次に、触媒系の特定の実施形態について説明する。本開示の触媒系は、異なる形態で実施されてもよく、本開示に記載される特定の実施形態に限定されると解釈されるべきではないことを理解されたい。むしろ、実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり、かつ主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
一般的な略語は以下のとおりである。
R、Z、M、X、およびnは上で定義したとおりであり、Meはメチルであり、Etはエチルであり、Phはフェニルであり、Bnはベンジルであり、i-Prはイソプロピルであり、t-Buはtert-ブチルであり、t-Octはtert-オクチル(2,4,4-トリメチルペント-2-イル)であり、n-Octはn-オクチルであり、Tsはトルエンスルホネートであり、THFはテトラヒドロフランであり、Et
2Oはジエチルエーテルであり、MeOHはメタノールであり、DMAはジメチルアセトアミドであり、DMEはジメトキシエタンであり、CH
2Cl
2またはDCMはジクロロメタンであり、CCl
4は四塩化炭素であり、EtOHはエタノールであり、CH
3CNはアセトニトリルであり、EtOAcは酢酸エチルであり、C
6D
6は重水素化ベンゼンまたはベンゼン-d6であり、CDCl
3は重水素化クロロホルムであり、DMSO-d6は重水素化ジメチルスルホキシドであり、DBAはジベンジリデンアセトンであり、PPh
3はトリフェニルホスフィンであり、tBu
3Pはトリ-t-ブチルホスフィンであり、tBu
3P PD G2は
であり、SiO
2はシリカゲルであり、Me
4Siはテトラメチルシランであり、NaOHは水酸化ナトリウムであり、HClは塩酸であり、NaHCO
3は重炭酸ナトリウムであり、NaOtBuはナトリウムtert-ブトキシドであり、K
3PO
4は三塩基性リン酸カリウムであり、ブラインは飽和食塩水であり、Na
2SO
4は硫酸ナトリウムであり、MgSO
4は硫酸マグネシウムであり、n-BuLiはn-ブチルリチウムであり、CuIはヨウ化銅(I)であり、Cs
2CO
3は炭酸セシウムであり、HfCl
4は塩化ハフニウム(IV)であり、HfBn
4はハフニウム(IV)テトラベンジルであり、ZrCl
4は塩化ジルコニウム(IV)であり、ZrBn
4はジルコニウム(IV)テトラベンジルであり、N
2は窒素ガスであり、PhMeはトルエンであり、MAOはメチルアルミノキサンであり、MMAOは変性メチルアルミノキサンであり、PTFEはポリテトラフルオロエチレンであり、GCはガスクロマトグラフィーであり、LCは液体クロマトグラフィーであり、NMRは核磁気共鳴であり、HRMSは高分解能質量分析であり、mmolはミリモルであり、mLはミリリットルであり、Mはモル濃度であり、minは分であり、hは時間であり、dは日であり、equivは当量である。
「独立的に選択される」という用語は、R1、R2、R3、R4、およびR5などのR基が、同一であっても異なっていてもよいこと(例えば、R1、R2、R3、R4、およびR5は、全てが置換アルキルであってもよく、またはR1およびR2は、置換アルキルであってもよく、R3は、アリールであってもよい、など)を示すために本明細書で使用される。単数形の使用には、複数形の使用が含まれ、またその逆も同様である(例えば、ヘキサン溶媒は、ヘキサンを含む)。命名されたR基は、一般に、当該技術分野においてその名称を有するR基に対応すると認識されている構造を有するであろう。これらの定義は、当業者に既知の定義を補足し、例示することを意図したものであり、排除するものではない。
「プロ触媒」という用語は、活性化剤と組み合わせたときに触媒活性を有する化合物を指す。「活性化剤」という用語は、プロ触媒を触媒的に活性な触媒に転換するようにプロ触媒と化学的に反応する化合物を指す。本明細書で使用されるとき、「助触媒」および「活性化剤」という用語は交換可能な用語である。
ある特定の炭素原子含有化学基を記載するために使用するとき、「(Cx-Cy)」の形態を有する括弧内の表現は、化学基の非置換型がxおよびyを含めてx個の炭素原子からy個の炭素原子を有することを意味する。例えば、(C1-C50)アルキルは、その非置換型において1~50個の炭素原子を有するアルキル基である。いくつかの実施形態および一般構造において、ある特定の化学基は、RSなどの1つ以上の置換基によって置換されてもよい。括弧付きの「(Cx-Cy)」を用いて定義される化学基のRS置換型は、任意の基RSの同一性に従ってy個を超える炭素原子を含有し得る。例えば、「RSがフェニル(-C6H5)である、厳密に1つの基RSで置換された(C1-C50)アルキル」は、7-56個の炭素原子を含有し得る。したがって、一般に、括弧付きの「(Cx-Cy)」を用いて定義される化学基が1つ以上の炭素原子含有置換基RSによって置換されるとき、化学基の炭素原子の最小および最大合計数は、xとyとの両方に、全ての炭素原子含有置換基RS由来の炭素原子の合計数を加えることによって、決定される。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基(例えば、X、R、Z等)のそれぞれは、非置換であってもよく、すなわち、上記の条件を満たせば、置換基RSを使用することなく定義することができる。他の実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基の少なくとも1つは、独立的に、置換基RSの1つ以上を含有する。ほとんどの実施形態で、式(I)の金属配位子錯体に合計20個以下のRSがあり、他の実施形態では、合計10個以下のRsがあり、いくつかの実施形態では、合計5個以下のRsがある。化合物が2つ以上の置換基RSを含む場合、各RSは、それぞれ独立的に、同一または異なる置換化学基に結合している。2つ以上のRSが同一の化学基に結合している場合、それらは独立的に、同一の化学基内で、化学基の過置換までを含めて、同一または異なる炭素原子またはヘテロ原子に結合している。
「過置換」という用語は、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはヘテロ原子に結合している水素原子(H)がそれぞれ、置換基(例えば、RS)で置換されていることを意味する。「多置換」という用語は、対応する非置換化合物または官能基の炭素原子またはヘテロ原子に結合した、全部ではないが、少なくとも2つの水素原子の各々が、置換基で置換されることを意味する。
「-H」という用語は、別の原子に共有結合している水素または水素ラジカルを意味する。「水素」および「-H」は、交換可能であり、明記されていない限り、同一の意味を有する。
「(C1-C40)ヒドロカルビル」という用語は、1~40個の炭素原子を有する炭化水素ラジカルを意味し、「(C1-C40)ヒドロカルビレン」という用語は、1~40個の炭素原子を有する炭化水素ジラジカルを意味し、ここで、各炭化水素ラジカルおよび各炭化水素ジラジカルは、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖、環式(3個以上の炭素原子からなる、単環式および多環式、縮合および非縮合の、二環式を含む多環式)または非環式であり、かつ、各炭化水素は1つ以上のRSによって置換されているか、または置換されていない。
本開示では、(C1-C40)ヒドロカルビルは、非置換または置換(C1-C40)アルキル、(C3-C40)シクロアルキル、(C3-C20)シクロアルキル-(C1-C20)アルキレン、(C6-C40)アリール、または(C6-C20)アリール-(C1-C20)アルキレンであり得る。上記の(C1-C40)ヒドロカルビル基の各々は、独立的に最大20個の炭素原子(すなわち、(C1-C20)ヒドロカルビル)を有する。
「(C1-C40)アルキル」および「(C1-C18)アルキル」という用語は、それぞれ、非置換または1つ以上のRSにより置換されている、1~40個の炭素原子または1~18個の炭素原子の飽和直鎖または分岐炭化水素基を意味する。非置換(C1-C40)アルキルの例としては、非置換(C1-C20)アルキル、非置換(C1-C10)アルキル、非置換(C1-C5)アルキル、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2-ブチル、2-メチルプロピル、1,1-ジメチルエチル、1-ペンチル、1-ヘキシル、1-ヘプチル、1-ノニル、および1-デシルが挙げられる。置換(C1-C40)アルキルの例としては、置換(C1-C20)アルキル、置換(C1-C10)アルキル、トリフルオロメチル、および[C45]アルキルが挙げられる。「[C45]アルキル(角括弧付き)」という用語は、置換基を含めてラジカル中に最大45個の炭素原子が存在することを意味し、例えば、それぞれ、(C1-C5)アルキルである1つのRSによって置換された(C27-C40)アルキルである。各(C1-C5)アルキルは独立的に、メチル、トリフルオロメチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル(1-メチルエチルおよびiso-プロピルとも呼ばれる)、または1,1-ジメチルエチル(tert-ブチルとも呼ばれる)である。
「(C6-C40)アリール」という用語は、非置換または置換(1つ以上のRSによる)単環式、二環式、または少なくとも6~40個の炭素原子の三環式芳香族炭化水素ラジカルを意味し、少なくとも6~14個の炭素原子は、芳香環炭素原子であり、そして単環式、二環式または三環式ラジカルは、それぞれ1つ、2つまたは3つの環を含み、1つの環は、芳香族であり、2つまたは3つの環は、独立的に縮合または非縮合であり、2つまたは3つの環の少なくとも1つは、芳香族である。非置換(C6-C40)アリールの例としては、非置換(C6-C20)アリール、非置換(C6-C18)アリール、2-(C1-C5)アルキル-フェニル、2,4-ビス(C1-C5)アルキル-フェニル、フェニル、フルオレニル、テトラヒドロフルオレニル、インダセニル、ヘキサヒドロインダセニル、インデニル、ジヒドロインデニル、ナフチル、テトラヒドロナフチル、およびフェナントレンが挙げられる。置換(C6-C40)アリールの例としては、置換(C1-C20)アリール、置換(C6-C18)アリール、2,4-ビス[(C20)アルキル]-フェニル、ポリフルオロフェニル、ペンタフルオロフェニル、フルオレン-9-オン-1-イルが挙げられる。
「(C3-C40)シクロアルキル」という用語は、非置換であるかまたは1つ以上のRSで置換されている、3~40個の炭素原子の飽和環式炭化水素ラジカルを意味する。他のシクロアルキル基(例えば、(C3-C12)アルキル)は、x~y個の炭素原子を有し、非置換であるか、または1個以上のRSで置換されているかのいずれかであるものと同様な様式で定義される。非置換(C3-C40)シクロアルキルの例としては、非置換(C3-C20)シクロアルキル、非置換(C3-C10)シクロアルキル、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、およびシクロデシルが挙げられる。置換(C3-C40)シクロアルキルの例としては、置換(C3-C20)シクロアルキル、置換(C3-C10)シクロアルキル、シクロペンタノン-2-イル、および1-フルオロシクロヘキシルが挙げられる。
(C1-C40)ヒドロカルビレンの例としては、置換または非置換(C6-C40)アリーレン、(C3-C40)シクロアルキレン、(C1-C40)アルキレン(例えば、(C1-C20)アルキレン)が挙げられる。いくつかの実施形態では、ジラジカルは、同一の炭素原子(例えば、-CH2-)であるかまたは隣接する炭素原子上(すなわち、1,2-ジラジカル)にあるか、または1個、2個、または2個以上の介在する炭素原子によって離間されている(例えば、1,3-ジラジカル、1,4-ジラジカルなど)。一部のジラジカルには、α、ω-ジラジカルが含まれる。α,ω-ジラジカルは、ラジカル炭素間に最大の炭素骨格間隔を有するジラジカルである。(C2-C20)アルキレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、エタン-1,2-ジイル(すなわち-CH2CH2-)、プロパン-1,3-ジイル(すなわち-CH2CH2CH2-)、2-メチルプロパン-1,3-ジイル(すなわち-CH2CH(CH3)CH2-)が挙げられる。(C6-C50)アリーレンα,ω-ジラジカルのいくつかの例としては、フェニル-1,4-ジイル、ナフタレン-2,6-ジイル、またはナフタレン-3,7-ジイルが挙げられる。
「(C1-C40)アルキレン」という用語は、非置換であるか、または1つ以上のRSで置換されている、1~40個の炭素原子の飽和直鎖または分枝鎖のジラジカル(すなわち、ラジカルが環原子ではない)を意味する。非置換(C1-C50)アルキレンの例としては、非置換-CH2CH2-、-(CH2)3-、-(CH2)4-、-(CH2)5-、-(CH2)6-、-(CH2)7-、-(CH2)8-、-CH2C*HCH3、および-(CH2)4C*(H)CH3を含む非置換(C1-C20)アルキレンが挙げられ、ここで、「C*」は、水素原子が、第二級もしくは第三級アルキルラジカルを形成するために除去される炭素原子を表す。置換(C1-C50)アルキレンの例としては、置換(C1-C20)アルキレン、-CF2-、-C(O)-、および-(CH2)14C(CH3)2(CH2)5-(すなわち、6,6-ジメチル置換ノルマル-1,20-エイコシレン)が挙げられる。上記のように、2つのRSは一緒になって、(C1-C18)アルキレンを形成することができ、置換(C1-C50)アルキレンの例としては、1,2-ビス(メチレン)シクロペンタン、1,2-ビス(メチレン)シクロヘキサン、2,3-ビス(メチレン)-7,7-ジメチル-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン、および2,3-ビス(メチレン)ビシクロ[2.2.2]オクタンが挙げられる。
「(C3-C40)シクロアルキレン」という用語は、非置換であるか、または1つ以上のRSで置換されている、3~40個の炭素原子の環式ジラジカル(すなわち、ラジカルが環原子上にある)を意味する。
