JP6596027B2 - インデンの合成のための方法 - Google Patents

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Description

本発明は、特定のansa−メタロセン触媒の形成のための有用な前駆体である2,3,4,5,6,7−置換インデンの合成のための方法に関する。
エチレン(およびα−オレフィン全般)を、特定の遷移金属触媒の存在下、低圧力または中圧力で容易に重合することができることは周知である。このような触媒は、チーグラー・ナッタ型触媒として一般的に知られている。
エチレン(およびα−オレフィン全般)の重合を触媒するこれらのチーグラー・ナッタ型触媒の特定の群は、アルミノキサン活性剤およびメタロセン遷移金属触媒を含む。メタロセンは、2つのη−シクロペンタジエニル型リガンド間に結合された金属を含む。一般的に、η−シクロペンタジエニル型リガンドは、η−シクロペンタジエニル、η−インデニル、およびη−フルオレニルから選択される。
また、これらのη−シクロペンタジエニル型リガンドは非常に数多くの方法で修飾することができることも周知である。1つの特定の修飾は、2つのシクロペンタジエニル環の間に架橋基を導入してansa−メタロセンを形成することを含む。
WO2011/051705には、ポリエチレンの重合に用いられた場合に特に高い触媒性能を示す特定のansa−メタロセン触媒が記載されている。WO2011/051705に記載されている触媒は、2つの相互連結されたインデニル部分の間に結合された金属原子を含む。インデニル部分は、各インデニル部分の2、3、4、5、6、および7位に置換基を有し、架橋基(linking group)(−CH−CH−など)が、それぞれのインデニル部分の1位を一緒に結合している。
そのようなansa−メタロセン触媒の合成では、所望の2,3,4,5,6,7−置換インデン前駆体をまず形成し、次に、2つのインデニル部分の1位を一緒に接続する架橋基の挿入によって、2つのインデニル部分を架橋させる。続いて、得られた架橋されたビス(2,3,4,5,6,7−置換インデニル)リガンドを所望の金属と錯体化させて、ansa−メタロセン触媒を形成する。
この合成手順の一部として、所望の2,3,4,5,6,7−置換インデン前駆体を形成するための、簡便で効率的であり、スケーラブルな方法が求められている。
O’Hareら(Organometallics 1992、11、48)は、特定のメタロセン触媒[すなわち、ビス(ヘプタメチルインデニル)鉄(II)、ビス(ヘプタメチルインデニル)−鉄(III)ヘキサフルオロホスフェート、ビス(ヘプタメチルインデニル)コバルト(III)ヘキサフルオロホスフェート、およびビス(ヘプタメチルインデニル)コバルト(II)]の形成のための前駆体としてのヘプタメチルインデンの形成のための方法について記載している。
O’Hareらによって記載された方法は、いくつかの異なる反応工程を含む。第1の工程は、チグリン酸と塩化チオニルとの還流下での5時間の反応を含む。過剰な塩化チオニルを78℃で留去した。次に、生成物を減圧下で蒸留(10mmHg、約37℃)すると、無色液体(塩化チグロイル)が95%の収率で得られた。次の工程では、CS中のAlClの混合物を−5℃で撹拌し、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンと塩化チグロイルの混合物を1時間掛けてゆっくり添加した。添加後、この混合物は赤褐色に変わり、固体CSを添加した。この混合物を室温まで加温し、一晩撹拌した。次に、混合物を50℃に2時間加熱し、続いて、氷と濃HClの混合物中に注ぎ入れ、その後、ジエチルエーテルによる抽出およびCaClを使用したエーテル層の乾燥を行った。蒸留後、暗褐色の粗液体が得られ、これを減圧下でさらに蒸留すると、黄色油状液体(2,3,4,5,6,7−ヘキサメチルインダン−1−オンケトン)が収率85%で得られた。さらなる工程では、このケトンをLiMeと反応させて、ヘプタメチルインデンを形成した。
上述した方法によって所望のインデン生成物を形成することが可能となるが、WO2011/051705に記載されるものなどのansa−メタロセン触媒の形成のために用いることができる特定の2,3,4,5,6,7−置換インデンを形成する改善された方法が依然として求められている。特に、簡便で効率的であり、良好な生成物純度が得られ、スケールアップに適している改善された合成方法が求められている。
本発明の第1の態様によると、以下に示される式I
(式中、RおよびRは、各々(1〜10C)アルキルである)
の化合物の作製のための方法が提供され、
この方法は、
(i)式A
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
の化合物を塩素化剤または臭素化剤と反応させて、式B
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りであり、Xは、クロロまたはブロモである)
の化合物を形成し、続いて、この反応混合物に1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を添加して化合物Bと反応させて、式C
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
の化合物を形成する工程、
(ii)式Cの化合物を水素移動試薬(hydride transfer reagent)の溶液と反応させて、ケトンを還元して対応するアルコールとし、次に、この反応混合物に脱水剤を添加することにより、式Iの化合物を形成する、すなわちこのアルコールを脱水する工程
を含む。
上記で定める方法の工程(i)は、「ワンポット」工程である。従って、工程(i)において、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を反応混合物に添加して化合物Bと反応させ、式Cの化合物を形成すると記載される場合、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を、式Bの化合物を含む反応混合物に直接添加することを意図している。1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を添加する前に、式Bの化合物を単離する必要はない。
