JPH06220119A - トリフエニルカルベニウムアルミニウムをベースにした陽イオンメタロセン触媒 - Google Patents
トリフエニルカルベニウムアルミニウムをベースにした陽イオンメタロセン触媒Info
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Abstract
およびそれらの製造および使用。 【構成】 特に、これらの触媒および方法は、トリフェ
ニルカルベニウムイオン含有アルミニウムイオン化剤を
この触媒製造で利用するオレフィン重合に関する。メタ
ロセン型触媒とトリフェニルカルベニウムの四面体アル
ミネートを含んでいるオレフィン重合触媒の製造を開示
する。
Description
びその製造法並びにこれをオレフィンの重合に使用する
方法、特にトリフェニルカルベニウムイオンを含むアル
ミニウムイオン化剤を用いて製造された触媒、および該
方法によりオレフィン重合用触媒を製造する方法にに関
する。
媒、およびトリフェニルカルベニウム四面体型アルミネ
ートから成るオレフィン重合触媒に関する。
合させて種々の形の、即ちアイソタクティック、シンジ
オタクティックおよびアタクティックな形のポリオレフ
ィンにすることができる。アイソタクティック・ポリプ
ロピレンは主として同一の立体配置をもった反復単位を
含み、重合鎖の中で配置が間違って反転した部分は僅か
しかない。シンジオタクティック重合体は主として正確
に交互に交替する立体異性体の反復単位を含んでいる。
アタクティック重合体の重合鎖には反復単位の立体配置
に何の規則性も見られない。工業的な用途においては、
アイソタクティックな形においても典型的には何%かの
アタクティック重合体がつくられる。
ジオタクティック・ポリプロピレンの構造および性質は
アイソタクティック・ポリプロピレンとは著しく異なっ
ている。ポリプロピレンのアイソタクティック構造は典
型的には、隣接した単量体単位の3級炭素原子に結合し
たメチル基が重合体の主鎖を通る仮想的な平面の同じ側
にあるものとして、例えばこのメチル基がすべて該平面
の上または下側にあるものとして記述される。フィッシ
ャーの投影式を用いれば、アイソタクティック・ポリプ
ロピレンの立体化学的連鎖は下記のように描かれる。
いる方法である。アイソタクティックなペンタッド(p
entad)に対するボーヴェイ(Bovey)のNM
Rの命名法は...mmmm...であり、ここで各々
のmは「メソ」ダイアッド(“meso” dya
d)、即ち面の同じ側にある隣接したメチル基を表す。
当業界に公知のように、重合鎖の構造にずれまたは逆転
があると、重合体のアイソタクティック性および結晶性
が低下する。
ンジオタクティック重合体においては重合鎖の隣接した
単量体単位の3級炭素原子に結合したメチル基または他
の基は重合体の平面に対して交互に反対側に存在してい
る。シンジオタクティック重合体は下記のようなジグザ
グ的な表示で示される。
る対応する表示はそれぞれ次のようになる。
の型の重合体を製造することは可能であるが、主として
アイソタクティックまたはシンジオタクティックな重合
体を生成し、アタクティックな重合体は極めて僅かしか
生成しないような触媒が望ましい。アイソタクティック
なポリオレフィンを生成する触媒は米国特許第4,79
4,096号および同第4,975,403号に記載さ
れている。これらの特許にはオレフィンを重合させてア
イソタクティック重合体を生じ、高度のアイソタクティ
ック性をもったポリプロピレンの重合に極めて有用な、
キラルで立体化学的にかたいメタロセン触媒が記載され
ている。
号に記載されているように、このようなキラルな立体的
にかたいメタロセンは式
5(R’)4)はシクロペンタジエニルまたは置換シクロ
ペンタジエニル環であり;各R’は同一または相異なる
ことができて水素または炭素数1〜20のヒドロカルビ
ル基であり;R”は2個の(C5(R’)4)環の間の構
造的な架橋であって該触媒に立体化学的なかたさを付与
し、R”は炭素数1〜4のアルキレン基、珪素ヒドロカ