「ヘテロ原子」という用語は、水素または炭素以外の原子を指す。ヘテロ原子の例としては、O、S、S(O)、S(O)2、Si(RC)3、P(RP)、N(RN)、-N=C(RC)2、-Ge(RC)2-、または-Si(RC)2-が挙げられ、各RCおよび各RPは、非置換(C1-C18)ヒドロカルビルまたは-Hであり、各RNは非置換(C1-C18)ヒドロカルビルである。「ヘテロ炭化水素」という用語は、1個以上の炭素原子がヘテロ原子で置換されている分子または分子骨格を指す。「(C1-C50)ヘテロヒドロカルビル」という用語は、1~50個の炭素原子を有するヘテロ炭化水素ラジカルを意味し、用語「(C1-C50)ヘテロヒドロカルビレン」という用語は1~50個の炭素原子を有するヘテロ炭化水素ジラジカルを意味する。(C1~C50)ヘテロヒドロカルビルまたは(C1~C50)ヘテロヒドロカルビレンのヘテロ炭化水素は、1個以上のヘテロ原子を有する。ヘテロヒドロカルビルのラジカルは、炭素原子またはヘテロ原子上に存在し、ヘテロヒドロカルビルのジラジカルは、(1)1つまたは2つの炭素原子、(2)1つまたは2つのヘテロ原子、または(3)炭素原子とヘテロ原子上に存在し得る。(C1-C50)ヘテロヒドロカルビルおよび(C1-C50)ヘテロヒドロカルビレンは各々、非置換または(1つ以上のRSによって)置換されていてもよく、芳香族または非芳香族、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖、環式(単環式および多環式、縮合および非縮合多環式を含む)または非環式であってもよい。
いくつかの実施形態では、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビルは、独立的に、非置換または置換(C1-C40)ヘテロアルキル、(C1-C40)ヒドロカルビル-O-、(C1-C40)ヒドロカルビル-S-、(C1-C40)ヒドロカルビル-S(O)-、(C1-C40)ヒドロカルビル-S(O)2-、(C1-C40)ヒドロカルビル-Si(RC)2-、(C1-C40)ヒドロカルビルN(RN)-、(C1-C40)ヒドロカルビル-P(RP)-、(C2-C40)ヘテロシクロアルキル、(C2-C19)ヘテロシクロアルキル-(C1-C20)アルキレン、(C3-C20)シクロアルキル-(C1-C19)ヘテロアルキレン、(C2-C19)ヘテロシクロアルキル-(C1-C20)ヘテロアルキレン、(C1-C40)ヘテロアリール、(C1-C19)ヘテロアリール-(C1-C20)アルキレン、(C6-C20)アリール-(C1-C19)ヘテロアルキレン、または(C1-C19)ヘテロアリール-(C1-C20)ヘテロアルキレンである。
「ヘテロ芳香族炭化水素」という用語は、1~4個の炭素原子がヘテロ原子で置換されている芳香族炭化水素分子または分子骨格を意味する。「(C4-C50)ヘテロアリール」という用語は、4~50個の全炭素原子の、非置換または置換(1つ以上のRSにより)単環式、二環式、または三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルを意味し、単環式、二環式、または三環式ラジカルは、それぞれ、1、2、または3つの環を含み、2および3の環は独立的に、縮合または非縮合であり、2または3の環の少なくとも1つは、ヘテロ芳香族である。他のヘテロアリール基(例えば、(C4-C12)ヘテロアリールなどの(Cx-Cy)ヘテロアリール)は、x~y個の炭素原子(4~12個の炭素原子など)を有し、かつ非置換であるか、または1個以上のRSで置換されているものと同様な様式で定義される。単環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、5員環または6員環である。5員環は1~4個の炭素原子および4~1個のヘテロ原子を有し、ヘテロ原子はそれぞれ、O、S、N、またはPである。5員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、ピロール-1-イル、ピロール-2-イル、フラン-3-イル、チオフェン-2-イル、ピラゾール-1-イル、イソオキサゾール-2-イル、イソチアゾール-5-イル、イミダゾール-2-イル、オキサゾール-4-イル、チアゾール-2-イル、1,2,4-トリアゾール-1-イル、1,3,4-オキサジアゾール-2-イル、1,3,4-チアジアゾール-2-イル、テトラゾール-1-イル、テトラゾール-2-イル、およびテトラゾール-5-イルが挙げられる。6員環は、4または5個の炭素原子および2または1個のヘテロ原子を有し、ヘテロ原子は、NまたはPである。6員環ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、ピリジン-2-イル;ピリミジン-2-イルおよびピラジン-2-イルが挙げられる。二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは、縮合5,6-または6,6-環系であり得る。縮合5,6-環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、インドール-1-イル、およびベンズイミダゾール-1-イルが挙げられる。縮合6,6-環系二環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルの例としては、キノリン-2-イル、およびイソキノリン-1-イルが挙げられる。三環式ヘテロ芳香族炭化水素ラジカルは縮合5,6,5-、5,6,6-、6,5,6-、または6,6,6-環系であり得る。縮合5,6,5-環系の例としては、1,7-ジヒドロピロロ[3,2-f]インドール-1-イルが挙げられる。縮合5,6,6-環系の例としては、1H-ベンゾ[f]インドール-1-イルが挙げられる。縮合6,5,6-環系の例としては、9H-カルバゾール-9-イルが挙げられる。縮合6,6,6-環系の例としては、アクリジン-9-イルが挙げられる。
前述のヘテロアルキルは、(C1-C50)の炭素原子またはそれ以下の炭素原子および1個以上のヘテロ原子を含む飽和直鎖または分岐鎖ラジカルであってもよい。同様に、ヘテロアルキレンは、1~50個の炭素原子および1個以上のヘテロ原子を含む飽和直鎖または分岐鎖ジラジカルであってもよい。上記で定義したとおりのヘテロ原子としては、Si(RC)3、Ge(RC)3、Si(RC)2、Ge(RC)2、P(RP)2、P(RP)、N(RN)2、N(RN)、N、O、ORC、S、SRC、S(O)、およびS(O)2を挙げることができ、ヘテロアルキル基およびヘテロアルキレン基の各々は、非置換であるか、または1つ以上のRSによって置換されている。
非置換(C2-C40)ヘテロシクロアルキルの例としては、非置換(C2-C20)ヘテロシクロアルキル、非置換(C2-C10)ヘテロシクロアルキル、アジリジン-1-イル、オキセタン-2-イル、テトラヒドロフラン-3-イル、ピロリジン-1-イル、テトラヒドロチオフェン-S,S-ジオキシド-2-イル、モルホリン-4-イル、1,4-ジオキサン-2-イル、ヘキサヒドロアゼピン-4-イル、3-オキサ-シクロオクチル、5-チオ-シクロノニル、および2-アザ-シクロデシルが挙げられる。
「ハロゲン原子」または「ハロゲン」という用語は、フッ素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)、またはヨウ素原子(I)のラジカルを意味する。「ハライド」という用語は、ハロゲン原子のアニオン形態、フルオライド(F-)、クロライド(Cl-)、ブロマイド(Br-)、またはアイオダイド(I-)を意味する。
「飽和」という用語は、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合、および(ヘテロ原子含有基において)炭素-窒素、炭素-リン、および炭素-ケイ素二重結合を欠くことを意味する。飽和化学基が1つ以上の置換基RSで置換されている場合、1つ以上の二重および/または三重結合は、任意選択的に、置換基RS中に存在してもまたは存在しなくてもよい。「不飽和」という用語は、1つ以上の炭素-炭素二重結合もしくは炭素-炭素三重結合、または(ヘテロ原子含有基において)1つ以上の炭素-窒素二重結合、炭素-リン二重結合、もしくは炭素-ケイ素二重結合を含有することを意味し、もしある場合、置換基RS中に、もしある場合、(ヘテロ)芳香環中に存在し得るいかなる二重結合も含まない。
本開示の実施形態は、式(I)に従う金属-配位子錯体を含む触媒系を含む。
式(I)において、Mは、チタン、ジルコニウム、またはハフニウムから選択された金属であり、前記金属は+2、+3、または+4の形式酸化状態にあり、nは、0、1、または2であり、nが1である場合、Xは単座配位子または二座配位子であり、nが2である場合、各Xは同一または異なる単座配位子であり、前記金属-配位子錯体は全体的に電荷中性であり、各Zは、-O-、-S-、-N(R
N)-、または-P(R
P)-から独立的に選択され、R
1およびR
16は、-H、(C
1-C
40)ヒドロカルビル、(C
1-C
40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(R
C)
3、-Ge(R
C)
3、-P(R
P)
2、-N(R
N)
2、-OR
C、-SR
C、-NO
2、-CN、-CF
3、R
CS(O)-、R
CS(O)
2-、(R
C)
2C=N-、R
CC(O)O-、R
COC(O)-、R
CC(O)N(R
N)-、(R
N)
2NC(O)-、ハロゲン、および式(II)を有するラジカル、式(III)を有するラジカル、または式(IV)を有するラジカルからなる群から独立的に選択される。
式(II)、(III)、および(IV)において、R31-35、R41-48、またはR51-59の各々は、(C1-C40)ヒドロカルビル、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(RC)3、-Ge(RC)3、-P(RP)2、-N(RN)2、-N=CHRC、-ORC、-SRC、-NO2、-CN、-CF3、RCS(O)-、RCS(O)2-、(RC)2C=N-、RCC(O)O-、RCOC(O)-、RCC(O)N(RN)-、(RN)2NC(O)-、ハロゲン、または-Hから独立的に選択され、ただし、R1またはR16の少なくとも1つは、式(II)、式(III)、または式(IV)を有するラジカルである。
式(I)において、R2-4、R5-8、R9-12、およびR13-15の各々は、(C1-C40)ヒドロカルビル、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビル、-Si(RC)3、-Ge(RC)3、-P(RP)2、-N(RN)2、-N=CHRC、-ORC、-SRC、-NO2、-CN、-CF3、RCS(O)-、RCS(O)2-、(RC)2C=N-、RCC(O)O-、RCOC(O)-、RCC(O)N(RN)-、(RN)2NC(O)-、ハロゲン、および-Hから独立的に選択され、R17およびR18は独立的に(C2-C40)ヘテロヒドロカルビルであり、ただし、R17およびR18の両方がエチルである場合、R5-7の2つ以下がフッ素であるか、R10-12の2つ以下がフッ素であり、任意に、R17およびR18は、互いに結合して(C3-C50)ヒドロカルビレンを形成する。R23およびR24は、-(CRC
2)m-から独立的に選択され、mは1または2であり、式(I)中の各RC、RP、およびRNは、独立的に(C1-C30)ヒドロカルビル、(C1-C30)ヘテロヒドロカルビル、または-Hである。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体において、R8およびR9は水素であり、またR23およびR24は、-(CRC
2)m-から独立的に選択され、mは1または2である。いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体において、R17およびR18は独立的に(C2-C40)ヒドロカルビルある。他の実施形態では、R17およびR18は独立的に、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1,1-ジメチルエチル、シクロペンチル、またはシクロヘキシルである。いくつかの実施形態では、ゲルマニウムは、エチル、プロピル、iso-プロピル、ブチル、tert-ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、またはノニルで置換されてもよい。
1つ以上の実施形態では、R3およびR14は、独立的に、(C1-C9)アルキルから選択される。いくつかの実施形態では、R3およびR14は独立的に、メチル、tert-オクチル(2,4,4-トリメチルペント-2-イルとも呼ばれる)、またはn-オクチルである。いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体において、R7、R8、R9、およびR10は-Hである。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体において、R
1またはR
16の1つ、またはR
1とR
16の両方は、式(II)、式(III)、または式(IV)を有するラジラルから選択される。
式(II)、式(III)、または式(IV)を有するラジカルの一部として式(I)の金属-配位子錯体に存在する場合、式(I)の金属-配位子錯体の基R31-35、R41-48、およびR51-59は、各々独立的に、(C1-C40)ヒドロカルビル、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(RC)3、P(RP)2、N(RN)2、ORC、SRC、NO2、CN、CF3、RCS(O)-、RCS(O)2-、(RC)2C=N-、RCC(O)O-、RCOC(O)-、RCC(O)N(RN)-、(RN)2NC(O)-、ハロゲン、水素、またはそれらの組み合わせから選択される。各RC、RP、およびRNは、独立的に、非置換(C1-C18)ヒドロカルビル、(C1-C30)ヘテロヒドロカルビル、または-Hである。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基のいずれかまたは全て(例えば、X、R1-59、およびZ)が、非置換であってもよい。他の実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体の化学基X、R1-59、およびZはいずれも非置換であってもよく、いずれかまたは全てが、1個以上のRsで置換されていてもよい。2つまたは2つ以上のRSが式(I)の金属-配位子錯体の同じ化学基に結合している場合、化学基の個々のRSは、同じ炭素原子またはヘテロ原子、または異なる炭素原子またはヘテロ原子に結合していてもよい。いくつかの実施形態では、化学基X、R1-59およびZのいずれも過置換されていなくてもよく、いずれかまたは全てがRSで過置換されていてもよい。RSで過置換されている化学基では、個々のRSは全て同一であっても、独立的に選択されてもよい。
