JP6728162B2 - 触媒 - Google Patents

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Description

本発明は、重合触媒の分野、並びに二酸化炭素およびエポキシド、ラクチドおよび/またはラクトン、および/またはエポキシドおよび無水物を重合するための前記触媒を含む系に関する。
石油資源の枯渇に関連する環境および経済の懸念は、再生可能炭素源としての二酸化炭素(CO)の利用を可能にするために、同二酸化炭素(CO)の化学変換についての関心の高まりの誘因となった。COは、低反応性であるにもかかわらず、安価で事実上毒性がなく、高純度かつ無害で豊富に入手可能であるので非常に魅力的な炭素供給原料である。したがって、COは、多くのプロセスにおいて、一酸化炭素、ホスゲンまたは他の石油化学原料等の物質の有望な代替物となり得る。COの開発用途の1つは、脂肪族ポリカーボネートを生成するためのエポキシドとの共重合である。このような方法を有益にするための有効な触媒の開発は、継続的な研究の対象である。
特許文献1(その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)において、式(I)で表されるクラスの触媒を使用するエポキシドとCOとの共重合が記載されている。
特許文献2(その内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)は、式(II)で表されるクラスの触媒を用いる、連鎖移動剤の存在下でのエポキシドとCOとの共重合を開示している。
上記の式(I)および(II)に従う種々の化合物について、異なるエポキシドと二酸化炭素との間の反応を触媒するそれらの能力を試験した。特許文献1および特許文献2の両方において、Mは、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Mn(II)、Mg(II)、Fe(II)、Ti(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X)またはTi(IV)−(X)である。
先行技術の共重合反応に使用されるエポキシドの中で、生成物であるポリ(シクロヘキセンカーボネート)(PCHC)が高いガラス転移温度および妥当な引張強度を示すことから、シクロヘキセンオキシド(CHO)が特に興味を引く。エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよびブチレンオキシドは、例えばフィルムのような多くの用途に有用なエラストマー特性を有するポリマー(PPC等のポリアルキレンカーボネート)を製造することから興味をもたれている。
特許文献3は、式;
の触媒を開示している。
特許文献3は、これらの化合物がエポキシドとCOとの共重合に有用であり得ることを示している。特許文献3は、MおよびMが任意の金属原子であり得ることを述べている。しかしながら、これらの錯体は、いずれかのものが必要な触媒活性を有するかどうかを決定するために試験されなかった。
国際公開第WO2009/130470号パンフレット 国際公開第WO2013/034750号パンフレット 国際公開第WO2012/037282号パンフレット
本発明者らは、驚くべきことに、少なくとも1つのニッケル金属中心を有する二金属触媒が重合触媒として活性であることを見出した。特に、本発明者らは、少なくとも1つのニッケル金属中心を有する、そして好ましくは2つのニッケル金属中心を有する2金属触媒が、当技術分野で以前に開示された触媒よりも活性および/または選択性の点で優れていることを見出した。特に、本発明の触媒は、二置換メソ−エポキシド(例えばシクロヘキセンオキシド)および一置換エポキシド(例えばプロピレンオキシド)に関して改善された活性を有し、さらに一置換エポキシドに対する改善された選択性を有する。
本発明の第1の態様によれば、式(I)の触媒が提供され、
ここで、
、Mはそれぞれ独立して、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Fe(II)、Ti(II)、V(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Ni(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X)またはTi(IV)−(X)から選択され、
またはMの少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され;
およびRは、水素、ハライド、ニトロ基、ニトリル基、イミン、アミン、エーテル基、シリル基、シリルエーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、スルフィネート基、またはアセチリド基、または任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、脂環式またはヘテロ脂環式基から独立して選択され;
は、任意に置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択され、ここで、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンおよびヘテロアルキニレンは、任意に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式で中断されていてもよく;
は、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され;
E1がCであり、E2がO、SまたはNHであり、またはE1がNであり、かつE2がOであり;
E3、E4、E5およびE6がN、NR4、OおよびSから選択され、E3、E4、E5またはE6がNである場合、
は、
であり、E3、E4、E5またはE6がNR4、OまたはSである場合、
は、
であり、Rは、H、あるいは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され、
Xは独立してOC(O)Rx、OSO2Rx、OSORx、OSO(Rx)2、S(O)Rx、ORx、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミドまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールから選択され;
は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールまたはヘテロアリールであり;かつ
Gは、存在しないか、またはルイス塩基である中性または陰イオンのドナーリガンドから独立して選択される。
本発明の第2の態様では、第1の態様による触媒の存在下であって、選択的に連鎖移動剤の存在下における(i)二酸化炭素とエポキシドとの反応、(ii)無水物とエポキシドとの反応および/または(iii)ラクチドおよび/またはラクトンの反応のための方法を提供する。
本発明の第3の態様は、本発明の第2の態様の方法の生成物を提供する。
さらなる態様において、本発明は、第1の態様に従うおよび/または本明細書で定義されるリガンド、錯体および触媒の調製方法に及ぶ。
種々の触媒の選択性を示す。 種々の触媒の活性を示す。 図2からのクローズアップ(close up)である。
定義
本発明の目的のためには、脂肪族基は、直鎖もしくは分岐しており、かつ完全に飽和しているか、または不飽和単位を1つ以上含むことができるが芳香族ではない炭化水素部分である。「不飽和」という用語は、1つ以上の二重結合および/または三重結合を有する部分を意味する。したがって、「脂肪族」という用語は、アルキル基、アルケニル基またはアルキニル基、およびそれらの組み合わせを包含するものとする。脂肪族基は、好ましくは、C1−20の脂肪族基、すなわち、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20個の炭素原子を有する。好ましくは、脂肪族基はC1−15脂肪族、より好ましくはC1−12脂肪族、より好ましくはC1−10脂肪族、さらにより好ましくはC1−8脂肪族、例えばC1−6脂肪族基である。
アルキル基は、好ましくは「C1−20アルキル基」であり、すなわち、炭素数1〜20の直鎖または分枝鎖のアルキル基である。したがって、アルキル基は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20個の炭素原子を有する。好ましくは、アルキル基はC1−15アルキル、好ましくはC1−12アルキル、より好ましくはC1−10アルキル、さらにより好ましくはC1−8アルキル、さらにより好ましくはC1−6アルキル基である。具体的には、「C1−20アルキル基」の例は、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−ヘプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、n−ウンデシル基、n−ドデシル基、n−トリデシル基、n−テトラデシル基、n−ペンタデシル基、n−ヘキサデシル基、n−ヘプタデシル基、n−オクタデシル基、n−ノナデシル基、n−エイコシル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,2−ジメチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、1−エチルプロピル基、n−ヘキシル基、1−エチル−2−メチルプロピル基、1,1,2−トリメチルプロピル基、1−エチルブチル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、1,2−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、1,3−ジメチルブチル基、2,3−ジメチルブチル基、2−エチルブチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基等を含む。
アルケニルおよびアルキニル基は、それぞれ、好ましくは「C2−20アルケニル」および「C2−20アルキニル」、より好ましくは「C2−15アルケニル」および「C2−15アルキニル」、さらにより好ましくは「C2−12アルケニル」および「C2−12アルキニル」であり、さらにより好ましくは「C2−10アルケニル」および「C2−10アルキニル」、さらにより好ましくは「C2−8アルケニル」および「C2−8アルキニル」、最も好ましくは「C2−6アルケニル」および「C2−6アルキニル」基である。
ヘテロ脂肪族基(ヘテロアルキル、ヘテロアルケニルおよびヘテロアルキニルを含む)は、1個以上のヘテロ原子を付加的に含む、上記のような脂肪族基である。したがって、ヘテロ脂肪族基は、好ましくは2〜21個の原子、好ましくは2〜16個の原子、より好ましくは2〜13個の原子、より好ましくは2〜11個の原子、より好ましくは2〜9個の原子、さらにより好ましくは2〜7個の原子を含み、ここで少なくとも1つの原子は炭素原子である。特に好ましいヘテロ原子は、O、S、N、PおよびSiから選択される。ヘテロ脂肪族基が2つ以上のヘテロ原子を有する場合、ヘテロ原子は同じであっても異なっていてもよい。
脂環式基は、3〜20個の炭素原子を有する飽和または部分不飽和の環状脂肪族単環式または多環式(縮合、架橋およびスピロ縮合を含む)の環系であり、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20個の炭素原子を含む脂環式基である。好ましくは、脂環式基は、3〜15個、より好ましくは3〜12個、さらにより好ましくは3〜10個、さらにより好ましくは3〜8個の炭素原子、さらにより好ましくは3〜6個の炭素原子を有する。用語「脂環式」は、シクロアルキル、シクロアルケニルおよびシクロアルキニル基を包含する。脂環式基は、−CH−シクロヘキシル等の1つ以上の結合または非結合アルキル置換基を有する脂環式環を含んでいてもよいことが理解されよう。具体的には、C3−20脂環式基の例は、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、アダマンチル基、シクロオクチル基等を含む。
ヘテロ脂環式基は、炭素原子に加えて、好ましくはO、S、N、PおよびSiから選択される1つ以上の環ヘテロ原子を有する、上で定義した脂環式基である。ヘテロ脂環式基は、好ましくは1〜4個のヘテロ原子を含み、これは同じであっても異なっていてもよい。ヘテロ脂環式基は、好ましくは5〜20個の原子、より好ましくは5〜14個の原子、さらにより好ましくは5〜12個の原子を含む。
アリール基は、5〜20個の炭素原子を有する単環系または多環系である。アリール基は、好ましくは「C6−12アリール基」であり、6、7、8、9、10、11または12個の炭素原子により構成されているアリール基であり、単環基または二環基等のような縮合環基を含む。具体的には、「C6−10アリール基」の例は、フェニル基、ビフェニル基、インデニル基、ナフチル基、アズレニル基等を含む。インダンおよびテトラヒドロナフタレンのような縮合環もアリール基に含まれることに留意すべきである。
ヘテロアリール基は、炭素原子に加えて、好ましくはO、S、N、PおよびSiから選択される1〜4個の環ヘテロ原子を有するアリール基である。ヘテロアリール基は、好ましくは5〜20個、より好ましくは5〜14個の環原子を有する。具体的には、ヘテロアリール基の例は、ピリジン、イミダゾール、メチルイミダゾール、ジメチルアミノピリジン等を含む。
脂環式、ヘテロ脂環式、アリールおよびヘテロアリール基の例は、シクロヘキシル、フェニル、アクリジン、ベンズイミダゾール、ベンゾフラン、ベンゾチオフェン、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、シンノリン、ジオキシン、ジオキサン、ジオキソラン、ジチアン、ジチアジン、ジチアゾール、ジチオラン、フラン、イミダゾール、イミダゾリン、イミダゾリジン、インドール、インドリン、インドリジン、インダゾール、イソインドール、イソキノリン、イソキサゾール、イソチアゾール、モルホリン、ナフチリジン、オキサゾール、オキサジアゾール、オキサチアゾール、オキサチアゾリジン、オキサジン、オキサジアジン、フェナジン、フェノチアジン、フェノキサジン、フタラジン、ピペラジン、ピペリジン、プテリジン、プリン、ピラン、ピラジン、ピラゾール、ピラゾリン、ピラゾリジン、ピリダジン、ピリジン、ピリミジン、ピロール、ピロリジン、ピロリン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、キノリジン、テトラヒドロフラン、テトラジン、テトラゾール、チオフェン、チアジアジン、チアジアゾール、チアトリアゾール、チアジン、チアゾール、チオモルホリン、チアナフタレン、チオピラン、トリアジン、トリアゾールおよびトリチアンを含むが、これらに限定されるものではない。