ルビル基、ゲルマニウムヒドロカルビル基、燐ヒドロカ
ルビル基、窒素ヒドロカルビル基、ホウ素ヒドロカルビ
ル基、およびアルミニウムヒドロカルビル基から成る群
から選ばれ;Meは元素の周期率表の第4、5、または
6族の金属であり、Qはそれぞれ炭素数1〜20のヒド
ロカルビル基または水素であり;pは0以上、3以下の
数である。
たは他のシンジオタクティック・ポリオレフィンを生じ
る触媒は米国特許第4,892,851号に記載されて
いる。これらの触媒は架橋した立体化学的にかたいメタ
ロセンである。これらの触媒の構造的な架橋は異なった
シクロペンタジエニル基の間に延び、式
タジエニル環を表し;RおよびR’は炭素数1〜20の
ヒドロカルビル基を表す。R”は環の間の構造的な架橋
であり、触媒に立体化学的なかたさを付与しており;
R’mは(CpR’m)が(CpRn)とは立体的に異なっ
た置換基をもつシクロペンタジエニル環となるように選
ばれ;nは0〜4の間で変化し(0はヒドロカルビル基
が存在しないこと、即ち非置換のシクロペンタジエニル
環を表す);mは1〜4の間で変化し;Me、Qおよび
pは式(1)の場合と同じ意味をもっている。立体的に
異なったシクロペンタジエニル環はアイソタクティック
重合体ではなく、主としてシンジオタクティック重合体
を生成する。このような架橋構造は特に上記式(1)お
よび(2)においてR”がシクロペンタジエニル基の間
の構造的な架橋である場合により特徴付ることができ
る。前述のように、式(2)においては少なくとも1個
のシクロペンタジエニル基は、2個のシクロペンタジエ
ニル基が立体的に異なってシンジオタクティック性を付
与するような置換基をもっている。上記米国特許第4,
794,096号および同第4,975,403号に記
載されたアイソ・スペシフィック(iso−speci
fic)構造は式(2)における(CpRn)および(C
pR’m)が同じであること以外式(2)と同様な式で記
述することができる。
ロッパ特許明細書0 277 003号[エクソン(E
xxon)]には、プロトン移動法により製造された陽
イオンメタロセンが記載されている。プロトンと反応し
得る少なくとも1個の置換基を含むビス(シクロペンタ
ジエニル)金属化合物を、プロトン、および多数のホウ
素原子を有する陰イオンを供与し得る陽イオンをもった
第2の化合物と組み合わせる。例えば下記の反応により
プロトン移動法が例示される。
ムジメチル +7,8−ジカルバウンデカボラン −−
>ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)メチルド
デカヒドリド−7,8−ジカルバウンデカボラート)ジ
ルコニウム + CH4 ターナー(エクソン・ケミカル)に対するヨーロッパ特
許出願第0277004号もまたプロトン移動法により
製造された触媒に関する。ビス(シクロペンタジエニ
ル)金属化合物は、該金属化合物上の配位子と不可逆的
に反応するカチオンと、金属又はメタロイドイオンのま
わりの複数の親油性基を有するアニオンを有する第2イ
オン性化合物と化合させる。下記の反応はこの方法を説
明する。
(ペンタフルオロフェニル)ボロン+ビス(シクロペン
タジエニル)ジルコニウムジメチル−>[Cp2ZrM
e][BPhf 4]+CH4+トリ(n−ブチル)N (式中Phf=ペンタフルオロフェニル) プロトン移動法の副生物は、ルイス塩基(アミン)であ
り、そのあるものはカチオンに配位することがあり、か
くして触媒活性を抑制する。プロトン移動反応において
は、出発物質は、触媒を毒することがありうる特定のア
ミンの発生を回避するために注意深く選ばれなければな
らない。更に、この触媒及びこの触媒により製造された
ポリマーは、望ましくない毒性残留アミンを含有する。
いては、メチルアルモキサン(MAO)をメタロセンと
共に加えて助触媒(cocatalyst)として作用
させる。MAOは、1つの作用理論に従えばメタロセン
触媒のイオン化も促進するアルキル化剤として機能す