適切には、工程(ii)も「ワンポット」反応であり、ここで、式Cのケトンの還元によって形成されたアルコールの脱水は、アルコール(還元されたケトン)を含む反応混合物に脱水剤を直接添加することによって促進される。脱水剤を添加する前に、アルコール(還元されたケトン)を単離する必要はない。
本発明の第2の態様によると、上記で定める通りの式Cの化合物の作製のための方法が提供され、
この方法は、
(i)式A
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
の化合物を塩素化剤または臭素化剤と反応させて、式B
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りであり、Xは、クロロまたはブロモである)
の化合物を形成し、続いて、この反応混合物に1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を添加して化合物Bと反応させて、式C
(式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
の化合物を形成する工程
を含む。
本発明の第3の態様によると、本明細書で定める通りの式Iの化合物を形成する方法が提供され、前記方法は、本明細書で定める通りの式Cの化合物を水素移動試薬の溶液と反応させて、ケトンを還元して対応するアルコールとし、次に、アルコールを脱水して、本明細書で定める通りの式Iの化合物を形成することを含む。
本発明の第4の態様によると、式II
(式中、
、Rは、本明細書で定める通りであり、
Lは、式−[C(R)]−の架橋基であり、ここで、nは、1、2、または3であり、RおよびRは、各々独立して、水素、(1〜6C)アルキル(2〜6C)アルケニル、(2〜6C)アルキニル、もしくは(1〜6C)アルコキシ、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、(1〜6C)アルキル、(2〜6C)アルケニル、(2〜6C)アルキニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはフェニルから選択される)
の化合物を形成するための方法が提供され、この方法は、
(i)本明細書で定める通りの方法によって式Iの化合物を形成すること、
(ii)式Iの化合物を、式
MQ
(式中、Mは、リチウム、ナトリウム、またはカリウムであり、Qは、(1〜6C)アルキルまたはアリール基である)
の有機リチウム、有機ナトリウム、または有機カリウム化合物と反応させて、以下に示される式D
の化合物を形成すること、
(iii)上記で示される式Dの化合物2当量を、以下に示される式E
−L−Z
(E)
(式中、Lは、上記で定める通りであり、ZおよびZは、適切な脱離基(ハロ(例えば、クロロまたはブロモ)など)である)
を有する化合物1当量と反応させて、式IIの化合物を形成すること
を含む。
本発明の第5の態様によると、式III
(式中、R、R、およびLは、本明細書で定める通りであり、
Xは、ジルコニウム、ハフニウム、またはチタニウムであり、
Yは、ハロ、ヒドリド、ホスホン化もしくはスルホン化アニオン、またはハロ、ニトロ、アミノ、フェニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはSi[(1〜4C)アルキル]で任意選択により置換されている(1〜6C)アルキル、(1〜6C)アルコキシ、アリール、もしくはアリールオキシ基から選択される)
の化合物を形成するための方法が提供され、この方法は、
(i)本発明の第4の態様において上記で定める方法によって式IIの化合物を形成すること、
(ii)式IIの化合物を、式
X(Y)(Z
(式中、XおよびYは、上記で定める通りであり、Zは、適切な脱離基(例えば、クロロ)である)
の化合物と反応させること
を含む。
本発明はまた、本明細書で定める方法のいずれか1つによって得ることができる、得られる、または直接得られる、本明細書で定める通りの式I、II、またはIIIの化合物にも関する。
好ましい実施形態は、従属請求項に開示される。
[定義]
(アルキル)
本明細書で用いられる場合、用語「アルキル」は、典型的には、1、2、3、4、5、または6個の炭素原子を有する、直鎖状または分岐鎖状アルキル部分に対する言及を含む。この用語は、メチル、エチル、プロピル(n−プロピルまたはイソプロピル)、ブチル(n−ブチル、sec−ブチル、またはtert−ブチル)、ペンチル、ヘキシルなどの基に対する言及を含む。特に、アルキルは、1、2、3、または4個の炭素原子を有してよい。
(アルケニル)
本明細書で用いられる場合、用語「アルケニル」は、典型的には、1、2、3、4、5、または6個の炭素原子を有する、直鎖状または分岐鎖状アルケニル部分に対する言及を含む。この用語は、1、2、または3つの炭素−炭素二重結合(C=C)を含有するアルケニル部分に対する言及を含む。この用語は、エテニル(ビニル)、プロペニル(アリル)、ブテニル、ペンテニル、およびヘキセニルなどの基、ならびにこれらのcisおよびtrans異性体の両方に対する言及を含む。
(アルキニル)
本明細書で用いられる場合、用語「アルキニル」は、典型的には、1、2、3、4、5、または6個の炭素原子を有する、直鎖状または分岐鎖状アルキニル部分に対する言及を含む。この用語は、1、2、または3つの炭素−炭素三重結合(C≡C)を含有するアルキニル部分に対する言及を含む。この用語は、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、およびヘキシニルなどの基に対する言及を含む。
(アルコキシ)
本明細書で用いられる場合、用語「アルコキシ」は、−O−アルキルに対する言及を含み、ここで、アルキルは、直鎖状または分岐鎖状であり、1、2、3、4、5、または6個の炭素原子を含む。実施形態の1つのクラスでは、アルコキシは、1、2、3、または4個の炭素原子を有する。この用語は、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、tert−ブトキシ、ペントキシ、ヘキソキシなどの基に対する言及を含む。
