス又は溶媒使用プロセスは、少なくとも30℃から300℃の簡潔混合物又は溶媒含有混合物温度で実施される。好都合な温度は約40℃から約300℃であり、種々の実施形態は、60℃、100℃又は120℃から、250℃、230℃、190℃又は170℃までの範囲で実施することができる。好ましくは、プロセスは、約0.9気圧(atm)から約50atm(すなわち、約91キロパスカル(kPa)から約5050kPa)の圧力下で実施される。
一部の実施形態においては、本発明プロセスにおいて有用な重合性オレフィンは、炭素及び水素原子からなる、少なくとも1個、好ましくは3個以下、より好ましくは2個以下の炭素−炭素二重結合を含む(C−C40)炭化水素である。一部の実施形態においては、(C−C40)炭化水素の1から4個の水素原子を各々ハロゲン原子、好ましくはフルオロ又はクロロで置換して、有用な重合性オレフィンとしてハロゲン原子置換(C−C40)炭化水素を生成する。(ハロゲン原子置換ではない)(C−C40)炭化水素が好ましい。ポリオレフィンの製造に有用である好ましい重合性オレフィン(すなわち、オレフィンモノマー)は、エチレン及び重合性(C−C40)オレフィンである。(C−C40)オレフィンとしては、α−オレフィン、環式オレフィン、スチレン、及び環式又は非環式ジエンが挙げられる。一部の実施形態においては、他の重合性オレフィンの少なくとも1種類は、α−オレフィン、より好ましくは(C−C40)α−オレフィンである。一部の実施形態においては、(C−C40)α−オレフィンは、(C−C40)α−オレフィン、より好ましくは(C−C40)α−オレフィン、更により好ましくは(C−C40)α−オレフィン、更により好ましくは(C−C40)α−オレフィンである。好ましくは、α−オレフィンは、(C−C40)α−オレフィン、より好ましくは分枝鎖(C−C40)α−オレフィン、更により好ましくは直鎖(C−C40)α−オレフィン、更により好ましくは式(A)の直鎖(C−C40)α−オレフィン:CH=CH−(CHCH(A)(ここで、zは0から40の整数である)、更により好ましくは1−プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン又は直鎖(C20−C24)α−オレフィンである直鎖(C−C40)α−オレフィンを含む。好ましくは、環式オレフィンは、(C−C40)環式オレフィンである。好ましくは、環式又は非環式ジエンは、(C−C40)ジエン、好ましくは非環式ジエン、より好ましくは非環式複合化(C−C40)ジエン、より好ましくは非環式1,3−複合化(C−C40)ジエン、更により好ましくは1,3−ブタジエンである。
本発明プロセスによって製造することができるポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、及びエチレンと1種類以上の重合性(C−C40)オレフィンの残留物を含むインターポリマーが挙げられる。好ましいインターポリマーは、2種類以上の重合性オレフィンの混合物、例えば、エチレン/プロピレン、エチレン/1−ブテン、エチレン/1−ペンテン、エチレン/1−ヘキセン、エチレン/4−メチル−1−ペンテン、エチレン/1−オクテン、エチレン/スチレン、エチレン/プロピレン/ブタジエン及び他のEPDMターポリマーを共重合することによって調製される。好ましくは、ポリオレフィンは、エチレンホモポリマー(例えば、高密度ポリエチレン)、エチレン/α−オレフィンインターポリマー(すなわち、ポリ(コ−エチレンα−オレフィン)、例えば、ポリ(エチレン1−オクテン))、又はエチレン/α−オレフィン/ジエンインターポリマー(すなわち、ポリ(エチレンα−オレフィンジエン)ターポリマー、例えば、ポリ(エチレン1−オクテン1,3−ブタジエン)である。
好ましくは、((C−C40)α−オレフィンのモル)/(エチレンのモル)のモル比は、0.1以上、より好ましくは0.30以上、更により好ましくは0.50以上、更により好ましくは0.75以上(例えば、1.0以上)である。
別の一実施形態においては、本発明は、本発明プロセスによって調製されるポリオレフィン、好ましくは(例えば、単離された形の、又はα−オレフィンとの中間体混合物の一部としての)ポリエチレンである。
本発明のプロセスは、1個の反応器又は複数の反応器で実施することができる。例えば、単一の反応器、複数の触媒プロセスが、本発明において有用である。一実施形態においては、2種類以上の触媒がオレフィン重合条件下で単一の反応器に導入され、該触媒の少なくとも第1の触媒は、本明細書に記載のグループの触媒であり、各触媒は、本質的に、異なるポリオレフィンコポリマーの混合物又はブレンドを生成する。ポリオレフィンコポリマーに適用される「混合物」及び「ブレンド」という用語は、同義である。本発明内の異なる触媒を使用すると、類似又は異なるコモノマーを混合することができるが、本発明内の生成物は、重量平均分子量範囲が2500Da未満、好ましくは1500Da未満である。