る。この助触媒は、触媒活性を減少させる可能性がある
反応媒体からの毒を減少させる掃去剤として作用するこ
とができる。MAOは極めて高価であり、その高いコス
トは、MAOを利用する触媒系のコストを増加させる。
ニル)錯体は、高い効率でエチレンを重合させる。この
ような錯体中の金属は、典型的には、チタン、ジルコニ
ウム又はハフニウムであるが、元素の周期律表の4,5
又は6族(新しい表示法)からのいかなる金属であって
もよい。このタイプの可溶性チーグラー−ナッタ触媒の
ための活性な触媒は、不安定な安定化アニオンと会合し
たカチオン性d°アルキル錯体を包含すると仮定されて
きた(Jordan et al.,J.Am.Che
m.Soc.1986,108,7410−7411及
びそれの参考文献参照)。立体的に堅固な(stere
origid)橋かけされた(bridged)メタロ
センをMAOと共に使用する場合には、得られる触媒
は、プロピレンを重合して、高度にアイソタクチック、
ヘミアイソタクチック又はシンジオタクチックな形態の
プロピレンとするのに使用することができる。
触媒系は、慣用の不均一チーグラー−ナッタ触媒に勝る
いくつかの利点を与える。これらの利点にはより高い触
媒活性、狭い分子量分布を有するポリマーの製造及び慣
用の触媒では可能ではない高度にシンジオタクチックな
ポリマーの合成が含まれる。メタロセン触媒系により高
濃度のMAOが必要とされ、これはコストガかかりそし
て高いポリマー灰分含有率をもたらし、そのためにポリ
マーを使用しうる前に、追加の反応器後の処理を必要と
することも周知されている。
=ハライドであり、nは1−3である)のようなトリア
ルキルアルミニウム化合物のみの存在下の4族メタロセ
ンは、Zambrlli、Longo,及びGrass
i,“IsotacticPolymerizatio
n of Propene:HomogenousCa
talysts Based on Group 4
Metallocenes Without Meth
ylalumoxane”Macromolecule
s 1989,22,2186−2189、により最近
報告されたトリメチルアルミニウムとジメチル−アルミ
ニウムフルオライドの混合物を除いてαオレフィンを評
価できる程に重合することは知られていない。しかしな
がら、本発明は、ジメチルアルミニウムフルオライドの
ような中性ルイス酸を利用する必要がなく、そしてZa
mbrlli et al.,の開示は、別個のシクロ
ペンタジエニル含有メタロセンカチオンを形成すること
を意図していない。更に、Zambrlli et a
l.,は、本発明で使用されるようなトリフェニルカル
ベニウムアルミニウムイオン化剤を意図していない。
0277004号は、炭化水素溶媒中での[R3NH]
[BPh4]によるCp2Zr(CH3)2のプロトン化に
よる塩基のない(Cp2Zr(CH3)][BPh4]型エ
チレン重合触媒を製造する方法を述べている。エクソン
出願は、アイソタクチックポリプロピレンの製造のため
の立体的に堅固な橋かけされたカチオン性メタロセンと
共に対イオンとして[BPhf 4]の使用を述べている。
[BPhf 4]は、フェニル基が十分に且つ完全にフッ素
化されているB(C6F5)4と均等である。しかしなが
ら、エクソン出願は、アルミニウムイオン化剤を開示し
ておらず、そしてエクソン第0277004号特許出願
においてはいかなるトリフェニルカルベニウムアルミニ
ウムイオン化剤の教示又は指示もない。
の製造法を提示する。さらに本発明は、カルベニウムイ
オンと反応の可能な少なくとも1個の置換基を含む中性
メタロセンリガンドとトリフェニルカルベニウムアルミ
ニウムイオン化剤との反応により製造したカチオン性メ
タロセン触媒を与えることによる、アルファオレフィン
の重合の方法に関する。さらに本発明はメタロセン触媒
に関する。
新規方法を提示する。本発明は、カチオン性メタロセン
重合反応を起こすためにトリフェニルカルベニウムアル
ミニウムイオン化剤を用いる。
及びCp”はそれぞれシクロペンタジエニル又はヒドロ