(アリール)
本明細書で用いられる場合、用語「アリール」は、6、7、8、9、または10個の環炭素原子を含む芳香族環系に対する言及を含む。アリールは、多くの場合フェニルであるが、2つ以上の環を有し、それらの少なくとも1つが芳香族である多環式環系であってもよい。この用語は、フェニル、ナフチルなどの基に対する言及を含む。
(ハロゲン)
本明細書で用いられる場合、用語「ハロゲン」または「ハロ」は、F、Cl、Br、またはIに対する言及を含む。特に、ハロゲンは、FまたはClであってよく、これらの中でも、Clがより一般的である。
(置換されている(Substituted))
部分に対する言及において本明細書で用いられる場合、用語「置換されている(substituted)」は、前記部分にある1つまたは複数の、特には、5個までの、より特定すると、1、2、または3個の水素原子が、互いに独立して、対応する数の記載された置換基によって置き換えられていることを意味する。本明細書で用いられる場合、用語「任意選択により置換されている」は、置換されている、または置換されていないことを意味する。
当然、置換基は化学的に可能である位置にのみ存在することは理解され、当業者であれば、不適切な(inappropriate)労力を払うことなく、特定の置換が可能であるかどうかを判断(実験的にまたは理論的に)することができる。例えば、遊離水素を有するアミノまたはヒドロキシ基は、不飽和(例えば、オレフィン性)結合を伴う炭素原子に結合している場合、不安定となり得る。加えて、本明細書に記載される置換基自体が、当業者によって認識される適切な置換に対する上述の条件によって、いずれの置換基によって置換されていてもよいことも当然理解される。
[式I、II、およびIIIの化合物]
上記で示したように、本発明は、本明細書で定める方法による式I、II、およびIIIの化合物の作製に関する。
本明細書で定める式I、II、およびIIIの化合物において、RおよびRは、各々独立して、(1〜10C)アルキルから選択される。適切には、RおよびRは、各々独立して、(1〜3C)アルキルから選択される。一実施形態では、RおよびRは、各々独立して、(1〜2C)アルキルから選択される。特定の実施形態では、RおよびRは、いずれもメチルである。
適切には、RおよびRは、各々独立して、(1〜4C)アルキル、(2〜4C)アルケニル、または(2〜4C)アルキニルから選択される。さらにより適切には、RおよびRは、各々独立して、メチル、プロピル、およびアリルから選択される。最も適切には、RおよびRは、いずれもメチルである。
一実施形態では、Lは、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、メチル、プロピル、およびアリルから選択される。
一実施形態では、Lは、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、メチルおよびアリルから選択される。
一実施形態では、Lは、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiMeもしくは−Si(Me)(アリル)基である。
特定の実施形態では、Lは、−CH−CH−、または−SiMeもしくは−Si(Me)(アリル)基である。
特定の実施形態では、Lは、−CH−CH−または−SiMeである。
一実施形態では、Xは、ジルコニウムまたはハフニウムである。
特定の実施形態では、Xは、ジルコニウムである。
特定の実施形態では、Xは、ハフニウムである。
一実施形態では、各Y基は、同じである。
一実施形態では、Yは、ハロ、(1〜6C)アルキル、またはフェニルから選択され、ここで、アルキルまたはフェニル基は、ハロ、ニトロ、アミノ、フェニル、(1〜6C)アルコキシ、またはSi[(1〜4C)アルキル]で任意選択により置換されている。
一実施形態では、Yは、ハロ、またはハロ、ニトロ、アミノ、フェニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはSi[(1〜4C)アルキル]で任意選択により置換されている(1〜6C)アルキル基から選択される。
別の実施形態では、Yは、ハロ、またはハロ、フェニル、もしくはSi[(1〜2C)アルキル]で任意選択により置換されている(1〜6C)アルキル基から選択される。
別の実施形態では、Yは、クロロ、ブロモ、またはハロ、フェニル、もしくはSi[Me]で任意選択により置換されている(1〜4C)アルキル基から選択される。
特定の実施形態では、Yは、クロロ、またはフェニルもしくはSi[Me]で任意選択により置換されている(1〜4C)アルキル基から選択される。
さらなる実施形態では、Yは、クロロ、ブロモ、またはメチルである。
さらなる実施形態では、Yは、クロロまたはブロモである。
さらなる実施形態では、Yは、クロロである。
別の実施形態では、Yは、メチルである。
特定の実施形態では、RおよびRは、いずれもメチルであり、Lは、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、メチル、プロピル、およびアリルから選択され、Xは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、Yは、クロロ、ブロモ、またはハロ、フェニル、もしくはSi[Me]で任意選択により置換されている(1〜4C)アルキル基から選択される。
特定の実施形態では、RおよびRは、いずれもメチルであり、Lは、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、メチルおよびアリルから選択され、Xは、ジルコニウムまたはハフニウムであり、Yは、クロロ、ブロモ、または(1〜4C)アルキル基から選択される。
[式Iの化合物を生成するための方法]
上記のように、本発明は、以下で示される式I
の化合物を作製するための、上記で定める工程(i)および(ii)を含む方法を提供する。
本発明の方法は、いくつかの特徴的な利点を提供する。まず、本発明の第1の態様における本明細書で定める方法の工程(i)および(ii)は、いずれも別々の「ワンポット」工程である。このことは、先行技術に記載される合成手法と比較した場合、より容易な方法を提供するものである。このことはまた、いくつかのさらなる利点も提供する。
