JP6957818B2 - アリールアミノシラン化合物、プロピレン重合触媒およびその製造や応用 - Google Patents

アリールアミノシラン化合物、プロピレン重合触媒およびその製造や応用 Download PDF

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Description

本発明は、オレフィン触媒重合の分野、特にアリールアミノシラン化合物、プロピレン重合触媒およびその製造や応用に関する。
マグネシウム、チタン、ハロゲン、電子供与体を基本成分とする固体触媒は、CH=CHRプロピレン重合反応に用いることができる。重合反応に使用されている場合に、助触媒であるアルキルアルミニウム化合物及び外部電子供与体成分を同時に添加する必要がある。プロピレンの規則性重合において、外部電子供与体を添加しないと、多くの触媒で得られる重合体はアイソタクティシティーが低く、一般に90%未満であり、工業的な生産や重合体の応用には不利である。そのため、多くのプロピレン重合触媒においては、外部電子供与体の添加が重要な役割を果たしている。
現在、外部電子供与体の種類は当初の安息香酸エステル類から現在広く使用されているオルガノシロキサン類まで進んでいる。US4562173には、一般式SiR(OR’)4−m(ただし、Rが水素原子、アルキル基又はアリール基であり、R’がアルキル基又はアリール基であり、mが0≦m≦4である)のオルガノシロキサン化合物を含むオレフィン重合用触媒の組成が開示されている。この特許に公開した実施例は、フェニルトリエトキシシランを外部電子供与体として使用しプロピレン重合を行う場合に、ポリプロピレン生成物のアイソタクティシティーが対比実施例におけるp−メチル安息香酸エチルを外部電子供与体とする場合よりも顕著に高いことを示している。特許CN1176258にはプロピレン重合や共重合の触媒系及び重合方法が開示されている。前記の触媒系は、通常担体に担持されるZiegler−Natta触媒と一般式SiR(OR’)4−m(ただし、Rがアルキル基、シクロアルキル基、アリール基及びビニル基から選ばれる基であり、R’がアルキル基であり、mが0〜3である。なお、Rがアルキル基である場合にR’と同一であってもよい。mが0、1又は2である場合、R’基が同一であっても異なっていてもよい。mが1、2又は3である場合、R基が同一であっても異なっていてもよい。)の外部電子供与体との組み合わせを含む。より具体的には、この触媒系の外部電子供与体は、シクロヘキシルメチルジメトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジ−t−ブチルジメトキシシラン、シクロヘキシルイソプロピルジメトキシシラン又はジシクロペンタニルジメトキシシランから選ばれることができる。この触媒系は、活性が高く、重合体のキシレン可溶分含有量を0.6〜3.0wt%の範囲に良好に制御し、高結晶化度のポリプロピレン生成物を得ることができる。前記の外部電子供与体は、ジシクロペンチルジメトキシシランが特に好ましい。当該特許に公開の実施例では、ジシクロペンチルジメトキシシランの場合に、他の幾つかの外部電子供与体と比べて、重合生成物のキシレン可溶分含有量が最も低く、アイソタクティシティーが最も高いことが示されている。
オレフィン触媒重合に用いるオルガノシロキサン系外部電子供与体は多くの特許に報告されているが、アリールアミノシラン系外部電子供与体に関する報告がない。本発明は、新規なアリールアミノシラン化合物の合成が考案され、それを外部電子供与体としてプロピレン重合反応への応用性能が検討されている。
本発明は、以上の背景技術に基づき、アリールアミノシラン化合物、プロピレン重合触媒およびその製造や応用を提供する。本発明によるアミノシラン化合物は、プロピレン触媒重合の外部電子供与体として使用すると、優れた水素感度を示している。
以上の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を採用する。
本発明の第一の態様は、式(I)で表される構造を有することを特徴とするアリールアミノシラン化合物を提供する。
Figure 0006957818
[式中、Rは、C−Cの直鎖若しくは分岐のアルキル基又はC−Cのシラン基であり、
、R、R、R及びRは、それぞれ独立に、H又はC−C12の直鎖又は分岐のアルキル基であり、
、R及びRは、それぞれ独立に、C−Cの直鎖又は分岐のアルキル基又はC−Cの直鎖又は分岐のアルコキシ基である。
本発明のアリールアミノシラン化合物は、式(I)において、好ましくは、Rが、メチル基、エチル基、プロピル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルエチルシリル基又はメチルジエチルシリル基である。
本発明のアリールアミノシラン化合物は、式(I)において、好ましくは、R、R、R、R及びRが、それぞれ独立に、H、メチル基、エチル基、プロピル基又はイソプロピル基であり、同一であっても異なっていてもよい。
本発明のアリールアミノシラン化合物は、式(I)において、好ましくは、R、R及びRが、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基であり、同一であっても異なっていてもよい。
一つの好ましい態様として、本発明のアリールアミノシラン化合物は、式(I)において、Rがメチル基又はトリメチルシリル基である。R、R、R、R及びRがいずれもHであり、あるいは、R、R及びRがいずれもHであり、R及びRがいずれもイソプロピルである。R、RおよびRが、それぞれ独立に、メチル基、メトキシ基又はエトキシ基である。
本発明の好ましい実施例におけるアリールアミノシラン化合物は、(N−メチルアニリノ)トリメトキシシラン、(N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシラン、(N−メチルアニリノ)トリエトキシシラン、(N−メチルアニリノ)メチルジエトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリエトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジエトキシシランである。