カルビル置換シクロペンタジエニル基である。Cp’及
びCp”は同一(上記の式1のように)又は異なる(上
記の式2のように)ことができ、両式(1)及び(2)
のように架橋されていることができ、あるいは架橋され
ていないこともできる。Mは4、5又は6族の金属であ
り、Qはハイドライド、ハロゲン又はヒドロカルビル基
である。Qが1個だけハイドライドである以外は、各Q
は同一又は異なることができ、kは2−3である。
りに自由に回転できる非架橋メタロセンは、前に示した
通りエチレンの重合で用いることができる。上記の式
(1)及び(2)により特に示される架橋イソ特異的又
はシンジオ特異的構造などの立体的に厳密なメタロセン
構造も、もちろんC3+アルファオレフィン、特にプロピ
レンの重合に用いることができる。これらの各場合にお
いて中性メタロセン構造は下記に示すようにトリフェニ
ルカルベニウムアルミニウムイオン化剤と反応し、式:
とができる。ここでCp’、Cp”、M及びQは前に記
載の通りであり、Lは1又は2であり、R”’はアルキ
ル、ハイドライド、ハロゲン、アルコキシ、アリールオ
キシ、アリール基又は置換アリール基であり、1個の
R”’だけがハイドライドである以外各R”’は同一又
は異なることができる。
換されていることができ、それはメチル基及び/又は他
の環構造などの炭化水素を含むがそれに限られるわけで
はない。得られるカチオン性メタロセン触媒は同一又は
異なるCp基を含むことができる。Cp基が同一の場
合、得られるカチオン性メタロセン触媒はイソタクチッ
クポリマー生成物の製造に使用することができる。Cp
基が異なる場合、得られるカチオン性メタロセン触媒は
シンジオタクチックポリマー生成物の製造に用いること
ができる。従ってシクロペンタジエニル環に置換された
特定の基が、得られたカチオン性メタロセン触媒がイソ
タクチック、シンジオタクチック又はアタクチックポリ
マー生成物を製造するかどうかを決定することができ
る。
異的又はシンジオ特異的触媒を与えることができる。従
って式(Cp’)(Cp”)MQkは、トリフェニルカ
ルベニウムイオン化剤と反応してイオン性錯体を形成す
る前にシクロペンタジエニル基の間に構造架橋を与える
方法で置換されたメタロセンリガンド構造を含むと理解
される。
触媒として有用な別のアルミニウムイオン化剤の利用を
含む。本発明の好ましい具体化の場合、トリフェニルカ
ルベニウムアルミニウムイオン化剤はトリフェニルカル
ベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)アルミ
ネートである。さらに本発明の具体化に従うカチオン性
メタロセン触媒の製造において、配位遷移金属原子に結
合した立体的に類似の、又は非類似の2個の環構造を有
するメタロセンリガンドにより特徴づけられる立体的に
厳密なメタロセンを含む中性メタロセン前駆体を用い
る。環構造は、置換又は非置換シクロペンタジエニル基
を金属原子に対して立体的に厳密な関係で含むことがで
きるか、又はできない。本発明のさらに別の具体化にお
いて、構造架橋は上記の類似又は非類似環構造に間にわ
たることができる。
クロペンタジエニル環構造及び置換され、第1の環構造
と立体的に異なる第2シクロペンタジエニル環構造を含
む。
るが、反応中にMAOが存在することもできる。本発明
はさらに中性メタロセンをアルキル化及びイオン化し、
反応媒体中に存在する塩基性不純物を掃去するための、
アルミニウムイオン化剤と組み合わせたトリアルキルア
ルミニウム化合物の利用も含む。
フェニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤及びトリ
アルキルアルミニウムと反応させて与える。中性メタロ
セン及びトリフェニルカルベニウムアルミニウムイオン
化剤は、トリフェニルカルベニウムアルミニウムイオン
化剤によりメタロセンのイオン化が起こり、それによっ
てイオン対が形成され、その場合メタロセンがオレフィ
ンの重合のための触媒活性を有するような条件下で接触