例えば、O’Hareら(Organometallics 1992、11、48)によって記載された方法と比較した場合、本発明の方法の工程(i)は、
反応時間および温度を減少させることができ、それによって、反応をより費用対効果にし、スケールアップにより適するようにすること、
時間が掛かり、大量のエネルギーを要する蒸留が不要となること、
この方法では、O’Hareらの方法に用いられている重度の熱傷を引き起こすために有害であり得るSOClとは異なる塩素化剤(例えば、塩化オキサリルなど)を用いることができること、
可燃性で有毒であり、非常に低い引火点を有するCSの使用も回避することができること、
所望される場合は、反応を室温で行うことができること、
本発明の方法では、ケトン(すなわち、式Cの化合物)を高い収率および向上された純度で生成することもできること(本明細書に記載される例では、ヘキサメチルインダノン(Ind=O)が、96%の収率で得られる)
という利点を有する。
加えて、この方法の全体収率は高く(本明細書で提供される例では、94%)、生成物の純度も高い。
工程(ii)では、水素移動剤の溶液を使用することで、ケトンの還元のための反応時間が短縮されることが見出された。さらに、還元されたケトンを脱水して式Iの化合物を形成するのに要する時間も、本発明の方法で用いられる「ワンポット」工程(ii)の反応によって短縮される。
反応の第1の工程[工程(i)]は、式A
(式中、RおよびRは、各々本明細書で定める通りである)
の化合物を塩素化剤または臭素化剤と反応させて、式B
(式中、RおよびRは、各々本明細書で定める通りであり、Xは、クロロまたはブロモである)
の化合物を形成し、続いて、この反応混合物に、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を添加して化合物Bと反応させて、式C
の化合物を形成することを含む。
この工程全体は、「ワンポット」反応として行われ、最初の反応で化合物Bが形成され、続いて、必要とされる試薬(1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒)の添加によって、連続的に化合物Cが形成される。
工程(i)を構成する反応は、適切ないかなる溶媒中で行ってもよい。当業者であれば、この反応のための適切な溶媒を選択する方法を認知しているであろう。ジクロロメタン、THF、エーテル(例えば、メチルt−ブチルエーテル(MtBE)またはジオキサン)などの無毒性の極性溶媒が、用いることができる溶媒の例である。特定の実施形態では、溶媒は、ジクロロメタンである。
当業者であれば、この反応のための適切な反応条件(反応雰囲気、反応温度、反応の継続時間、および作業手順)を選択することができるであろう。
適切には、工程(i)の方法は、室温(例えば、20〜25℃)で行ってもよく、または反応混合物は、用いられる溶媒に応じて、例えば、80℃までの温度に加熱してもよい。
工程(i)の継続時間は、適切には、1から24時間の間であり、16時間以下の反応時間が一般的には好ましい。
適切には、工程(i)は、例えば、窒素雰囲気下などの不活性雰囲気下で行われる。
式Aの化合物との反応には、適切ないかなる塩素化剤または臭素化剤を用いてもよい。適切には、塩素化剤は、塩化オキサリル、PCl、PCl、およびSOCLから成る群から選択され、臭素化剤は、PBrおよびPBrから成る群から選択される。
一実施形態では、塩素化剤は、Xがクロロである式Bの化合物を形成するために用いられる。さらなる実施形態では、塩素化剤は、塩化オキサリル、PCl、および/またはPClから選択される。特定の実施形態では、塩素化剤として塩化オキサリルが用いられる。
式Aの化合物と塩素化剤との間の反応は、1から20時間掛かり得る。適切には、反応は、室温にて、15時間まで、より好ましくは、12時間までにわたって行われる。
式Aの化合物と塩素化剤または臭素化剤との間の反応によって式Bの化合物が形成された後、ルイス酸触媒を1,2,3,4−テトラメチルベンゼンと共に反応混合物に添加する。
適切ないかなるルイス酸触媒を用いてもよい。一実施形態では、ルイス酸触媒は、AlCl、AlBr、およびBClから選択される。特定の実施形態では、ルイス酸触媒は、AlClである。
適切には、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンの前に、ルイス酸触媒を反応混合物に添加する。ルイス酸触媒の添加の前に、反応混合物を例えば10℃未満まで冷却してもよい。
式Bの化合物と1,2,3,4−テトラメチルベンゼンとの間の反応は、6時間までにわたって、より好ましくは、4時間までにわたって進行させる。
反応は、濃塩酸を例とする酸の添加、および例えば氷の添加により任意選択により反応混合物を冷却することによって停止させてもよい。
生成物、すなわち、式Cの化合物を、次に、標準的な技術を用いて反応混合物から抽出する。
この方法の工程(ii)において、式Cの化合物を水素移動試薬の溶液と反応させて、ケトンを対応するアルコールへと還元し、これを脱水すると、本明細書で定める通りの式Iの化合物が形成される。
やはり、この反応も、「ワンポット」反応として行うことができる。この反応工程の第1の部分は、式Cの化合物の還元を含む。これにより、式CR
の化合物が得られる。この還元は、水素移動試薬の溶液を用いることによって達成される。水素移動試薬の適切な例としては、LiAlHおよびNaBHが挙げられる。特定の実施形態では、水素移動試薬は、例えばTHFなどの適切な溶媒中のLiAlHの溶液である。
この反応は、適切には、窒素雰囲気下を例とする不活性雰囲気下で行われる。この還元反応は、適切には、6時間までにわたって、より好ましくは、4時間までにわたって進行する。
この反応は、適切ないかなる温度で進行してもよい。例えば、0から30℃の範囲内の温度を用いることができる。適切には、式Cの化合物の添加の前に、水素移動試薬の溶液を例えば10℃未満まで冷却する。