式(I)の金属-配位子錯体におけるR1およびR16は互いに独立的に選択される。例えば、R1は、式(II)、(III)、または(IV)を有するラジカルから選択されてもよく、R16は、(C1-C40)ヒドロカルビルであってもよく、または、R1、は式(II)、(III)、または(IV)を有するラジカルから選択されてもよく、かつ、R16、はR1と同一もしくは異なる式(II)、(III)、または(IV)を有するラジカルから選択されてもよい。R1およびR16の両方は、式(II)のラジカルであってもよく、その場合、基R31-35は、R1およびR16において同一または異なる。他の例では、R1およびR16の両方は、式(III)のラジカルであってもよく、その場合、その基R41-48は、R1およびR16において同一または異なる。または、R1およびR16の両方は、式(IV)のラジカルであってもよく、その場合、基R51-59は、R1およびR16において同一または異なる。
いくつかの実施形態では、R1およびR16の少なくとも1つは、式(II)を有するラジカルであり、ここで、R32およびR34はtert-ブチルである。
いくつかの実施形態では、R1またはR16の少なくとも1つが式(III)を有するラジカルであるとき、R43とR46の1つまたは両方はtert-ブチルであり、各R41-42、R44-45、およびR47-48は-Hである。他の実施形態では、R42とR47の1つまたは両方がtert-ブチルであり、R41、R43-46、R48は-Hである。いくつかの実施形態では、R42およびR47の両方が-Hである。
いくつかの実施形態では、R3およびR14は、tert-ブチル、n-オクチル、メチル、エチル、プロピル、2-プロピル、ブチル、1,1-ジメチルエチル(またはtert-ブチル)である。他の実施形態では、R6およびR11は、ハロゲンである。いくつかの実施形態では、R3およびR14は、メチルであり、R6およびR11は、ハロゲンである。
式(I)の金属-配位子錯体のいくつかの実施形態では、R5-7がフッ素である場合、R10-12のうち1つ以下がフッ素である。他の実施形態では、R10-12がフッ素である場合、R5-7のうち1つ以下がフッ素である。他の実施形態では、R5-7およびR10-12のうち4つ未満がフッ素である。1つ以上の実施形態では、R7、R8、R9、およびR10は、-Hである。いくつかの実施形態では、R7およびR10は、ハロゲンである。いくつかの実施形態では、R5-7のうち2つがフッ素であり、R10-12のうち2つがフッ素である。
1つ以上の実施形態では、R17およびR18は、2-プロピル、tert-ブチル、シクロペンチルまたはシクロヘキシルを含む、(C3-C50)ヒドロカルビルである。
式(I)の金属-配位子錯体中のMは、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、またはハフニウム(Hf)などの遷移金属であってもよく、その金属は+2、+3、または+4の形式酸化状態にあってもよい。(X)nの下付き文字nは、金属Mに結合した配位子Xの数を指し、1、2、または3からの整数である。
式(I)の金属-配位子錯体中の金属Mは、金属-配位子錯体を調製するために、続いて一段合成または多段合成に曝される金属前駆体に由来し得る。好適な金属前駆体は、単量体(1つの金属中心)または二量体(2つの金属中心)であることができ、あるいは2より大きい複数の金属中心、例えば、3、4、5、または5より大きい金属中心を有することができる。好適なハフニウムおよびジルコニウムの前駆体の具体例としては、例えば、HfCl4、HfMe4、Hf(CH2Ph)4、Hf(CH2CMe3)4、Hf(CH2SiMe3)4、Hf(CH2Ph)3Cl、Hf(CH2CMe3)3Cl、Hf(CH2SiMe3)3Cl、Hf(CH2Ph)2Cl2、Hf(CH2CMe3)2Cl2、Hf(CH2SiMe3)2Cl2、Hf(NMe2)4、Hf(NEt2)4、およびHf(N(SiMe3)2)2Cl2;ZrCl4、ZrMe4、Zr(CH2Ph)4、Zr(CH2CMe3)4、Zr(CH2SiMe3)4、Zr(CH2Ph)3Cl、Zr(CH2CMe3)3Cl、Zr(CH2SiMe3)3Cl、Zr(CH2Ph)2Cl2、Zr(CH2CMe3)2Cl2、Zr(CH2SiMe3)2Cl2、Zr(NMe2)4、Zr(NEt2)4、Zr(NMe2)2Cl2、Zr(NEt2)2Cl2、Zr(N(SiMe3)2)2Cl2、TiBn4、TiCl4、およびTi(CH2Ph)4が挙げられるが、それらに限定されない。これらの例のルイス塩基付加物も金属前駆体として好適であり、例えば、エーテル、アミン、チオエーテル、およびホスフィンがルイス塩基として好適である。具体例としては、HfCl4(THF)2、HfCl4(SMe2)2、およびHf(CH2Ph)2Cl2(OEt2)が挙げられる。活性化金属前駆体は、イオン性または双性イオン化合物、(M(CH2Ph)3
+)(B(C6F5)4
-)または(M(CH2Ph)3
+)(PhCH2B(C6F5)3
-)などであることができ、MはHfまたはZrであると上で定義されている。
式(I)に従う金属-配位子錯体において、各Xは、共有結合、配位結合、またはイオン結合を介してMと結合する。nが1である場合、Xは単座配位子または二座配位子であってもよく、nが2である場合、各Xは独立的に選択された単座配位子であってもよく、他の基Xと同一または異なっていてもよい。一般的に、式(I)に従う金属-配位子錯体は全体的に電荷中性である。いくつかの実施形態では、単座配位子はモノアニオン性配位子であり得る。モノアニオン性配位子は-1の正味の形式酸化状態を有する。各モノアニオン性配位子は、独立的に、水素化物、(C1-C40)ヒドロカルビルカルバニオン、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビルカルバニオン、ハライド、ニトレート、HC(O)O-、HC(O)N(H)-、(C1-C40)ヒドロカルビルC(O)O-、(C1-C40)ヒドロカルビルC(O)N((C1-C20)ヒドロカルビル)-、(C1-C40)ヒドロカルビルC(O)N(H)-、RKRLB-、RKRLN-、RKO-、RKS-、RKRLP-、またはRMRKRLSi-であってもよく、各RK、RL、およびRMは独立的に、水素、(C1-C40)ヒドロカルビル、もしくは(C1-C40)ヘテロヒドロカルビルであるか、または、RKおよびRLは一緒になって、(C2-C40)ヒドロカルビレンもしくは(C1-C20)ヘテロヒドロカルビレンを形成し、RMは上で定義したとおりである。
他の実施形態では、少なくとも1つの単座配位子Xは、他の配位子Xとは独立的に、中性配位子であってもよい。特定の実施形態では、中性配位子は、RXNRKRL、RKORL、RKSRL、またはRXPRKRLなどの中性ルイス塩基基であり、各RXは独立的に、水素、(C1-C10)ヒドロカルビル-[Si(C1-C10)ヒドロカルビル]3(すなわち、CH2Si(Me)3)、(C1-C40)ヒドロカルビル、[(C1-C10)ヒドロカルビル]3Si-、または(C1-C40)ヘテロヒドロカルビルであり、各RKおよびRLは独立的に、上で定義したとおりである。
また、各Xは、他の配位子Xとは独立的に、ハロゲン原子、非置換(C1-C20)ヒドロカルビル、非置換(C1-C20)ヒドロカルビルC(O)O-、またはRKRLN-である単座配位子であってもよく、RKおよびRLの各々は、独立的に、非置換(C1-C20)ヒドロカルビルである。いくつかの実施形態では、単座配位子Xはそれぞれ、塩素原子、(C1-C10)ヒドロカルビル(例えば、(C1-C6)アルキルまたはベンジル)、非置換(C1-C10)ヒドロカルビルC(O)O-、またはRKRLN-であり、式中、RKおよびRLは、それぞれ独立的に、非置換(C1-C10)ヒドロカルビルである。
少なくとも2つの基Xがあるような、nが2以上であるさらなる実施形態では、任意の2つの基Xが結合して二座配位子を形成してもよい。二座配位子を含む例示的な実施形態では、二座配位子は中性二座配位子であってもよい。一実施形態では、中性二座配位子は、式(RD)2C=C(RD)-C(RD)=C(RD)2のジエンであり、式中、各RDは、独立的に、H、非置換(C1-C6)アルキル、フェニル、またはナフチルである。いくつかの実施形態では、二座配位子は、モノアニオン性-モノ(ルイス塩基)配位子である。いくつかの実施形態では、二座配位子は、ジアニオン性配位子である。ジアニオン性配位子は、-2の形式酸化状態を有する。一実施形態では、各ジアニオン性配位子は、独立的に、カーボネート、オキサレート(すなわち、-O2CC(O)O-)、(C2-C40)ヒドロカルビレンジカルバニオン、(C1-C40)ヘテロヒドロカルビレンジカルバニオン、ホスフェート、またはスルフェートである。
さらなる実施形態では、Xは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2,2-ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、またはクロロから選択される。いくつかの実施形態では、nは、2であり、各Xは同一である。場合によっては、少なくとも2つのXは互いに異なる。他の実施形態では、nは、2であり、各Xは、メチル、エチル、1-プロピル、2-プロピル、1-ブチル、2,2-ジメチルプロピル、トリメチルシリルメチル、フェニル、ベンジル、およびクロロのうちの異なる1つである。一実施形態では、nは、2であり、少なくとも2つのXは、独立的に、モノアニオン性単座配位子である。特定の実施形態では、nは、2であり、2つのX基は一緒になって、二座配位子を形成する。さらなる実施形態では、二座配位子は、2,2-ジメチル-2-シラプロパン-1,3-ジイルまたは1,3-ブタジエンである。
式(I)の金属-配位子錯体において、各Zは、独立的にO、S、N(C1-C40)ヒドロカルビル、またはP(C1-C40)ヒドロカルビルである。いくつかの実施形態では、各Zは異なる。たとえば、一方のZはOで、もう一方のZはNCH3である。いくつかの実施形態では、一方のZはOであり、一方のZはSである。別の実施形態では、一方のZはSであり、一方のZはN(C1-C40)ヒドロカルビルである(例えば、NCH3)。さらなる実施形態では、各Zは同一である。さらに別の実施形態では、各ZはOである。別の実施形態では、各ZはSである。
触媒系の具体的な実施形態において、式(I)に従う金属-配位子錯体は、制限されることなく、プロ触媒1-9のいずれかの構造を有する錯体を含むことができる。
金属-配位子錯体、プロ触媒1-9において、ゲルマニウム原子は、1つの酸素原子を別の酸素原子に(式(I)の2つの基Z)共有結合させるゲルマニウムブリッジの一部である。各置換基R17およびR18は、独立的に(C2-C40)ヒドロカルビルである。
プロ触媒活性化
本開示の触媒系は、式(I)に従う金属-配位子錯体を含む。式(I)に従う金属配位子錯体は、触媒的に活性な形態であるが、あるいは触媒的に不活性であるか、または少なくとも触媒的に活性な形態よりも実質的に触媒的に活性が低いプロ触媒形態である。プロ触媒1-7は、式(I)による様々な金属-配位子錯体の触媒的に不活性な形態である。プロ触媒形態の式(I)の金属-配位子錯体を含むプロ触媒系は、オレフィン重合反応の金属ベースの触媒を活性化するための当該技術分野で既知の任意の技術により触媒的に活性化され得る。例えば、式(I)の金属-配位子錯体は、金属-配位子錯体を活性化助触媒と接触させるか、金属-配位子錯体を活性化助触媒と組み合わせることにより、触媒的に活性化され得る。好適な活性化技術の別の例としては、バルク電解が挙げられる。前述の活性化助触媒および技術のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。プロ触媒の形態の式(I)に従う金属-配位子錯体にそのような活性化技術のいずれかを施すと、式(I)に従う金属-配位子錯体の触媒活性化形態が得られる。いくつかの実施形態では、式(I)に従う金属-配位子錯体の触媒活性化形態は、式(I)に従う金属-配位子錯体のプロ触媒形態から、上記の活性化技術のいずれかによって少なくとも1つのXを切断した結果であり得る。
<助触媒成分>
本明細書に使用するのに好適な活性化助触媒としては、アルキルアルミニウム、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとしても知られる)、中性ルイス酸、および非ポリマー、非配位性、イオン形成化合物(酸化条件下でのそのような化合物の使用を含む)が挙げられる。好適な活性化技術は、バルク電気分解である。前述の活性化助触媒および技術のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。「アルキルアルミニウム」という用語は、モノアルキルアルミニウムジヒドリドもしくはモノアルキルアルミニウムジハライド、ジアルキルアルミニウムヒドリドもしくはジアルキルアルミニウムハライド、またはトリアルキルアルミニウムを意味する。ポリマーアルモキサンまたはオリゴマーアルモキサンの例としては、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム修飾メチルアルモキサン、およびイソブチルアルモキサンが挙げられる。
ルイス酸活性化剤(助触媒)は、本明細書に記載されているように1~3つの(C1-C20)ヒドロカルビル置換基を含有する第13族金属化合物を含む。一実施形態では、第13族金属化合物は、トリ((C1-C20)ヒドロカルビル)-置換アルミニウム、トリ((C1-C20)ヒドロカルビル)-ホウ素化合物、トリ((C1-C10)アルキル)アルミニウム、トリ((C6-C18)アリール)ホウ素化合物、およびそれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体である。さらなる実施形態では、第13族金属化合物は、トリス(フルオロ置換フェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。いくつかの実施形態では、活性化助触媒は、テトラキス((C1-C20)ヒドロカルビルボレート、トリ((C1-C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラキス((C1-C20)ヒドロカルビル)ボレート(例えば、ビス(オクタデシル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート)である。本明細書で使用されるとき、「アンモニウム」という用語は、((C1-C20)ヒドロカルビル)4N+、((C1-C20)ヒドロカルビル)3N(H)+、((C1-C20)ヒドロカルビル)2N(H)2