「ハライド」または「ハロゲン」という用語は互換的に使用され、本明細書中で使用される場合、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等を意味し、好ましくはフッ素原子、臭素原子または塩素原子であり、より好ましくはフッ素原子である。
ハロアルキル基としては、「C1−20ハロアルキル基」が好ましく、「C1−15ハロアルキル基」がより好ましく、「C1−12ハロアルキル基」がより好ましく、「C1−10ハロアルキル基」がより好ましく、「C1−8ハロアルキル基」がさらにより好ましく、さらにより好ましくは「C1−6ハロアルキル基」であり、上記したように、それぞれ、少なくとも1つのハロゲン原子、好ましくは1、2または3個のハロゲン原子で置換された、C1−20アルキル、C1−15アルキル、C1−12アルキル、C1−10アルキル、C1−8アルキル、もしくはC1−6アルキルである。具体的には、「C1−20ハロアルキル基」の例は、フルオロメチル基、ジフルオロメチル基、トリフルオロメチル基、フルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、クロロメチル基、ブロモメチル基、ヨードメチル基等を含む。
アルコキシ基は、「C1−20アルコキシ基」が好ましく、「C1−15アルコキシ基」がより好ましく、「C1−12アルコキシ基」がより好ましく、「C1−10アルコキシ基」がより好ましく、「C1−8アルコキシ基」がさらにより好ましく、さらにより好ましくは「C1−6アルコキシ基」であり、それぞれ、これまでに定義されたC1−20アルキル、C1−15アルキル、C1−12アルキル、C1−10アルキル、C1−8アルキル、もしくはC1−6アルキルと結合されるオキシ基である。具体的には、「C1−20アルコキシ基」の例は、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、iso−ブトキシ基、sec−ブトキシ基、tert−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、iso−ペンチルオキシ基、sec−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、iso−ヘキシルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、n−ヘプチルオキシ基、n−オクチルオキシ基、n−ノニルオキシ基、n−デシルオキシ基、n−ウンデシルオキシ基、n−ドデシルオキシ基、n−トリデシルオキシ基、n−テトラデシルオキシ基、n−ペンタデシルオキシ基、n−ヘキサデシルオキシ基、n−ヘプタデシルオキシ基、n−オクタデシルオキシ基、n−ノナデシルオキシ基、n−エイコシルオキシ基、1,1−ジメチルプロポキシ基、1,2−ジメチルプロポキシ基、2,2−ジメチルプロポキシ基、2−メチルブトキシ基、1−エチル−2−メチルプロポキシ基、1,1,2−トリメチルプロポキシ基、1,1−ジメチルブトキシ基、1,2−ジメチルブトキシ基、2,2−ジメチルブトキシ基、2,3−ジメチルブトキシ基、1,3−ジメチルブトキシ基、2−エチルブトキシ基、2−メチルペンチルオキシ基、3−メチルペンチルオキシ基等を含む。
アリールオキシ基は、好ましくは「C5−20アリールオキシ基」であり、より好ましくは「C6−12アリールオキシ基」であり、さらに好ましくは「C6−10アリールオキシ基」であり、それぞれ、これまでに定義されたC5−20アリール基、C6−12アリール基またはC6−10アリール基に結合されるオキシ基である。
アルキルチオ基は、好ましくは「C1−20アルキルチオ基」であり、より好ましくは「C1−15アルキルチオ基」であり、より好ましくは「C1−12アルキルチオ基」であり、より好ましくは「C1−10アルキルチオ基」であり、さらにより好ましくは「C1−8アルキルチオ基」、さらにより好ましくは「C1−6アルキルチオ基」であり、それぞれ、これまでに定義されたC1−20アルキル、C1−15アルキル、C1−12アルキル、C1−10アルキル、C1−8アルキルもしくはC1−6アルキル基に結合されるチオ(−S−)基である。
アリールチオ基は、好ましくは「C5−20アリールチオ基」であり、より好ましくは「C6−12アリールチオ基」であり、さらにより好ましくは「C6−10アリールチオ基」であり、それぞれ、これまでに定義されたC5−20アリール基、C6−12アリール基またはC6−10アリール基に結合されるチオ(−S−)基である。
アルキルアリール基は、「C6−12アリールC1−20アルキル基」が好ましく、より好ましくは「C6−12アリールC1−16アルキル基」であり、さらに好ましくは「C6−12アリールC1−6アルキル基」であり、これまでに定義されたようなアルキル基に任意の位置で結合したこれまでに定義されたアリール基である。アルキルアリール基の分子への結合点は、アルキル部分を介することができ、したがって、好ましくは、アルキルアリール基は、−CH−Phまたは−CHCH−Phである。アルキルアリール基は、「アラルキル」とも呼ばれる。
シリル基は、好ましくは、−Si(R基であり、ここで、各Rは、独立して、上記定義された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。特定の実施形態では、各Rは、独立して、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、各Rは、メチル、エチルまたはプロピルから選択されるアルキル基である。
シリルエーテル基は、好ましくは、各Rが、独立して、上記で定義された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得るOSi(R基である。特定の実施形態において、各Rは、独立して、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールであり得る。好ましくは、各Rは、メチル、エチル、プロピルまたはブチル(n−ブチルまたはtert−ブチル(tBu)等)から選択される、任意に置換されたフェニルまたは任意に置換されたアルキル基である。例示的なシリルエーテル基には、OSi(Me)、OSi(Et)、OSi(Ph)、OSi(Me)(tBu)、OSi(tBu)およびOSi(Ph)(tBu)が含まれる。
ニトリル基(シアノ基とも呼ばれる)は、CN基である。
イミン基は、−CRNR基、好ましくは−CHNR基であり、ここでRは上記定義された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基である。特定の実施形態において、Rは、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、Rは、メチル、エチルまたはプロピルから選択されるアルキル基である。
アセチリド基は、三重結合−C≡C−Rを含み、好ましくは、Rは、上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。本発明の目的のために、Rがアルキルである場合、三重結合はアルキル鎖に沿った任意の位置に存在することができる。特定の実施形態において、Rは、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、Rはメチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
アミノ基は、好ましくは、−NH、−NHR10または−N(R10であり、ここでR10は、上記定義された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、シリル基、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。アミノ基がN(R10である場合、各R10基は同じでも異なっていてもよいことが理解されよう。特定の実施形態では、各R10は、独立して、非置換の脂肪族、脂環式、シリルまたはアリールである。好ましくは、R10はメチル、エチル、プロピル、SiMeまたはフェニルである。
アミド基は、好ましくは、−NR11C(O)−または−C(O)−NR11−であり、ここでR11は、上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。特定の実施形態において、R11は、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R11は、水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。アミド基は、水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基で終結していてもよい。
エステル基は、好ましくは、−OC(O)R12−または−C(O)OR12−であり、ここでR12は、上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基である。特定の実施形態において、R12は、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R12は、水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。エステル基は、水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基で終結していてもよい。
スルホキシドは好ましくは−S(O)R13であり、スルホニル基は−S(O)13であり、ここでR13は上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基である。特定の実施形態において、R13は、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールであり得る。好ましくは、R13は、水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
カルボキシレート基は、好ましくは、−OC(O)R14であり、R14は、上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基である。特定の実施形態において、R14は、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R14は水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル(例えばn−ブチル、イソブチルまたはtert−ブチル)、フェニル、ペンタフルオロフェニル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、トリフルオロメチルまたはアダマンチルである。
アセトアミドは、好ましくはMeC(O)N(R15であり、ここでR15は上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。特定の実施形態において、R15は、非置換脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R15は、水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
ホスフィネート基は、好ましくは、−OP(O)(R16または−P(O)(OR16)基であり、ここで、各R16は、水素または上記定義された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールから独立して選択される。特定の実施形態では、R16は脂肪族、脂環式またはアリールであり、任意に脂肪族、脂環式、アリールまたはC1−6アルコキシで置換されていてもよい。好ましくは、R16は任意に置換されたアリールまたはC1−20アルキルであり、より好ましくは任意にC1−6アルコキシ(好ましくはメトキシ)で置換されているフェニル、もしくは非置換のC1−20アルキル(例えばヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、テトラデシル、ヘキサデシル、ステアリル)である。
スルフィナート基は、好ましくは−OSOR17であり、R17は上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、ハロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。特定の実施形態において、R17は、非置換の脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R17は、水素、メチル、エチル、プロピルまたはフェニルである。
カーボネート基は、好ましくはOC(O)OR18であり、ここでR18は、上記定義された水素、脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であり得る。特定の実施形態において、R18は、任意に置換された脂肪族、脂環式またはアリールである。好ましくは、R18は水素、メチル、エチル、プロピル、ブチル(例えばn−ブチル、イソブチルまたはtert−ブチル)、フェニル、ペンタフルオロフェニル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、トリフルオロメチル、シクロヘキシル、ベンジルまたはアダマンチルである。
上記の基のいずれかがルイス塩基G中に存在する場合、原子価を完成させるために、適宜、1つ以上の追加のR基が存在してもよいことが理解される。例えば、アミノ基に関しては、Rは、上記定義される水素、任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール基であるRNHR10を与えるための追加のR基が存在していてもよい。好ましくは、Rは水素または脂肪族、脂環式もしくはアリールである。