還元反応は、適切には、例えば水の添加によって停止させる。次に、還元された式Cの化合物(化合物CR)は、脱水剤の添加によって脱水する。適切ないかなる脱水剤を用いてもよい。適切には、脱水剤は、酸であり、例えば、濃硫酸、塩酸、またはリン酸である。反応混合物へ脱水剤を直接添加することにより、式Cの化合物の還元された形態(化合物CR)が効率的に脱水されて、所望される式Iの化合物が得られる。
脱水工程のための反応時間は、典型的には、60分間までであり、より好ましくは、30分間までである。
次に、所望される式Iの化合物を、標準的な技術を用いて抽出する。
[式IIの化合物を生成するための方法]
本発明の第4の態様によると、式II
(式中、
、R、およびLは、本明細書で定める通りである)
の化合物を形成するための方法が提供される。
この方法は、
(i)本明細書で定める通りの方法によって式Iの化合物を形成すること、
(ii)式Iの化合物を、式
MQ
(式中、Mは、リチウム、ナトリウム、またはカリウムであり、Qは、(1〜6C)アルキルまたはアリール基である)
の有機リチウム、有機ナトリウム、または有機カリウム化合物と反応させて、以下に示される式D
の化合物を形成すること、
(iii)上記で示される式Dの化合物2当量を、以下に示される式E
−L−Z
(E)
(式中、Lは、上記で定める通りであり、ZおよびZは、適切な脱離基(ハロ(例えば、クロロまたはブロモ)など)である)
を有する化合物1当量と反応させて、式IIの化合物を形成すること
を含む。
この方法の工程(i)は、上記で定められている。
この方法の工程(ii)において、式Iの化合物を、適切には、有機リチウム化合物(すなわち、Mがリチウム)と反応させる。適切な有機リチウム化合物の例は、n−ブチルリチウムである。
適切には、工程(iii)において、ZおよびZは同じであり、クロロまたはブロモから選択され、特には、ブロモである。
この方法の工程(ii)および(iii)において、適切ないかなる溶媒を用いてもよく、当業者であれば、適切な反応条件を選択することができるであろう。
Lが−CH−CH−である化合物も、
(i)式D1
(式中、Mは、リチウム、ナトリウム、またはカリウムであり、RおよびRは、上記で定める通りである)の化合物を、適切な溶媒の存在下でBrCNと反応させて、以下に示される式E1
の化合物を形成すること、ならびに
(ii)式E1の化合物を、適切な溶媒の存在下でC10.Mと反応させて、式Aの化合物を形成すること
によって形成することができる。
式D1の化合物は、本技術分野にて周知の技術によって、容易に合成することができる。
上記方法の工程(i)において、適切ないかなる溶媒を用いてもよい。特に適切な溶媒は、ジエチルエーテルである。
同様に、上記方法の工程(ii)において、適切ないかなる溶媒を用いてもよい。適切な溶媒は、例えば、トルエン、THF、DMFなどであってよい。
誤解を避けるために記すと、上記方法の工程(ii)で用いられるC10.M試薬は、リチウムナフタレニド、ナトリウムナフタレニド、またはカリウムナフタレニドである。一実施形態では、C10.Mは、ナトリウムナフタレニドである。
方法工程(ii)および(iii)は、当技術分野にてさらに定められている。例えば、WO2011/051705(11ページ、22行目から14ページ、13行目まで、および実施例、17ページ、11行目から19ページ1行目まで参照)を参照することができ、ここに引用することで本明細書の一部をなすものとする。
加えて、二ナトリウムエチレン−ビス−ヘキサメチルインデニルリガンドの合成のための方法は、J.Organomet.Chem.、694、(2009)、1059−1068に記載されている。
本発明の第5の態様によると、式III
(式中、R、R、およびLは、本明細書で定める通りであり、
Xは、ジルコニウム、ハフニウム、またはチタニウムであり、
Yは、ハロ、ヒドリド、ホスホン化もしくはスルホン化アニオン、またはハロ、ニトロ、アミノ、フェニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはSi[(1〜4C)アルキル]で任意選択により置換されている(1〜6C)アルキル、(1〜6C)アルコキシ、アリール、もしくはアリールオキシ基から選択される)
の化合物を形成するための方法が提供され、
この方法は、
(i)上記で定める方法によって、式IIの化合物を形成すること、
(ii)式IIの化合物を、式
X(Y)(Z
(式中、XおよびYは、上記で定める通りであり、Zは、適切な脱離基(例えば、クロロ)である)
の化合物と反応させること
を含む。
この方法の工程(i)は、上記で定められている。
この方法の工程(ii)は、典型的には、X(Y)(Zとの反応の前に、式IIa
(式中、R、R、M、およびLは、上記で定める通りである)
の化合物を形成することを含む。
式IIaの化合物を形成するための適切な技術は、当技術分野において公知である(例えば、WO2011/051705参照)。適切には、式IIaの化合物は、式IIの化合物を、上記で定める通りの化合物MQ(例:n−ブチルリチウム)と反応させることによって形成される。
この方法の工程(ii)において、Yは、本明細書で定める通りのリガンドであり、Zは、適切には、ブロモまたはクロロなどのハライドであり、特には、クロロである。
一実施形態では、YおよびZは、同じであり、適切には、ブロモまたはクロロなどのハライドであり、特には、クロロである。式IIIの化合物が形成された後、この化合物を、Y基を本明細書で定める通りのハライド以外の別のY基と置き換えるために反応させてもよい。
適切には、上記で定める方法の工程(ii)において、Mは、Liであり、式IIaの化合物は、式IIの化合物を式MQの有機リチウム化合物と反応させることによって形成される。
一実施形態では、化合物X(Y)(Zは、溶媒和物として提供される。特に、この化合物は、X(Y)(Z.THFとして提供されてよく、ここで、pは、整数(例えば、2)である。
上記で定める方法の工程(ii)において、適切ないかなる溶媒を用いてもよい。適切な溶媒は、例えば、ジエチルエーテル、トルエン、THF、ジクロロメタン、クロロホルム、ヘキサンDMF、ベンゼンなどであってよい。
当業者であれば、そのような合成のための適切な反応条件(例えば、温度、圧力、反応時間、撹拌など)を選択することができるであろう。
