JP6787188B2 - メタロセン化合物、それを含むオレフィン重合用触媒成分およびオレフィン重合用触媒、並びにそのオレフィン重合用触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法 - Google Patents
メタロセン化合物、それを含むオレフィン重合用触媒成分およびオレフィン重合用触媒、並びにそのオレフィン重合用触媒を用いたオレフィン重合体の製造方法 Download PDFInfo
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Description
また、特許文献4には、シクロペンタジエニル基とインデニル基とをケイ素架橋した非対称型メタロセンのうちインデニル基の2、4、7位にメチル基を有するメタロセンと変性粘土化合物とを用いて、マクロモノマーとして有用なエチレン重合体およびエチレン/ブテン共重合体を製造する触媒系が報告されている。
特許文献3によれば、分岐の長さが炭素数1〜20と記載されており、長鎖分岐として成型加工性の改善効果を発現するには分岐の長さが短すぎる。
特許文献4によれば、重合体の末端二重結合が少なく、この触媒単独で長鎖分岐が生成するとの記載はない。
また、特許文献5によれば、伸長粘度の歪硬化度が大きなエチレン系重合体が得られるので、従来の長鎖分岐型ポリエチレンに比べて成型加工性の改良が見られるものの、長鎖分岐の分岐指数が未だ高圧法低密度ポリエチレンには及ばないため、更なる長鎖分岐構造の改良が求められていた。
こうした状況下に、メタロセン系ポリエチレンの成型加工性を改善するため、十分な数と長さとの長鎖分岐を導入したメタロセン系ポリエチレンの製造方法を早期に開発することが求められている。
なお、本発明において、ポリエチレンとは、エチレン単独重合体およびエチレンと後述のオレフィンとの共重合体の総称をいい、エチレン系重合体とも言い換えられる。
[1]下記一般式(1)で示される化合物
[2]下記一般式(2)で示されるメタロセン化合物
[3]下記一般式(3)で示されるメタロセン化合物
[4]前記一般式(1)、(2)または(3)中、Q1がケイ素原子であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載のメタロセン化合物。
[5]前記一般式(1)、(2)または(3)中、R9が水素原子であることを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載のメタロセン化合物。
[6]前記一般式(1)、(2)または(3)中、M1がジルコニウムまたはハフニウムであることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載のメタロセン化合物。
[7]前記一般式(1)、(2)または(3)中、M1がジルコニウムであることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載のメタロセン化合物。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載のメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒成分。
[9][1]〜[7]のいずれかに記載のメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
[10]次の必須成分(A)、(B)および(C)を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1〜7のいずれかに記載のメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体
[11]成分(B)がアルミノキサンであることを特徴とする[10]に記載のオレフィン重合用触媒。
[12]成分(C)がシリカであることを特徴とする[10]または[11]に記載のオレフィン重合用触媒。
[13]更に、次の成分(D)を含むことを特徴とする[10]〜[12]のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒。
成分(D):有機アルミニウム化合物
[14][9]〜[13]のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒を用いてオレフィンを重合させることを特徴とするオレフィン系重合体の製造方法。
[15]オレフィンが少なくともエチレンを含むことを特徴とする[14]に記載のオレフィン系重合体の製造方法。
[16]オレフィン系重合体がエチレン系重合体であることを特徴とする[15]に記載のオレフィン系重合体の製造方法。
を、提供するものである。
本発明のメタロセン化合物は、下記一般式(1)で表されるシクロペンタジニエル環とシクロペンタチオフェン環とを架橋し、さらにシクロペンタチオフェン環の3位(R11)に置換もしくは無置換のアリール基又はヘテロアリール基(以下、“特定のアリール基”という場合がある)を有することに特徴がある。
本発明のメタロセン化合物において、長鎖分岐が生成する上で最も重要な構造は、基本骨格にシクロペンタチオフェン環を用いることと、その3位(R11)に特定のアリール基を有することである。シクロペンタチオフェン環はインデン環と同様に1価のアニオンとして金属に結合することが可能である。しかし、インデン環が、金属と直接的に結合する5員環構造とそれに縮合した6員環構造とから成るのに対し、シクロペンタチオフェン環は金属と直接的に結合する5員環構造に、硫黄原子を含む5員環構造が縮合した構造から成るという構造上の違いがある。そのため、シクロペンタチオフェン環の3位(R11)を置換する特定のアリール基は、インデン環で対応する位置(4位)を置換した場合と重合反応における立体的な効果に違いが生じると推定される。具体的にはシクロペンタチオフェン環の場合、3位を置換する特定のアリール基がインデン環の場合に比べ、金属から立体的に遠い位置に配置されるため、β水素脱離反応が促進され、ポリマー中に長鎖分岐構造を生成する上で重要なマクロマー(末端ビニルポリマー)の生成が促進されると推定される。
X1およびX2で示される酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基としては、エーテル結合、カルボニル基、エステル結合、ヘテロアリール基などを有する炭化水素基が挙げられ、例えば、メトキシメチル基、エトキシメチル基、n−プロポキシメチル基、i−プロポキシメチル基、n−ブトキシメチル基、i−ブトキシメチル基、t−ブトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシエチル基、アセチル基、1−オキソプロピル基、1−オキソ−n−ブチル基、2−メチル−1−オキソプロピル基、2,2−ジメチル−1−オキソ−プロピル基、フェニルアセチル基、ジフェニルアセチル基、ベンゾイル基、2−メトキシフェニル基、3−メトキシフェニル基、4−メトキシフェニル基、2−フリル基、2−テトラヒドロフリル基、および2−(5−メチル)フリル基などが挙げられ、窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基としては、アミノ基、イミノ基、ニトリル基、ピリジル基、ピロール基、イミダゾール基、ピラゾール基、インドール基などを有する炭化水素基が挙げられ、例えば、ジメチルアミノメチル基、ジエチルアミノメチル基、ジi−プロピルアミノメチル基、ビス(ジメチルアミノ)メチル基、ビス(ジi−プロピルアミノ)メチル基、(ジメチルアミノ)(フェニル)メチル基、メチルイミノ基、エチルイミノ基、1−(メチルイミノ)エチル基、1−(フェニルイミノ)エチル基、1−[(フェニルメチル)イミノ]エチル基などが挙げられる。
X1およびX2で示される炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基としては、例えば、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジn−プロピルアミノ基、ジi−プロピルアミノ基、ジn−ブチルアミノ基、ジi−ブチルアミノ基、ジt−ブチルアミノ基およびジフェニルアミノ基などが挙げられる。
X1およびX2で示される炭素数1〜20のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、i−プロポキシ基、n−ブトキシ基、i−ブトキシ基、t−ブトキシ基、フェノキシ基などが挙げられる。
また、R1およびR2が結合しているQ1と、又は、R3およびR4が結合しているQ2と一緒に環を形成している場合として、シクロブチリデン基、シクロペンチリデン基、シクロへキシリデン基、シラシクロブチル基、シラシクロペンチル基、シラシクロヘキシル基などが挙げられる。また、R1、R2、R3、およびR4が、結合しているQ1およびQ2と一緒に環を形成している場合として、シクロヘキシレン基などが挙げられる。
また、炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基としては、トリアルキルシリル基、ジアルキルモノアリールシリル基、モノアルキルジアリールシリル基、トリアリールシリル基などが挙げられ、例えば、トリメチルシリル基、トリt−ブチルシリル基、ジt−ブチルメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、フェニルジメチルシリル基などが挙げられる。