本発明の第二の態様は、反応式(1)のような上記アリールアミノシラン化合物の製造方法を提供する。
Figure 0006957818
この製造方法は、保護ガス雰囲気且つ−80℃〜30℃の条件下で、式(II)で示されるアリールアミンとアルキルリチウムとを有機溶媒に反応させて、反応系が分離せず、RSiClを加えて−80℃〜30℃で反応させ、反応終了後に前記アリールアミノシラン化合物を得る工程を含む。
Figure 0006957818
式(II)で表されるアリールアミンは、ブチルリチウムのような強塩基と反応してアミンリチウム塩化合物を生成し、分離せずにそのままRSiClと反応して、式(I)で表されるアリールアミノシラン化合物を得ることができる。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、該アリールアミンとアルキルリチウムとのモル比が1:(1〜3)である。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記アリールアミンとRSiClとのモル比が1:(1〜3)である。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、アリールアミンとアルキルリチウムとを1〜48時間反応させ、RSiClを加えた後、1〜48時間反応させる。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記アリールアミンが、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N−メチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、N−メチル−2,6−ジメチルアニリン、N−メチル−2,4,6−トリメチルアニリン、N−メチル−2,4,6−トリイソプロピルアニリン、N−エチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、N−エチル−2,6−ジメチルアニリン、N−エチル−2,4,6−トリメチルアニリン、N−エチル−2,4,6−トリイソプロピルアニリン、2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリン、2,6−ジメチル−N−トリメチルシリルアニリン、2,4,6−トリメチル−N−トリメチルシリルアニリン又は2,4,6−トリイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリンである。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記RSiClが(CHO)SiCl、(CO)SiCl、CH(CHO)SiCl、CH(CO)SiCl、(CO)SiCl、(CO)SiCl、(CHO)(CO)SiCl、(CO)SiCl、(CHO)(CO)SiCl、(CHO)(CO)(CO)SiCl、CH(CO)SiCl、CH(CO)SiCl、C(CHO)SiCl、C(CO)SiCl、C(CO)SiCl又はC(CO)SiClである。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記アルキルリチウムがブチルリチウムである。より好ましくは、n−ブチルリチウムである。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記保護ガスが窒素ガス、ヘリウムガス又はアルゴンガスである。
本発明の第二の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、有機溶媒が特に限定されないが、好ましくは、前記有機溶媒がトルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのうちの1つ又は複数種の混合溶媒である。より好ましくは、前記有機溶媒がテトラヒドロフラン又はトルエンである。
さらに、本発明は、反応式2及び反応式3のような上記アリールアミノシラン化合物の他の製造方法を提供する。
Figure 0006957818
Figure 0006957818
この製造方法は、保護ガス雰囲気且つ−80℃〜30℃の条件下で、式(II)で示されるアリールアミンとアルキルリチウムとを有機溶媒に反応させて、反応系が分離せず、(RSiCl4−mを加えて反応し続け、反応終了後に式(III)で表される中間体を得る工程と、式(III)で表される中間体を有機溶媒に溶解し、これにROHを加えて0℃〜60℃で反応させ、式(IV)の化合物を得る工程とを含む。
Figure 0006957818
Figure 0006957818
[式中、Rがメチル基であり、mが0又は1である。]
Figure 0006957818
[式中、RがC−Cのアルキル基である。]
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、アリールアミンとアルキルリチウムとを1〜48時間、好ましくは2時間反応させ、(RSiCl4−mを加えて24時間反応し続け、式(III)の中間体とROHとを4〜60時間反応させる。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、アリールアミンとアルキルリチウムとのモル比が1:(1〜3)である。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、前記アリールアミンと(RSiCl4−mとのモル比が1:(1〜3)である。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、前記式(III)の中間体とROHとのモル比が1:(1〜100)である。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、前記mが1であり、前記Rがメチル基又はエチル基である。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記アルキルリチウムがブチルリチウムである。より好ましくは、n−ブチルリチウムである。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、好ましくは、前記保護ガスが窒素ガス、ヘリウムガス又はアルゴンガスである。