+、(C1-C20)ヒドロカルビルN(H)3
+、またはN(H)4
+である窒素カチオンを意味し、各(C1-C20)ヒドロカルビルは、2つ以上存在するときは、同一でも異なっていてもよい。
中性ルイス酸活性化剤(助触媒)の組み合わせとしては、トリ((C1-C4)アルキル)アルミニウムとハロゲン化トリ((C6-C18)アリール)ホウ素化合物、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの組み合わせを含む混合物が挙げられる。他の実施形態は、そのような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせ、および単一の中性ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせである。(金属-配位子錯体錯体):(トリス(ペンタフルオロ-フェニルボラン):(アルモキサン)[例えば(第4族金属-配位子錯体錯体):(トリス(ペンタフルオロ-フェニルボラン):(アルモキサン)]のモル数比は、1:1:1~1:10:100であり、他の実施形態では1:1:1.5~1:5:30である。
式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系は、1つ以上の助触媒との組み合わせ、例えばカチオン形成助触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせによって、活性化して活性触媒組成物を形成することができる。好適な活性化助触媒としては、ポリマーまたはオリゴマーアルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、ならびに不活性、相溶性、非配位性、イオン形成性化合物が挙げられる。例示的な好適な助触媒としては、変性メチルアルミノキサン(MMAO)、ビス(水素化タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1-)アミン(すなわち、[HNMe(C18H37)2][B(C6F5)4]およびそれらの組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態では、前述の活性化助触媒の1つ以上は、互いに組み合わせて使用される。特に好ましい組み合わせは、トリ((C1-C4)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C1-C4)ヒドロカルビル)ボラン、またはホウ酸アンモニウムとオリゴマーもしくはポリマーアルモキサン化合物との混合物である。式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル数と1つ以上の活性化助触媒の総モル数との比は、1:10,000-100:1である。いくつかの実施形態では、この比は、少なくとも1:5000であり、他のいくつかの実施形態では、少なくとも1:1000および10:1以下であり、他のいくつかの実施形態では、1:1以下である。アルモキサンを単独で活性化助触媒として使用する場合、用いられるアルモキサンのモル数は、式(I)の金属-配位子錯体のモル数の少なくとも100倍であることが好ましい。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを単独で活性化助触媒として使用するとき、いくつかの他の実施形態では、式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル数に対して用いられるトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランのモル数は、0.5:1~10:1、1:1~6:1、または1:1~5:1である。残りの活性化助触媒は一般に、式(I)の1つ以上の金属-配位子錯体の総モル量におおよそ等しいモル量で用いられる。
<ポリオレフィン>
前の段落に記載した触媒系は、オレフィン、主にエチレンおよびプロピレンの重合に利用することができる。いくつかの実施形態では、重合スキーム中に単一種類のオレフィンまたはα-オレフィンのみが存在し、ホモポリマーを作成する。しかしながら、追加のα-オレフィンを重合手順に組み込んでもよい。追加のα-オレフィンコモノマーは、典型的には、20個以下の炭素原子を有する。例えば、α-オレフィンコモノマーは、3~10個の炭素原子、または3~8個の炭素原子を有し得る。例示的なα-オレフィンコモノマーとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、および4-メチル-1-ペンテン、エチリデンノルボルネンが挙げられるが、それらに限定されない。例えば、1つ以上のα-オレフィンコモノマーは、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、および1-オクテンからなる群から、または代替的に1-ヘキセンおよび1-オクテンからなる群から選択され得る。
エチレン系ポリマー、例えばエチレンのホモポリマーおよび/またはインターポリマー(コポリマーを含む)ならびにα-オレフィンなどの任意選択的な1つ以上のコモノマーは、エチレン由来の単位を少なくとも50重量パーセント含み得る。「少なくとも50重量パーセントから」によって包含される個々の値および部分範囲は全て、別の実施形態として本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマー、エチレンのホモポリマーおよび/またはインターポリマー(コポリマーを含む)、α-オレフィンなどの任意選択的な1つ以上のコモノマーは、エチレン由来の単位を少なくとも60重量パーセント、エチレン由来の単位を少なくとも70重量パーセント、エチレン由来の単位を少なくとも80重量パーセント、エチレン由来の単位を50-100重量パーセント、またはエチレン由来の単位を80-100重量パーセント含み得る。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、エチレン由来の単位を少なくとも50モルパーセント含むことができる。少なくとも90モルパーセントからの全ての個々の値および部分範囲は本明細書に含まれ、本明細書では別々の実施形態として開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、エチレン由来の単位を少なくとも93モルパーセント、単位を少なくとも96モルパーセント、エチレン由来の単位を少なくとも97モルパーセント、または代替的に、エチレン由来の単位を90~100モルパーセント、エチレン由来の単位を90~99.5モルパーセント、エチレン由来の単位を97~99.5モルパーセント含み得る。
エチレン系ポリマーのいくつかの実施形態では、追加のα-オレフィンの量は、50%未満であり、他の実施形態は、少なくとも1モルパーセント(mol%)-20mol%含み、さらなる実施形態では、追加のα-オレフィンの量は少なくとも5mol%-10mol%である。いくつかの実施形態では、追加のα-オレフィンは1-オクテンである。
任意の従来の重合プロセスを使用してエチレン系ポリマーを生成してもよい。そのような従来の重合プロセスとしては、1つ以上の従来の反応器、例えばループ反応器、等温反応器、流動床気相反応器、撹拌槽型反応器、バッチ反応器などの並列、直列、またはそれらの任意の組み合わせを使用する、溶液重合プロセス、気相重合プロセス、スラリー相重合プロセス、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ループ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の助触媒の存在下で重合される。別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ループ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本開示および本明細書に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の他の触媒の存在下で重合される。本明細書に記載の触媒系は、任意選択的に1つ以上の他の触媒と組み合わせて、第1の反応器または第2の反応器において使用することができる。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、二重反応器系、例えば二重ループ反応器系において、溶液重合によって生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本明細書に記載の触媒系の存在下で両方の反応器において重合される。別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、単一反応器系、例えば単一ループ反応器系において、溶液重合で生成することができ、ここで、エチレン、および任意選択的に1つ以上のα-オレフィンは、本開示内に記載の触媒系および任意選択的に1つ以上の助触媒の存在下で、前の段落に記載したように重合される。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーを製造するための重合プロセスは、触媒系の存在下でエチレンと少なくとも1つの追加のα-オレフィンを重合することを含む。1つ以上の実施態様では、触媒系は、助触媒または追加の触媒なしに、その触媒的に活性な形態の式(I)に従う金属-配位子錯体を含み得る。さらなる実施形態では、触媒系は、少なくとも1つの助触媒と組み合わせて、そのプロ触媒形態、その触媒的に活性な形態、または両形態の組み合わせで、式(I)に従う金属-配位子錯体を含み得る。さらなる実施形態では、触媒系は、少なくとも1つの助触媒および少なくとも1つの追加の触媒と組み合わせて、そのプロ触媒形態の式(I)に従う金属-配位子錯体を含み得る。さらなる実施形態では、触媒系は、第1の触媒、少なくとも1つの追加の触媒、および、必要に応じて少なくとも1つの助触媒を含んでもよく、ここで、第1の触媒は、その触媒的に活性な形態の式(I)に従う金属-配位子錯体である。
エチレン系ポリマーは、1つ以上の添加剤をさらに含み得る。そのような添加剤としては、帯電防止剤、色増強剤、染料、潤滑剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、加工助剤、紫外線安定剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。エチレン系ポリマーは、任意の量の添加剤を含み得る。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーおよび1つ以上の添加剤の重量に基づいて、そのような添加剤を合計約0~約10重量パーセント含み得る。エチレン系ポリマーは、充填剤をさらに含んでもよく、その充填剤としては、有機または無機充填剤を挙げることができるが、それらに限定されない。エチレン系ポリマーは、エチレン系ポリマーと全の添加剤または充填剤の合計重量に基づいて、例えば炭酸カルシウム、タルク、またはMg(OH)2などの約0~約20重量パーセントの充填剤を含み得る。エチレン系ポリマーは、1つ以上のポリマーとさらに配合されてブレンドを形成し得る。
いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーを製造するための重合プロセスは、触媒系の存在下でエチレンと少なくとも1つの追加のα-オレフィンを重合することを含み、ここで、触媒系は、少なくとも1つの式(I)の金属-配位子錯体を組み込んでいる。式(I)の金属-配位子錯体を組み込んだそのような触媒系から生じるポリマーは、例えば0.850g/cm3~0.950g/cm3まで、0.880g/cm3~0.920g/cm3まで、0.880g/cm3~0.910g/cm3、または0.880g/cm3~0.900g/cm3の、(その全体が参照により本明細書に組み込まれる)ASTM D792に準拠した密度を有し得る。
別の実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系から得られるポリマーは、5~15のメルトフロー比(I10/I2)を有してもよく、ここで、メルトインデックスI2は、190℃および2.16kgの荷重下で(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる)ASTM D1238に準拠して測定され、メルトインデックスI10は、190℃および10kgの荷重下でASTM D1238に従って測定される。他の実施形態では、メルトフロー比(I10/I2)が5~10であり、そして他では、メルトフロー比が5~9である。
いくつかの実施形態では、式(I)の金属-配位子錯体を含む触媒系から得られるポリマーが、1~10の分子量分布(MWD)を有し、ここで、MWDはMw/Mn、Mwとして定義され、Mwは重量平均分子量であり、Mnは数平均分子量である。他の実施形態では、触媒系から生じるポリマーは、1~6のMWDを有する。別の実施形態は、1~3のMWDを含む。他の実施形態は、1.5~2.5のMWDを含む。
本開示に記載の触媒系の実施形態は、形成されたポリマーの高分子量およびポリマーに組み込まれたコモノマーの量の結果として、独特のポリマー特性をもたらす。
本開示の1つ以上の特徴は、次の実施例の観点で例示される。
実施例1:9-(5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾールの調製
WO2016/003879A1の合成手順を実質的に繰り返して、9-(5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾールを調製した。
実施例2:3,6-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾールの調製
US20110282018A1の合成手順を実質的に繰り返して、3,6-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾールを調製した。