炭素数1〜10の炭化水素基の例としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数6〜10のアルキル基が置換していても良いフェニル基、ナフチル基が挙げられる。炭素数1〜18の炭化水素基置換シリル基の好ましい例としては、トリメチルシリル基、エチルジメチルシリル基、n−プロピルジメチルシリル基、i−プロピルジメチルシリル基、n−ブチルジメチルシリル基、i−ブチルジメチルシリル基、t−ブチルジメチルシリル基、トリエチルシリル基、t−ブチルジエチルシリル基、トリi−プロピルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、t−ブチルジフェニルシリル基が挙げられる。
また、炭素数1〜6の炭化水素基の好ましい例として、炭素数1〜6のアルキル基が挙げられ、炭素数1〜6のアルキル基の好ましい例としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、ネオペンチル基、シクロペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基が挙げられる。
特に好ましいR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR12としては、水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、または炭素数1〜6の炭化水素基置換シリル基である。水素原子以外の置換基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、t−ブチル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、またはt−ブチルジメチルシリル基がより好ましく、メチル基、t−ブチル基、またはトリメチルシリル基がさらに好ましい。
上記一般式(1−a)において、R13、R14、R15、R16およびR17は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示し、R13、R14、R15、R16およびR17は隣接する置換基同士でそれらに結合している原子と一緒に1つ以上の環を形成していてもよいものである。
R13、R14、R15、R16およびR17のそれぞれで示される、水素原子以外の、具体例としては、前述したX1およびX2、並びにR5、R6、R7、R8、R9、R10およびR12の説明で示した基と同様なものを挙げることができる。
形成される芳香族環または脂肪族環の好ましい例としては、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−アントリル基、2−アントリル基、9−アントリル基、1−フェナントリル基、2−フェナントリル基、3−フェナントリル基、4−フェナントリル基、9−フェナントリル基、5−1,2,3,4−テトラヒドロナフチル基、6−1,2,3,4−テトラヒドロナフチル基、9−1,2,3,4,5,6,7,8−オクタヒドロアントリル基が挙げられ、これらの中でも、1−ナフチル基、2−ナフチル基、9−アントリル基がより好ましく、1−ナフチル基、2−ナフチル基がさらに好ましい。
なお、以下表において、略称は、以下のとおりである。
Me:メチル、Et:エチル、Pr:プロピル、Bu:ブチル、Ph:フェニル、Cp:シクロペンタジエニル
本発明のメタロセン化合物は、置換基ないし結合の様式によって、任意の方法によって合成することができる。代表的な合成経路の一例を下記に示す。
また、5と反応するジメチルジクロロシランの代わりに、対応する試薬、例えば、ジエチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシランなどを用いることにより、それぞれ対応する架橋基構造を導入することができる。
さらに、シクロペンタジエニルの代わりに、対応する置換シクロペンタジエンのアニオン、例えばt−ブチルシクロペンタジエン、1,3−ジメチルシクロペンタジエン、1−メチル−3−t−ブチルシクロペンタジエンなどのアニオンを用いることにより、シクロペンタジエンにそれぞれ対応する置換基を導入した錯体を合成することができる。
(1)各成分
本発明のメタロセン化合物は、オレフィン重合用触媒成分を形成し、該触媒成分は、オレフィン重合用触媒に用いることができる。
本発明のオレフィン重合用触媒は、前述した本発明のメタロセン化合物を含む以外は、公知の成分を含むことができるが、好ましくは、下記の成分(A)、(B)および(C)を含む。
成分(A):本発明のメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体
本発明のオレフィン重合用触媒は、前述した一般式(1)〜(3)で表されるメタロセン化合物を必須成分(A)として用い、これらのうちの1種または2種以上を用いることも可能である。
本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(B)として、上記成分(A)以外に、成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を形成する化合物を含むことが好ましい。
成分(B)として、ボラン化合物やボレート化合物を用いると、重合活性や共重合性が高くなるので、長鎖分岐を有するエチレン系重合体の生産性が向上する。
以下、これらの各化合物について、さらに詳細に説明する。
有機アルミニウムオキシ化合物は、分子中に、Al−O−Al結合を有し、その結合数は通常1〜100、好ましくは1〜50個の範囲にある。このような有機アルミニウムオキシ化合物は、通常、有機アルミニウム化合物と水とを反応させて得られる生成物である。
なお、有機アルミニウムオキシ化合物として、各有機アルミニウムオキシ化合物の2種以上を組み合わせて使用することもでき、また、有機アルミニウムオキシ化合物を後述する不活性炭化水素溶媒に溶解または分散させた溶液としたものを用いてもよい。
Ra tAlXa 3−t・・・(I)
(式(I)中、Raは、炭素数1〜18、好ましくは1〜12のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基等の炭化水素基を示し、Xaは、水素原子又はハロゲン原子を示し、tは、1≦t≦3の整数を示す。)
上記有機アルミニウム化合物は、1種または2種以上を混合して使用することもできる。
また、成分(B)に用いられるボラン化合物としては、例えば、トリフェニルボラン、トリ(o−トリル)ボラン、トリ(p−トリル)ボラン、トリ(m−トリル)ボラン、トリ(o−フルオロフェニル)ボラン、トリス(p−フルオロフェニル)ボラン、トリス(m−フルオロフェニル)ボラン、トリス(2,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−トリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5―ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(2,6−ジトリフルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(パーフルオロナフチル)ボラン、トリス(パーフルオロビフェニル)、トリス(パーフルオロアントリル)ボラン、トリス(パーフルオロビナフチル)ボランなどが挙げられる。
また、成分(B)に用いられるボレート化合物を具体的に表すと、第1の例は、下記一般式(II)で示される化合物である。
[L1−H]+[BRbRcXbXc]−・・・(II)
[L2]+[BRbRcXbXc]−・・・(III)
本発明のオレフィン重合用触媒は、成分(C)である微粒子担体として、無機物担体、粒子状ポリマー担体またはこれらの混合物を用いることが好ましい。無機物担体としては、金属、金属酸化物、金属塩化物、金属炭酸塩、炭素質物、またはこれらの混合物が使用可能である。
また、金属酸化物としては、周期表1〜14族の元素の単独酸化物または複合酸化物が挙げられ、例えば、SiO2、Al2O3、MgO、CaO、B2O3、TiO2、ZrO2、Fe2O3、Al2O3・MgO、Al2O3・CaO、Al2O3・SiO2、Al2O3・MgO・CaO、Al2O3・MgO・SiO2、Al2O3・CuO、Al2O3・Fe2O3、Al2O3・NiO、SiO2・MgOなどの天然または合成の各種単独酸化物または複合酸化物を例示することができる。ここで、上記の式は、分子式ではなく、組成のみを表すものであって、本発明において用いられる複合酸化物の構造および成分比率は特に限定されるものではない。また、本発明において用いる金属酸化物は、少量の水分を吸収していても差し支えなく、少量の不純物を含有していても差し支えない。
金属塩化物としては、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属の塩化物が好ましく、具体的にはMgCl2、CaCl2などが特に好適である。金属炭酸塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属の炭酸塩が好ましく、具体的には、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウムなどが挙げられる。