単一の反応器内の2種類以上の触媒の比が変化すると、生成物比が変化するが、かかる知識は当業者の知識の範囲内である。US6,924,342も参照されたい。本発明触媒は、チーグラー/ナッタ触媒を含めて、他のオレフィン重合触媒と共存することができる。この共存性のため、一つの反応に含まれる追加の触媒は、メタロセン若しくは(束縛構造の金属−配位子錯体を含めた)金属−配位子錯体を含む別のπ結合配位子グループ、又は金属−配位子錯体を含む多価ヘテロ原子配位子グループ、特に多価ピリジルアミン又はイミジゾリルアミン(imidizolylamine)複合体及び四座配位酸素結合ビフェニルフェノール系第4族金属−配位子錯体を含むことができる。好ましくは、本発明触媒は、反応器1個当たり3種類以下、より好ましくは2種類、更により好ましくは1種類の式(I)の金属−配位子錯体から調製され、本発明プロセスは、反応器1個当たり3種類以下、より好ましくは2種類、更により好ましくは1種類の式(I)の金属−配位子錯体を使用する。こうしたものの更なる考察は、2011年5月11日に出願された同時係属中の米国特許出願公開第2011/0282018号、代理人整理番号69428に見ることができる。
一部の実施形態においては、好ましい発明プロセスは、それによって製造されるポリオレフィン生成物の分子量分布又は多分散指数(PDI)を最小にすることができる。一部の実施形態においては、PDIは2.4を超え、別の実施形態においてはPDIは4.0を超え、別の実施形態においてはPDIは6.0を超え、更に別の実施形態においてはPDIは8.0を超える。一部の実施形態においては、PDIは11未満である。
一部の実施形態においては、好ましい発明プロセスは、後述するようにエチレン及び1−オクテンを重合反応温度170℃で使用して求められる、使用するエチレンの単位重量当たり製造されるポリオレフィンの重量の生産比を達成することができ、使用するエチレンに対する製造されるポリオレフィンの生産比は1.00を超え、好ましくは1.10を超え、より好ましくは1.40を超え、更により好ましくは2.50を超える。
一般的分析手順
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC):重量平均分子量(M)及び多分散指数を測定する:M及びM/M比(多分散指数又はPDI)をPolymer Labs(商標)210高温ゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて測定する。(ブチルヒドロキシトルエン(BHT)で安定化された)1,2,4−トリクロロベンゼン16mLで希釈されたポリエチレンポリマー13mgを用いて試料を調製し、160℃で2時間加熱し、振とうする。
融解温度、結晶化温度及び融解熱を示差走査熱量測定(DSC;DSC2910、TA Instruments,Inc.))によって測定する:まず、試料を室温から180℃に加熱速度10℃/分で加熱する。この温度で2から4分間保持後、試料を−40℃に冷却速度10℃/分で冷却し、試料を冷却温度で2から4分間保持し、次いで試料を160℃に加熱する。
略語(意味):r.t.(室温);g(グラム(単数又は複数));mL(ミリリットル(単数又は複数));℃(セルシウス度);mmol(ミリモル(単数又は複数));MHz(メガヘルツ);Hz(ヘルツ)。
Figure 0006188715
出発化合物
金属−配位子錯体の合成手順
ステップ1:4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノールの調製
0〜10℃のメタノール70mL中の4−クロロ−2−メチルフェノール5.08g(35.63mmol)、NaI6.42g(42.83mmol)及びNaOH1.74g(43.50mmol)の撹拌溶液に5%NaOCl水溶液71mL(47.69mmol)(市販漂白剤)を1.5時間滴下する。NaOCl溶液添加終了後、反応混合物を0〜10℃でさらに1時間撹拌し、次いで10wt%チオ硫酸ナトリウム水溶液25mLを添加する。混合物を5%HClで酸性化し、次いで塩化メチレン(すなわち、ジクロロメタン、DCM)で抽出する。混合有機相を各々等体積の10wt%チオ硫酸ナトリウム水溶液、次いで水、次いで塩水で洗浄し、次いで無水硫酸マグネシウムで脱水し,次いでシリカゲルパッドを通してろ過し、次いで濃縮して、粗製化合物を得る。この粗製物をヘキサンから再結晶させて、生成物9.37g(98%)を白色針状晶として得る。H NMRによれば、生成物は4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノールである。
Figure 0006188715
反応順序1
ステップ2:1,2−ビス(4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノキシ)エタンの調製