[応用]
上記で示したように、式Iの化合物は、本明細書で定める式IIのリガンドおよび式IIIのメタロセン触媒の形成のための極めて重要な前駆体である。式IIIの触媒は、ポリエチレンの重合のために特に有用である。
上記で考察したように、このような触媒化合物は、α−オレフィンの重合に用いられる現行のメタロセン化合物と比較した場合、より優れた触媒性能を示す。特に、α−オレフィンの重合に用いられる現行のメタロセン化合物と比較した場合、本発明の化合物は、非常に増大した触媒活性を示す。さらに、本発明の化合物の存在下でのα−オレフィン重合によって生成されたポリマーは、典型的には、多分散度の増加を伴うことなく、他の触媒を用いて作製されたポリマーよりも高い分子量である。そのような物質は、産業上高い価値を有する。
従って、本発明はまた、本明細書で定める方法によって作製された場合の式IIIの化合物も提供する。
[実施例]
本発明の実施例を、添付の図面を参照してここで記載する。
ヘキサメチルインダノン(Ind=O)のH NMRスペクトルを示す図である。 ヘキサメチルインダノン(Ind=O)の分子構造を示す図である。 ヘキサメチルインデン(IndH)のH NMRスペクトルを示す図である。 ヘキサメチルインデン(IndH)の分子構造を示す図である。
[実施例1]
(一般反応スキーム)
41.8gのチグリン酸[trans−2−メチルブテン酸](417mmol、1当量)を1LのDCMに溶解した。この混合物に、52.9gの塩化オキサリル(417mmol、1当量)を100mL分のジクロロメタン(DCM)で洗いこんで添加した。激しく撹拌した溶液中に5滴のN,N−ジメチルホルムアミドをピペットで滴下し、大量の泡立ちが引き起こされた。この反応物を、窒素下で12時間撹拌したままとし、その後、8℃に冷却した。61.2gの三塩化アルミニウム(459mmol、1.1当量)をN流下で素早く添加し、少しの温度上昇が引き起こされ、得られたDCMスラリーは、薄橙色となった。50gの1,2,3,4−テトラメチルベンゼン(TMB)(372mmol、0.90当量)を100mLのDCMと混合し、等圧滴下漏斗に移した。このTMB溶液を、撹拌された反応混合物に、素早く滴下する方法で添加し、暗橙色から赤色への色の変化が引き起こされた。室温でさらに4時間撹拌した後、500mLの濃HClおよび500gの氷の溶液を調製し、この反応混合物に、最初は滴下により、その後はより素早く、10分間掛けて移して、反応を停止させた。これにより、暗赤色スラリーが脱色して薄桃色溶液となった。撹拌を停止し、DCM層をデカントし、その後、水層を500mLのDCMでさらに2回抽出した。合わせた有機層を500mLの脱イオン水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し、真空下で濃縮した(40℃、550mbar)。生成物は、薄褐色オイルとして、96%の収率で得られた(77.25g、357mmol)。
Ind=Oに対するプロトンNMRを図1に示し、分子構造を図2に示す。
100mLのLiAlH(THF中2.0M;200mmol、0.5当量)を100mLの乾燥脱気THFと合わせ、この混合物を、N下にて8℃に冷却した。86.53gのInd=O(400mmol、1当量)を150mLの乾燥脱気THF中に溶解し、これを、撹拌された反応混合物に、素早く滴下する方法で10分間にわたって添加し、少しの温度上昇が引き起こされた。この反応物を4時間撹拌し、その後、14.4mLのHO(800mmol、2当量)により、およそ30分間掛けて注意深く少しずつ反応停止した。113mLの濃HSO(>95%;2mol、5当量)を、最初はゆっくり添加し、30分間掛けて色が中程度の暗灰色に変化した。この反応物を、さらなる500mLのHOで反応停止し、DCMで抽出した(3×500mL)。合わせた有機層を、さらなる500mLのHOで洗浄し、硫酸マグネシウム上で乾燥し、真空下で濃縮して(40℃、250mbar)、生成物を、暗褐色オイルとして、98%の収率で得た(78.51g、392mmol)。
IndHに対するプロトンNMRを図3に示し、分子構造を図4に示す。
[実施例2]
この合成は、R=CHおよびR=Cに基づいている。
[3−エチル−チグロイルクロリドの合成]
1当量の塩化オキサリル(26.45g、208mmol)を、N流下、DCM(500mL)中の1当量の(E)−2−メチルペンタ−2−エン酸(23.85g、208mmol)を入れた2Lの反応容器に添加した。撹拌しながら、5滴の乾燥DMFをこの混合物にピペットで滴下し、泡立ちが発生した。この反応物を、2時間還流状態に維持した。90分後にアリコートを取り、反応が完了したことが示された。
H NMR (CDCl):δ 1.08 (t, 3H, J = 7.6 Hz, Meδ 1.88 (q, 3H, J = 1.0 Hz, Meδ 2.26 (quin, 2H, J = 7.5, 0.9 Hz, CH), δ 6.87 (tq, 1H, J = 7.4 Hz, 1.3 Hz, ビニルH)
13C{H} NMR (CDCl): δ 12.57 (Me), δ 13.23 (Me), δ 22.93 (CH), δ 154.23 (ビニルH)
[(Ind#,3−エチル)=Oの合成]
反応器を8℃に冷却し、平衡状態とした。1.1当量の三塩化アルミニウム(30.6g、230mmol)を、N流下で反応器に添加した。混合物は、ほとんど直ちに、淡黄色から深橙色に変化した。0.9当量のテトラメチルベンゼン(25.0g、176mmol)を100mLのDCMで希釈し、等圧漏斗に移した。この混合物を15分間掛けて反応容器に滴下し、ここで、深橙色から濃赤色への色の変化が見られた。次に、この溶液を2時間撹拌したままにし、その後、100mLの濃HClおよび100gの氷の溶液を調製し、これを用いて反応を停止した。反応混合物は、この作業の過程で、濃赤色から薄橙色溶液へと色を変化させた。生成物を、DCMで抽出し(3×100mL)、合わせた有機層を、脱イオン水で洗浄し(3×100mL)、その後、無水MgSOを用いて乾燥した。これをろ過し、DCM溶媒を真空除去して、ベージュ色固体を100%の収率で得た(41.8g、214mmol)。