炭素質物としては、例えば、カーボンブラック、活性炭などが挙げられる。
本発明のオレフィン系重合体の製造方法の必須成分であるメタロセン化合物である成分(A)と、成分(A)と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる成分(B)、および微粒子担体である成分(C)からなるオレフィン重合用触媒を得る際の各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(II)成分(A)と、成分(C)とを接触させた後、成分(B)を接触させる。
(III)成分(B)と、成分(C)とを接触させた後、成分(A)を接触させる。
また、成分(B)として、ボラン化合物やボレート化合物を用いる場合、本発明のメタロセン化合物である成分(A)中の遷移金属(M)に対する、ホウ素の原子比(B/M)を、通常、0.01〜100、好ましくは0.1〜50、さらに好ましくは0.2〜10の範囲とすることが望ましい。
さらに、成分(B)として、有機アルミニウムオキシ化合物と、ボラン化合物および/またはボレート化合物と、の混合物を用いる場合にあっては、混合物における各化合物について、本発明のメタロセン化合物である成分(A)中の遷移金属(M)に対して上記と同様なAlおよびBの使用割合とすることが望ましい。
(IV)成分(A)と成分(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物である成分(B)と接触させる。
(V)有機アルミニウムオキシ化合物、ボラン化合物、ボレート化合物またはこれらの混合物である成分(B)と成分(C)とを接触させて溶媒を除去し、これを固体触媒成分とし、重合条件下で成分(A)と接触させる。
上記(IV)、(V)の接触方法の場合も、成分比、接触条件および溶媒除去条件は、前記と同様の条件が使用できる。
各成分の接触方法は、特に限定されず、例えば、以下の方法が任意に採用可能である。
(VI)成分(A)と有機アルミニウム化合物とを接触させた後、層状珪酸塩担体と接触させる。
(VII)成分(A)と層状珪酸塩担体とを接触させた後、有機アルミニウム化合物と接触させる。
(VIII)有機アルミニウム化合物と層状珪酸塩担体とを接触させた後、成分(A)と接触させる。
上記したオレフィン重合用触媒は、オレフィン重合、特に、エチレンの単独重合またはエチレンとα−オレフィンとの共重合、に使用することができる。
本発明のオレフィン系重合体の製造方法においては、少なくともエチレンを含むことが好ましく、実質的に、エチレン単独重合体およびエチレンとα−オレフィンとの共重合体を包含するエチレン系重合体であることが好ましい。
また、重合系中に、水分除去を目的とした成分、いわゆるスカベンジャーを加えても何ら支障なく実施することができる。なお、かかるスカベンジャーとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物、前記有機アルミニウムオキシ化合物、分岐アルキルを含有する変性有機アルミニウム化合物、ジエチル亜鉛、ジブチル亜鉛などの有機亜鉛化合物、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、エチルブチルマグネシウムなどの有機マグネシウム化合物、エチルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムクロリドなどのグリニヤ化合物などが使用される。これらのなかでは、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、エチルブチルマグネシウムが好ましく、トリエチルアルミニウムが特に好ましい。水素濃度、モノマー量、重合圧力、重合温度等の重合条件が互いに異なる2段階以上の多段階重合方式にも、支障なく適用することができる。
本発明のオレフィン重合用触媒を用いて製造されたオレフィン系重合体、特にエチレン系重合体は、十分な数と長さの長鎖分岐が導入され、成型加工性がより改善されていることを特徴とする。
本発明のオレフィン用重合触媒により製造されるエチレン系重合体は、示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置及び光散乱検出器を組み合わせて測定される分子量10万および100万における分岐指数(g’)の値から、十分な数と長さの長鎖分岐が導入されており、成型加工性に優れていることがわかる。
なお、本明細書においては、分子量10万および100万における分岐指数(g’)の値を、それぞれ、「ga’」および「gb’」という。
本発明におけるエチレン系重合体のMFR(メルトフローレート、190℃、2.16kg荷重)は、好ましくは0.001g/10分〜1000g/10分であり、より好ましくは0.01g/10分〜100g/10分、更に好ましくは0.05g/10分〜50g/10分、特に好ましくは0.1g/10分〜50g/10分である。
なお、エチレン系重合体のMFRは、JIS K6760(190℃、2.16Kg荷重)に準拠して測定したときの値である。
本発明におけるエチレン系重合体の密度は、好ましくは0.85g/cm3〜0.97g/cm3であり、より好ましくは0.88g/cm3〜0.95g/cm3、更に好ましくは0.90g/cm3〜0.94g/cm3である。
なお、エチレン系重合体の密度は、JIS K7112に準拠して測定したときの値である。
本発明におけるエチレン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、好ましくは2.0〜10.0であり、より好ましくは2.0〜9.0、更に好ましくは2.5〜8.0、特に好ましくは2.5〜7.5である。
なお、エチレン系重合体の分子量分布(Mw/Mn)は、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)で定義され、ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、以下の条件で測定したときの値をいう。
F380、F288、F128、F80、F40、F20、F10、F4、F1、A5000、A2500、A1000。各々が0.5mg/mLとなるように、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)に溶解した溶液を0.2mL注入して較正曲線を作成する。較正曲線は、最小二乗法で近似して得られる三次式を用いる。分子量への換算に使用する粘度式[η]=K×Mαは、以下の数値を用いる。
PS:K=1.38×10−4、α=0.7
PE:K=3.92×10−4、α=0.733
PP:K=1.03×10−4、α=0.78
装置:Waters社製GPC(ALC/GPC 150C)
検出器:FOXBORO社製MIRAN 1A IR検出器(測定波長:3.42μm)
カラム:昭和電工社製AD806M/S(3本)
移動相溶媒:o−ジクロロベンゼン
測定温度:140℃
流速:1.0ml/分
注入量:0.2ml
試料の調製:試料は、ODCB(0.5mg/mLのBHTを含む)を用いて、1mg/mLの溶液を調製し、140℃で約1時間を要して溶解させる。なお、得られたクロマトグラムのベースラインと区間とは、図1に例示されるように行う。
本発明におけるエチレン系重合体は、分子量10万における分岐指数(ga’)が、好ましくは0.50〜0.99、より好ましくは0.50〜0.94、さらに好ましくは0.50〜0.87、よりさらに好ましくは0.55〜0.80である。分岐指数(ga’)が上記範囲の場合、伸長粘度挙動と溶融流動性とのバランスに優れたエチレン系重合体が得られる。
本発明のエチレン系重合体は、gb’が0.30〜0.75、好ましくは0.30〜0.68、より好ましくは0.35〜0.55であり、さらに好ましくは0.35〜0.50である。gb’値が0.75より大きいと該エチレン系重合体の成形加工性が不十分であったり、透明性が不足したりして好ましくない場合がある。gb’値が0.30より小さいと、エチレン系重合体の成形加工性は向上するが、成形体の衝撃強度が低下したり、透明性が悪化したりするので好ましくない場合がある。
なお、分岐指数(ga’およびgb’)は、以下の方法により測定したときの値である。
示差屈折計(RI)および粘度検出器(Viscometer)を装備したGPC装置として、Waters社のAlliance GPCV2000を用いた。また、光散乱検出器として、多角度レーザー光散乱検出器(MALLS)Wyatt Technology社のDAWN−Eを用いる。検出器は、MALLS、RI、Viscometerの順で接続した。移動相溶媒は、1,2,4−trichlorobenzene(酸化防止剤Irganox1076を0.5mg/mLの濃度で添加)である。流量は1mL/分である。カラムは、東ソー社GMHHR−H(S) HTを2本連結して用いる。カラム、試料注入部および各検出器の温度は、140℃である。試料濃度は1mg/mLとする。注入量(サンプルループ容量)は0.2175mLである。MALLSから得られる絶対分子量(M)、慣性二乗半径(Rg)およびViscometerから得られる極限粘度([η])を求めるにあたっては、MALLS付属のデータ処理ソフトASTRA(version4.73.04)を利用し、以下の文献を参考にして計算を行う。
1.Developments in polymer characterization,vol.4. Essex:Applied Science;1984.Chapter1.