雰囲気下の丸底フラスコに4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノール6.00g(22.35mmol)、KCO 6.18g(44.72mmol)、DMF45mL及びエチレングリコールジトシラート4.14g(11.18mmol)を添加する。混合物を撹拌し、18時間還流させ、冷却し、濃縮する。すべての固体が溶解するまで残留物を50/50DCM/水で処理し、次いで混合物を分離漏斗に移し、化合物をDCMに抽出する。有機溶液を2N NaOH、水、次いで塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水し、シリカゲルパッドを通してろ過し、濃縮して、純粋な生成物4.56g(72.5%)を白色固体として得る。H NMRによれば、生成物は1,2−ビス(4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノキシ)エタンである。
Figure 0006188715
反応順序2
ステップ3:2’,2’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−5’−クロロ−3’−メチル−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)の調製
窒素雰囲気下の0℃のテトラヒドロフラン(THF)75mL中の3,6−ジ−tert−ブチル−9−(2−(メトキシメトキシ)−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)フェニル)−9H−カルバゾール5.0g(8.82mmol)の撹拌溶液にn−ブチルリチウム(2.5Mヘキサン溶液)8.1mL(20.25mmol)を10分間添加する。溶液を0℃でさらに3時間撹拌する。これにトリ−イソプロピルボラート(4.8mL、20.8mmol)を添加し、撹拌を0℃で1時間続ける。混合物を室温に徐々に加温し、室温でさらに3時間撹拌する。混合物を回転蒸発によって濃縮乾固させ、氷冷水100mLを添加する。混合物を2N HClで酸性化し、ジクロロメタン(DCM)で抽出する。DCM溶液を水及び塩水で洗浄する。溶媒を回転蒸発によって除去し、残留物をジメトキシエタン90mLに溶解させる。次いで、この溶液を水25mL中のNaOH1.06g(26.5mmol)溶液、THF25mL及び1,2−ビス(4−クロロ−2−ヨード−6−メチルフェノキシ)エタン2.35g(4.17mmol)で処理する。系を窒素パージし、Pd(PPh 0.30g(0.26mmol)を添加する。次いで、混合物を窒素雰囲気下で85℃に36時間加熱する。混合物を冷却し、揮発性物質を回転蒸発によって除去する。残留物を水100mLで処理し、DCMで抽出する。DCM溶液を水及び塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで脱水する。溶媒除去後、反応生成物をTHF/MeOH(1:1)150mLに溶解させ、p−トルエンスルホン酸100mg添加後50℃で5時間撹拌する。溶媒を除去し、生成物の一部をフラッシュクロマトグラフィーによってヘキサン中の5%酢酸エチルで溶離させて精製する。この生成物をTHF/MeOHから結晶化させてさらに精製する(最小量のTHFに溶解させ、白濁するまでMeOHで希釈する。次いで、それを加熱して、透明溶液を得、冷蔵庫中で結晶化させる)。形成された固体を収集し、減圧乾燥させて、純粋な配位子3.5g(62.5%)を白色固体として得る。H NMRによれば、生成物は2’,2’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−5’−クロロ−3’−メチル−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)である。
Figure 0006188715
反応順序3
ステップ4:(2’,2’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(5’−クロロ−3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−3’−メチル−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)ビフェニル−2−オール)ジメチル−ジルコニウム(金属−配位子錯体1)の調製
トルエン50mL中の2’,2’’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−5’−クロロ−3’−メチル−5−(2,4,4−トリ−メチルペンタン−2−イル)−[1,1’−ビフェニル]−2−オール)0.75g(0.59mmol)及びHfCl 0.137g(0.59g)の懸濁液にMeMgBrの3Mジエチルエーテル溶液0.84mLを添加する。1時間撹拌後、溶媒を減圧除去する。残留物にトルエン20mL、続いてヘキサン30mLを添加する。懸濁液をろ過して、無色溶液を得る。溶媒を減圧除去すると、白色固体が残る。残留物をヘキサン15mLに懸濁させ、懸濁液を30分間撹拌する。固体をフリット上に収集し、ヘキサン3mLで洗浄し、減圧乾燥させて、生成物0.545gを白色固体として得る。H NMRによれば、生成物は、(2’,2’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(5’−クロロ−3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−3’−メチル−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)ビフェニル−2−オール)ジメチル−ジルコニウム(金属−配位子錯体1)である。