実施例3:ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジエチルゲルマンの調製
グローブボックス内で、250mLの一口丸底フラスコ内の無水THF(120mL)に、ジエチルジクロロゲルマン(4.033g、20.0mmol、1.0当量)を溶解させた。フラスコをセプタムでキャップし、密封して、グローブボックスから取り出し、ドライアイス-アセトン浴中で-78℃に冷却した。ブロモクロロメタン(3.9mL、60.0mmol、3.0当量)を加えた。シリンジポンプを使用して、n-BuLiのヘキサン溶液(2.5M、18.4mL、46.0mmol、2.3当量)をフラスコの冷却壁に3時間かけて添加した。混合物を室温まで一晩(16時間)温め、飽和NH4Cl(30mL)を加えた。2つの層が分離された。水層をエーテル(2x50mL)で抽出した。合わせた有機層をMgSO4で乾燥させ、濾過し、減圧下で濃縮した。粗生成物をさらに精製することなく次のステップに使用した。
100mL丸底フラスコに、上記のビス(クロロメチル)ジエチルゲルマン(2.3g、10mmol、1.0当量)、2-ブロモ-4-フルオロフェノール(5.73g、30.0mmol、3.0当量)、K2CO3(5.53g、40.0mmol、4.0当量)、およびDMSO(60mL)を入れた。反応混合物を60℃で一晩、その後100℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物を水に注ぎ、生成物を沈殿させた。得られたエマルジョンをDCMで抽出した。合わせた有機層をMgSO4で乾燥させ、濾過し、回転蒸発により濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。収量2.63gの無色の油が回収され、49%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.28-7.23(m,2H),7.00-6.94 (m,4H),4.09(s,4H),1.24-1.08(m,10H).19F{1H}NMR(376MHz,CDCl3)δ-122.45(s,2F).
実施例4:6’,6’’’-(((ジエチルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジエチルゲルマン(1.078g、2.0mmol、1.0当量)、3,6-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(4.16g、6.0mmol、3.0当量)、Na2CO3(1.48g、14.0mmol、7.0当量)、および脱気THF(12mL)を加えた。バイアルをグローブボックスから取り外し、水(5mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌溶液を通して窒素を5分間パージした。THF(3mL)中のPd(dba)2(0.046g、0.08mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.032g、0.16mmol、0.08当量)の予混合溶液を加えた。次いで、反応物を、70℃に18時間加熱した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移した。バイアルをTHF(5mL)ですすいだ。MeOH(15mL)および濃HCl(1.0mL)を加え、次いで、反応混合物を2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をエーテル/エタノールでの結晶化により精製した。2.18gの白色の固体が回収され、81%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.23(d,J=2.0Hz,4H),7.42-7.33(m,6H),7.18(d,J=2.4Hz,2H),6.96(d,J=8.6Hz,4H),6.84(dd,J=8.8,3.2Hz,2H),6.41-6.31(m,2H),5.65-5.22(m,2H),5.46(s,2H),3.36(s,4H),1.68(s,4H),1.47(s,36H),1.32(s,12H),0.82-0.69(m,24H),0.64-0.52(m,4H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-123.61(s,2F).
実施例5:本発明のプロ触媒1の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した40mLバイアルに、HfCl4(64mg、0.2mmol、1.0当量)および無水トルエン(6.0mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。バイアルを冷凍庫から取り外した。Et2O中のMeMgBr(3M、0.28mL、0.84mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。10分後、6’,6’’’-(((ジエチルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)(0.269g、0.2mmol、1.0当量)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗色の固体を得て、これをヘキサン(8mL)で洗浄し、次いでトルエン(12mL)で抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させた。収量213mgの白色の固体が回収され、69%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ8.64-8.61(m,2H),8.42(d,J=1.7Hz,2H),7.68(d,J=2.5Hz,2H),7.62-7.53(m,6H),7.44(dd,J=8.7,1.9Hz,2H),7.31(d,J=2.5Hz,2H),7.09-6.98(m,2H),6.80-6.70(m,2H),5.25-5.18(m,2H),4.57(d,J=12.4Hz,2H),3.46(d,J=12.4Hz,2H),1.62-1.56(m,4H),1.49(s,18H),1.36-1.23(m,30H),0.82(s,18H),0.52(t,J=8.0Hz,6H),0.22-0.02(m,4H),-1.01(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,C
6D
6)δ-116.19(m,2F).
実施例6:ビス(クロロメチル)ジイソプロピルゲルマンの調製
グローブボックス内で、100mLの丸底フラスコに、GeGl4(8.578g、40mmol、1.0当量)および乾燥トルエン(50mL)を入れた。フラスコをセプタムでキャップし、密封して、グローブボックスから取り出し、ドライアイス-アセトン浴を用いて-78℃に冷却した。THF中の塩化イソプロピルマグネシウム溶液(2M、41mL、82.0mmol、2.05当量)を事前に冷却した溶液に滴下した。反応混合物が固化した後、-78℃で1時間、室温で3時間保持した。反応混合物をグローブボックスに入れ、フリットで濾過した。ろ液を250mLの丸底フラスコに集めた。固体をヘキサン(50mL)ですすいだ。濾液にTHF(100mL)を加えた。丸底フラスコをキャップし、密封して、グローブボックスから取り出し、次いでドライアイス-アセトン浴中で-78℃に冷却した。ブロモクロロメタン(7.8mL、120.0mmol、3.0当量)を加えた。シリンジポンプを使用して、n-BuLiのヘキサン溶液(2.5M、32.8mL、82.0mmol、2.05当量)をフラスコの冷却壁に3時間かけて添加した。混合物を一晩(16時間)室温まで温めた。次に、飽和NH4Cl水溶液(50mL)を加えた。2つの層が分離された。水層をエーテル(2x60mL)で抽出した。合わせた有機層をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過し、減圧下で濃縮した。粗生成物をさらに精製することなく次のステップに使用した。収量9.3gの無色の油が回収され、90%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ3.17(s,4H),1.66-1.54(m,2H),1.20(d,J=7.4Hz,12H).
実施例7:ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマンの調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス(クロロメチル)ジイソプロピルゲルマン(4.28g、16.6mmol、1.0当量)、2-ブロモ-4-フルオロフェノール(9.514g、50.0mmol、3.0当量)、K3PO4(14.1g、66.4mmol、4.0当量)、およびDMF(20mL)を入れた。反応混合物を80℃で一晩、その後100℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物を水(150mL)に注いだ。溶液を酢酸エチルで抽出し、水で2回、次に1M KOHで2回、次にブラインで洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのショートプラグを通して濾過し、濃縮した。粗生成物を精製することなく次のステップに使用した。収量7.31gの無色の油が回収され、78%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.29-7.24(m,2H),7.02-6.96(m,4H),4.13(s,4H),1.75-1.62(m,2H),1.27(d,J=7.4Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-122.60(s,2F).
実施例8:6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(0.851g、1.5mmol、1.0当量)、3,6-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(3.125g、4.5mmol、3.0当量)、Na2CO3(0.955g、9.0mmol、6.0当量)、および脱気THF(9.0mL)を入れた。バイアルをキャップしてグローブボックスから取り外し、脱イオン水(4.0mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌反応混合物を通して窒素を5分間パージした。THF(2.0mL)中のPd(dba)2(0.035g、0.06mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.024g、0.12mmol、0.08当量)の予混合溶液を加えた。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4.0mL)ですすいだ。MeOH(15.0mL)および濃HCl(1.0mL)を加え、次いで、混合物を2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を回転蒸発により濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をエーテル/エタノールでの結晶化により精製した。収量0.73gの白色の固体が回収され、35%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.24(d,J=1.9Hz,4H),7.42-7.30(m,6H),7.14(d,J=2.4Hz,2H),7.02-6.92(m,4H),6.82-6.75(m,2H),6.34-6.23(m,2H),5.50-5.40(m,2H),5.38(s,2H),3.56-3.32(m,4H),1.66(s,4H),1.55(s,18H),1.47(s,36H),1.30(s,12H),1.16-1.06(m,2H),0.82(d,J=7.4Hz,12H),0.75(s,18H).
19F{1H}NMR(376MHz, CDCl
3)δ-123.93(s,2F).
実施例9:本発明のプロ触媒2の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した40mLバイアルに、HfCl4(0.064g、0.2mmol、1.0当量)および無水トルエン(6.0mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。バイアルを冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、0.28mL、0.84mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。10分後、6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)(0.275g、0.2mmol、1.0当量)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗色の固体を得て、これをヘキサン(12mL)で抽出した。抽出物を約2~3mlにまで濃縮し、その後一日冷凍庫に保管した。溶媒をデカントし、白色の固体を真空下で乾燥させた。白色の固体198mgが回収され、63%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ8.63(d,J=1.8Hz,2H),8.42(d,J=1.8Hz,2H),7.67-7.50(m,8H),7.44(dd,J=8.8,2.0Hz,2H),7.29(d,J=2.5Hz,2H),7.09(dd,J=8.9,3.1Hz,2H),6.84-6.76(m,2H),5.31-5.22(m,2H),4.55(d,J=12.3Hz,2H),3.52(d,J=12.3Hz,2H),1.60-1.54(m,4H),1.47(s,18H),1.34-1.25(m30H),0.84-0.74(s,20H),0.67-0.56(m,12H),-1.05(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,C
6D
6)δ-116.34(m,2F).