2.Polymer,45,6495−6505(2004)
3.Macromolecules,33,2424−2436(2000)
4.Macromolecules,33,6945−6952(2000)
分岐指数(g’)は、サンプルを上記Viscometerで測定して得られる極限粘度(ηbranch)と、別途、線形ポリマーを測定して得られる極限粘度(ηlin)との比(ηbranch/ηlin)として算出する。
ポリマー分子に長鎖分岐が導入されると、同じ分子量の線形のポリマー分子と比較して慣性半径が小さくなる。慣性半径が小さくなると極限粘度が小さくなることから、長鎖分岐が導入されるに従い同じ分子量の線形ポリマーの極限粘度(ηlin)に対する分岐ポリマーの極限粘度(ηbranch)の比(ηbranch/ηlin)は小さくなっていく。したがって分岐指数(g’=ηbranch/ηlin)が1より小さい値になる場合には分岐が導入されていることを意味し、その値が小さくなるに従い導入されている長鎖分岐が増大していくことを意味する。
図2に上記GPC−VISによる解析結果の一例を示す。図2は、分子量(M)における分岐指数(g’)を表す。logM=5のg’値をga’、logM=6のg’値をgb’とした。ここで、線形ポリマーとしては、直鎖ポリエチレンStandard Reference Material 1475a(National Institute of Standards & Technology)を用いる。
(1)MFR:
JIS K6760に準拠し、190℃、2.16kg荷重で測定した。FR(フローレイト比)は、190℃、10kg荷重の条件で同様に測定したMFRであるMFR10kgとMFRとの比(=MFR10kg/MFR)から算出した。
前述した「6.エチレン系重合体の物性」の「(3)Mw/Mn」の項に記載の方法で測定した。
前述した「6.エチレン系重合体の物性」の「(4)分岐指数(ga’およびgb’)」の項に記載の方法で測定した。
[メタロセン化合物の合成]
(1)メタロセン化合物A:ジメチルシリレン(2,5−ジメチル−3−フェニル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
(1−1)2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4763-4773の実験項に記載の手順に従って、2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成を行なった。
(1−2)(2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
100mlフラスコに、2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン3.48g(15.38mmol)とTHF35mlとを加え溶液とした後、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)7.38ml(18.5mmol)を加え、10℃で3時間攪拌した。別途用意した100mlフラスコにジメチルジクロロシラン3.97g(30.76mmol)とTHF20mlとを加え、−78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。10℃で12時間攪拌した。揮発物を減圧留去で除くことで黄色溶液が得られた。この黄色溶液にTHF58.5mlを加えて溶液とし、−30℃でソジウムシクロペンタジエニリド/THF溶液(2M)8.08ml(16.2mmol)をゆっくり加えた。10℃で90分間攪拌した。反応物を氷水100mlにゆっくりと加え、酢酸エチル100mlで2回抽出し、得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル2.97g(収率55%)を得た。
(1−3)ジメチルシリレン(2,5−ジメチル−3−フェニル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
200mlフラスコに、(2,5−ジメチル−3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.97g(8.52mmol)、ジエチルエーテル30mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)7.16ml(17.9mmol)を滴下し、室温に戻し3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン90mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム2.08g(8.95mmol)を加え、徐々に室温に戻しながら一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、黄色粉末が得られた。この粉末をトルエン18mlとn−ペンタン6mlとの混合溶媒で洗浄し、メチルシリレン(2,5−ジメチル−3−フェニル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄色結晶0.98g(収率22%)を得た。
(2−1)4−フェニルチオフェン−2−カルボキシアルデヒドの合成
窒素下で100mlフラスコに4−ブロモチオフェン−2−カルボキシアルデヒド2.00g(11.49mmol)、フェニルボロン酸1.40g(11.49mmol)、炭酸ナトリウム2.44g(22.98mmol)とトルエン15ml、エタノール15ml、水5mlを加えた後、Pd(PPh3)4663.96mgを添加し、100℃で6時間撹拌した。酢酸エチル100mlで2回抽出し、得られた有機相を水50ml、飽和食塩水50mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、4−フェニルチオフェン−2−カルボキシアルデヒドの黄色固体1.60g(収率81.3%)を得た。
(2−2)3−(4−フェニル−2−チエニル)−プロピオン酸の合成
窒素下で300mlフラスコにトリエチルアミン29.53g(256.25mmol)を加え、ギ酸30.78g(640.64mmol)を0℃でゆっくりと添加した。混合物を25℃で1.5時間撹拌した後、DMF15mlを加えた。続いて、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサン−4,6−ジオン16.16g(112.11mmol)のDMF100ml溶液を加え、さらに4−フェニルチオフェン−2−カルボキシアルデヒド20.10g(106.77mmol)を25℃で添加した。混合物を100℃で72時間撹拌すると茶色の溶液となった。反応液を氷水150mlに加え、6N塩酸15mlでpHを1に調整することで、固体が析出した。析出した固体をろ取し、水20mlで5回、酢酸エチル100mlで2回それぞれ洗浄することで、3−(4−フェニル−2−チエニル)−プロピオン酸の黄色固体22.67g(収率91.40%)を得た。
(2−3)3−フェニル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オンの合成
100mlフラスコに3−(4−フェニル−2−チエニル)−プロピオン酸20.60g(88.68mmol)を加え、78〜83℃でEaton試薬23.06g(15.17ml、96.86mmol)を添加した。混合物を80℃で1時間撹拌した後、氷水200mlに注ぎ、ジクロロメタン200mlで3回抽出した。得られた有機相は炭酸ナトリウム水溶液200mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−フェニル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オンの淡黄色固体8.20g(収率43.2%)を得た。
(2−4)3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
窒素下で100mlフラスコに3−フェニル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オン3.00g(14.00mmol)と無水THF50mlとを加え、0℃でリチウムアルミニウムハイドライド425.04mg(11.20mmol)を添加した。混合物を20℃で1.5時間撹拌した後、反応物を氷水20mlへ注ぎ、酢酸エチル50mlで3回抽出した。得られた有機相を飽和塩化アンモニウム水溶液50mlで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して黄色固体2.85gを得た。
窒素下で300mlフラスコに上記の黄色固体2.85gとトルエン150mlとを加え、p−トルエンスルホン酸・一水和物25.06mg(131.80μmol)と2,6−ジ−t−ブチルフェノール27.19mg(131.80μmol)とを添加した。混合物を110℃で2時間撹拌すると淡黄色溶液が得られた。得られた淡黄色溶液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液50mlへ注ぎ、有機相を分離した。水相を酢酸エチル30mlで3回抽出し、先の有機相と混合して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの淡黄色オイル1.15g(収率44.0%)を得た。
(2−5)(3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに、3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン1.10g(5.55mmol)とTHF30mlとを加え溶液とした後、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)2.66ml(6.65mmol)を加え、10℃で3時間攪拌した。別途用意した100mlフラスコにジメチルジクロロシラン1.43g(11.10mmol)とTHF10mlとを加え、−78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。10℃で12時間攪拌した後、揮発物を減圧留去で除くことで淡黄色固体1.61gが得られた。この黄色溶液にTHF30mlを加えて溶液とし、−30℃でソジウムシクロペンタジエニリド/THF溶液(2M)3.05ml(6.1mmol)を加えた。10℃で90分間攪拌した。反応物を氷水20mlに加え、有機相を分離した。水相を酢酸エチル50mlで2回抽出し、先の有機相と混合して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの淡黄色オイル690mg(収率38.8%)を得た。
(2−6)ジメチルシリレン(3−フェニル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で200mlフラスコに、(3−フェニル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.50g(7.80mmol)、ジエチルエーテル50mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)6.55ml(16.4mmol)を滴下し、10℃で3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン90mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム1.91g(8.18mmol)を加え、3時間かけて10℃に昇温し、さらに10℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、黄色粉末が得られた。この粉末をトルエン11mlとn−ペンタン4mlとの混合溶媒で洗浄し、さらにジクロロメタン90mlで抽出して不溶分を除去した。得られたジクロロメタン溶液を減圧留去することでジメチルシリレン(3−フェニル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄色結晶0.9g(収率24%)を得た。