本発明の第三の態様によるアリールアミノシラン化合物の製造方法において、有機溶媒が特に限定されないが、好ましくは、前記有機溶媒がトルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのうちの1つ又は複数種の混合溶媒である。より好ましくは、前記有機溶媒がテトラヒドロフラン又はトルエンである。
以上の製造方法における式(II)アリールアミンは、反応式4によって合成される。
Figure 0006957818
この反応は、温度が−80℃〜30℃の範囲で行うことができる。二段の反応時間が1〜48時間であれば良い。一段目では、反応温度が0℃〜10℃であることが好ましく、反応時間が2〜4時間であることが好ましい。二段目では、好ましくは、反応温度が25℃〜30℃であり、反応時間が24〜30時間である。一段目で生成したリチウム塩は、結晶の濃縮により分離精製することができる。このようなリチウム塩は空気に対する感度が高いので、本発明では分離せず、そのままRXと反応することになる。RXにおけるRは式(I)で定義され、Xは塩素又は臭素である。
以上の反応式1〜反応式4に係る反応は、いずれも無水無酸素反応であり、Schlenk技術で真空ラインやグローブボックスに行われる。用いる溶媒はいずれも無水無酸素処理されたものである。実験過程全体で用いられるテトラヒドロフラン、n−ヘキサン、トルエン等の溶媒は、通常の脱気・脱水処理を経る必要がある。反応実例において特に説明しない。
本発明の第四の態様は、固体チタン触媒成分と、アルキルアルミニウム化合物成分と、以上のアリールアミノシラン化合物成分とを含むプロピレン重合触媒を提供する。
このプロピレン重合触媒は、前記プロピレン重合触媒における各成分間の割合がチタン:アルミニウム:珪素のモル比で1:(5〜1000):(1〜500)であることが好ましい。より好ましくは、1:(50〜150):(5〜50)である。
本発明のプロピレン重合触媒において、好ましくは、前記アルキルアルミニウム化合物の一般式はAlR(3−n)[式中、Rが水素又はC〜C20のアルキル基、アラルキル基又はアリール基であり、Xがハロゲンであり、nが1〜3の整数である]である。より好ましくは、前記アルキルアルミニウム化合物が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、トリオクチルアルミニウム、モノヒドロジエチルアルミニウム、モノヒドロジイソブチルアルミニウム、モノクロロジエチルアルミニウム、モノクロロジイソブチルアルミニウム又はジクロロエチルアルミニウムである。
本発明のプロピレン重合触媒において、好ましくは、前記固体チタン触媒がチタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒である。
本発明のプロピレン重合触媒において、好ましくは、チタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒が、ハロゲン化マグネシウムと、これに担持された少なくとも1つのTi−ハロゲン化物結合を有するチタン化合物及び内部電子供与体化合物である。
本発明のプロピレン重合触媒において、好ましくは、内部電子供与体化合物が多価カルボン酸エステル、酸無水物、ケトン、エーテル又はスルホニル化合物である。
本発明のプロピレン重合触媒において、チタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒は、以下の2つの方法で調製されることが好ましい。
(方法1)
アルコール類とハロゲン化マグネシウム及び炭化水素系溶媒とをカルボン酸無水物系化合物の存在下で反応させ、ハロゲン化マグネシウムのアルコール和物を得、さらにアルコール和物の均一溶液と液体チタン化合物とを低温で接触させ、その後温度を上げ、低温から高温までのハロゲン化マグネシウムがチタン化合物における析出に重結晶過程が存在することに基づいて、昇温過程で一定量の内部電子供与体化合物を加えて反応させ、昇温し続け、反応温度になると一定量の内部電子供与体化合物をさらに加えて反応し続け、濾過、洗浄、乾燥して固体チタン触媒を得る。
(方法2)
四塩化チタン溶液に、一般式MgCl−nROHの球状塩化マグネシウムのアルコール和物の粒子を低温で加え、時間をかけて反応させる。40℃〜100℃に徐々に昇温し、一種又は二種の内部電子供与体を加え、時間をかけて反応し続ける。ろ過して、一定量の四塩化チタンを加え、時間をかけて反応させる。なお、四塩化チタンの添加とろ過工程が1〜3回繰り返してもいい。最後に不活性炭化水素系溶媒で洗浄し、乾燥して、球状固体触媒を得る。
本発明の第五の態様は、以上のアリールアミノシラン化合物又はプロピレン重合触媒のプロピレン重合反応における応用を提供する。
本発明のプロピレン重合および共重合は、本分野の周知の方法で行われる。液相主体又は主体が不活性溶媒中にある溶液に作業したり、気相に作業したり、気液相における組み合わせ重合プロセスで作業したりすることできる。重合温度は、一般に0℃〜150℃、好ましくは50℃〜100℃である。重合反応の圧力は常圧以上である。
本発明のアリールアミノシラン系化合物をプロピレン触媒重合の外部電子供与体として用いることにより、優れた水素感度を有する。