上記定義中のどこかに記載された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、ハロアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルアリール、シリル、シリルエーテル、エステル、スルホキシド、スルホニル、カルボキシレート、カーボネート、イミン、アセチリド、アミノ、ホスフィネート、スルホネート、またはアミノ基の任意のものは、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、カルボキシレート、カーボネート、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、ヘテロアリールオキシ、アルキルアリール、アミノ、アミド、イミン、ニトリル、シリル、シリルエーテル、エステル、
スルホキシド、スルホニル、アセチリド、ホスフィネート、スルホネートまたは任意で置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール基(例えば、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロ、カーボネート、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、アミノ、イミン、ニトリル、シリル、スルホキシド、スルホニル、ホスフィネート、スルホネートまたはアセチリドによって任意に置換されている)によって任意に置換されていてもよい。
式(I)において、X基およびG基は、単一のMまたはM金属中心に関連して示されているが、1つまたは複数のX基およびG基が、MおよびM金属中心の間に架橋を形成し得ることが理解されるであろう。
本発明の目的のために、エポキシド基材は限定されない。したがって、エポキシドという用語は、エポキシド部分を含む任意の化合物に関する。本発明で使用することができるエポキシドの例には、シクロヘキセンオキシド、スチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、置換シクロヘキセンオキシド(リモネンオキシド、C1016Oまたは2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、C1122O)、アルキレンオキシド(例えばエチレンオキシドおよび置換エチレンオキシド)、非置換または置換オキシラン(例えば、オキシラン、エピクロロヒドリン、2−(2−メトキシエトキシ)メチルオキシラン(MEMO)、2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)メチルオキシラン(ME2MO)、2−(2−(2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ)エトキシ)メチルオキシラン(ME3MO)、1,2−エポキシブタン、グリシジルエーテル、ビニルシクロヘキセンオキシド、3−フェニル−1,2−エポキシプロパン、1,2−および2,3−エポキシブタン、イソブチレンオキシド、シクロペンテンオキシド、2,3−エポキシ−1,2,3,4−テトラヒドロナフタレン、インデンオキシド、および官能化3,5−ジオキサエポキシド、を含むがそれらに限定されるものではない。官能化された3,5−ジオキサエポキシドの例は、
を含む。
エポキシド部分は、グリシジルエーテル、グリシジルエステルまたはグリシジルカーボネートであってもよい。グリシジルエーテル、グリシジルエステル、グリシジルカーボネートの例は、
を含む。
エポキシド基材は、2つ以上のエポキシド部分を含むことができ、すなわち、ビスエポキシド、トリスエポキシド、またはマルチエポキシド含有部分であり得る。2つ以上のエポキシド部分を含む化合物の例は、ビスフェノールAジグリシジルエーテルおよび3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3,4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートを含む。2つ以上のエポキシド部分を有する1つ以上の化合物の存在下で行われる反応は、得られるポリマー中で架橋を引き起こし得ることが理解されるであろう。
当業者であれば、エポキシドは「環境に優しい」または再生可能な資源から得ることができることを理解するであろう。エポキシドは、標準的な酸化化学を用いて得られる、脂肪酸および/またはテルペンに由来するような、(ポリ)不飽和化合物から得ることができる。
エポキシド部分は、−OH部分または保護された−OH部分を含むことができる。−OH部分は、任意の適切な保護基によって保護されていてもよい。適切な保護基は、メチルまたは他のアルキル基、ベンジル、アリル、tert−ブチル、テトラヒドロピラニル(THP)、メトキシメチル(MOM)、アセチル(C(O)アルキル)、ベンゾイル(C(O)Ph)、ジメトキシトリチル(DMT)、メトキシエトキシメチル(MEM)、p−メトキシベンジル(PMB)、トリチル、シリル(トリメチルシリル(TMS)、t−ブチルジメチルシリル(TBDMS)、t−ブチルジフェニルシリル(TBDPS)、トリ−iso−プロピルシリルオキシメチル(TOM)およびトリイソプロピルシリル(TIPS)等)、(4−メトキシフェニル)ジフェニルメチル(MMT)、テトラヒドロフラニル(THF)およびテトラヒドロピラニル(THP)を含む。
エポキシドは、好ましくは少なくとも98%、より好ましくは>99%の純度を有する。
用語「エポキシド」は、1つ以上のエポキシドを包含することが意図されることが理解される。言い換えると、用語「エポキシド」は、単一のエポキシド、または2つ以上の異なるエポキシドの混合物を指す。例えば、エポキシド基材は、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物、シクロヘキセンオキシドとプロピレンオキシドとの混合物、エチレンオキシドとシクロヘキセンオキシドの混合物、またはエチレンオキシドとプロピレンオキシドとシクロヘキセンオキシドとの混合物であってもよい。
当業者であれば、本発明の第2の態様のエポキシドの代わりに、およびそれに加えて、置換および非置換オキセタンを使用できることも理解するであろう。適切なオキセタンは、(好ましくは、ハロゲン、アルキル(非置換または−OHまたはハロゲンで置換された)、アミノ、ヒドロキシル、アリール(例えば、フェニル)、アルキルアリール(例えば、ベンジル)で3位が置換された)非置換または置換オキセタンを含む。例示的なオキセタンは、オキセタン、3−エチル−3−オキセタンメタノール、オキセタン−3−メタノール、3−メチル−3−オキセタンメタノール、3−メチルオキセタン、3−エチルオキセタン等を含む。
無水物という用語は、環系中に無水物部分を含む任意の化合物(すなわち、環状無水物)に関する。好ましくは、本発明において有用な無水物は、以下の式を有する。
ここで、m’’は1、2、3、4、5または6(好ましくは1または2)であり、各Ra1、Ra2、Ra3およびRa4は、独立して、水素、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミン、ニトリル、アセチリド、カルボキシレートまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアルキルヘテロアリールから選択され;またはRa1、Ra2、Ra3およびRa4の2つ以上が一緒になって、場合により1つ以上のヘテロ原子を含んでいてもよい飽和、部分的に飽和または不飽和の3〜12員の、任意に置換された環系を形成するか、一緒になって二重結合を形成する。各Qは独立してC、O、NまたはS、好ましくはCであり、ここでRa3およびRa4は存在するか存在しないかのいずれかであり、かつ、
は、Qの原子価に従って、
または
である。QがCである場合、
は、
であり、Ra3およびRa4(または隣接する炭素原子上の2つのRa4)は存在しないことが理解されよう。当業者であれば、無水物は「環境に優しい」または再生可能な資源から得ることができることを理解するであろう。好ましい無水物は下記の通りである。
用語ラクトンは、環中にa−C(O)O−部分を含む任意の環状化合物に関する。好ましくは、本発明において有用なラクトンは、以下の式を有する:
式中、mは1〜20(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19または20)であり、好ましくは、2、4または5であり;RL1およびRL2は独立して、水素、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミン、ニトリル、アセチリド、カルボキシレートまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアルキルヘテロアリールから選択される。RL1およびRL2の2つ以上は一緒になって、場合により1つ以上のヘテロ原子を含む、飽和、部分飽和または不飽和の3〜12員、任意に置換された環系を形成することができる。mが2以上の場合、各炭素原子上のRL1およびRL2は同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、RL1およびRL2は、水素またはアルキルから選択される。好ましくは、ラクトンは以下の構造を有する:
ラクチドという用語は、2つのエステル基を含む環状化合物である。好ましくは、本発明において有用なラクチドは、以下の式を有する:
ここでm’は1、2、3、4、5、6、7、8、9または10(好ましくは1または2、より好ましくは1)であり、RL3およびRL4は、独立して、水素、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミン、ニトリル、アセチリド、カルボン酸または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルアリールまたはアルキルヘテロアリールから選択される。RL3およびRL4のうちの2つ以上が一緒になって、場合により1つ以上のヘテロ原子を含む、飽和、部分飽和または不飽和の3〜12員、任意に置換された環系を形成することができ、m’が2以上の場合、各炭素原子上のRL3およびRL4は同じであっても異なっていてもよく、または隣接する炭素原子上のRL3およびRL4の1つ以上が存在していなくてもよく、それによって二重結合または三重結合を形成する。化合物が(−CRL3L4m’で表される2つの部分を有するが、両方の部分が同じであることは理解されるであろう。好ましくは、m’は1であり、RL4はHであり、RL3はH、ヒドロキシルまたはC1−6アルキルであり、好ましくはメチルである。(−CRL3L4m’で表される部分の立体化学は同じであってもよく(例えば、RR−ラクチドまたはSS−ラクチド)、または異なっていてもよい(例えば、メソ−ラクチド)。ラクチドはラセミ混合物であってもよく、または光学的に純粋な異性体であってもよい。好ましくは、ラクチドは、以下の式を有する。
本明細書で使用される「ラクトンおよび/またはラクチド」という用語は、ラクトン、ラクチドおよびラクトンとラクチドとの組み合わせを包含する。好ましくは、「ラクトンおよび/またはラクチド」という用語は、ラクトンまたはラクチドを意味する。
a1、Ra2、Ra3、Ra4、RL1、RL2、RL3およびRL4基の好ましい任意の置換基は、ハロゲン、ニトロ、ヒドロキシル、非置換脂肪族、非置換ヘテロ脂肪族非置換アリール、非置換ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アミノ、アルキルアミノ、イミン、ニトリル、アセチリドおよびカルボキシレートを含む。
詳細な説明
本発明の第1の態様において、式(I)の触媒が提供される。
ここで、
、Mはそれぞれ独立して、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Fe(II)、Ti(II)、V(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Ni(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X)またはTi(IV)−(X)から選択され、
またはMの少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され;
およびRは、水素、ハライド、ニトロ基、ニトリル基、イミン、アミン、エーテル基、シリル基、シリルエーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、スルフィネート基、またはアセチリド基、または任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、脂環式またはヘテロ脂環式基から独立して選択され;
は、任意に置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択され、ここで、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンおよびヘテロアルキニレンは、任意に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式で中断されていてもよく;
は、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され;
E1がCであり、E2がO、SまたはNHであり、またはE1がNであり、かつE2がOであり;
E3、E4、E5およびE6がN、NR4、OおよびSから選択され、E3、E4、E5またはE6がNである場合、
は、
であり、E3、E4、E5またはE6がNR4、OまたはSである場合、
は、
であり、Rは、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され、
Xは独立してOC(O)Rx、OSO2Rx、OSORx、OSO(Rx)2、S(O)Rx、ORx、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、アミドまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールから選択され;
は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールまたはヘテロアリールであり;かつ
Gは、存在しないか、またはルイス塩基である中性または陰イオンのドナーリガンドから独立して選択される。
基RおよびRの存在(occurrences)のそれぞれは、同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、RおよびRは、水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルチオから独立して選択される。好ましくは、Rは同じである。好ましくは、Rの各存在は同じであり、水素である。
さらにより好ましくは、Rは水素であり、Rは、独立して、水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオから選択され、例えば、Bu、iPr、Me、OMe、H、ニトロ、SOMe、SiEt、ハロゲンまたはフェニル等の、水素、C1−6アルキル(例えば、ハロアルキル)、アルコキシ、アリール、ハライド、ニトロ、スルホニル、シリルおよびアルキルチオ等。
の各存在は同じであっても異なっていてもよく、RおよびRは同じであっても異なっていてもよい。好ましくは、Rの各存在は同じである。好ましくは、Rの各存在は同じである。好ましくは、Rの各存在は同じであり、Rの各存在は同じであり、RはRとは異なる。
好ましくは、Rの両方の存在は同じであり、水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルチオから選択される。より好ましくは、Rの両方の存在は同じであり、ハライド、スルホキシド、シリル、および任意に置換されたアルキル、ヘテロアリールまたはアルコキシから選択される。さらにより好ましくは、Rの両方の存在は同じであり、t−ブチル、メトキシ、トリアルキルシリル、例えばトリエチルシリル、ブロミド、メタンスルホニルまたはピペリジニルから選択される。より好ましくは、Rの両方の存在は同じであり、t−ブチルまたはトリアルキルシリルから選択される。最も好ましくは、Rの両方の存在は同じであり、そしてt−ブチルである。
基Rは、選択的に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式基によって中断されていてもよい二置換のアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニルまたはヘテロアルキニル基であってもよく、または式(I)の触媒中の2つの窒素中心間の架橋基として作用する二置換アリールまたはシクロアルキル基であってもよい。したがって、Rがジメチルプロピレニルのようなアルキレン基である場合、R基は構造−CH−C(CH−CH−を有する。従って、上記のアルキル基、アリール基、シクロアルキル基等の定義は、それぞれ、R3について記載した二価のアルキレン基、アリーレン基、シクロアルキレン基等に関連し、任意に置換されていてもよい。R3の典型的な選択肢には、エチレニル、2,2−フルオロプロピレニル、2,2−ジメチルプロピレニル、プロピレニル、ブチレニル、フェニレニル、シクロヘキシレニルまたはビフェニレニルが含まれる。R3がシクロヘキシレニルである場合、それはラセミ、RR−またはSS−形態であり得る。
は、独立して、置換もしくは非置換のアルキレンおよび置換もしくは非置換のアリーレン、好ましくは置換もしくは非置換のプロピレニル、例えばプロピレニルおよび2,2−ジメチルプロピレニル、および置換もしくは非置換のフェニレニルまたはビフェニレニルから選択することができる。好ましくは、Rの両方の存在は同じである。さらにより好ましくは、Rは、2,2−ジ(アルキル)プロピレニル、特に2,2−ジ(メチル)プロピレニルのような置換プロピレニルである。
は、置換もしくは非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンまたはヘテロアルキニレン、アリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択することができる。好ましくは、Rは、置換もしくは非置換のアルキレン、シクロアルキレン、アルケニレン、ヘテロアルキレンおよびアリーレンから選択される。より好ましくは、Rは2,2−ジメチルプロピレニル、−CHCHCH−、−CHCH(CH)CH−、−CHC(CHCH−、フェニレン、−CHCH−、−CHCHCHCH−、−CHCHN(CH)CHCH−、1,4−シクロヘキサンジイルまたは−CHCHCH(C)−から選択される。さらにより好ましくは、Rは、2,2−ジメチルプロピレニル、−CHCHCH−、−CHCH(CH)CH−、−CHC(CHCH−、−CHCHCH(C)−、−CHCHCHCH−から選択される。より好ましくはさらに、Rは、2,2−ジメチルプロピレニル、−CHC(CHCH−、−CHCH(CH)CH−および−CHC(CCH−から選択される。
最も好ましくは、R3は、2,2−ジ(アルキル)プロピレニルのような置換されたプロピレニルであり、より好ましくは2,2−ジメチルプロピレニルである。
好ましくは、各Rは、水素、および任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニルまたはヘテロアリールから独立して選択される。好ましくは、Rは水素である。好ましくは、各Rは同じである。好ましくは、各Rは同じであり、水素、および任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニルまたはヘテロアリールから選択される。Rの典型的な選択肢には、H、Me、Et、Bn、iPr、tBuまたはPhが含まれる。さらなる例示的な選択肢は−CH−(ピリジン)である。さらにより好ましくは、各Rは水素である。
好ましくは、各Rは、水素、および任意に置換された脂肪族またはアリールから独立して選択される。より好ましくは、各Rは、水素、および任意に置換されたアルキルまたはアリールから独立して選択される。さらにより好ましくは、各Rは同じであり、水素、および任意に置換されたアルキルまたはアリールから選択される。例示的なR基には、水素、メチル、エチル、フェニルおよびトリフルオロメチル、好ましくは水素、メチルまたはトリフルオロメチルが含まれる。さらにより好ましくは、各Rは水素である。
好ましくは、Eの両方の存在はCであり、Eの両方の存在は同じであり、O、SまたはNHから選択される。さらにより好ましくは、Eの両方の存在はCであり、Eの両方の存在はOである。
好ましくは、E3、E4、E5およびE6の各存在はNR4である。さらにより好ましくは、E3、E4、E5およびE6は同じであり、NHである。換言すれば、第1の態様の触媒は、以下の好ましい構造を有することが好ましい:
各Xは、独立して、OC(O)R、OSO、OS(O)R、OSO(R、S(O)R、OR、ホスフィネート、ハライド、ニトロ、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトレート、アミド、および任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族(例えば、シリル)、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールから選択される。好ましくは、各Xは独立して、OC(O)R、OSO、OS(O)R、OSO(R、S(O)R、OR、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミド、アルキル(分枝アルキル)、ヘテロアルキル(例えば、シリル)、アリールまたはヘテロアリールである。さらにより好ましくは、各Xは独立して、OC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOである。Xが脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールである場合の好ましい任意の置換基は、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロ、シアノ、アミノまたは置換もしくは非置換の脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールを含む。各Xは同じであっても異なっていてもよく、好ましくは、各Xは同じである。また、Xが2つの金属中心の間に架橋を形成してもよいことも理解されよう。
は、独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールまたはヘテロアリールである。好ましくは、Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキルまたはアルキルアリールである。Rの好ましい任意の置換基には、ハロゲン、ヒドロキシル、シアノ、ニトロ、アミノ、アルコキシ、アルキルチオ、または置換もしくは非置換の脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリール(例えば、任意に置換されたアルキル、アリールまたはヘテロアリール)が含まれる。
Xの例示的な選択肢には、OAc、OC(C)CF、ハロゲン、OSO(CH、Et、Me、OMe、OiPr、OtBu、Cl、Br、I、F、N(iPr)またはN(SiMe、OPh、OBn、サリチレート、ジオクチルホスフィネート等が挙げられる。
好ましくは、各Xは同じであり、OC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOから選択され、Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールである。より好ましくは、各Xは同一であり、OC(O)R、OR、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOである。さらにより好ましくは、各Xは同一であり、OC(O)Rである。より好ましくはさらに、各Xは同じであり、OAc、OCCFまたはOC(CHCyから選択される。最も好ましくは、各Xは同一であり、OAcである。
好ましくは、各Rは同じであり、任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキルまたはアルキルアリールから選択される。より好ましくは、各Rは同じであり、任意に置換されたアルキル、アルケニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキルまたはアルキルアリールである。さらにより好ましくは、各Rは同じであり、任意に置換されたアルキル、アルケニル、ヘテロアルキルであり;またはシクロアルキルである。より好ましくはさらに、Rは、任意に置換されたアルキル、ヘテロアルキルまたはシクロアルキルである。最も好ましくは、Rは任意に置換されたアルキルである。
上記で詳述したように、MおよびMは、独立して、Zn(II)、Cr(III)−X、Cr(II)、Co(III)−X、Co(II)、Cu(II)、Mn(III)−X、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Ti(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(II)、V(III)−X、Ge(IV)−(X)2またはTi(IV)−(X)2から選択され、MおよびMの少なくとも1つはNi(II)およびNi(III)−Xから選択され、しかしながら、さらにより好ましくはMおよびMの少なくとも1つはNi(II)である。
好ましくは、MおよびMは、独立して、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)、Fe(III)およびV(II)から選択され、さらにより好ましくは、MおよびMは、独立して、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)−Xから選択され、さらにより好ましくは、MおよびMは、独立して、Zn(II)、Mg(II)、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択され、ここでMおよびMの少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され、さらにより好ましくはMおよびMの少なくとも1つがNi(II)である。
最も好ましくは、MおよびMの両方がNi(II)およびNi(III)−Xから選択され、さらに最も好ましくはMおよびMの両方がNi(II)である。
またはMの1つがCr(III)、Co(III)、Mn(III)、Ni(III)、Fe(III)、Al(III)、Ti(III)またはV(III)である場合、式(I)の触媒は、金属中心に配位した追加のX基を含有する(ここで、Xは上記で定義した通りである)ことが理解されるであろう。MまたはMの1つがGe(IV)またはTi(IV)である場合、式(III)の触媒は、金属中心に配位した2つの追加のX基を含有する(ここで、Xは上記で定義した通りである)ことも理解されるであろう。特定の実施形態では、MまたはMの一方がGe(IV)−(X)またはTi(IV)−(X)である場合、両方のGは存在しなくてもよい。
Gが存在しない場合、それは孤立電子対(すなわち、ルイス塩基)を供与することができる基である。特定の実施形態では、Gは窒素含有ルイス塩基である。各Gは、中性または負に帯電していてもよい。Gが負に帯電している場合、錯体の電荷のバランスをとるために1つ以上の正の対イオンが必要となる。適切な正の対イオンは、第1族金属イオン(Na、K等)、第2族金属イオン(Mg2+、Ca2+等)、イミダゾリウムイオン、正に帯電した任意に置換されたヘテロアリール、ヘテロ脂肪族またはヘテロ脂環式基、アンモニウムイオン(すなわちN(R12 )、イミニウムイオン(すなわち、ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウムイオンのような(R12C=N(R12 またはホスホニウムイオン(P(R12 )を含み、ここで各R12は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールから選択される。例示的な対イオンは[H−B]を含み、ここで、Bは、トリエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ−7−エンおよび7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エンから選択される。