実施例10:ビス((2-ブロモ-4,5-ジフルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマンの調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス(クロロメチル)ジイソプロピルゲルマン(4.28g、16.6mmol、1.0当量)、2-ブロモ-4,5-ジフルオロフェノール(10.41g、50mmol、1.0当量)、K3PO4(14.1g、66.4mmol、4.0当量)、およびDMF(20mL)を入れた。反応混合物を80℃で一晩、その後100℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物を水(150mL)に注いだ。溶液を酢酸エチルで抽出し、水で2回、次に1M KOHで2回、次にブラインで洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのショートプラグを通して濾過し、減圧下で濃縮した。粗生成物を精製することなく次のステップに使用した。収量8.35gの無色の油が回収され、83%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.39-7.31(m,2H),6.96-6.88(m,2H),4.10(s,4H),1.75-1.62(m,2H),1.27(d,J=7.5 Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-135.40(d,J=21.7Hz,2F),-146.37(d,J=21.7Hz,2F).
実施例11:6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’,4’-ジフルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4,5-ジフルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.508g、2.5mmol、1.0当量)、3,6-ジ-tert-ブチル-9-(2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(5.21g、7.5mmol、3.0当量)、Na2CO3(1.59g、15.0mmol、6.0当量)、および脱気THF(13.0mL)を入れた。バイアルをキャップしてグローブボックスから取り外し、脱イオン水(6.0mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌反応混合物を通して窒素を5分間パージした。THF(2.0mL)中のPd(dba)2(0.058g、0.1mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.040g、0.2mmol、0.08当量)の予混合溶液を加えた。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4.0mL)ですすいだ。MeOH(15.0mL)および濃HCl(1.5mL)を加え、次いで、2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を減圧下で濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をエーテル/メタノールでの結晶化により精製した。収量2.18gの白色の固体が回収され、62%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.22(s,4H),7.42-7.34(m,6H),7.14(d,J=2.4Hz,2H),7.05-6.92(m,6H),5.99-5.84(m,2H),5.32(s,2H),3.47(s,4H),1.68(s,4H),1.45(s,36H),1.32(s,12H),1.13-1.03(m,2H),0.85-0.70(m,30H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-134.45(d,J=22.4Hz,2F),-147.67(d,J=22.3Hz,2F).
実施例12:本発明のプロ触媒3の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した40mLバイアルに、HfCl4(0.064g、0.2mmol、1.0当量)および無水トルエン(6.0mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。バイアルを冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、0.28mL、0.84mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。10分後、6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(3,6-ジ-tert-ブチル-9H-カルバゾール-9-イル)-3’,4’-ジフルオロ-5-(2,4,4-トリメチルペンタン-2-イル)-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)(0.282g、0.2mmol、1.0当量)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗色の固体を得て、これをヘキサン(12mL)で抽出した。抽出物を約2~3mlにまで濃縮し、その後一日冷凍庫に保管した。溶媒をデカントし、白色の固体を真空下で乾燥させた。白色の固体246mgが回収され、収率76%が得られた。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ8.78-8.74(m,2H),8.50(d,J=1.8Hz,2H),7.68-7.62(m,4H),7.57-7.51(m,4H),7.47(dd,J=8.8,1.9Hz,2H),7.13(d,J=2.5Hz,2H),7.03-6.94(m,2H),5.34-5.24(m,2H),4.43(d,J=12.2Hz,2H),3.38(d,J=12.2Hz,2H),1.60-1.50(m,22H),1.37-1.21(m,30H),0.83-0.72(m,20H),0.67-0.55(m,12H),-0.97(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,C
6D
6)δ-134.45(d,J=22.9Hz,2F),-139.91(d,J=22.7Hz,2F).
実施例13:6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(9H-カルバゾール-9-イル)-3’-フルオロ-5-メチル-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.7g、3.0mmol、1.0当量)、9-(5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(4.35g、9.0mmol、3.0当量)、Na2CO3(1.91g、18.0mmol、6.0当量)、および脱気THF(12.0mL)を入れた。バイアルをキャップしてグローブボックスから取り外し、脱イオン水(6.0mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌反応混合物を通して窒素を5分間パージした。次いで、THF(2.0mL)中のPd(dba)2(0.069g、0.12mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.049g、0.24mmol、0.08当量)の予混合溶液を添加した。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4.0mL)ですすいだ。MeOH(15.0mL)および濃HCl(1.0mL)を加え、次いで、混合物を2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を回転蒸発により濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をエーテル/メタノールでの結晶化により精製した。2.0gの白色の固体が回収され、70%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.22-8.17(m,4H),7.40-7.26(m,8H),7.20-7.10(m,6H),7.04(dd,J=2.2,0.8Hz,2H),6.92(dd,J=8.8,3.1Hz,2H),6.49-6.39(m,2H),5.92-5.83(m,2H),5.46(s,2H),3.60(s,4H),2.31(s,6H),1.19 -1.07(m,2H),0.81(d,J=7.4Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-123.46(s,2F).
実施例14:本発明のプロ触媒4の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した100mLボトルに、無水DCM(50mL)のHfCl4(0.641mg、2.0mmol、1.0当量)を懸濁した。ボトルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却し、次いで冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、2.8mL、8.4mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。10分後、配位子4を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物をセライトTMのプラグに通した。プラグをDCM(10mL)で洗浄した。溶媒を真空下で除去して、暗褐色の固体を得た。固体をヘキサン(20mL)で洗浄し、次いでトルエン(50mL)で抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させた。収量1.86gの淡黄褐色の固体が回収され、80%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.15-8.10(m,2H),8.06-8.01(m,2H),7.51-7.41(m,4H),7.39-7.32(m,2H),7.28-7.21(m,4H),7.08-6.98(m,4H),6.87-6.80(m,4H),6.71-6.63(m,2H),4.97-4.90(m,2H),4.40(d,J=12.2Hz,2H),3.33(d,J=12.3Hz,2H),2.07(s,6H),0.61-0.47(m,14H),-1.16(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,C
6D
6)δ-117.07(s,2F).
実施例15:6,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3’’,5’’-ジ-tert-ブチル-3,4-ジフルオロ-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4,5-ジフルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.508g、2.5mmol、1.0当量)、2-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(3.8g、7.5mmol、3.0当量)、Na2CO3(1.59g、15mmol、6.0当量)、および脱気THF(13mL)を入れた。バイアルをキャップしてグローブボックスから取り外し、脱イオン水(6mL)を加えた。THF(2mL)中のPd(dba)2(0.058g、0.1mmol、0.04当量)とtBu3P(0.04g、0.2mmol、0.08当量)の予混合溶液を完全に脱気するために、撹拌反応混合物を通して窒素を5分間パージした。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4mL)ですすいだ。MeOH(15mL)および濃HCl(1mL)を加え、次いで、2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を減圧下で濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLで3回)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をC18逆相カラムクロマトグラフィーにより精製した。収量2.12gの白色の固体が回収され、82%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.43(t,J=1.8Hz,2H),7.27(d,J=1.9Hz,4H),7.17-7.08(m,4H),6.86(d,J=2.0Hz,2H),6.70-6.63(m,2H),5.23(s,2H),3.72(s,4H),2.29(s,6H),1.33(s,36H),1.21-1.11(m,2H),0.81(d,J=7.4Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-135.72(d,J=22.4Hz,2F),-148.43(d,J=22.1Hz,2F).
実施例16:本発明のプロ触媒5の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した100mLボトルに、ZrCl4(0.466g、2.0mmol、1.0当量)および無水トルエン(6.0mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。ボトルを冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、2.8mL、8.4mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。2分後、配位子を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗色の固体を得て、これをヘキサン(40mL)で洗浄し、トルエン(50mL)で抽出し、次いでDCM20mLで2回抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させて、白色の固体(0.91g)を得た。合わせたDCM抽出物を真空下で乾燥させて、薄茶色の固体(0.69g)を得た。収量1.6gが回収され、69%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ7.85-7.82(m,2H),7.06-6.99(m,6H),6.90(dd,J=10.8,8.8Hz,2H),6.72-6.68(m,2H),5.45(dd,J=10.4,6.9Hz,2H),4.71(d,J=11.7Hz,2H),3.52(d,J=11.6Hz,2H),2.17(s,6H),1.59-1.23(m,36H),0.59-0.51(m,12H),0.48-0.37(m,2H),0.11(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-133.64(d,J=22.5Hz,2F),-140.19(d,J=22.4Hz,2F).
実施例17:6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-3’’-フルオロ-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-フルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.7g、3.0mmol、1.0当量)、2-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(4.56g、9.0mmol、3.0当量)、および脱気THF(12mL)を加えた。バイアルをグローブボックスから取り外し、水(6mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌溶液を通して窒素を5分間パージした。THF(2mL)中のPd(dba)2(0.069g、0.12mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.049g、0.24mmol、0.08当量)の予混合溶液を添加した。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4.0mL)ですすいだ。MeOH(15mL)および濃HCl(1mL)を加え、次いで、2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を回転蒸発により濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLで3回)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をC18逆相カラムクロマトグラフィーにより精製した。収量2.335gの白色の固体が回収され、78%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.44(t,J=1.8Hz,2H),7.30(d,J=1.8Hz,4H),7.10-7.06(m,2H),7.01(dd,J=8.8,3.2Hz,2H),6.91-6.88(m,2H),6.85-6.78(m,2H),6.67-6.62(m,2H),5.35(s,2H),3.77(s,4H),2.29(s,6H),1.34(s,36H),1.20-1.09(m,2H),0.79(d,J=7.4Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-123.74(s,2F).
実施例18:本発明のプロ触媒6の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した100mLボトルに、ZrCl4(0.466g、2.0mmol、1.0当量)および無水DCM(50mL)を入れた。バイアルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却した。バイアルを冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、2.8mL、8.4mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。2分後、6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,5-ジ-tert-ブチル-3’’-フルオロ-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物をセライトTMのプラグに通した。プラグをDCM(10mL)で洗浄した。溶媒を真空下で除去して、暗色の固体を得て、これをヘキサン(20mL)で洗浄し、次いでトルエン(40mL)で抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させた。収量1.584gの薄茶色の固体が回収され、71%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ8.07(br s,2H),7.65(t,J=1.8Hz,2H),7.19(d,J=2.4Hz,2H),7.02(dd,J=9.1,3.1Hz,2H),6.87-6.77(m,4H),5.58-5.47(m,2H),4.73(d,J=11.7Hz,2H),3.54(d,J=11.6Hz,2H),2.18(s,6H),1.37(s,36H),0.62-0.53(m,12H),0.53-0.42(m,2H),0.05 (s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-116.57(m,2F).
実施例19:ビス((2-ブロモ-4-(tert-ブチル)フェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマンの調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス(クロロメチル)ジイソプロピルゲルマン(2.578g、10mmol、1.0当量)、2-ブロモ-4-(t-ブチル)フェノール(6.874g、30mmol、3.0当量)、K3PO4(8.49g、40mmol、4.0当量)、およびDMF(12mL)を入れた。反応混合物を80℃で一晩、その後100℃で2時間撹拌した。室温に冷却した後、反応混合物を水(150mL)に注いだ。溶液を酢酸エチルで抽出し、水で2回、1M KOHで2回、次にブラインで洗浄した。有機層をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのショートプラグを通して濾過し、加圧下で濃縮した。粗生成物を精製することなく次のステップに使用した。収量5.15gの無色の油が回収され、80%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.51(d,J=2.4Hz,2H),7.28-7.22(m,2H),6.99(d,J=8.7Hz,2H),4.13(s,4H),1.68(p,J=7.5Hz,2H),1.32-1.21(m,30H).
実施例20:6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-tert-ブチル-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4-(tert-ブチル)フェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.93g、3.0mmol、1.0当量)、2-(3’,5’-ジ-tert-ブチル-5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(3.8g、7.5mmol、2.5当量)、Na2CO3(1.91g、18mmol、6.0当量)、脱気THF(4mL)、および脱気水(4mL)を入れた。THF(2mL)中のtBu3P Pd G2(0.031g、0.06mmol、0.02当量)の溶液を加えた。次いで、反応物を、60℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4mL)ですすいだ。MeOH(15mL)および濃HCl(1.5mL)を加え、次いで、2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を回転蒸発により濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をC18逆相カラムクロマトグラフィーにより精製した。収量1.63gの白色の固体が回収され、51%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.39(t,J=1.8Hz,2H),7.36(d,J=1.9Hz,4H),7.29(d,J=2.5Hz,2H),7.23(dd,J=8.7,2.6Hz,2H),7.10(d,J=2.3Hz,2H),6.94(d,J=1.5Hz,1H),6.77(d,J=8.7Hz,2H),5.43(s,2H),3.81(s,4H),2.32(s,6H),1.33(s,36H),1.30(s,18H),1.20-1.10(m,2H),0.80(d,J=7.4Hz,12H).