図1は、本発明の実施例1における(N−メチルアニリノ)トリメトキシシランのH NMRスペクトルである。 図2は、本発明の実施例1における(N−メチルアニリノ)トリメトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図3は、本発明の実施例2における(N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシランのH NMRスペクトルである。 図4は、本発明の実施例2における(N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図5は、本発明の実施例3における(N−メチルアニリノ)トリエトキシシランのH NMRスペクトルである。 図6は、本発明の実施例3における(N−メチルアニリノ)トリエトキシシランの13C−NMRスペクトルである。 図7は、本発明の実施例4における(N−メチルアニリノ)メチルジエトキシシランのH NMRスペクトルである。 図8は、本発明の実施例4における(N−メチルアニリノ)メチルジエトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図9は、本発明の実施例5における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシランのH NMRスペクトルである。 図10は、本発明の実施例5における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図11は、本発明の実施例6における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシランのH NMRスペクトルである。 図12は、本発明の実施例6における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図13は、本発明の実施例7における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリエトキシシランのH NMRスペクトルである。 図14は、本発明の実施例7における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリエトキシシランの13C NMRスペクトルである。 図15は、本発明の実施例8における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジエトキシシランのH NMRスペクトルである。 図16は、本発明の実施例8における(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジエトキシシランの13C NMRスペクトルである。
本発明をより明確に説明するために、以下に好ましい実施例を合わせて本発明をさらに説明する。以下に具体的に述べる内容が限定的なものではなく、説明するためのものであり、本発明の特許請求の範囲を制限するわけではないことは、当業者には理解されるところである。
[試験方法]
1.核磁気共鳴法を用いて、合成の外部電子供与体化合物の構造を測定した。
2.沸騰n−ヘプタン抽出の方法によって、重合生成物のアイソタクティシティーを測定した。なお、国家規格GB/T2412−2008に準じて実施した。
3.国家規格GB/T3682−2000に準じて重合生成物のメルトインデックスを測定した。
実施例1
(1)(N−メチルアニリノ)トリメトキシシランの合成
200mLのシュレンク瓶を用意し、N−メチルアニリン8gとTHF80mLを加え、0℃まで降温し、n−ブチルリチウム(1.6M n−ヘキサン溶液)60mLをゆっくり滴下し、2h反応後、トリメトキシクロロシラン15gを滴下し、自然に室温まで上昇させ、24時間反応させ、溶媒を真空除去し、100mLのn−ヘキサンを加えて濾過した後、n−ヘキサンを真空除去し、減圧蒸留し、140〜141℃留分を収集し、黄色液体を8.2g得た。収率が42%である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図1及び図2に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
150mLのTiClを入れ予め25℃まで予冷した、撹拌付ガラス反応瓶に、球状MgCl・2.85COH担体を5.0g入れ、80℃まで段階的に昇温し、内部電子供与体であるフタル酸ジイソブチルを2mmol入れ、30分間保温し、130℃まで昇温して2時間反応させた。ろ過して、120mLのTiClを加え、130℃で2時間反応させて、ろ過した。上記TiClの添加及びろ過工程が1回繰り返した。n−ヘキサンで6回洗浄し、最後に固形物を真空乾燥して、本発明の球状固体触媒成分を3.2g得た。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物であるN−メチルアニリノトリメトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例2
(1)(N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシランの合成。
200mLのシュレンク瓶を用意し、N−メチルアニリン10gとTHF80mLを加え、0℃まで降温し、n−ブチルリチウム(1.6M n−ヘキサン溶液)60mLをゆっくり滴下し、2時間反応後、メチルジメトキシクロロシラン16gを滴下し、自然に室温25℃まで上昇させ、24時間反応させた。溶媒を真空除去し、100mLのn−ヘキサンを加えて濾過した後、n−ヘキサンを真空除去し、減圧蒸留し、黄色液体を8.8g得た。収率が49%である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図3及び図4に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物であるN−(メチルアニリノ)メチルジメトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例3
(1)(N−メチルアニリノ)トリエトキシシランの合成。
200mLのシュレンク瓶を用意し、N−メチルアニリン6.5gとTHF50mLを加え、0℃まで降温し、n−ブチルリチウム(1.6M n−ヘキサン溶液)50mLをゆっくり滴下し、2時間反応後、トリエトキシクロロシラン18gを滴下し、自然に室温25℃まで上昇させ、24時間反応させた。溶媒を真空除去し、100mLのn−ヘキサンを加えて濾過した後、n−ヘキサンを真空除去し、減圧蒸留し、オレンジ色液体を8.5g得た。収率が51%である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図5及び図6に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物であるN−(メチルアニリノ)トリエトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例4