Gは、好ましくは、独立して、任意に置換されたヘテロ脂肪族基、任意に置換されたヘテロ脂環式基、任意に置換されたヘテロアリール基、ハライド、ヒドロキシ度、ヒドリド、カルボキシレートおよび水から選択される。より好ましくは、Gは、水、アルコール(例えば、メタノール)、置換もしくは非置換のヘテロアリール(イミダゾール、メチルイミダゾール(例えば、N−メチルイミダゾール)、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、ピラゾール等)、エーテル(ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、環状エーテル等)、チオエーテル、カルベン、ホスフィン、ホスフィンオキシド、置換もしくは非置換のヘテロ脂環式(モルホリン、ピペリジン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロチオフェン等)、アミン、アルキルアミントリメチルアミン、トリエチルアミン等)、アセトニトリル、エステル(酢酸エチル等)、アセトアミド(ジメチルアセトアミド等)、スルホキシド(ジメチルスルホキシド等)、カルボキシレート、ヒドロキシド、ヒロリド、ハライド、ニトレート、スルホネート等から独立して選択される。いくつかの実施形態では、Gの1つまたは両方の例は、独立して、任意に置換されたヘテロアリール、任意に置換されたヘテロ脂肪族、任意に置換されたヘテロ脂環式、ハライド、ヒドロキシド、ヒロリド、エーテル、チオエーテル、カルベン、ホスフィン、ホスフィンオキシド、アミン、アルキルアミン、アセトニトリル、エステル、アセトアミド、スルホキシド、カルボキシレート、ニトレートまたはスルホネートから選択される。特定の実施形態では、Gはハライド;ヒドロキシド;ヒロリド;水;アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルで任意に置換されたヘテロアリール、ヘテロ脂環式またはカルボキシレート基であり得る。好ましい実施形態では、Gは、ハライド;水;アルキル(例えばメチル、エチル等)、アルケニル、アルキニル、アルコキシ(好ましくはメトキシ)、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルで任意に置換されたヘテロアリールから独立して選択される。いくつかの実施形態では、Gの一方または両方の例は負に荷電している(例えばハロゲン化物)。さらなる実施形態において、Gの一方または両方の例は、任意に置換されたヘテロアリールである。例示的なG基には、塩化物、臭化物、ピリジン、メチルイミダゾール(例えば、N−メチルイミダゾール)およびジメチルアミノピリジン(例えば、4−メチルアミノピリジン)が含まれる。
G基が存在する場合、G基は、式(I)に示されるような単一のM金属中心と会合してもよく、またはG基は、両方の金属中心と会合し、下記の式(Ia)に示すように、2つの金属中心の間に架橋を形成していてもよい:
ここで、R、R、R、R、R、M、M、G、X、EおよびEは式(I)および式(II)について定義した通りである。
Xは、2つの金属中心の間に架橋を形成してもよいことも理解されよう。
当業者であれば、固体状態では、第1の態様の触媒が、水またはアルコール(例えば、メタノールまたはエタノール)などの溶媒分子と会合し得ることを理解するであろう。溶媒分子は、第1の態様の触媒の分子に対して1:1未満の比(すなわち、0.2:1、0.25:1、0.5:1)で、第1の態様の触媒の分子に対して1:1の比で、または第1の態様の触媒の分子に対して、または1:1を超える比で、存在し得ることが理解されるであろう。
当業者であれば、固体状態では、第1の態様の触媒が凝集体を形成し得ることを理解するであろう。例えば、第1の態様の触媒は、二量体、三量体、四量体、五量体またはそれ以上の凝集体であってもよい。
第1の態様の触媒について上述した好ましい特徴は、必要に応じて組み合わせて存在し得ることが理解されるであろう。
例えば、第1の態様の好ましい実施形態では、R2およびR5の各存在はHであり、E1はCであり、E2はO、SまたはNH(好ましくはEはOである)であり、E3−E6はNR4である。
好ましくは、RおよびRの各存在はHであり、Rは任意に置換された若しく非置換のアルキレンおよび任意に置換された若しく非置換のアリーレンであり、ここで、アルキレンは、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式によって任意に中断されていてもよく、EはCであり、EはO、SまたはNH(好ましくはEはOである)であり、E〜Eの各存在はNRであり、Rは水素またはアルキル(好ましくは水素)であり、各Xは独立して、OC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトリル、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートもしくはOSOであり、Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり、各Rは独立して、水素、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アルキルチオ、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリルまたはシリルエーテルであり、各G(存在する場合)は、独立して、ハライド;水;アルキル(例えば、メチル、エチル等)、アルケニル、アルキニル、アルコキシ(好ましくはメトキシ)、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルで任意に置換されていてもよいヘテロアリールから選択され、MおよびMの少なくとも1つはNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りは、Mg(II)、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Co(III)−X、Mn(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)−Xから選択される。
さらにより好ましくは、RおよびRの各存在はHであり、Rは任意に置換された若しく非置換のアルキレンおよび任意に置換された若しく非置換のアリーレンであり、EはCであり、EはO、SまたはNH(好ましくは、EはOである)であり、E〜Eの各存在はNRであり、Rは水素またはアルキル(好ましくは水素)であり、各Xは同じであり、OC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOであり、Rは、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアルキルアリールであり、各Rは同一であり、水素、アルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アルキルチオ、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリルまたはシリルエーテル、および任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシまたはアルキルチオであり、各G(存在する場合)は、独立して、ハライド;水;アルキル(例えば、メチル、エチル等)、アルケニル、アルキニル、アルコキシ(好ましくはメトキシ)、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルで任意に置換されていてもよいヘテロアリールから選択され、MおよびMの少なくとも1つはNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りは、Mg(II)、Zn(II)、Cr(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Co(III)−X、Mn(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)−Xから選択され、好ましくは、MおよびMの両方は、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択される。
好ましい実施形態において、式(I)の触媒は、式(Ib)を有する:
ここで:
の両方の存在は同じであり、水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルチオから選択され;
は置換もしくは非置換のアルキレン、ヘテロアルキレンアリーレンまたはヘテロアリーレンから選択され、ここで、アルキレンおよびヘテロアルキレンはアリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式により任意に中断されていてもよく;
各Xは同じであり、OC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOから選択され、Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり;
は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり;
各G(存在する場合)は、ハライド;水;アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルによって任意に置換されるヘテロアリールから独立して選択され;そして
およびMの少なくとも1つはNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りは、Mg(II)、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Co(III)−X、Mn(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)から選択される。
好ましくは、Rは、水素、ハライド、シリル、シリルエーテル、スルホニル、および任意に置換されたアルキル、アリールまたはアルコキシである。
好ましくは、Rは、プロピレニル、2,2−ジメチルプロピレニル、および置換もしくは非置換のフェニレニルまたはビフェニレニルから選択される。さらにより好ましくは、Rは2,2−ジ(アルキル)プロピレニルのような置換されたプロピレニルである。
好ましくは、MおよびMの両方は、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択される。さらにより好ましくは、MおよびMの両方がNi(II)である。
好ましくは、XはOC(O)R、OR、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOである。好ましくは、Rは、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールである。さらにより好ましくは、XはOC(O)Rであり、かつRはアルキル、アルケニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり、好ましくはRはアルキル(例えばメチル、エチル、プロピル、t−ブチルまたはトリフルオロメチル)である。
Gは存在しなくても存在していてもよく、好ましくは、Gは存在していない。
より好ましい実施形態において、式(I)の触媒は、式(Ic)を有する:
ここで:
の両方の存在は同じであり、ハライド、スルホキシド、シリル、および任意に置換されたアルキル、ヘテロ脂環式またはアルコキシから選択され;
は、置換もしくは非置換のアルキレニル、シクロアルキレニル、アルケニレニル、ヘテロアルキレニルおよびアリーレニルから選択され、ここで、アルキレニル、アルケニレニル、ヘテロアルキレニルは、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式のいずれかによって任意に中断されていてもよく;
各Xは同じであり、かつOC(O)Rであり、Rはアルキル、アルケニル、ヘテロアルキルであり;またはシクロアルキルであり;
各Gは存在しておらず;かつ
およびMはいずれもNi(II)またはNi(III)−Xから選択される。
さらにより好ましい実施形態において、式(I)の触媒は、式(Id)を有する:
ここで:
の両方の存在は同じであり、t−ブチル、メトキシ、トリエチルシリル、Br、SOCH、またはピペリジンから選択され;
は、2,2−ジメチルプロピレニル、−CHCHCH−、−CHCH(CH)CH−、−CHC(CHCH−、フェニレン、−CHCH−、−CHCHCHCH−、−CHCHN(CH)CHCH−、1,4−シクロヘキサンジイル、−CHCHCH(C)またはCHC(CCH−から選択され;
各Xは同じであり、OAc、OCCF、またはOC(CH)3Cyから選択され;
各Gは存在しておらず;かつ
およびMはいずれもNi(II)またはNi(III)−Xから選択される。
さらにより好ましい実施形態において、式(I)の触媒は、式(Ie)を有する:
ここで:
の両方の存在は同じであり、tBuまたはトリエチルシリルから選択され;
は、2,2−ジメチルプロピレニル、−CHCHCH−、−CHCH(CH)CH−、−CHC(CHCH−、−CHCHCHCH−、−CHC(CCHおよび−CHCHCH(C)−から選択され;
各Xは同じであり、かつOAc、OCCF、またはOC(CHCyから選択され;
各Gは存在しておらず;かつ
およびMはいずれもNi(II)またはNi(III)−Xから選択される。
さらにより好ましい実施形態において、式(1)の触媒は、式(If)を有する:
ここで:
の両方の存在は同じで、tBuであり;
は、2,2−ジメチルプロピレニル、−CHC(CHCH−および−CHCHCH(C)−から選択され;
各Xは同じであり、かつOAcであり;
各Gは存在しておらず;かつ
およびMはいずれもNi(II)またはNi(III)−Xから選択される。