H NMR (CDCl): δ 0.56 (t, 3H, J = 7.5 Hz, Me), δ 1.28 (d, 3H, J = 7.2 Hz, Me),
δ 1.70 (m, 2H, CH), δ 2.23 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.28 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.28 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.62 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.74 (quin, 1H, J = 7.3 Hz, CH), δ 2.74 (quin, 1H, J = 7.3 Hz, CH), δ 3.45 (ddd, 1H, J = 7.4, 6.1, 3.6 Hz, CH)
MS (ESI): 実測値231.17446; 計算値231.17434.
[(Ind#,3−エチル)Hの合成]
1当量の3−エチル−2,4,5,6,7−ペンタメチル−2,3−ジヒドロ−1H−インデン−1−オン(22.4g、97mmol)をシュレンク管中の50mLの乾燥脱気THFに添加した。0.5当量のLiAlH(24.2mL、48mmol)を30分間掛けて滴下し、得られた混合物を窒素下にて2時間撹拌した。これにより、反応混合物は薄橙色に変化した。シュレンク管を0℃に冷却し、1当量の脱イオン水(1.74mL、97mmol)を滴下することによって反応を停止した。5当量の濃HSO(26.1mL、483mmol)を20分間掛けて滴下した後、反応混合物は、暗褐色に変化した。得られた溶液を2Lの反応容器に移し、N流下で30分間撹拌した。次に、250mLの脱イオン水で反応を停止し、DCMで抽出した(3×500mL)。合わせた有機層を、脱イオン水で洗浄し(3×100mL)、無水MgSO上で乾燥し、ろ過し、溶媒を真空除去して、薄褐色固体を80.6%の収率で得た(16.8g、78mmol)。
H NMR (CDCl): δ 0.46 (t, 3H, J = 7.4 Hz, Me), δ 1.97 (dqd, 1H, J = 13.9, 7.4, 3.7 Hz, CH), δ 2.09 (d, 1H, J = 0.8 Hz, Me), δ 2.14 (m, 1H, CH), δ 2.29 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.29 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.36 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.37 (s, 3H, Ar−Me), δ 3.36 (t, 1H, J = 4.5 Hz, CH), δ 6.62 (quin, 1H, J = 1.5 Hz)
MS (ESI): 実測値215.17966; 予想値215.17943.
[Ind#,3−エチルLiの合成]
1当量の1−エチル−2,4,5,6,7−ペンタメチル−1H−インデン(16.8g、78mmol)を50mLのDCM中に溶解し、シュレンク管に移した。溶媒を真空除去し、その後、100mLのペンタンを添加した。この暗褐色混合物に、1.1当量のn−ブチルリチウム(34.5mL、86mmol)を撹拌しながら0℃で滴下した。この溶液を室温まで加温し、16時間撹拌した。得られた黄色懸濁液を空気感受性フリット(air sensitive frit)上でろ過した。粉末をペンタンで洗浄し(2×50mL)、次に、真空乾燥することで、白色固体が52.4%の収率で形成された(9.05g、41mmol)。
H NMR (CN): δ 1.47 (t, 3H, J = 7.3 Hz, Me), δ 2.45 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.46 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.65 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.66 (s, 3H, Ar−Me), δ 2.89 (s, 3H, Me), δ 3.31 (q, 2H, J = 7.3 Hz, CH), δ 6.37 (s, 1H, Ar−H)
Li NMR (CN): δ 1.06 (s)
[(Ind*,3−エチルZrClの合成]
2当量のInd#,3−エチルLi(3g、13.6mmol)をグローブボックス内のシュレンク管中の1当量のZrCl(1.59g、6.84mmol)に添加し、100mLのベンゼン中にて、窒素下、室温で16時間撹拌した。この混合物を沈澱させ、この混合物をろ過した。この溶液を乾燥して、橙色固体を27.0%の収率で得た(1.09g、1.85mmol)。この固体は、rac−およびmeso−異性体の両方の等量混合物を含み、これは、ヘキサン、ペンタン、EtO、およびベンゼンからの分別結晶によっては分離できないことが示された。トルエンからのさらなる再結晶によって、rac−(Ind*,3−エチルZrClの薄黄色析出物が得られ、これを単離した。
H NMR (C): δ 1.00 (t, 6H, J = 7.6 Hz, Me), δ 1.58 (s, 6H, Ar−Me), δ 2.09 (s, 6H, Ar−Me), δ 2.16 (s, 6H, Ar−Me), δ 2.38 (s, 6H, Ar−Me), δ 2.60 (s, 6H, Ar−Me), δ 2.81 (dq, 2H, J = 15.3, 7.7 Hz, CH), δ 3.31 (dq, 2H, J = 15.1, 7.5 Hz, CH), δ 6.09 (s, 2H, Ar−H)
前述の記載、請求項、および添付の図面において開示される特徴は、別々であっても、およびいずれの組み合わせであっても、本発明を、その様々な形態で実現するために必須であり得る。

Claims (20)

  1. 以下に示される式I
    (式中、
    およびRは、各々(1〜10C)アルキルである)