(1)(N−メチルアニリノ)メチルジエトキシシランの合成。
100mLのシュレンク瓶を用意し、N−メチルアニリン5.7gとTHF40mLを加え、0℃まで降温し、n−ブチルリチウム(2.5M n−ヘキサン溶液)33.5mLをゆっくり滴下し、2時間反応後、メチルジエトキシクロロシラン14gを滴下し、自然に室温まで上昇させ、一晩反応させた。溶媒を真空除去し、100mLのn−ヘキサンを加えて濾過した後、n−ヘキサンを真空除去し、減圧蒸留し、黄色液体を7.4g得た。収率が58%である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図7及び図8に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物であるN−(メチルアニリノ)メチルジエトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例5
(1)(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシランの合成
1000mLのシュレンク瓶を用意し、窒素ガス置換後、窒素ガス保護下で2,6−ジイソプロピルアニリン75gとTHF300mLを加え、0℃まで降温した後、n−ブチルリチウム(1.6M n−ヘキサン溶液)350mLをゆっくり滴下した。気泡の発生がなくなる後に、1時間をかけてトリメチルクロロシラン50gを滴下し、滴下終了後、室温で2時間反応させた後、濾過し、真空下で溶媒を除去し、残ったオイル状液体を減圧蒸留して、淡黄色オイル状の2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリンを86.7g得た。収率が85%である。
500mLのシュレンク瓶を用意し、上記合成した2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリン40gとTHF150mLを加え、0℃でn−BuLi(1.6M n−ヘキサン溶液)130mLをゆっくり滴下し、滴下終了後、気泡の発生がなくなる後に、更に2時間反応させた後、四塩化ケイ素35gを滴下し、自然に室温まで上昇させ、撹拌下で一晩反応させて、溶媒を真空除去した後、n−ヘキサン150mLを加えてろ過し、凍結結晶となるまで真空濃縮し、白色固体状の(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリクロロシランを48.6g得た。収率が79%である。
500mLのシュレンク瓶を用意し、上記合成した(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリクロロシラン10gおよびトルエン200mLを加えた後、無水メタノール15gとトリエチルアミン30gのトルエン溶液を滴下して、12h反応させ、溶媒を真空下で除去し、n−ヘキサンを加えて濾過し、固体生成直後まで真空濃縮し、冷蔵庫に入れ結晶化して、白色固体状の(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシランを7.0g得た。収率が73%である。融点が132〜135℃である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図9及び図10に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物である2,6−ジイソプロピルアニリノ(N−トリメチルシリル)トリメトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例6
(1)(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシランの合成
500mLのシュレンク瓶を用意し、実施例5で合成した中間体である2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリン38gとTHF150mLを加え、0℃でn−BuLi(1.6M n−ヘキサン溶液)150mLをゆっくり滴下し、滴下終了後、気泡の発生がなくなる後に、更に2時間反応させ、−78℃まで降温してメチルトリクロロシラン26gを滴下し、自然に室温まで上昇させ、撹拌下で一晩反応させて、溶媒を真空除去した後、n−ヘキサン150mLを加えてろ過し、固体生成直後まで真空濃縮し、冷蔵庫に入れ再結晶させて、白色固体状の2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジクロロシランを40g得た。収率が70%である。
Figure 0006957818
500mLのシュレンク瓶を用意し、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジクロロシラン10.8gおよびトルエン200mLを加えた後、無水メタノール35gとトリエチルアミン13.8gのトルエン溶液を滴下して、24時間反応させ、溶媒を真空下で除去し、n−ヘキサン150mLを加えて濾過し、固体生成直後まで真空濃縮し、冷蔵庫に入れ結晶化して、白色固体を7g得た。収率が65%である。融点が96〜98℃である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図11及び図12に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物である2,6−ジイソプロピルアニリノ(N−トリメチルシリル)メチルジメトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例7
(1)(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリエトキシシランの合成