実施例21:本発明のプロ触媒7の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した100mLボトルに、無水トルエン(40mL)のZrCl4(0.354mg、1.52mmol、1.0当量)を懸濁した。ボトルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却し、次いで冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、2.12mL、6.37mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。2分後、6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-tert-ブチル-5’-メチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)(1.63g、1.52mmol、1.0当量)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗褐色の固体を得た。固体をヘキサン(20mL)で洗浄し、次いでトルエン(50mL)で抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させた。収量1.12gの淡黄褐色の固体が回収され、62%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.79(t,J=1.8Hz,2H),7.55(d,J=2.5Hz,2H),7.28-7.18(m,5H),7.08-6.98(m,3H),5.68(d,J=8.6Hz,2H),4.81(d,J=11.6Hz,2H),3.67(d,J=11.6Hz,2H),2.26(s,6H),1.46(s,36H),1.25(s,18H),0.67-0.52(m,14H),-0.05(m,6H).
実施例22:6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(9H-カルバゾール-9-イル)-3’,4’-ジフルオロ-5-メチル-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、ビス((2-ブロモ-4,5-ジフルオロフェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(1.81g、3.0mmol、1.0当量)、9-(5-メチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-3-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン-2-イル)フェニル)-9H-カルバゾール(4.35g、9.0mmol、3.0当量)、Na2CO3(1.91g、18.0mmol、6.0当量)、および脱気THF(14.0mL)を入れた。バイアルをキャップしてグローブボックスから取り出し、脱イオン水(7.0mL)を加えた。完全な脱気を確実にするために、撹拌反応混合物を通して窒素を5分間パージした。THF(2mL)中のPd(dba)2(0.069g、0.12mmol、0.04当量)およびtBu3P(0.049g、0.24mmol、0.08当量)の予混合溶液を添加した。次いで、反応物を、70℃で18時間激しく撹拌した。室温まで冷却した後、有機層を100mLの丸底フラスコに移し、バイアルをTHF(4.0mL)ですすいだ。MeOH(15.0mL)および濃HCl(1.5mL)を加え、次いで、混合物を2時間還流した(80~90℃)。反応混合物を回転蒸発により濃縮した。水(50mL)を加え、生成物をエーテル(70mLX3)で抽出した。抽出物をMgSO4で乾燥させ、シリカゲルのプラグを通して濾過した。溶媒を除去した後、残渣をエーテル/メタノールでの結晶化により精製した。収量2.13gの白色の固体が回収され、72%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.16(d,J=7.7Hz,4H),7.34-7.27(m,6H),7.25-7.22(m,2H),7.18(d,J=2.3Hz,2H),7.13-7.03(m,8H),6.34-6.27(m,2H),5.20(s,2H),3.65(s,4H),2.33(s,6H),1.26-1.13(m,2H),0.85(d,J=7.4 Hz,12H).
19F{1H}NMR(376MHz,CDCl
3)δ-134.44(d,J=22.5Hz,2F),-147.59(d,J=22.5Hz,2F).
実施例23:本発明のプロ触媒8の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きのオーブン乾燥した100mLボトルに、無水DCM(50mL)のHfCl4(0.641mg、2.0mmol、1.0当量)を懸濁した。ボトルを冷凍庫で少なくとも30分間-30℃に冷却し、次いで冷凍庫から取り出した。Et2O中のMeMgBr(3M、2.8mL、8.4mmol、4.2当量)を撹拌懸濁液に加えた。10分後、6’,6’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3-(9H-カルバゾール-9-イル)-3’,4’-ジフルオロ-5-メチル-[1,1’-ビフェニル]-2-オール)(1.976g、2.0mmol、1.0当量)を固体として加えた。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。反応混合物をセライトTMのプラグに通した。プラグをDCM(10mL)で洗浄した。溶媒を真空下で除去して、暗褐色の固体を得た。固体をヘキサン(20mL)で洗浄し、次いでトルエン(50mL)で抽出した。トルエン抽出物を真空下で乾燥させた。収量2.094gの淡黄褐色の固体が回収され、88%の収率が得られた。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ8.44-8.38(m,2H),8.19-8.14(m,2H),7.50-7.33(m,8H),7.30-7.23(m,2H),7.04-6.97(m,4H),6.71-6.61(m,4H),5.03-4.93(m,2H),4.31(d,J=12.1Hz,2H),3.23(d,J=12.1Hz,2H),2.05(s,6H),0.58-0.43(m,14H),-1.04(s,6H).
19F{1H}NMR(376MHz,C
6D
6)δ-134.02(d,J=22.6Hz,2F),-140.54(d,J=22.6Hz,2F).
実施例24:2-(3’,5’-ジ-t-ブチル-5-オクチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロランの調製
PhLi溶液の調製:グローブボックス内で、乾燥した40mLバイアルに、2-(4-オクチルフェノキシ)テトラヒドロ-2H-ピラン(2.906mL、10.0mmol、1.0当量)と乾燥THF(10mL)を入れ、溶液を冷凍庫で30分間-30℃に冷却した。冷凍庫から取り出した後、ヘキサン中のn-BuLi(2.5M、4.8mL、12.0mmol、1.2当量)を冷却した溶液にゆっくりと加えた。反応混合物を室温で2時間撹拌した。
クロスカップリング反応:グローブボックス内で、250mLの丸底フラスコに、1-ブロモ-3,5-ジ-tertiary-ブチルベンゼン(2.694mL、10.0mmol、1.0当量)、tBu3P Pd G2(Buchwald第2世代プレ触媒、154mg、0.30mmol、0.03当量)、およびトルエン(40mL)を入れた。丸底フラスコをキャップし、密封して、グローブボックスから取り出し、上記で調製したPhLi(フェニルリチウム)溶液を室温でシリンジポンプにより90分かけてゆっくりと加えた。MeOHで反応が停止した。溶媒を蒸発させ、生成物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製した。無色の固体3.67gを回収した(収率77%)。
ホウ素化:グローブボックス内で、乾燥した40mLバイアルに、上記で調製した2-((3’、5’-ジ-t-ブチル-5-オクチル-[1,1’-ビフェニル]-2-イル)オキシ)テトラヒドロ-2H-ピラン(3.67mL、7.67mmol、1.0当量)およびTHF(30mL)を入れ、その後冷凍庫で-30℃に冷却した。冷凍庫から取り出した後、ヘキサン中のn-BuLi(2.5M、4.3mL、10.7mmol、1.4当量)を冷却した溶液に滴下し、反応混合物を室温で3時間撹拌した。次いで、ビス(ピナコラート)ジボロン(iPrOBpin)(2.35mL、11.5mmol、1.5当量)を一度に加え、得られた混合物を一晩撹拌した。水(3mL)を反応液に加え、溶媒を回転蒸発により除去した。残渣をDCM(150mL)に溶解し、ブラインで数回洗浄した。MgSO4で乾燥し、濾過した後、溶媒を除去して生成物を得た。粗生成物をさらに精製することなく使用し、4.27gの無色の固体を得た(収率92%)。
1H NMR(400MHz,CDCl
3)δ7.52(d,J=2.4Hz,1H),7.38(d,J=1.9Hz,2H),7.35(t,J=1.8Hz,1H),7.23(d,J=2.4Hz,1H),4.99(t,J=3.1Hz,1H),2.93-2.86(m,1H),2.69-2.61(m,1H),2.61-2.55(m,2H),1.79-1.56(m,4H),1.44-1.09(m,44H),0.91-0.82(m,3H).
実施例25:6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-t-ブチル-5’-オクチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)の調製
グローブボックス内で、40mLバイアルに、2-(3’,5’-ジ-t-ブチル-5-オクチル-2-((テトラヒドロ-2H-ピラン-2-イル)オキシ)-[1,1’-ビフェニル]-3-イル)-4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ジオキサボロラン(2.116g、3.5mmol、2.5当量)、ビス((2-ブロモ-4-(t-ブチル)フェノキシ)メチル)ジイソプロピルゲルマン(0.9g、1.4mmol、1.0当量)、Na2CO3(0.89g、8.4mmol、6.0当量)、脱気THF(5mL)、および脱気水(5mL)を入れた。THF(2mL)中のtBu3P Pd G2(0.022g、0.042mmol、0.03当量)の溶液を加えた。反応物を窒素下で60℃で一晩加熱した。完了次第、上部の有機層を100mLの丸底フラスコに移し、下部の水層をTHF(10mL)で洗浄した。次いで、メタノール(15mL)および濃HCl(1mL)の溶液をフラスコに加えた。反応混合物を85℃で2時間還流した。溶媒を減圧下で除去した。残渣をエーテルに溶解し、水で洗浄し、MgSO4で乾燥し、シリカゲルのプラグで濾過し、その後濃縮した。残渣をC18逆相カラムクロマトグラフィーにより精製した。
1H NMR(400MHz,C
6D
6)δ7.42-7.35(m,6H),7.30(d,J=2.5Hz,2H),7.21(dd,J=8.6,2.5Hz,2H),7.11(d,J=2.3Hz,2H),6.95(d,J=2.3Hz,2H),6.72(d,J=8.6Hz,2H),5.43(s,2H),3.81(brs,4H),2.58(t,J=7.8Hz,4H),1.66-1.56(m,4H),1.38-1.22(m,74H),1.17-1.08(m,2H),0.90-0.84(m,6H),0.76(d,J=7.4Hz,12H).
実施例26:プロ触媒9の調製
グローブボックス内で、撹拌棒付きの100mLボトルに、ZrCl4(0.233g、1.0mmol、1.0当量)、およびトルエン(30mL)を入れた。混合物を冷凍庫で30分間-30℃に冷却した。冷凍庫から取り出した後、Et2O中のMeMgBr(3.0M、1.4mL、4.2mmol、4.2当量)を加えた。混合物を激しく撹拌した。2分後、6’’,6’’’’’-(((ジイソプロピルゲルマンジイル)ビス(メチレン))ビス(オキシ))ビス(3,3’’,5-トリ-t-ブチル-5’-オクチル-[1,1’:3’,1’’-テルフェニル]-2’-オール)(1.271g、1.0mmol、1.0当量)を固体として加えた。配位子容器を追加のトルエン(4mL)ですすいだ。得られた混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を真空下で除去して、暗褐色の固体を得て、これをヘキサン(60mL)で抽出し、次いでトルエン(15mL)で抽出した。ヘキサン抽出物を約3~4mlにまで濃縮し、その後一日冷凍庫に保管した。上部の溶液をデカントし、白色の固体を真空下で乾燥させて、白色の固体(645mg)を得た。トルエン抽出物を真空下で乾燥させて、白色の固体(460mg)を得て、合計収率79%を得た。
1H NMR(400MHz,C6D6)δ8.14(brs,2H),7.80(t,J=1.9Hz,2H),7.59(d,J=2.5Hz,2H),7.36(d,J=2.4Hz,2H),7.31(d,J=2.4Hz,2H),7.20(dd,J=8.6,2.5Hz,2H),5.70(d,J=8.6Hz,2H),4.86(d,J=11.5Hz,2H),3.71(d,J=11.5Hz,2H),2.71-2.55(m,4H),1.70-1.22(m,80H),0.95-0.88(m,6H),0.70-0.61(m,12H),-0.03(s,6H).