(3−1)4−ブロモチオフェン−2−カルボキシアルデヒドの合成
窒素下で300mlフラスコに3,4−ジブロモチオフェン17.00g(70.27mmol)とジエチルエーテル35mlとを加え、−78℃でn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)28.11ml(70.28mmol)をゆっくり滴下し、−78℃のまま15分間撹拌した。引き続き、DMF5.14g(70.27mmol)を加え、−78℃で3時間撹拌した。さらに、反応液を15℃へ昇温し、水40mlを加えた。ジエチルエーテル50mlで2回抽出し、有機相を炭酸カリウムで乾燥した。炭酸カリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、4−ブロモチオフェン−2−カルボキシアルデヒドの粗生成物15g(純度約80%)を得た。
(3−2)3−(4−ブロモ−3−チエニル)−プロピオン酸の合成
窒素下で300mlフラスコにギ酸7.54g(157.02mmol)を加え、トリエチルアミン6.36g(62.81mmol)を0℃でゆっくりと添加した。混合物を20℃で1.5時間撹拌した後、DMF50mlを加えた。続いて、2,2−ジメチル−1,3−ジオキサン−4,6−ジオン3.96g(27.48mmol)のDMF10ml溶液を加え、さらに4−ブロモチオフェン−2−カルボキシアルデヒド5.00g(26.17mmol)のDMF10ml溶液を20℃で添加した。混合物を100℃で12時間撹拌すると茶色の溶液となった。反応液を氷水100mlに加え、2N水酸化ナトリウム水溶液でpHを12に調整した。ジクロロメタン100mlで2回抽出し、水相を6N塩酸でpHを1に調整し、再びジクロロメタン100mlで3回抽出した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、3−(4−ブロモ−3−チエニル)−プロピオン酸の粗生成物4.30gを得た。
(3−3)3−ブロモ−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの合成
200mlフラスコにEaton試薬111.38g(73.28ml、467.89mmol)を加え、40℃で3−(4−ブロモ−3−チエニル)−プロピオン酸11.00g(46.79mmol)を添加した。混合物を40℃で30分間撹拌した後、氷水200mlに注ぎ、ジクロロメタン200mlで4回抽出した。得られた有機相は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液200mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−ブロモ−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの黄色固体1.90g(収率18.7%)を得た。
(3−4)3−(5−メチル−2−フリル)−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの合成
窒素下で500mlフラスコに3−ブロモ−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オン8.00g(36.85mmol)、Pd(dba)2423.81mg(737.00μmol)、トリフェニルホスフィン773.29mg(2.95mmol)とトルエン200mlとを加えた後、別途調製したトリ(n−ブチル)(5−メチル−2−フリル)すず16.41gのトルエン40ml溶液を添加し、110℃で16時間撹拌した。反応液を酢酸エチル300mlで希釈し、5%フッ化カリウム水溶液200mlで洗浄した。有機相を分離後、水相を酢酸エチル200mlで2回抽出し、得られた有機相を先の有機相と合わせ、飽和食塩水300mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、さらに酢酸エチル/石油エーテルの混合溶媒で再結晶し3−(5−メチル−2−フリル)−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの黄色固体7.04g(収率87.5%)を得た。
(3−5)3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
窒素下で100mlフラスコに3−(5−メチル−2−フリル)−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オン4.00g(18.33mmol)とエタノール40mlとを加え、20℃で4−メチルベンゼンスルホンヒドラジド3.58g(19.25mmol)とトルエンスルホン酸一水和物697.19mg(3.67mmol)とを添加した。混合物を78℃で16時間撹拌し、黄色の懸濁液が得られた。0℃に冷却し、ろ過で黄色固体を回収して0℃のエタノール10mlで3回洗浄した後、黄色固体を減圧乾燥した。
窒素下で500mlフラスコに得られた黄色固体とTHF300mlとを加え、−78℃でn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)16.04ml(40.1mmol)を滴下し、66℃で20分間撹拌した。反応液を氷水200mlに注ぎ、有機相を分離した後、水相を酢酸エチル200mlで2回抽出し、先の有機相と合わせ無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの黄色オイル2.27g(収率61.4%)を得た。
(3−6)(3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン1.00g(4.94mmol)とTHF20mlとを加え、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)2.37ml(5.93mmol)を加え、20℃で3時間攪拌した。続いて、−78℃でシクロペンタジエニルジメチルシリルクロリド/ヘキサン溶液(0.67M)11.06ml(7.41mmol)をゆっくり添加し、20℃で1.5時間撹拌した。反応液を氷水150mlに注ぎ、酢酸エチル100mlで4回抽出した。有機相を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの淡黄色オイル1.04g(収率64.9%)を得た。
(3−7)ジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で200mlフラスコに、(3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン1.20g(3.70mmol)、ジエチルエーテル18mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)3.11ml(7.78mmol)を滴下し、20℃で3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン50mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム947.93mg(4.07mmol)を加え、3時間かけて20℃に昇温し、さらに20℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、黄色粉末が得られた。この粉末をトルエン10mlとn−ペンタン5mlとの混合溶媒で洗浄し、さらにトルエン50mlで抽出して不溶分を除去した。得られたトルエン溶液を減圧留去することでジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの緑色固体270mg(収率15.1%)を得た。
(4−1)3−フェニル−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
窒素下で200mlフラスコに(2)メタロセン化合物Bの合成の(2−3)で得られる3−フェニル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オン8.00g(37.33mmol)とトルエン100mlとを加え、0℃でメチルマグネシウムブロミド(3M)18.67ml(56.01mmol)を添加し、15℃で12時間撹拌した。反応液を氷水100mlへ注ぎ、有機相を分離し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して茶色オイル8.3gを得た。
窒素下で1000mlフラスコに先の茶色オイル5.00gとトルエン500mlとを加え、20℃でトルエンスルホン酸一水和物41.29mg(217.1μmol)と2,6−ジ−t−ブチルフェノール44.79mg(217.1μmol)とを添加し、110℃で1時間撹拌した。室温まで冷却し、反応液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液100mlへ注いだ。有機相を分離し、水相を酢酸エチル100mlで3回抽出し、先の有機相と混合し無水硫酸ナトリウムで乾燥した。シリカゲルカラムで精製し、3−(5−メチル−2−フリル)−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの黄色オイル2.27g(収率61.4%)を得た。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−フェニル−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの黄色オイル1.80g(収率39.1%)を得た。
(4−2)(3−フェニル−4−メチル−6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに、3−フェニル−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン3.70g(17.43mmol)とTHF50mlとを加え溶液とした後、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)8.37ml(20.9mmol)を加え、10℃で3時間攪拌した。再び−78℃に冷却し、ジメチルジクロロシラン4.50g(34.86mmol)を素早く添加し、10℃で12時間攪拌した。揮発物を減圧留去で除くことで淡黄色オイル5.31gを得た。この黄色溶液にTHF60mlを加えて溶液とし、−78℃でソジウムシクロペンタジエニリド/THF溶液(2M)9.14ml(18.3mmol)を添加した。10℃で2時間攪拌し、反応物を氷水50mlに加え、有機相を分離した。水相を酢酸エチル100mlで2回抽出し、先の有機相と混合して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(3−フェニル−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの淡黄色オイル2.20g(収率32.1%)を得た。