Figure 0006188715
反応順序4
代替ステップ4:2’,2’’−(エタン−1,2−ジイルビス(オキシ))ビス(5’−クロロ−3−(3,6−ジ−tert−ブチル−9H−カルバゾル−9−イル)−3’−メチル−5−(2,4,4−トリメチルペンタン−2−イル)ビフェニル−2−オール)ジメチル−ハフニウム(金属−配位子錯体2)の調製
トルエン50mL中の配位子1.94g(1.52mmol)及びHfCl 0.488g(1.52mmol)の懸濁液にMeMgBrの3Mジエチルエーテル溶液2.18mLを添加する。1時間撹拌後、溶媒を減圧除去する。残留物にトルエン30mL、続いてヘキサン30mLを添加する。懸濁液をろ過して、無色溶液を得る。溶媒を減圧除去すると、白色固体が残る。残留物をヘキサン12mLに懸濁させ、懸濁液を30分間撹拌する。固体をフリット上に収集し、ヘキサン3mLで洗浄し、減圧乾燥させて、生成物1.81gを白色固体として得る。収率は80.3%である。この生成物のH NMRスペクトルは、所望の構造と一致した。
以下に示すように、比較用錯体も調製し、(金属−配位子錯体3−比較)と称する。
Figure 0006188715
実施例1〜2及び比較例A
エチレンを実施例1及び2に対応する金属−配位子錯体(1)及び(2)並びに比較例Aに対応する比較用金属−配位子錯体(3)を用いて以下の条件で別個に重合する:2L回分式反応器、140℃、ExxonMobilから入手可能な飽和イソパラフィン炭化水素流体isoparE783g。条件は、エチレン圧力460psi、実行時間10minである。結果には、PE生成物のグラム重量を、使用した金属−配位子錯体中の金属Mのグラム重量で割って計算される、触媒効率(gPE/gM)が含まれる。M(g/mol)は、GPCによって測定されるグラム/モル単位の重量平均分子量である;M/M=多分散指数(PDI)=数平均分子量(M)(g/mol)で割ったM。結果を表1に示す。
Figure 0006188715
実施例を含めて、上述したように、本発明金属−配位子錯体から調製される本発明触媒は、エチレン、α−オレフィン又はエチレンとα−オレフィンを重合して、骨格重量平均分子量が2500Da未満である低分子量ポリエチレン、ポリ−α−オレフィン又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)を得る。本発明プロセスは、上記ポリマーブレンドを良好な触媒効率で調製するのにも有用である。

Claims (10)

  1. 骨格重量平均分子量(Mw)が2500ダルトン(Da)未満であるポリエチレン、ポリ−α−オレフィン又はポリ(コ−エチレン−α−オレフィン)が形成される条件下で、(1)(a)エチレン;(b)非エチレンα−オレフィン;又は(c)その組合せから選択されるモノマーと(2)触媒作用量の触媒とを接触させるステップを含み、前記触媒が、前記接触ステップ前に調製される成分(2a)と(2b)との混合物又は反応生成物を含み、成分(2a)が少なくとも1種類の金属−配位子錯体であり、成分(2b)が少なくとも1種類の活性化共触媒であり;成分(2a)の前記金属−配位子錯体が式(I)の少なくとも1種類の金属−配位子錯体であり、前記少なくとも1種類の金属−配位子錯体(2a)の全モル数と前記少なくとも1種類の活性化共触媒(2b)の全モル数との比が1:10,000から100:1である、低分子量エチレン系材料を調製するためのプロセス
    Figure 0006188715
    (式中、Mはチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、各々独立に形式的酸化状態が+2、+3又は+4であり;nは0から3の整数であり、nが0であるときにはXは存在せず;各Xは、独立に、中性、一価陰イオン性若しくは二価陰イオン性である単座配位子であり、又は2個のXは一緒に、中性、一価陰イオン性又は二価陰イオン性である二座配位子を形成し;X及びnは式(I)の前記金属−配位子錯体が全体として中性であるように選択され;各Zは、独立に、O、S、N(C−C40)ヒドロカルビル又はP(C−C40)ヒドロカルビルであり;Lは(C−C40)ヒドロカルビレン又は(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンであり、前記(C−C40)ヒドロカルビレンは、