    の化合物の作製のための方法であって、
    (i)式A
    (式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
    の化合物を塩素化剤または臭素化剤と反応させて、式B
    (式中、RおよびRは、各々上記で定める通りであり、Xは、クロロまたはブロモである)
    の化合物を形成し、反応混合物に、1,2,3,4−テトラメチルベンゼンおよびルイス酸触媒を添加して化合物Bと反応させて、式C
    (式中、RおよびRは、各々上記で定める通りである)
    の化合物を形成する工程と、
    (ii)前記式Cの化合物を、水素移動試薬の溶液と反応させ、続いて、反応混合物に脱水剤を添加して、式Iの化合物を形成する工程と
    を含む方法。
  2. およびRが、各々独立して、(1〜3C)アルキルから選択される、請求項1に記載の方法。
  3. およびRが、いずれもメチルである、請求項2に記載の方法。
  4. 工程(i)において、前記塩素化剤が、塩化オキサリル、PCl、PCl、およびSOClから成る群から選択され、前記臭素化剤が、PBrおよびPBrから成る群から選択される、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 工程(i)において、塩素化剤が用いられ、前記塩素化剤が、塩化オキサリル、PCl、およびPClから成る群から選択される、請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記塩素化剤が、塩化オキサリルである、請求項5に記載の方法。
  7. 前記ルイス酸触媒が、AlCl、AlBr、およびBClから選択される、請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記ルイス酸触媒が、AlClである、請求項7に記載の方法。
  9. 前記式Bの化合物と1,2,3,4−テトラメチルベンゼンとの間の前記反応が、酸の添加によって停止される、請求項1から8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 工程(ii)において、前記水素移動試薬の溶液が、LiAlHおよびNaBHの溶液から選択される、請求項1から9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記水素移動試薬が、LiAlHである、請求項10に記載の方法。
  12. 工程(ii)において、前記脱水剤が、硫酸、塩酸、またはリン酸から成る群から選択される酸である、請求項1から11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 式II
    (式中、
    、Rは、請求項1に定める通りであり、
    Lは、式−[C(R)]−の架橋基であり、ここで、nは、1、2、または3であり、RおよびRは、各々独立して、水素、(1〜6C)アルキル、(2〜6C)アルケニル、(2〜6C)アルキニル、もしくは(1〜6C)アルコキシ、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、(1〜6C)アルキル、(2〜6C)アルケニル、(2〜6C)アルキニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはフェニルから選択される)
    の化合物を形成するための方法であって、
    (i)請求項1から12に記載の方法によって式Iの化合物を形成する工程と、
    (ii)前記式Iの化合物を、式
    MQ
    (式中、Mは、リチウム、ナトリウム、またはカリウムであり、Qは、(1〜6C)アルキルまたはアリール基である)
    の有機リチウム、有機ナトリウム、または有機カリウム化合物と反応させて、以下に示される式D
    の化合物を形成する工程と、
    (iii)上記で示される式Dの化合物2当量を、以下に示される式E
    −L−Z
    (E)
    (式中、Lは、上記で定める通りであり、ZおよびZは、脱離基である)
    を有する化合物1当量と反応させて、式IIの化合物を形成する工程と
    を含む方法。
  14. Lが、−CH−CH−、−CH−CH−CH−、または−SiR基であり、ここで、RおよびRは、各々独立して、メチル、プロピル、およびアリルから選択される、請求項13に記載の方法。
  15. 工程(ii)において、前記式Iの化合物を、有機リチウム化合物(すなわち、Mがリチウム)と反応させる、請求項13または請求項14に記載の方法。
  16. 前記有機リチウム化合物が、n−ブチルリチウムである、請求項15に記載の方法。
  17. およびZが、同じであり、クロロまたはブロモから選択される、請求項13から16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 式III
    (式中、
    、Rは、請求項1から3に定義の通りであり、
    Lは、請求項13または14に定義の通りであり、
    Xは、ジルコニウム、ハフニウム、またはチタニウムであり、
    Yは、ハロ、ヒドリド、ホスホン化もしくはスルホン化アニオン、またはハロ、ニトロ、アミノ、フェニル、(1〜6C)アルコキシ、もしくはSi[(1〜4C)アルキル]で任意選択により置換されている(1〜6C)アルキル、(1〜6C)アルコキシ、アリール、もしくはアリールオキシ基から選択される)
    の化合物を形成するための方法であって、
    (i)上記の請求項13から17に記載の方法によって式IIの化合物を形成する工程と、
    (ii)前記式IIの化合物、またはその塩を、式
    X(Y)(Z
    (式中、XおよびYは、上記で定める通りであり、Zは、脱離基である)
    の化合物と反応させる工程と
    を含む方法。
  19. が、ハライドである、請求項18に記載の方法。
  20. Xが、ジルコニウムまたはハフニウムである、請求項18又は19に記載の方法。
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