(4−3)ジメチルシリレン(3−フェニル−4−メチル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で200mlフラスコに、(3−フェニル−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.20g(6.58mmol)、ジエチルエーテル50mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)5.53ml(13.8mmol)を滴下し、10℃で3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン70mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム1.69g(7.24mmol)を加え、3時間かけて10℃に昇温し、さらに10℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、茶色固体が得られた。この固体をトルエン11mlとn−ペンタン4mlとの混合溶媒で洗浄し、減圧乾燥することでジメチルシリレン(3−フェニル−4―メチル―シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの淡緑色固体1.40g(収率43.0%)を得た。
(5−1)3−アセチル−4−ブロモチオフェンの合成
窒素下で500mlフラスコに3,4−ジブロモチオフェン40.00g(165.34mmol)とジエチルエーテル200mlとを加え、−78℃でn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)66.14ml(165.4mmol)をゆっくり滴下し、−78℃のまま30分間撹拌した。引き続き、−78℃でN−メトキシ―N―メチル−アセトアミド20.46g(198.41mmol)を加え、20℃で12時間撹拌した。反応液を2N塩酸でpH=7に調整し、酢酸エチル100mlで3回抽出した。有機相を水100mlで洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−アセチル−4−ブロモチオフェンの淡黄色オイル19.0g(収率56.0%)を得た。
(5−2)3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸エチルの合成
窒素下で500mlフラスコに亜鉛22.96g(351.10mmol)とTHF180mlとを加え、20℃でトリメチルシリルクロリド3.18g(29.26mmol)を添加し、30分間撹拌した。混合物を40℃に加温し、ブロモ酢酸エチル29.32g(175.55mmol)をゆっくりと添加し、40℃で2時間撹拌して茶色の懸濁液を得た。別途用意した500mlフラスコに窒素下で3−アセチル−4−ブロモチオフェン30.00g(146.29mmol)とTHF80mlとを加え、66℃で先の茶色懸濁液をゆっくり添加し、66℃のまま6時間撹拌した。反応液を氷水400mlに注ぎ酢酸エチル200mlで2回抽出した。有機相を水100mlで3回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸エチルの茶色オイル40.00gを得た。
(5−3)3−(4−ブロモ−3−チエニル)−酪酸エチルの合成
窒素下で1000mlフラスコに3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸エチル40.00g(136.43mmol)とトリエチルシラン19.04g(163.72mmol)とトリフルオロ酢酸308.02g(2.70mol)とを加え、71℃で4時間撹拌した。反応液を濃縮し、酢酸エチル500mlに溶解して、炭酸ナトリウム水溶液でpH=7に調整した。有機相を分離し、水100mlで3回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸エチルの茶色オイル55.00gを得た。
(5−4)3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸の合成
窒素下で1000mlフラスコに3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸エチル50.00g(180.39mmol)とエタノール300mlとを加え、20℃で水酸化カリウム40.49g(721.56mmol)を添加し、78℃で12時間撹拌した。反応液を濃縮し、水300を加え酢酸エチル100mlで3回抽出した。水相を6N塩酸でpH=3に調整し、ジクロロメタン200mlで3回抽出した。有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸の茶色オイル25.00gを得た。
(5−5)3−ブロモ−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの合成
窒素下で500mlフラスコに3−(4−ブロモ−3−チエニル)−3−ヒドロキシ酪酸30.00g(120.42mmol)を加え、20℃で塩化チオニル246.00g(2.07mol)を添加した。混合物を76℃で3時間撹拌し、未反応の塩化チオニルを減圧留去で除いた。引き続き、ジクロロメタン200mlを加え、0℃で塩化アルミニウム19.14g(143.51mmol)を添加し、20℃で2時間撹拌した。反応液を氷水200mlに注ぎ、ジクロロメタン200mlで3回抽出し、有機相を水100mlで3回洗浄して、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、3−ブロモ−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの茶色オイル24.50gを得た。
(5−6)3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの合成
窒素下で500mlフラスコに3−ブロモ−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オン13.50g(58.41mmol)、Pd(dba)2671.77mg(1.17mmol)、トリフェニルホスフィン1.23g(4.67mmol)とトルエン250mlとを加えた後、別途調製したトリ(n−ブチル)(5−メチル−2−フリル)すず26.02g(70.10mmol)を添加し、110℃で12時間撹拌した。反応液を5%フッ化カリウム水溶液400mlに注ぎ、酢酸エチル200mlで3回抽出し、水100mlで3回洗浄して、有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オンの淡黄色オイル9.30g(収率68.54%)を得た。
(5−7)3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
窒素下で100mlフラスコに3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−6−オン5.00g(21.52mmol)とエタノール40mlとを加え、20℃で4−メチルベンゼンスルホンヒドラジド4.81g(25.82mmol)とトルエンスルホン酸一水和物1.02g(5.38mmol)とを添加した。混合物を78℃で18時間撹拌し、黄色の懸濁液が得られた。ろ過で黄色固体を回収し、エタノール10mlで2回洗浄した後、減圧乾燥し黄色固体4.6gを得た。この反応をもう一度行ない、黄色固体を合計で6.8g確保した。
窒素下で200mlフラスコに得られた黄色固体5.00gとTHF60mlとを加え、−78℃でn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)12.48ml(31.20mmol)を滴下し、66℃で1時間撹拌した。反応液を氷水80mlに注ぎ、酢酸エチル60mlで3回抽出して、得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの黄色オイル1.60g(収率59.3%)を得た。
(5−8)(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン2.00g(9.25mmol)とTHF20mlとを加え、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)4.07ml(10.18mmol)を加え、20℃で3時間攪拌した。続いて、−78℃でシクロペンタジエニルジメチルシリルクロリド/ヘキサン溶液(0.67M)15.19ml(10.18mmol)をゆっくり添加し、20℃で1.5時間撹拌した。反応液を氷水150mlに注ぎ、酢酸エチル100mlで4回抽出した。有機相を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル1.46g(収率46.6%)を得た。
(5−9)ジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で200mlフラスコに、(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン1.46g(4.31mmol)、ジエチルエーテル20mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)3.62ml(9.05mmol)を滴下し、20℃で3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン55mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム1.10g(4.74mmol)を加え、3時間かけて20℃に昇温し、さらに20℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、茶色粉末が得られた。この粉末をトルエン5mlとn−ペンタン10mlとの混合溶媒で洗浄し、さらにトルエン100mlで抽出して不溶分を除去した。得られたトルエン溶液を減圧留去することでジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの緑色固体207mg(収率9.67%)を得た。
(6−1)(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに(5)メタロセン化合物Eの合成の(5−7)で得られる3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン2.50g(11.56mmol)と無水THF40mlとを加え、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)5.78ml(14.45mmol)を加え、20℃で3時間攪拌した。続いて、−78℃でシクロペンタジエニルジメチルシリルクロリド/ヘキサン溶液(0.67M)22.94ml(15.37mmol)をゆっくり添加し、20℃で1.5時間撹拌した。反応液を氷水150mlに注ぎ、酢酸エチル150mlで3回抽出した。有機相を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル2.48g(収率54.4%)を得た。
(6−2)ジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で100mlフラスコに、(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―6−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−6−イル)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)ジメチルシラン1.06g(2.69mmol)、ジエチルエーテル20mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)2.64ml(6.60mmol)を滴下し、20℃で3時間撹拌した。反応液の溶媒を減圧留去し、ジクロロメタン40mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム689.57mg(2.96mmol)を加え、3時間かけて20℃に昇温し、さらに20℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで、黄色粉末が得られた。この粉末をトルエン15mlとn−ペンタン25mlとの混合溶媒で洗浄し、さらにトルエン150mlで抽出して不溶分を除去した。得られたトルエン溶液を減圧留去することでジメチルシリレン(3−(5−メチル−2−フリル)−4―メチル―シクロペント[2,3−b]チオフェン−6−イル)(2,3,4,5−テトラメチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄色固体409mg(収率27.4%)を得た。