200mLのシュレンク瓶を用意し、実施例5で合成した中間体である2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリン12.5gとTHF100mLを加え、0℃まで降温し、n−ブチルリチウム(1.6M n−ヘキサン溶液)50mLを徐々に滴下し、自然に室温まで上昇させ、2時間反応させた後、トリエトキシクロロシラン8.7gを滴下し、24時間反応させた。溶媒を真空除去し、n−ヘキサン100mLを加えて濾過し、濾液から溶媒を真空除去した後、カラムクロマトグラフィーで分離し、オレンジ色固体を9.5g得た。収率が57%である。融点が150〜152℃である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図13及び図14に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物である2,6−ジイソプロピルアニリノ(N−トリメチルシリル)トリエトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
実施例8
(1)(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジエトキシシランの合成
200mLのシュレンク瓶を用意し、実施例6で合成した化合物である2,6−ジイソプロピル(N−トリメチルシリル)アニリノメチルジクロロシラン10.8gと無水エタノール15.5gとを加えて、トリエチルアミン15gを滴下して7時間反応させ、真空下で溶媒を除去し、n−ヘキサン150mLで濾過し、溶媒を真空除去して、オレンジ色液体を7g得た。収率が41%である。
Figure 0006957818
NMRスペクトルは図15及び図16に示される。
(2)チタン含有固体触媒の調製
実施例1と同一ように行った。
(3)プロピレン重合実験
容積2Lのステンレス鋼オートクレーブを、プロピレンガスで十分に置換した後、濃度2.4mol/Lのトリエチルアルミニウム溶液5mL、合成された外部電子供与体化合物である2,6−ジイソプロピルアニリノ(N−トリメチルシリル)メチルジエトキシシラン0.9mmol及び上記で調製したチタン含有固体触媒成分30mgを順次に加え、液体プロピレン500gを導入し、70℃まで昇温し、この温度を保持しまま0.5時間反応させ、降温、放圧し、抜き出してポリプロピレン生成物を得た。触媒重合実験の結果は表1に示される。
比較例1
外部電子供与体化合物をシクロヘキシルメチルジメトキシシランに変える以外、実施例1−8と同様のチタン含有固体触媒成分およびプロピレン重合方法を採用した。
表1の触媒重合実験の結果からわかるように、本発明のアリールアミノ基含有シロキサン化合物を外部電子供与体として用いた場合、得られた重合生成物のアイソタクティシティーは、比較例1で用いた公知且つ典型的なオルガノシロキサン外部電子供与体とほぼ同じである。しかし、本発明のアリールアミン基含有シロキサン化合物を外部電子供与体として用いた場合、プロピレン重合反応により得られたポリプロピレンのメルトインデックスは、比較例1で用いた公知且つ典型的なオルガノシロキサン外部電子供与体を外部電子供与体として用いた場合のプロピレン重合反応により得られたポリプロピレンのメルトインデックスよりも顕著に高い。
これにより、アリールアミノ基含有シロキサン化合物を外部電子供与体とするプロピレン重合反応触媒は、優れた水素感度を有することが示されている。また、ポリプロピレンのアイソタクティシティーもより高いので、流動性やアイソタクティシティーが高いポリプロピレン材料を製造することができる。
Figure 0006957818
本発明の上記実施例は、本発明を明確に説明するための例示に過ぎず、本発明の実施形態を限定するものではなく、当業者にとって、上記説明したうえで、他の異なる形式の変化又は変動を行うこともできる。ここで、あらゆる実施形態を無制限に挙げることができないので、本発明の技術内容から導く自明な変化又は変動が相変わらずに本発明の特許請求の範囲に含まれる。
本発明は下記<1>〜<20>の態様も含む。
<1>
式(I)で表される構造を有することを特徴とするアリールアミノシラン化合物。
Figure 0006957818


[式中、R がC −C の直鎖若しくは分岐のアルキル基又はC −C のシラン基であり、
、R 、R 、R 及びR がそれぞれ独立に、H又はC −C 12 の直鎖又は分岐のアルキル基であり、
、R 及びR がそれぞれ独立に、C −C の直鎖又は分岐のアルキル基又はC −C の直鎖又は分岐のアルコキシ基である。]
<2>
がメチル基、エチル基、プロピル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルエチルシリル基又はメチルジエチルシリル基であることを特徴とする<1>に記載のアリールアミノシラン化合物。
<3>
、R 、R 、R 及びR がそれぞれ独立に、H、メチル基、エチル基、プロピル基又はイソプロピル基であることを特徴とする<1>に記載のアリールアミノシラン化合物。
<4>
、R およびR が、それぞれ独立に、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、メトキシ基、エトキシ基又はプロポキシ基であることを特徴とする<1>に記載のアリールアミノシラン化合物。
<5>
がメチル基又はトリメチルシリル基であり、
、R 、R 、R 及びR がいずれもHであり、あるいは、R 、R 及びR がいずれもHであり、R 及びR がいずれもイソプロピル基であり、
、R およびR がそれぞれ独立に、メチル基、メトキシ基又はエトキシ基であることを特徴とする<1>に記載のアリールアミノシラン化合物。
<6>