当業者であれば、これらの好ましい特徴の各々は、必要に応じて組み合わせて選択することができることを理解するであろう。例えば、Rは、水素、ハライド、シリル、シリルエーテル、スルホニル、および任意に置換されたアルキルまたはアルコキシであり;Rは、プロピレニル、2,2−ジメチルプロピレニル、および置換もしくは非置換のフェニレニルまたはビフェニレニルから選択され;MおよびMの少なくとも一方がNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りが、Mg(II)、Zn(II)、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択され(好ましくはMおよびMの両方がNi(II)およびNi(III)−Xから選択される);XはOC(O)R、OR、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOから選択され;Rは、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり;かつGは存在していても存在しなくてもよい(好ましくはGは存在していない)。
第1の態様の例示的な触媒は以下の通りである。
第1の態様の触媒は、(i)二酸化炭素およびエポキシド、(ii)エポキシドおよび無水物、および(iii)ラクチドおよび/またはラクトンを重合することができる。したがって、本発明の第2の態様では、第1の態様による触媒の存在下で二酸化炭素とエポキシド、無水物とエポキシド、またはラクチドおよび/またはラクトン、を反応させる方法が提供される。
第2の態様の方法は、連鎖移動剤の存在下で行うことができる。好適な連鎖移動剤は、特許文献2(その全内容は参照により本明細書に組み込まれる)の、例えば、式(II)によって定義される連鎖移動剤を含む。例えば、連鎖移動剤は水であってもよく、または少なくとも1つのアミン(−NHR)、アルコール(−OH)、カルボン酸(COH)またはチオール(−SH)部分を含んでいてもよい。
第2の態様で有用な連鎖移動剤の例は、水、モノアルコール(すなわち、1つのOH基を有するアルコール、例えば4−エチルベンゼンスルホン酸、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、フェノール、シクロヘキサノール)、ジオール(例えば、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ジフェノール、1,3−ジフェノール、1,4−ジフェノール、カテコールおよびシクロヘキサンジオール)、トリオール(グリセロール、ベンゼントリオール、1,2,4−ブタントリオール、トリス(メチルアルコール)プロパン、トリス(メチルアルコール)エタン)、トリス(メチルアルコール)ニトロプロパン、トリメチロールプロパン、好ましくはグリセロールまたはベンゼントリオール)、テトラオール(例えば、カリックス[4]アレーン、2,2−ビス(メチルアルコール)−1,3−プロパンジオール、ジ(トリメチロールプロパン))、ポリオール(例えば、ジペンタエリスリトール、D−(+)−グルコースまたはD−ソルビトール)、ジヒドロキシ末端化ポリエステル(例えばポリ乳酸)、ジヒドロキシ末端ポリエーテル(例えばポリ(エチレングリコール))、酸(例えばジフェニルホスフィン酸)、デンプン、リグニン、モノアミン(即ち、メチルアミン、ジメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、ペンチルアミン、ジペンチルアミン、ヘキシルアミン、ジヘキシルアミン)、ジアミン(例えば、1,4−ブタンジアミン)、トリアミン、ジアミン末端ポリエーテル、ジアミン末端ポリエステル、モノカルボン酸(例えば、3,5−ジ−tert−ブチル安息香酸)、ジカルボン酸(例えば、マレイン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸またはテレフタル酸、好ましくはマレイン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸)、トリカルボン酸(例えば、クエン酸、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸または1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、好ましくはクエン酸)、モノチオール、ジチオイル、トリチオール、および、ヒドロキシル、アミン、カルボン酸およびチオール基の混合物を有する化合物、例えば、乳酸、グリコール酸、3−ヒドロキシプロピオン酸、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、単糖類、二糖類、オリゴ糖類および多糖類(ピラノースおよびフラノース形態を含む))を含む。好ましくは、連鎖移動剤は、シクロヘキセンジオール、1,2,4−ブタントリオール、トリス(メチルアルコール)プロパン、トリス(メチルアルコール)ニトロプロパン、トリス(メチルアルコール)エタン、トリ(メチルアルコール)プロパン、トリ(メチルアルコール)ブタン、ペンタエリスリトール、ポリ(プロピレングリコール)、グリセロール、モノ−およびジ−エチレングリコール、プロピレングリコール、2,2−ビス(メチルアルコール)−1,3−プロパンジオール、1,3,5−ベンゼントリカルボン酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸、1,4−ブタンジアミン、1,6−ヘキサンジオール、D−ソルビトール、1−ブチルアミン、テレフタル酸、D−(+)−グルコース、3,5−ジ−tert−ブチル安息香酸、および水から選択される。
第2の態様の方法は、溶媒の存在下で行うことができる。第3の態様において有用な溶媒の例は、トルエン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジオキサン、ジクロロベンゼン、塩化メチレン、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、アセトン、酢酸エチル、テトラヒドロフラン(THF)等を含む。
第2の態様の方法がエポキシドの反応を含む場合、エポキシドはエポキシド部分を含む任意の化合物であり得る。
好ましくは、エポキシドはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドまたはシクロヘキセンオキシドである。より好ましくは、エポキシドはプロピレンオキシドである。
本発明の第二の態様の好ましい実施形態においては、第1の態様による触媒の存在下で、二酸化炭素とエチレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキサンオキシドまたはプロピレンオキシドとの反応、より好ましくはプロピレンオキシドとの反応、無水物とエチレンオキシド、ブチレンオキシド、シクロヘキセンオキシドまたはプロピレンオキシドとの反応、より好ましくはプロピレンオキシドとの反応、或いはラクチドおよび/またはラクトンの反応のための方法を提供する。
好ましくは、第2の態様の好ましい実施形態において、第1の態様の触媒は、例示として上記に列挙したもののいずれか1つである。
エポキシドは、二酸化炭素または無水物との反応に先立って(例えば、水素化カルシウム上等の蒸留によって)精製することができる。例えば、エポキシドは、触媒または触媒系を含む反応混合物に添加される前に蒸留されてもよい。
本発明の第2の態様の方法は、1〜100気圧(0.10〜10.13MPa)、好ましくは1〜40気圧(0.10〜4.05MPa)、例えば1〜20気圧(0.10〜2.03MPa)、より好ましくは1〜10気圧(0.10〜1.01MPa)の圧力で行うことができる。第2の態様の方法で使用される触媒は、反応を低圧で行うことを可能にする。
本発明の第2の態様の方法は、約0℃〜約250℃、好ましくは約40℃〜約160℃、さらにより好ましくは約50℃〜約120℃の温度で実施することができる。方法の持続時間は、約1分〜約24時間、例えば約5分〜約12時間等、168時間までであってもよく、例えば約1〜約6時間である。
二酸化炭素とエポキシドとの共重合のための反応温度は、生成物の組成を制御するために使用され得る。二酸化炭素とエポキシドを反応させる第二の態様の方法の温度が上昇すると、環状カーボネートの生成に対する触媒の選択性もまた増加する。触媒および方法は、250℃までの温度で動作することができる。
本発明の第2の態様の方法は、低い触媒負荷で実施することができる。例えば、反応が二酸化炭素とエポキシドとの共重合を含む場合、方法のための触媒負荷は、好ましくは1:1,000〜100,000の触媒:エポキシドの範囲、より好ましくは1:1,000〜300,000の触媒:エポキシドの範囲、さらにより好ましくは1:10,000〜100,000の触媒:エポキシドの範囲、最も好ましくは1:50,000〜100,000の触媒:エポキシドの範囲である。方法がエポキシドと無水物の共重合またはラクチドおよび/またはラクトンの反応を含む場合、方法のための触媒負荷は、好ましくは1:1,000〜300,000の触媒:全モノマー含有量の範囲であり、より好ましくは1:10,000〜100,000の触媒:全モノマー含有量の範囲であり、さらにより好ましくは1:50,000〜100,000の触媒:全モノマー含有量の範囲である。上記の比はモル比である。
第1の態様の触媒、特にMおよびMの両方がNi(II)およびNi(III)−Xから選択される触媒は、二酸化炭素とエポキシドを、選択的に連鎖移動剤の存在下で、好ましくは約40℃〜約160℃の温度において、反応させることによるポリカーボネートを製造するための高い活性および選択性を有する。したがって、第2の態様の方法の反応時間は、12時間未満、好ましくは約2〜約6時間とすることができる。特に、本発明の触媒は、二置換されたメソ−エポキシド(例えば、シクロヘキセンオキシド)および一置換エポキシド(例えば、プロピレンオキシド)に関して改善された活性を有し、一置換エポキシド反応物に対する選択性がさらに改善される。
第2の態様の方法は、回分式反応器または連続式反応器で行うことができる。
第2の態様の方法について上述した様々な特徴は、必要に応じて組み合わせて存在し得ることが理解されるであろう。第1の態様のすべての好ましい特徴は、第2の態様に等しく適用され、必要な変更を加えて組み合わせて存在し得る。
本発明の第3の態様は、本発明の第2の態様の方法の生成物を提供する。本発明の第2の態様の全ての好ましい特徴は、必要な変更を加えて本発明の第3の態様に適用される。
第2の態様の方法が連鎖移動剤の存在下で行われる場合、実質的にすべての末端がヒドロキシル基で終結されたポリマー鎖(すなわち、ポリカーボネートポリオールまたはポリエステルポリオール)を生成する。「実質的に」とは、得られるポリマー鎖の少なくとも90%、好ましくは得られるポリマー鎖の少なくとも95%、さらにより好ましくは少なくとも98%、さらにより好ましくは得られるポリマー鎖の少なくとも約99%が、ヒドロキシル基の全末端で停止する。得られるポリマー鎖の少なくとも90%がヒドロキシル基で全末端で停止されるためには、第2の態様の方法は、触媒の量に対して、少なくとも約4当量の連鎖移動剤の存在下で実施されることが好ましい。得られるポリマー鎖の少なくとも95%がヒドロキシル基で全末端で停止するために、第2の態様の方法は、触媒の量に対して、少なくとも約10当量の連鎖移動剤の存在下、で実施されることが好ましい。得られるポリマー鎖の少なくとも98%がヒドロキシル基で全末端で停止するためには、第2の態様の方法は、触媒の量に対して、少なくとも約20当量の連鎖移動剤の存在下、で実施されることが好ましい。したがって、第2の態様の方法によって得られるポリオールは、本発明の第3の態様の一部を形成すると考えられる。
第2の態様において言及される連鎖移動剤は、第2の態様によって生成されるポリマー生成物の分子量(M)を制御するために使用され得る。好ましくは、第3の態様のポリマー生成物の分子量(M)は、約200g/molより大きい。第3の態様のポリマー生成物の分子量(M)は、約200g/mol〜約200,000g/molであってもよい。第3の態様で製造されたポリマーの分子量は、THFを溶離液とする例えばPolymer Labs社によって製造されたGPC−60を用いたゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により、Polymer Labsによって製造された混合Bカラムにおいて、流速1ml/分で測定することができる。狭い分子量のポリスチレン標準を用いて装置を較正することができる。
第2の態様の方法に連鎖移動剤を添加することによって、約200g/mol〜約20,000g/mol、好ましくは約10,000g/mol未満のMを有するポリカーボネートポリオールおよびポリエステルポリオールを製造することが可能である。
第2の態様の方法から約20,000g/molを超えるMを有するポリマーを製造することも可能である。好ましくは、約20,000g/molを超えるMを有するポリマーは、ポリカーボネートまたはポリエステル、さらにより好ましくはポリカーボネートである。好ましくは、約20,000g/molを超えるMを有するポリマーはポリカーボネートであり、連鎖移動剤(CTA)を添加せずに第2の態様の方法を実施して製造される。
第2の態様によって製造されるポリマーは、約2未満、より好ましくは約1.5未満、さらにより好ましくは約1.2未満の多分散指数(PDI)を有するように製造することができる。さらに、1つ以上の連鎖移動剤を添加することにより、多モードまたは広域分子量分布ポリマーを生成するように分子量分布を制御することが可能である。
第2の態様の方法によって製造されたポリマー(例えば、PCHCまたはPPC等のポリカーボネート)は、様々なコポリマー材料の調製における有用な構成単位(building block)である。第2の態様の方法によって製造されるポリマーは、例えばポリ尿素またはポリアミンのようなポリマー生成物を製造するために、さらなる反応を受けてもよい。これらの方法および反応は、当業者に周知である(例えば、特許文献2を参照のこと)。