(7−1)2,5―ジメチル―シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オンの合成
300mlフラスコにEaton試薬152.04g(638.69mmol)を加え、78〜83℃で2−メチルチオフェン10.00g(101.86mmol)とメタクリル酸10.52g(122.24mmol)との混合物を30分掛けて添加した。混合物を80℃で5分間撹拌した後、氷水200mlに徐々に注ぎ、ジクロロメタン300mlで抽出した。有機相を分離し、水相をジクロロメタン300mlで2回抽出した。得られた有機相を合わせて飽和炭酸ナトリウム水溶液300mlで2回洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2,5―ジメチル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オンの黄色液体4.90g(収率28%)を得た。
(7−2)2,5―ジメチル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの合成
窒素下で100mlフラスコに2,5―ジメチル−シクロペンテノ[2,3−b]チオフェン−4−オン4.90g(29.48mmol)と無水THF50mlとを加え、0℃でリチウムアルミニウムハイドライド1.34g(35.38mmol)を添加した。混合物を15℃で2時間撹拌した後、反応物を氷水100mlへゆっくり注ぎ、酢酸エチル300mlで2回抽出した。得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して黄色固体4.44gを得た。
窒素下で50mlフラスコに上記の黄色固体780mgとトルエン15mlとを加え、p−トルエンスルホン酸・一水和物44.13mg(232.00μmol)と2,6−ジ−t−ブチルフェノール9.57mg(46.40μmol)とを添加した。混合物を110℃で10分間撹拌した後、室温に戻し、飽和炭酸ナトリウム水溶液50mlと水50mlとでそれぞれ洗浄した。得られた有機相を無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、2,5―ジメチル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェンの黄色オイル460.00mg(収率66%)を得た。
(7−3)(2,5―ジメチル−4−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−4−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの合成
窒素下で100mlフラスコに、2,5―ジメチル−6−ヒドロシクロペンタ[1,2−b]チオフェン2.06g(13.71mmol)とTHF30mlとを加え溶液とした後、−78℃に冷却してn−ブチルリチウム/ヘキサン溶液(2.5M)6.58ml(16.5mmol)を加え、15℃で3時間攪拌した。別途用意した100mlフラスコにジメチルジクロロシラン3.54g(27.42mmol)とTHF10mlとを加え、−78℃に冷却して先の反応溶液を加えた。10℃で12時間攪拌した後、揮発物を減圧留去で除くことで黄色オイル3.33gが得られた。この黄色オイル2.57gにTHF30mlを加えて溶液とし、−78℃でソジウムシクロペンタジエニリド/THF溶液(2M)6.18ml(12.4mmol)を加えた。15℃で2時間攪拌した。反応物を氷水50mlに加え、有機相を分離した。水相を酢酸エチル100mlで2回抽出し、先の有機相と混合して無水硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過し、溶液を減圧留去して、シリカゲルカラムで精製し、(2,5―ジメチル−4−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−4−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシランの黄色オイル1.76g(収率57.6%)を得た。
(7−4)ジメチルシリレン(2,5―ジメチル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−4−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成
窒素下で200mlフラスコに、(2,5―ジメチル−4−ヒドロシクロペンタ[2,3−b]チオフェン−4−イル)(シクロペンタジエニル)ジメチルシラン2.40g(8.81mmol)、ジエチルエーテル30mlを加え、−78℃まで冷却した。ここにn−ブチルリチウム/n−ヘキサン溶液(2.5M)7.40ml(18.5mmol)を滴下し、15℃で3時間撹拌した。
反応液の溶媒を減圧留去し、黄色固体2.50gを得た。この黄色固体1.95g(6.86mmol)にジクロロメタン80mlを加え、−78℃まで冷却した。そこに、四塩化ジルコニウム1.68g(7.20mmol)を加え、3時間かけて20℃に昇温し、さらに20℃で一夜撹拌した。反応液をろ過して得られたろ液から溶媒を減圧留去することで黄色粉末が得られた。この粉末をトルエン34mlとn−ペンタン11mlとの混合溶媒で抽出して不溶分を除き、得られた溶液を減圧留去することで黄緑色固体が得られた。さらにこの固体をジクロロメタン50mlで抽出し、得られた溶液を減圧留去することでジメチルシリレン(2,5―ジメチル−シクロペント[2,3−b]チオフェン−4−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの黄緑色固体0.92g(収率31%)を得た。
ジメチルシリレン(4−フェニル−インデニル−1−イル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジクロリドの合成は、特開2011−137146の実施例(合成例5)に記載の手順に従って合成した。
(1)固体触媒の調製
窒素雰囲気下、200ml二口フラスコに600℃で5時間焼成したシリカ5gを入れ、150℃のオイルバスで加熱しながら真空ポンプで1時間減圧乾燥した。別途用意した100ml二口フラスコに窒素雰囲気下でメタロセン化合物A64mgを入れ、脱水トルエン13.4mlで溶解した。室温でメタロセン化合物Aのトルエン溶液にアルベマール社製の20%メチルアルミノキサン/トルエン溶液8.6mlを加え30分間撹拌した。真空乾燥済みシリカの入った200ml二口フラスコを40℃のオイルバスで加熱および撹拌しながら、メタロセン化合物Aとメチルアルミノキサンとの反応物のトルエン溶液を全量加えた。40℃で1時間撹拌した後、40℃に加熱したままトルエン溶媒を減圧留去することで固体触媒を得た。
上記参考例1の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
すなわち、攪拌および温度制御装置を有する内容積1リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、充分脱水および脱酸素したヘプタン500ml、トリエチルアルミニウムを57mg、水素を常圧で34ml導入した後、撹拌しながら75℃へ昇温した。1−ブテンをエチレンに対して5モル%含むエチレンを分圧が1.4MPaになるまで導入し、上記固体触媒0.100gのヘプタンスラリー10mlをアルゴンガスで圧入し、エチレン分圧1.4MPa、温度75℃を保って60分間重合を継続した。
その結果、23.6gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.05g/10分であった。重合条件を表6に、重合結果を表7にまとめた。
参考例1で得られた固体触媒0.100gを用い、1−ブテン10重量%を含むエチレンを導入する前に水素を常圧で68ml導入した以外は、参考例1と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、25.2gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.35g/10分であった。重合条件を表6に、重合結果を表7にまとめた。
上記参考例1の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
すなわち、攪拌および温度制御装置を有する内容積1.5リットルのステンレス鋼製オートクレーブに、充分脱水および脱酸素したイソブタン800ml、トリエチルアルミニウムを34mg、窒素で濃度5%に希釈した水素を常圧で6483ml、1−ブテンを0.6MPaで10ml導入した後、撹拌しながら75℃へ昇温した。エチレンを分圧が1.4MPaになるまで導入し、上記固体触媒0.093gを窒素ガスで圧入し、エチレン分圧1.4MPa、温度75℃を保って60分間重合を継続した。
その結果、108.0gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.20g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物B60mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記実施例4の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
実施例4の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.209gを用い、1−ブテンを0.6MPaで30ml導入し、水素を導入しなかった以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、53.3gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは3.55g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物C61mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記実施例5の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
実施例5の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.179gを用い、1−ブテンを0.6MPaで30ml導入し、水素を導入しなかった以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、30.4gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは2.11g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物D62mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記実施例6の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