式(I)の前記Z原子を連結する炭素原子2個のリンカー骨格を含む部分を有し、前記(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンは、式(I)の前記Z原子を連結する2原子リンカー骨格を含む部分を有し、前記(C−C40)ヘテロヒドロカルビレンの前記2原子リンカーの各原子は、独立に、炭素原子又はヘテロ原子であり、各ヘテロ原子は、独立に、O、S、S(O)、S(O)、Si(R、Ge(R、P(R)又はN(R)であり、独立に各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり、又は2個のRは一緒に(C−C19)アルキレンを形成し、各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビルであり;各Rは非置換(C−C18)ヒドロカルビル若しくは水素原子であり、又は存在せず;R1a、R2a、R1b及びR2bの少なくとも1個は、独立に、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、Ge(R、CN、CF、FCO、ハロゲン原子であり;R1a、R2a、R1b及びR2bのその他の各々は、独立に、水素、(C−C40)ヒドロカルビル、(C−C40)ヘテロヒドロカルビル、N(R、NO、OR、SR、Si(R、CN、CF、FCO又はハロゲン原子であり;R3a、R4a、R3b、R4b、R6c、R7c、R8c、R6d、R7d及びR8dの各々は、独立に、水素原子;(C−C40)ヒドロカルビル;(C−C40)ヘテロヒドロカルビル;Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−又はハロゲン原子であり;R5c及びR5dの各々は、独立に、(C−C40)アリール又は(C−C40)ヘテロアリールであり;上記アリール、ヘテロアリール、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、ヒドロカルビレン及びヘテロヒドロカルビレン基の各々は、独立に、非置換であり、又は1個以上の置換基Rで置換され;各Rは、独立に、ハロゲン原子、多フルオロ置換、完全フルオロ置換、非置換(C−C18)アルキル、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−若しくはRNC(O)−であり、又は前記Rのうち2個は一緒に非置換(C−C18)アルキレンを形成し、各Rは、独立に、非置換(C−C18)アルキルである)。
  2. 前記重量平均分子量が1500ダルトン未満である、請求項1に記載のプロセス。
  3. Mがジルコニウム又はハフニウムである、請求項1又は2に記載のプロセス。
  4. 各ZがOである、請求項1から3のいずれか一項に記載のプロセス。
  5. 1a及びR1bがメチル、エチル又はイソプロピルである、請求項1から4のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 1a及びR1bがフッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子である、請求項1から5のいずれか一項に記載のプロセス。
  7. Lが−CHCH−、−CH(CH)CH(CH)−、1,2−シクロペンタンジイル又は1,2−シクロヘキサン−ジイルである、請求項1から6のいずれか一項に記載のプロセス。
  8. 5dが、独立に、2,7−二置換9H−カルバゾル−9−イル又は3,6−二置換9H−カルバゾル−9−イル、9H−カルバゾル−9−イルであり、各置換基がRである、請求項1から7のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 5dが、独立に、各置換基がRである2,4−二置換フェニル;各置換基がRである2,5−二置換フェニル;各置換基がRである2,6−二置換フェニル;各置換基がRである3,5−二置換フェニル;各置換基がRである2,4,6−三置換フェニル;ナフチル、又は各置換基がRである置換ナフチル;1,2,3,4−テトラヒドロナフチル;アントラセニル;1,2,3,4−テトラヒドロアントラセニル;1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントラセニル;フェナントレニル;又は1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロフェナントレニルである(C−C40)アリールである、請求項1から8のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 前記条件が30℃から300℃の温度を含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のプロセス。
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