第2の態様の方法によって製造されるポリカーボネートまたはポリエステルポリオールは、接着剤(ホットメルト接着剤および構造接着剤等)、結合剤(林産物結合剤、鋳物芯結合剤、およびゴム粉末結合剤等)、コーティング(粉末コーティング、輸送(例えば、自動車または船舶)用コーティング、速硬化性コーティング、自己修復性コーティング、トップコートおよびプライマー、ワニス、および海洋用途用コーティング(例えば石油リグ)等)、エラストマー(キャストエラストマー、繊維/スパンデックスエラストマー、履物用エラストマー、RIM/RRIMエラストマー、合成皮革エラストマー、技術的微孔質エラストマーおよびTPUエラストマー等)、軟質フォーム(粘弾性フォーム等)、硬質フォーム(硬質および軟質パネル、成形硬質フォーム、エアロゾルギャップ充填フォーム、スプレーフォーム、冷凍フォーム、ポアインポレイスフォームおよびフォームスラブ等)およびシーラント(商業用、工業用および運搬用(例えば、自動車)の用途のグレージングシーラント、ならびに建築用シーラント等)を含むがこれらに限定されるものではない。ポリアミンおよびポリ尿素は、発泡のような当該技術分野で公知の方法の標準的な技術を用いて処理することができる。
第2の態様の方法によって製造されたポリカーボネートおよびポリエステルポリオールは、さらなる使用または反応の前に他のポリオールと混合され得ることが理解されるであろう。
ポリカーボネート、特に約20,000g/モルを超えるMを有するポリカーボネート(例えば、第2の態様の方法に連鎖移動剤を添加せずに製造される)は、高強度、高靭性、高光沢性、高透過性、低ヘイズ(haze)、高ガス(例えば酸素および二酸化炭素)バリア特性または水バリア特性、難燃性、UV耐性、高耐久性、剛性および硬直性、可塑剤との相溶性、広い立体安定性温度、生分解性および生体適合性、LDPEに匹敵する弾性率および降伏強度、を含む、多数の有益な特性を有し得る。したがって、これらのポリマーは、電子部品、建築材料、データ記憶製品、自動車および航空機製品、セキュリティ部品、医療用途、携帯電話、包装(ボトルを含む)、光学用途(安全ガラス、フロントガラス等)のような種々の用途において使用され得る。
本発明の実施形態を、添付の実施例および図面を参照して説明する。
実施例1:ニッケル含有触媒の合成
リガンドH1−18は、Kember他(Angew.Chem.Int.Ed.、2009、48、931−933)により以前に記載された方法によって合成した。
リガンドH、H、H、H、HおよびH(2mmol)をMeOH(50mL)に溶解し、Ni(OAc)・4HO(0.498g、4mmol)を15分かけて少しずつ加え、溶液を一晩攪拌した。溶媒を真空下で除去し、トルエン(3×40mL)との共沸混合(azeotrope)により過剰の水/AcOHを除去して、緑色または青色の固体を得た。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1581および1413。MALDI−TOF MS:m/z:727.6([M−OAc)],100%)。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1577および1413。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1585および1413。APCI−MS:m/z:829([M−2OAc+CH],100%)。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1577および1439。APCI−MS:m/z:754([M−2OAc+CH],100%)。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1581および1413。APCI−MS:m/z:757([M−2OAc+CH],100%)。
[LNi(OAc)]:IR(υC=O,cm−1,neat):1581および1413。APCI−MS:m/z:779.2([M−OAc],75%)、765.2([M−2OAc+CH],95%)。
リガンドH(2mmol)をMeOH(50mL)に溶解し、Ni(X)×HO(4mmol)を15分かけて少しずつ加え、溶液を一晩攪拌した。溶媒を真空下で除去し、トルエン(3×40mL)との共沸混合により過剰の水/酸を除去して、緑色または青色の固体を得た。
[LNi(OCCF]:IR(υC=O,cm−1,neat):1674および1480。ESI−MS:m/z=779.3(100%,[M−OCCF)。
[LNi(OC(CHCy)]]:IR(υC=O,cm−1,neat):1581および1406:ESI−MS:m/z=835.2(100%,[M−(OC(CHCy)])。
14Ni(OCCF:IR(υC=O,cm−1,neat):1678および1480。ESI−MS:m/z:711.2([M−2OAc+CH],100%)。
リガンドH(2mmol)をMeOH(50mL)に溶解し、Ni(OAc)・4HO(0.498g、4mmol)を15分かけて少しずつ加え、溶液を一晩攪拌した。溶媒を真空下で除去し、トルエン(3×40mL)との共沸混合により過剰の水/酸を除去して、緑色または青色の固体を得た。
Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1573および1421。APCI−MS:m/z:655.1([M−2OAc+CH],85%);
10Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1577および1421。APCI−MS:m/z:685.1([M−2OAc+CH],70%);
11Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1581,1413。APCI−MS:m/z:1017.2([M−2OAc+CH],70%),969.2([M−2OAc],100%);
12Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1559および1417。APCI−MS:m/z:725.1([M−2OAc+CH],50%);
13Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1551および1436。APCI−MS:m/z:629.1([M−2OAc+CH],50%);
14Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1573および1410。APCI−MS:m/z:725.2([M−OAc]+,100%)。
15Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1566,1413。APCI−MS:m/z:685.1([M−2OAc+CH],100%);
16Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1577および1402。ESI−MS:m/z:741.3([M−2OAc+CH],55%);755.3([M−OAc],20%)。
17Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1566,1454。APCI−MS:m/z:735.2([M−2OAc+CH],100%);
18Ni(OAc):IR(υC=O,cm−1,neat):1585,1424。APCI−MS:m/z:769.2([M−2OAc+CH],95%);
実施例2:Ni触媒を用いたCHOとCOの1atm共重合
触媒(0.0247または0.00494mmol)を乾燥したシュレンク管に添加し、30分間真空下で乾燥させた。CHO(2.5mL、24.7mmol)をCO下でシリンジを介して添加し、容器を100℃に加熱し、2〜16時間攪拌した後、加熱を除去し、GPC/NMR分析のために試料を採取した。
触媒は、シクロヘキセンオキシド反応物に対するポリマーの選択性が90%以上、ポリエーテルに対するポリカーボネートの選択性が99%以上(すなわち、99%を超えるカーボネートの取り込み)、高い活性および低圧力(1気圧(0.10MPa))下での活性を示す。
実施例3:0.21mmolの[LNi(OAc)]および90℃でのCOおよびPOの重合
シュレンク管内のプロピレンオキシド(214mmol)に[LNi(OAc)](0.21mmol)を溶解し、溶液をシリンジを用いて予め乾燥した100mLステンレス鋼Parr圧力容器に移した。容器にCO(3.0MPa)を充填し、90℃に加熱した。この溶液を機械的に6時間撹拌して、ポリ(プロピレンカーボネート)(Mn19000/9700、PDI 1.03/1.04)7.5gをポリマーに対する高い選択性および>99%カーボネート結合を有する白色固体として得た。
実施例4:0.11mmolの[LNi(OAc)]および80℃でのCOおよびPOの重合
シュレンク管内のプロピレンオキシド(214mmol)に[LNi(OAc)](0.11mmol)を溶解し、溶液をシリンジを用いて予め乾燥した100mLステンレス鋼Parr圧力容器に移した。容器にCO(4.0MPa)を充填し、80℃に加熱した。この溶液を機械的に16時間撹拌して、ポリ(プロピレンカーボネート)(Mn23000/11400、PDI 1.03/1.05)7.4gをポリマーに対する高い選択性および>99%カーボネート結合を有する白色固体として得た。
実施例5:0.11mmolの[LNi(OAc)]および90℃でのCOおよびPOの重合
シュレンク管内のプロピレンオキシド(214mmol)に[LNi(OAc)](0.11mmol)を溶解し、溶液をシリンジを用いて予め乾燥した100mLステンレス鋼Parr圧力容器に移した。容器にCO(4.0MPa)を充填し、90℃に加熱した。この溶液を機械的に17時間撹拌し、11.5gのポリ(プロピレンカーボネート)(Mn39900/17600、PDI 1.03/1.09)をポリマーに対する高い選択性および>99%カーボネート結合を有する白色固体として得た。
実施例6:0.5mmolの[LNi(OAc)]および100℃でのCOおよびCHOの重合
シュレンク内のシクロヘキセンオキシド(50mmol)に[LNi(OAc)](0.05mmol)を溶解した。容器を脱気し、CO(0.1MPa)を充填し、3時間磁気攪拌しながら100℃で加熱し、2.9gのポリ(シクロヘキセンカーボネート)を得た。ポリマーは、>99%のカーボネート結合を含み、>99%の選択性(Mn12000/5000、PDI 1.04/1.11)で生成された。
実施例7:0.09mmolの[LNi(OAc)]および80℃でのCOおよびCHOの重合
シクロヘキセンオキシド(0.9mmol)およびプロピレンオキシド(0.9mmol)に[LNi(OAc)](0.09mmol)を溶解し、溶液をシリンジを用いて予め乾燥した100mLステンレス鋼Parr圧力容器に移した。容器にCO(1.5MPa)を充填し、80℃に加熱した。この溶液を機械的に7時間撹拌して、>99%のカーボネート結合を含み、かつポリマー形成の選択性が非常に高い13.1gのポリ(シクロヘキセン−コ−プロピレン)カーボネートを得た。
実施例8:ある範囲の温度にて[LNi(OAc)]、[LNi(OAc)]、および[LMg(OAc)]を使用するCOとPOとの重合の比較。
触媒([LNi(OAc)]/[LNi(OAc)]/[LMg(OAc)])(0.21mmol)をシュレンク管内のプロピレンオキシド(214mmol)に溶解し、溶液を予め乾燥した100mLステンレス鋼Parr圧力容器にシリンジを用いて移した。容器に0.4〜0.5MPaのCO圧をかけ、温度まで加熱した。一旦温度に達すると、CO圧は4.0MPaまで上昇させた。溶液を所望の反応時間にわたり機械的に撹拌し、その反応に続いてin−situ ATR−FT−IR分光法を行った。反応の選択性および活性をATR−FT−IR分光法によって測定し、粗生成物をH NMR分光法を用いて確認した。結果を図1および図2に示す。
図1は、マグネシウム中心[LMg(OAc)]を有する触媒の選択性が、同じリガンド構造を有するがニッケル金属中心[LNi(OAc)]を有する触媒と比較して遥かに低いことを示す。さらに、図1は、ニッケル金属中心を有する触媒の選択性が広い温度範囲にわたって高く、100℃ではニッケル中心の触媒[LNi(OAc)]、[LNi(OAc)]の選択性は、それでも少なくとも55%であるのに対して、100℃ではマグネシウム中心の触媒[LMg(OAc)]の選択性は0%に低下した。
図2は、マグネシウム中心[LMg(OAc)]を有する触媒の活性が、同じリガンド構造を有するがニッケル金属中心[LNi(OAc)]を有する触媒と比較して、遥かに低いことを示す。さらに、図2は、より高温で活性が低くかつ選択性のないマグネシウム中心の触媒とは異なり、PPCの選択性を保持しながら、高温でニッケル中心の触媒の活性が有意に増加することを示している(図1参照)。
図3は、図2の65−85℃付近のクローズアップであり、この温度範囲における[LNi(OAc)]と[LMg(OAc)]の比較活性をより詳細に示している。それは、驚くべきことに、[LNi(OAc)]が、そのマグネシウム類似体の2倍の活性を有することをより明確に示している。
実施例9:同一条件下でのCHOおよびCOの等価なNiおよびMg錯体との1atm共重合の比較
ニッケル金属中心を有する触媒は、シクロヘキセンオキシド反応物に対して99%を超える選択性を示す。ニッケル金属中心を有する触媒は、同じリガンド構造を有するがマグネシウム金属中心を有する触媒と比較した場合、および同一の反応条件下で試験した場合に、より高いターンオーバー数およびより高いターンオーバー頻度を示す。特に、ニッケル金属中心を有する触媒のターンオーバー頻度は、マグネシウム金属中心を有する触媒で示される触媒のターンオーバー頻度の2倍である場合がある。
本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む)および/またはそれらに開示された任意の方法またはプロセスのすべてのステップのすべての特徴は、そのような特徴および/またはステップの少なくとも幾らかが互いに排他的である組合せを除いて、任意の組み合わせにて組み合わせられ得る。
本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む)に開示された各特徴は、他に明示的に述べられていない限り、同一の、等価または類似の目的を果たす代替の特徴に置き換えられ得る。従って、特に断りのない限り、開示された各特徴は、一般的な一連の同等の特徴または類似の特徴の一例に過ぎない。
本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されない。本発明は、本明細書(添付の特許請求の範囲、要約書および図面を含む)に開示された特徴の任意の新規なもの、もしくは任意の新規な組み合わせ、或いは、そのように開示された任意の方法またはプロセスのステップの任意の新規なもの、もしくは任意の新規な組み合わせに及ぶ。