実施例6の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.062gを用い、1−ブテンを0.6MPaで70ml導入し、窒素で濃度5%に希釈した水素を常圧で540ml導入した以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、40.0gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.12g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物E62mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記実施例7の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
実施例7の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.069gを用い、1−ブテンを0.6MPaで70ml導入し、窒素で濃度5%に希釈した水素を常圧で550ml導入した以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、5.6gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.24g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物F69mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記実施例8の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
実施例8で得られた固体触媒0.038gを用い、1−ブテンを0.6MPaで70ml導入し、窒素で濃度5%に希釈した水素を常圧で1958ml導入した以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、92.2gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.10g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物G54mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記比較例1の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
比較例1の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.108gを用い、1−ブテンを0.6MPaで10ml導入し、窒素で濃度5%に希釈した水素を常圧で6012ml導入した以外は、参考例3と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、38.0gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは1.87g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
(1)固体触媒の調製
メタロセン化合物Aの代わりにメタロセン化合物H51mgを用いた以外は、(参考例1)の(1)固体触媒の調製と同様に固体触媒を調製した。
(2)エチレン・1−ブテン共重合体の製造
上記比較例2の(1)固体触媒の調製で得た固体触媒を用いてエチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
比較例2の(1)固体触媒の調製で得られた固体触媒0.200gを用い、1−ブテン10重量%を含むエチレンを導入する前に水素を常圧で68ml導入した以外は、参考例1と同様に、エチレン・1−ブテン共重合体を製造した。
その結果、17.0gのエチレン・1−ブテン共重合体が生成した。得られた共重合体のMFRは0.54g/10分であった。重合条件を表8に、重合結果を表9にまとめた。
表7から、本発明に係るメタロセン化合物を含む触媒を用いた参考例1及び2では、得られたエチレン系重合体のga’値が0.94以下及びgb’値が0.67であり、長鎖分岐が導入されたエチレン系重合体が得られたことが明らかにされた。g’値の記載について、信頼できるgb’値が得られない場合は−と記した。またg’の極小値がlogM=5からlogM=6の間に存在する場合は、その極小値をgb’の欄に( )内に記した。
また、表9から、本発明に係るメタロセン化合物を含む触媒を用いた参考例3及び実施例4〜7では、得られたエチレン系重合体のga’値が0.76〜0.89と比較例1及び2のga’値と同等またはそれ以下の値を示している。そして、参考例3及び実施例4〜7のエチレン系重合体のgb’値は0.38〜0.59と比較例1及び2のgb’値より低く、シクロペンタチオフェンの3位に置換基を有していないメタロセン化合物(比較例1)、あるいはシクロペンタチオフェンの代わりにインデンを有するメタロセン化合物(比較例2)より長鎖分岐が多く導入されたエチレン系重合体が得られたことが明らかにされた。当該エチレン系重合体は、伸長粘度挙動と溶融流動性のバランスに優れたエチレン系重合体であって、成形加工性が良好である。さらに、実施例8で得られたエチレン系重合体のga’値およびgb’値は比較例1および比較例2と同等ではあるが、重合活性が非常に高い結果が得られており、生産性も良好である。
Claims (15)
- 下記一般式(1)で示されるメタロセン化合物。
[式(1)中、M1は、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。Q1およびQ2は、それぞれ独立して、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。R1、R2、R3、およびR4は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を示し、結合しているQ1およびQ2の少なくとも1つと一緒に環を形成していてもよい。mは、0または1であり、mが0の場合、Q1は、R9およびR10を含む共役5員環と直接結合している。R5、R6、R7、R8 、R 10およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示す。R 9 は、水素原子を示す。R11は、次の一般式(1−a)で示される置換もしくは無置換のアリール基を示す。
式(1−a)中、Y1は、周期表14族、15族または16族の原子を示す。R13、R14、R15、R16およびR17は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示し、R13、R14、R15、R16およびR17は隣接する置換基同士でそれらに結合している原子と一緒に環を形成していてもよい。nは、0または1であり、nが0の場合、Y1に置換基R13が存在しない。pは、0または1であり、pが0の場合、R16とR16が結合する炭素原子とは存在せず、R15が結合する炭素原子とR17が結合する炭素原子とは直接結合している。] - 下記一般式(2)で示されるメタロセン化合物。
[式(2)中、M1は、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。Q1は、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を示し、結合しているQ1と一緒に環を形成していてもよい。R5、R6、R7、R8 、R 10およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示す。R 9 は、水素原子を示す。R18、R19、R20、R21およびR22は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示し、R18、R19、R20、R21およびR22は隣接する置換基同士でそれらに結合している原子と一緒に環を形成していてもよい。] - 下記一般式(3)で示されるメタロセン化合物。
[式(3)中、M1は、Ti、ZrまたはHfのいずれかの遷移金属を示す。X1およびX2は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、酸素若しくは窒素を含む炭素数1〜20の炭化水素基、炭素数1〜20の炭化水素基置換アミノ基または炭素数1〜20のアルコキシ基を示す。Q1は、炭素原子、ケイ素原子またはゲルマニウム原子を示す。R1およびR2は、それぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜10の炭化水素基を示し、結合しているQ1と一緒に環を形成していてもよい。R5、R6、R7、R8 、R 10およびR12は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示す。R 9 は、水素原子を示す。Z1は、酸素原子または硫黄原子を示す。R23、R24、R25は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン、炭素数1〜20の炭化水素基、ケイ素数1〜6を含む炭素数1〜18のケイ素含有炭化水素基、炭素数1〜20のハロゲン含有炭化水素基、酸素を含む炭素数1〜20の炭化水素基または炭素数1〜20の炭化水素基置換シリル基を示し、R23、R24およびR25は隣接する置換基同士でそれらが結合している炭素原子と一緒に環を形成していてもよい。] - 前記一般式(1)、(2)または(3)中、Q1がケイ素原子であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメタロセン化合物。
- 前記一般式(1)、(2)または(3)中、M1がジルコニウムまたはハフニウムであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメタロセン化合物。
- 前記一般式(1)、(2)または(3)中、M1がジルコニウムであることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のメタロセン化合物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒成分。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のメタロセン化合物を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
- 次の必須成分(A)、(B)および(C)を含むことを特徴とするオレフィン重合用触媒。
成分(A):請求項1〜6のいずれかに記載のメタロセン化合物
成分(B):成分(A)のメタロセン化合物と反応してカチオン性メタロセン化合物を生成させる化合物
成分(C):微粒子担体 - 成分(B)がアルミノキサンであることを特徴とする請求項9に記載のオレフィン重合用触媒。
- 成分(C)がシリカであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載のオレフィン重合用触媒。
- 更に、次の成分(D)を含むことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒。
成分(D):有機アルミニウム化合物 - 請求項8〜12のいずれかに記載のオレフィン重合用触媒を用いてオレフィンを重合させることを特徴とするオレフィン系重合体の製造方法。
- オレフィンが少なくともエチレンを含むことを特徴とする請求項13に記載のオレフィン系重合体の製造方法。
- オレフィン系重合体がエチレン系重合体であることを特徴とする請求項14に記載のオレフィン系重合体の製造方法。
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