<バッチ反応器重合のための手順>
反応環境に導入する前に、原料(エチレン、1-オクテン)およびプロセス溶媒(エクソンモービル社からISOPAR Eという商標で市販されている狭い沸点範囲の高純度イソパラフィン溶媒)をモレキュラーシーブで精製した。1ガロン(3.79L)の撹拌オートクレーブ反応器にISOPAR Eおよび1-オクテンを入れた。次いで、反応器を所望の温度に加熱し、エチレンを入れて全圧を約420psigとした。触媒組成物は、修飾メチルアルミノキサン(MMAO)と一緒に、所望の金属-配位子錯体と助触媒([HNMe(C18H37)2][B(C6F5)4]とを混合し、追加の溶媒を加えて総体積を約15-20mLとすることによって、不活性雰囲気下のドライボックスにおいて調製した。次いで、活性化触媒混合物を反応器中に急速注入した。重合中にエチレンを供給し、必要に応じて反応器を冷却することによって、反応器圧力および温度を一定に保った。10分後、エチレンの供給を止め、溶液を窒素パージした樹脂製ケトルに移した。ポリマーを真空オーブン中で徹底的に乾燥させ、重合実験の間に反応器を熱いISOPAR Eで徹底的にすすいだ。
<ミニプラント重合の手順>
反応環境に導入する前に、原料(エチレン、1-オクテン)およびプロセス溶媒(エクソンモービル社からIsopar Eという商標で市販されている狭い沸点範囲の高純度イソパラフィン溶媒)をモレキュラーシーブで精製した。水素は、高純度グレードとして加圧シリンダー内に供給され、それ以上精製されない。反応器モノマー供給(エチレン)ストリームを、機械的圧縮機を介して525psigの反応圧力より高い圧力まで加圧する。溶媒およびコモノマー(1ーオクテン)供給物を、機械的容積式ポンプを介して525psigの反応圧力より高い圧力まで加圧する。アクゾノーベル社から市販されているMMAOを不純物除去剤として使用した。個々の触媒成分(プロ触媒または助触媒)を、精製された溶媒(Isopar E)を用いて手動で特定の成分濃度までバッチ希釈し、525psigの反応圧力より高い圧力まで加圧した。助触媒は、ボールダー・サイエンティフィック社から市販されている[HNMe(C18H37)2][B(C6F5)4]であり、式(I)の金属-配位子錯体に対して1.2モル比で使用された。全ての反応供給流を質量流量計で測定し、コンピュータ自動弁制御システムで独立的に制御した。
連続溶液重合は、約5リットル(L)の連続撹拌タンク反応器(CSTR)で実施した。反応器は、全の新鮮な溶媒、モノマー、コモノマー、水素、および触媒構成成分供給物を独立して制御する。反応器への組み合わせた溶媒、モノマー、コモノマーおよび水素供給物は、5℃~50℃、典型的には25℃に温度制御される。重合反応器への新鮮なコモノマー供給物は、溶媒供給物とともに供給される。典型的には、新鮮溶媒供給物が制御され、各インジェクターが、合計新鮮供給物質量流量の半分を受ける。共触媒成分は、式(I)の金属-配位子錯体に対して、計算指定モル比(1.2モル当量)に基づいて供給される。それぞれの新鮮な注入の位置の直後に、供給ストリームを循環重合反応器の内容物と静的混合要素を用いて混合する。重合反応器からの(溶媒、モノマー、コモノマー、水素、触媒成分、および溶融ポリマーを含む)流出物は、最初の反応器ループから出て、制御バルブ(最初の反応器の圧力を指定された目標に維持する役割)を通過する。ストリームが反応器を出るとき、それは反応を停止させるために水と接触させられる。加えて、酸化防止剤などの様々な添加剤を、この時点で添加することができた。次いで、ストリームは、触媒失活剤(catalyst kill)および添加剤を均一に分散させるために別の静的混合要素の組を通過した。
添加剤の添加に続いて、流出物(溶媒、モノマー、コモノマー、水素、触媒成分、および溶融ポリマーを含む)は、他の低沸点反応成分からのポリマーの分離に備えて熱交換器を通過して流れ温度を上げた。次いで、ストリームは、二段分離脱揮システムに入り、そこで溶媒、水素、ならびに未反応モノマーおよびコモノマーからポリマーが除去された。分離され、脱揮されたポリマー溶融物は、水中ペレット化のために特別に設計されたダイを通してポンプで送られ、均一な固体ペレットに切断され、乾燥され、そして保管のためボックスに移動された。
触媒効率および得られたポリマーの特性を、それぞれゲルマニウムブリッジを備えた式(I)に従う構造を有するプロ触媒1-9と、それぞれゲルマニウムブリッジの代わりにシリコンブリッジまたはアルキルブリッジを含む比較プロ触媒C1-C4について評価した。比較プロ触媒C1-C4の構造は次のとおりである。
比較プロ触媒C2は、プロ触媒2とは異なり、C2のSiがGeに置換されている。比較プロ触媒C3は、プロ触媒2とは異なり、非分岐アルキルブリッジが分岐Geブリッジに置換されている。C1は、プロ触媒1とは異なり、SiがGeに置換されており、また、C4は、アルキルブリッジがイソプロピル置換Geブリッジで置換されている。これらの違いは重合結果に影響を与え、得られたポリマーは、表1および表2に示され、前の段落で説明したように、さまざまな結果を示した。
前述のように、プロ触媒1-9および比較プロ触媒C1-C4は、単一の反応器システムで重合条件を使用して個別に反応させた。得られたポリマーの特性を表1および表2に報告する。
重合条件:1.47Kg Isopar-E;オクテン100g;エチレン100g;温度は160℃であった;全圧は410psiであった;プロ触媒:活性化剤比は1:1.2であった;活性化剤は[HNMe(C
18H
37)
2][B(C
6F
5)
4]であった。MMAOは、50:1のモル比(Al:プロ触媒)で不純物スカベンジャーとして使用された。反応時間は10分であった。*効率(Eff)は、触媒中の活性金属(ZrまたはHf)の1グラム当たりのポリマーのグラム単位。
効率は、活性金属(HfまたはZr)1グラム当たり10
6グラムのポリマーの単位で定義される。
**C8/オレフィンは、(1-オクテンのモル数/(1-オクテンとエチレンの合計モル数))X100として定義される。
***H
2(mol%)は、反応器に供給されるエチレンに対する水素のモル分率として定義される。
ゲルマニウムブリッジをそれぞれ有するプロ触媒1-9を含む重合系で調製されたポリマーは、シリルブリッジまたはアルキルブリッジをそれぞれ有する比較プロ触媒C1-C4を含む重合系からのポリマーよりも一貫して高い分子量を有していた。ゲルマニウムに結合した2つのイソプロピル基と3,6-ジ-tert-ブチルカルバゾール-9-イルを有するプロ触媒2から、最大分子量(Mw)と、最小分子量分布(MWD)の1つを持つポリマーが作成された。
したがって、ゲルマニウムブリッジを有する金属-配位子錯体を組み込んだ触媒系は、アルキルまたはシリルブリッジを有する比較触媒を使用して調製されたポリマーよりも大きな分子量を有するポリマーを生成した。前の段落で述べたように、プロ触媒2によって作成されたポリマーが最大分子量を有した。比較すると、プロ触媒2を使用して調製したポリマーの分子量は、比較プロ触媒C3を使用して調製したポリマーの分子量の約3倍であり、比較プロ触媒C2を使用して調製したポリマーの分子量のほぼ2倍であった。同様に、プロ触媒7を使用して調製したポリマーの分子量は、比較プロ触媒C4を使用して調製したポリマーの分子量のほぼ3倍であった。
全体的に分子量が大きくなる傾向があるポリマーを生成するゲルマニウムブリッジプロ触媒に加えて、金属中心としてジルコニウムを含むプロ触媒は、水素に対する優れた感度を提供する一方で、高分子量、低分子量分布、低メルトフロー比(I10/I2)などの他の良好な特性を持つポリマーを生成した。プロ触媒5-7は、40mmolの水素の存在下で実行する場合に71~86%のMW削減ポリマーを生成し、ハフニウム類似体は11~56%のMW削減ポリマーを生成した。加えて、プロ触媒5-7は、比較プロ触媒よりも水素に敏感であった。これらのプロ触媒を組み込んだシステムでは、ポリマーの分子量を制御するためにミニプラント反応器で必要な水素の量が減少した。感度が低いプロ触媒を含むシステムでは、反応器内により多くの水素が必要であった。
測定基準
密度
密度について測定された試料は、全体が参照により本明細書に組み込まれるASTM D-1928に準拠して調製された。測定は、全体が参照により本明細書に組み込まれるASTM D-792、方法Bを使用して、試料プレスの1時間以内に行った。
メルトインデックス
メルトインデックス(I2)は、参照により全体が本明細書に組み込まれるASTM-D1238に準拠して、190℃/2.16kgの条件下で測定し、10分当たりに溶出されるグラム数で報告した。メルトフローレート(I10)は、ASTM-D1238に準拠して、190℃/10kgの条件下で測定し、10分当たりに溶出されるグラム数で報告した。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)
以下の手順に従って、エチレン/アルファ-オレフィンインターポリマーを、それらの特性についてGPCにより試験した。GPCシステムは、オンボード示差屈折計(RI)を備えた、Waters(ミルフォード、マサチューセッツ)製の150℃高温クロマトグラフ(他の好適な高温GPC機器としては、Polymer Laboratories(シュロップシャー、UK)モデル210およびモデル220が挙げられる)からなる。追加の検出器としては、Polymer ChAR(バレンシア、スペイン)製のIR4赤外線検出器、Precision Detector(アマースト、マサチューセッツ)2角度レーザー光散乱検出器モデル2040、およびViscotek(ヒューストン、テキサス)150R4-毛管溶液粘度計を挙げることができる。最後の2つの独立した検出器と、少なくとも1つの最初の検出器と、を有するGPCは、時に「3D-GPC」と称されたが、「GPC」という用語単独では、一般に従来のGPCを指した。試料に応じて、光散乱検出器の15度または90度のいずれかが計算のために使用された。
データ収集は、Viscotek TriSEC software,Version 3および4-channel Viscotek Data Manager DM400を使用して行った。このシステムには、Polymer Laboratories(シュロップシャー、UK)製のオンライン溶媒脱気機器も備わっていた。4つの長さ30cmのShodex HT803 13ミクロンカラムまたは4つの20ミクロンの混合細孔サイズで充填された30cmのPolymer Labカラムなどの好適な高温GPC(MixA LS、Polymer Lab)カラムを使用することができた。試料のカルーセルコンパートメントを140℃で操作し、カラムコンパートメントは150℃で操作した。試料は、50ミリリットルの溶媒中0.1グラムのポリマーの濃度で調製された。クロマトグラフ溶媒および試料調製溶媒は、200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する。両方の溶媒に窒素を散布した。ポリエチレン試料を160℃で4時間穏やかに撹拌した。注入量は200マイクロリットル(μL)であった。GPCを通る流速を1ml/分に設定した。
実施例を実行する前に、21個の狭い分子量分布のポリスチレン標準物質を実行することによって、GPCカラムセットを較正した。標準物質の分子量(Mw)は、1モル当たり580-8,400,000グラム(g/mol)の範囲であり、標準は6つの「カクテル」混合物に含有された。各標準混合物には、個々の分子量間で少なくとも1桁の分離があった。標準混合物は、Polymer Laboratories(シュロップシャー、UK)から購入した。ポリスチレン標準物質を、1,000,000g/mol以上の分子量について50mLの溶媒中0.025グラム、および1,000,000g/mol未満の分子量について50mLの溶媒中0.05グラムで調製した。ポリスチレン標準物質を、80℃で30分間、静かに撹拌しながら溶解した。狭い標準混合物を最初に、かつ分解を最小限に抑えるために最高分子量(Mw)成分を減少させる順序で行った。ポリスチレン標準ピーク分子量は、Mark-Houwink定数を用いてポリエチレンMwに変換された。定数を得たら、溶出カラムの関数としてのポリエチレン分子量およびポリエチレン固有粘度に関する2つの線形基準通常較正を構築するために2つの値を使用した。
効率(Efficiency)の測定
触媒効率は、溶液重合プロセスにおいて使用される触媒の量に対して、生成されたポリマーの量に関して測定した。
特許請求の範囲に記載の主題の趣旨および範囲から逸脱することなく、説明した実施形態に様々な修正を加えることができることが当業者には明らかであろう。したがって、本明細書は、そのような変更および変形が添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に入る限り、記載した実施形態の変更および変形を包含することが意図される。