Claims (16)

  1. 式(I):

    [ここで、
    、Mは、独立して、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Fe(II)、Ti(II)、V(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Ni(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X)またはTi(IV)−(X)から選択され、
    またはMの少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され;
    およびRは、水素、ハライド、ニトロ基、ニトリル基、イミン、アミン、エーテル基、シリル基、シリルエーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、スルフィネート基、もしくはアセチリド基、または任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、脂環式もしくはヘテロ脂環式基から独立して選択され;
    、置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択され、ここで、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンおよびヘテロアルキニレンは、任意に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式で中断されていてもよく;
    は、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され;
    がCであり、EOであり;
    E3、E4、E5およびE6がN、NR、OおよびSから選択され、E3、E4、E5またはE6がNである場合、

    は、

    であり、E3、E4、E5またはE6がNR、OまたはSである場合、

    は、

    であり、
    は、水素、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され、
    Xは、OC(O)R、OSO、OSOR、OSO(R、S(O)R、OR、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミドまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールもしくはヘテロアリールから独立して選択され;
    は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールもしくはヘテロアリールであり;かつ
    Gは、存在しないか、またはルイス塩基である中性または陰イオンのドナーリガンドから独立して選択される]からなる触媒。
  2. またはMの少なくとも一方がNi(II)である、請求項1に記載の触媒。
  3. またはMの一方は、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択され、MおよびMの残りの存在は、Zn(II)、Cr(III)−X、Cr(II)、Co(III)−X、Co(II)、Cu(II)、Mn(III)−X、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)、Fe(III)−X、Ti(II)、Ti(III)−X、V(II)、V(III)−X、Ge(IV)−(X)およびTi(IV)−(X)から選択される、請求項1または2に記載の触媒。
  4. は、置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレンおよびシクロアルキレンから選択される、請求項13のいずれか一項に記載の触媒。
  5. E3、E4、E5およびE6は、NRである、請求項14のいずれか一項に記載の触媒。
  6. 、水素、および任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、ヘテロアルケニル、ヘテロアルキニル、アリールまたはヘテロアリールから選択される、請求項15のいずれか一項に記載の触媒。
  7. 、水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アリールチオまたはアルキルチオから選択される、請求項16のいずれか一項に記載の触媒。
  8. Xは、OC(O)R、OSO、OS(O)R、OSO(R、S(O)R、OR、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミドおよび任意に置換されたアルキル、ヘテロアルキル、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールまたはヘテロアリールから選択され、任意選択的に、Rは、任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、シクロアルキルまたはアルキルアリールである、請求項17のいずれか一項に記載の触媒。
  9. の両方の存在は同じであり、かつ水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルチオから選択され、Rは水素であり、Rの両方の存在は同じであり、かつ置換もしくは非置換のアルキレンおよび置換もしくは非置換のアリーレンから選択され、E3、E4、E5およびE6はNRであり、Rは水素であり、各Xは同じであり、かつOC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネート、またはOSOから選択され、各Rは同じであり、かつアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリール、またはアルキルアリールから選択され、各G(存在する場合)は、同じであり、かつハライド;水;アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトロまたはニトリルで任意に置換されたヘテロアリールから選択され、MおよびMの一方がNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りが、Mg(II)、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Co(III)−X、Mn(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)−Xから選択される、請求項1に記載の触媒。
  10. が水素、ハライド、シリル、シリルエーテル、スルホニル、任意に置換されたアルキルまたは任意に置換されたアルコキシである、請求項9に記載の触媒。
  11. 式(1b):

    [ここで、
    の両方の存在は同じであり、かつ水素、ハライド、アミノ、ニトロ、スルホキシド、スルホニル、スルフィナート、シリル、シリルエーテルおよび任意に置換されたアルキル、アルケニル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシまたはアルキルチオから選択され;
    は置換もしくは非置換のアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンもしくはヘテロアルキニレン、シクロアルキレンもしくはアリーレンから選択され、
    各Xは同じであり、かつOC(O)R、OR、ハライド、カーボネート、アミノ、ニトロ、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネートまたはOSOから選択され、Rはアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり;
    は、アルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールであり;
    各G(存在する場合)は、ハライド;水;アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ハロゲン、ヒドロキシル、ニトロまたはニトリルによって任意に置換されるヘテロアリールから独立して選択され;かつ
    およびMの一方の存在はNi(II)またはNi(III)−Xであり、MまたはMの残りの存在は、Mg(II)、Zn(II)、Cr(III)−X、Co(II)、Co(III)−X、Mn(II)、Ni(II)、Ni(III)−X、Fe(II)およびFe(III)−Xから選択される]からなる請求項1に記載の触媒。
  12. およびMは、Ni(II)およびNi(III)−Xから選択される、請求項9、10または11に記載の触媒。
  13. Xは、OC(O)R、OR、ハライド、アルキル、アリール、ヘテロアリール、ホスフィネート、またはOSO であり、R は、任意選択的にアルキル、アルケニル、アルキニル、ヘテロアルキル、アリール、ヘテロアリールまたはアルキルアリールである、請求項11または12に記載の触媒。
  14. 以下の式、






    である、請求項1に記載の触媒。
  15. 式(I):

    [ここで、
    、M は、独立して、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Fe(II)、Ti(II)、V(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Ni(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X) またはTi(IV)−(X) から選択され、
    またはM の少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され;
    およびR は、水素、ハライド、ニトロ基、ニトリル基、イミン、アミン、エーテル基、シリル基、シリルエーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、スルフィネート基、もしくはアセチリド基、または任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、脂環式もしくはヘテロ脂環式基から独立して選択され;
    は、任意に置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択され、ここで、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンおよびヘテロアルキニレンは、任意に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式で中断されていてもよく;
    は、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され;
    がCであり、E がOであり;
    、E 、E およびE がN、NR 、OおよびSから選択され、

    は、

    であり、
    は、任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され、
    Xは、OC(O)R 、OSO 、OSOR 、OSO(R 、S(O)R 、OR 、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミドまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールもしくはヘテロアリールから独立して選択され;
    は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールもしくはヘテロアリールであり;かつ
    Gは、存在しないか、またはルイス塩基である中性または陰イオンのドナーリガンドから独立して選択される]からなる触媒。
  16. 式(I):

    [ここで、
    、M は、独立して、Zn(II)、Cr(II)、Co(II)、Cu(II)、Mn(II)、Mg(II)、Ni(II)、Fe(II)、Ti(II)、V(II)、Cr(III)−X、Co(III)−X、Mn(III)−X、Ni(III)−X、Fe(III)−X、Ca(II)、Ge(II)、Al(III)−X、Ti(III)−X、V(III)−X、Ge(IV)−(X) またはTi(IV)−(X) から選択され、
    またはM の少なくとも1つがNi(II)およびNi(III)−Xから選択され;
    およびR は、水素、ハライド、ニトロ基、ニトリル基、イミン、アミン、エーテル基、シリル基、シリルエーテル基、スルホキシド基、スルホニル基、スルフィネート基、もしくはアセチリド基、または任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、ハロアルキル、アリール、ヘテロアリール、アルコキシ、アリールオキシ、アルキルチオ、アリールチオ、脂環式もしくはヘテロ脂環式基から独立して選択され;
    は、任意に置換されたアルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレン、ヘテロアルキニレン、アリーレン、ヘテロアリーレンまたはシクロアルキレンから独立して選択され、ここで、アルキレン、アルケニレン、アルキニレン、ヘテロアルキレン、ヘテロアルケニレンおよびヘテロアルキニレンは、任意に、アリール、ヘテロアリール、脂環式またはヘテロ脂環式で中断されていてもよく;
    は、H、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され;
    がCであり、E がOであり;
    、E 、E およびE がN、NR 、OおよびSから選択され、E 、E 、E またはE がNである場合、

    は、

    であり、E 、E 、E またはE がNR 、OまたはSである場合、

    は、

    であり、
    は、水素、または任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、ヘテロアリール、アルキルヘテロアリールまたはアルキルアリールから独立して選択され、
    Xは、OC(O)R 、OSO 、OSOR 、OSO(R 、S(O)R 、OR 、ホスフィネート、ハライド、ニトレート、ヒドロキシル、カーボネート、アミノ、ニトロ、アミドまたは任意に置換された脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリールもしくはヘテロアリールから独立して選択され;
    は独立して、水素、または任意に置換された脂肪族、ハロ脂肪族、ヘテロ脂肪族、脂環式、ヘテロ脂環式、アリール、アルキルアリールもしくはヘテロアリールであり;かつ
    Gは、存在しないか、またはルイス塩基である中性または陰イオンのドナーリガンドから独立して選択される]の触媒の存在下における、
    a.二酸化炭素とエポキシドとの反応、
    b.エポキシドと無水物との反応、および
    c.ラクチドおよびラクトンの少なくとも一方の反応、
    のうちの少なくとも1つのための方法であって、前記方法は、任意に、連鎖移動剤の存在下で実施されるものである、方法。
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