(N−メチルアニリノ)トリメトキシシラン、(N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシラン、(N−メチルアニリノ)トリエトキシシラン、(N−メチルアニリノ)メチルジエトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリメトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)トリエトキシシラン、(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジエトキシシランであることを特徴とする<5>に記載のアリールアミノシラン化合物。
<7>
<1>〜<6>のいずれかに記載のアリールアミノシラン化合物の製造方法であって、
保護ガス雰囲気且つ−80℃〜30℃の条件下で、式(II)で示されるアリールアミンとアルキルリチウムとを有機溶媒に反応させて、反応系が分離せず、R SiClを加えて−80℃〜30℃で反応させ、反応終了後に前記アリールアミノシラン化合物を得る工程を含む製造方法一であり、
或いは、
保護ガス雰囲気且つ−80℃〜30℃の条件下で、式(II)で示されるアリールアミンとアルキルリチウムとを有機溶媒に反応させて、反応系が分離せず、(R SiCl 4−m を加えて反応し続け、反応終了後に式(III)で表される中間体を得る工程と、
式(III)で表される中間体を有機溶媒に溶解し、これにROHを加えて0℃〜60℃で反応させ、式(IV)の化合物を得る工程とを含む製造方法二である、
ことを特徴とするアリールアミノシラン化合物の製造方法。
Figure 0006957818


Figure 0006957818


[式中、R がメチル基であり、mが0又は1である。]
Figure 0006957818


[式中、RがC −C のアルキル基である。]
<8>
製造方法一或いは製造方法二において、前記アリールアミンとアルキルリチウムとのモル比が1:(1〜3)であることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<9>
製造方法一において、前記アリールアミンとR SiClのモル比が1:(1〜3)であり、
製造方法二において、前記アリールアミンと(R SiCl 4−m とのモル比が1:(1〜3)である、
ことを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<10>
製造方法一において、アリールアミンとアルキルリチウムとを1〜48時間反応させ、R SiClを加えた後、1〜48時間反応させ、
製造方法二において、アリールアミンとアルキルリチウムとを1〜48時間反応させ、(R SiCl 4−m を加えて24時間反応し続け、式(III)で表される中間体とROHとを4〜60時間反応させる、
ことを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<11>
前記アリールアミンが、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−プロピルアニリン、N−メチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、N−メチル−2,6−ジメチルアニリン、N−メチル−2,4,6−トリメチルアニリン、N−メチル−2,4,6−トリイソプロピルアニリン、N−エチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、N−エチル−2,6−ジメチルアニリン、N−エチル−2,4,6−トリメチルアニリン、N−エチル−2,4,6−トリイソプロピルアニリン、2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリン、2,6−ジメチル−N−トリメチルシリルアニリン、2,4,6−トリメチル−N−トリメチルシリルアニリン又は2,4,6−トリイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリンであることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<12>
前記R SiClが(CH O) SiCl、(C O) SiCl、CH (CH O) SiCl、CH (C O) SiCl、(C O) SiCl、(C O) SiCl、(CH O)(C O) SiCl、(C O) SiCl、(CH O)(C O) SiCl、(CH O)(C O)(C O)SiCl、CH (C O) SiCl、CH (C O) SiCl、C (CH O) SiCl、C (C O) SiCl、C (C O) SiCl又はC (C O) SiClであることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<13>
前記アルキルリチウムがブチルリチウムであることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<14>
前記保護ガスが窒素ガス、ヘリウムガス又はアルゴンガスであることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<15>
有機溶媒がトルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのうちの1つ又は複数種の混合溶媒である<7>に記載の製造方法。
<16>
前記式(III)で表される中間体とROHとのモル比が1:(1〜100)であることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<17>
前記mが1であり、前記Rがメチル基又はエチル基であることを特徴とする<7>に記載の製造方法。
<18>
固体チタン触媒成分と、アルキルアルミニウム化合物成分と、<1>〜<6>のいずれかに記載のアリールアミノシラン化合物成分とを含むことを特徴とするプロピレン重合触媒。
<19>
前記プロピレン重合触媒における各成分間の割合は、チタン:アルミニウム:珪素のモル比で1:(5〜1000):(1〜500)であり、
前記アルキルアルミニウム化合物が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、トリオクチルアルミニウム、モノヒドロジエチルアルミニウム、モノヒドロジイソブチルアルミニウム、モノクロロジエチルアルミニウム、モノクロロジイソブチルアルミニウム又はジクロロエチルアルミニウムであり、
前記固体チタン触媒がチタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒であり、
チタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒とは、ハロゲン化マグネシウムと、これに担持された少なくとも1つのTi−ハロゲン化物結合を有するチタン化合物及び内部電子供与体化合物であり、
前記内部電子供与体化合物が多価カルボン酸エステル、酸無水物、ケトン、エーテル又はスルホニル化合物であることを特徴とする<18>に記載のプロピレン重合触媒。
<20>
<1>〜<6>のいずれかに記載のアリールアミノシラン化合物又は<18>〜<19>のいずれかに記載のプロピレン重合触媒の、プロピレンの重合反応における応用。

Claims (14)

  1. 式(I)で表される構造を有することを特徴とするアリールアミノシラン化合物。
    Figure 0006957818


    [式中、
    がメチル基又はトリメチルシリル基であり、
    、R 、R 、R 及びR がいずれもHであり、あるいは、R 、R 及びR がいずれもHであり、R 及びR がいずれもイソプロピル基であり、
    はメチル基であり、R およびR がいずれもメトキシ基である。
  2. N−メチルアニリノ)メチルジメトキシシラン又は(2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリノ)メチルジメトキシシランであることを特徴とする請求項に記載のアリールアミノシラン化合物。
  3. 護ガス雰囲気且つ−80℃〜30℃の条件下で、式(II)で示されるアリールアミンとアルキルリチウムとを有機溶媒に反応させて、反応系が分離せず、(RSiCl4−m [式中、R はメチル基であり、mは1である]を加えて反応し続け、反応終了後に式(III)で表される中間体を得る工程と、
    式(III)で表される中間体を有機溶媒に溶解し、これにROH[式中、Rはメチル基である]を加えて0℃〜60℃で反応させ、式(IV)の化合物を得る工程とを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のアリールアミノシラン化合物の製造方法。
    Figure 0006957818

    [式中、R 〜R は請求項1と同義である。]
    Figure 0006957818


    [式中、 〜R は請求項1と同義であり、がメチル基であり、mが1である。]
    Figure 0006957818


    [式中、 〜R は請求項1と同義であり、R がメチル基であり、Rがメチル基であり、mが1である。]
  4. 記アリールアミンとアルキルリチウムとのモル比が1:(1〜3)であることを特徴とする請求項に記載の製造方法。
  5. 記アリールアミンと(RSiCl4−mとのモル比が1:(1〜3)である、ことを特徴とする請求項3又は4に記載の製造方法。
  6. リールアミンとアルキルリチウムとを1〜48時間反応させ、(RSiCl4−mを加えて24時間反応し続け、式(III)で表される中間体とROHとを4〜60時間反応させることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の製造方法。
  7. 前記アリールアミンが、N−メチルアニリン、N−メチル−2,6−ジイソプロピルアニリン、又は2,6−ジイソプロピル−N−トリメチルシリルアニリンであることを特徴とする請求項3〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
  8. 前記アルキルリチウムがブチルリチウムであることを特徴とする請求項3〜7のいずれか1項に記載の製造方法。
  9. 前記保護ガスが窒素ガス、ヘリウムガス又はアルゴンガスであることを特徴とする請求項3〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
  10. 有機溶媒がトルエン、ベンゼン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンおよびオクタンのうちの1つ又は複数種の混合溶媒である請求項3〜9のいずれか1項に記載の製造方法。
  11. 前記式(III)で表される中間体とROHとのモル比が1:(1〜100)であることを特徴とする請求項3〜10のいずれか1項に記載の製造方法。
  12. 固体チタン触媒成分と、アルキルアルミニウム化合物成分と、請求項1又は2に記載のアリールアミノシラン化合物成分とを含むことを特徴とするプロピレン重合触媒。
  13. 前記プロピレン重合触媒における各成分間の割合は、チタン:アルミニウム:珪素のモル比で1:(5〜1000):(1〜500)であり、
    前記アルキルアルミニウム化合物が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、トリオクチルアルミニウム、モノヒドロジエチルアルミニウム、モノヒドロジイソブチルアルミニウム、モノクロロジエチルアルミニウム、モノクロロジイソブチルアルミニウム又はジクロロエチルアルミニウムであり、
    前記固体チタン触媒がチタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒であり、
    チタン、マグネシウム、ハロゲンを主成分とする固体チタン触媒とは、ハロゲン化マグネシウムと、これに担持された少なくとも1つのTi−ハロゲン化物結合を有するチタン化合物及び内部電子供与体化合物であることを特徴とする請求項12に記載のプロピレン重合触媒。
  14. 前記内部電子供与体化合物が多価カルボン酸エステル、酸無水物、ケトン、エーテル又はスルホニル化合物であることを特徴とする、請求項13に記載のプロピレン重合触媒。

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