する。さらに特定するとトリアルキルアルミニウムは、
トリフェニルカルベニウムイオン化剤によるイオン化と
組み合わされてメタロセンのアルキル化を起こすような
条件下で用いられる。本方法における中性メタロセンの
特徴は、少なくとも2個のシクロペンタジエニル又は置
換シクロペンタジエニル基が存在し、それは架橋基によ
り結合していることができ、元素の周期表の4、5又は
6族(新しい表示法)の金属原子と配位しており、他に
金属に配位した少なくとも2個の基(ここではQ基と呼
ばれる)を有し、その基はハイドライド、ハロゲン、ア
ミド、又はヒドロカルビル基であることができることで
ある。好ましい金属は4族の金属、最も好ましくはジル
コニウムであるが、チタン、ハフニウム及び5、6族金
属も用いることができる。本発明の好ましい具体化は、
塩素を含む基を用いるが、他の基も同様に用いることが
できる。
ン基AlR”’4により特徴づけられ、これはメタロセ
ンカチオンと配位していないか、又はゆるく配位してお
り、化学的にカチオンと非反応性である。メタロセンカ
チオンは少なくとも1個の上記の、好ましくはハイドラ
イド又はヒドロカルビル基であるQ基を含む。本発明の
好ましい具体化においてプロピレンの重合に触媒を用い
ることが意図されているが、エチレン、スチレン及び他
のモノマーも本発明を用いて重合させることができる。
させて立体特異的ポリマー、例えばイソタクチック及び
シンジオタクチックポリプロピレンを製造するのに特に
適した、架橋された立体的に厳密なメタロセンリガンド
に適用可能である。これは又、シクロペンタジエニル基
が架橋されていないメタロセンリガンドにも適用でき
る。架橋及び非架橋メタロセンの両方共、ポリエチレン
及びエチレン−プロピレンコポリマーなどのコポリマー
の製造のためのエチレンの重合又は共重合において有用
であることが当該技術において既知である。架橋された
立体的に厳密なメタロセンリガンドに関して、それらは
同一又は異なることができ、イソタクチック又はシンジ
オタクチックポリマーを製造する。例えばキラールエチ
レン架橋ビス(インデニル)メタロセン構造はイソタク
チックポリプロピレンを与える重合反応の触媒において
有用であるが、イソプロピル(シクロペンタジエニル)
(フルオレニル)メタロセンリガンド構造などの架橋リ
ガンド構造は、シンジオタクチックポリプロピレンの製
造における触媒として有用である。本発明を適用するこ
とができる他のメタロセン構造の記載に関しては、19
91年4月17日公開の欧州特許出願公開番号0423
100A2を参照し、その開示全体を参照として挿入す
る。
ン性メタロセン触媒系を用いた触媒は、プロピレンを高
い効率で重合させ、灰分の低いポリマーを与える。しか
しある種のメタロセンを−BPhf 4と対にすると、MA
Oに基づく触媒に対して触媒の立体特異性が減少し、結
晶性の低いポリマーを生ずる。そのようなポリマーはあ
まり望ましくない。これはシンジオ特異的メタロセンi
Pr[Cp(Flu)]ZrCl2(ここでiPr=イ
ソプロピリデン環間架橋であり、Flu=フルオレニル
基である)の場合に特に言えることである。
でき、触媒の立体化学に悪影響を与えない代替アニオン
を与える。本発明のアルミニウムイオン化剤はアルミニ
ウムに基づく新規メタロセン触媒及び方法を与える。
に重合触媒として有用な別のアルミニウムイオン性化合
物、触媒の製造法、及びオレフィンの重合への触媒の利
用法に関する。本発明の好ましい特別の適用は、イオン
化剤としてのトリフェニルカルベニウムテトラキス(ペ
ンタフルオロフェニル)[Ph3C][AlPhf 4]の
利用に関する。ある種の立体的に厳密なメタロセン、例
えばシンジオ特異的iPr[Cp(Flu)]ZrCl
2と組み合わせると、得られるメタロセンカチオン−ア
ルミニウムアニオン対は、−BPhf 4などのボロン−含
有アニオンから誘導されたカチオン性メタロセンを用い
て得られるポリマーより結晶度の高いポリマーを与え
る。さらに触媒は、必要な合計Al/Zr比がMAOに
基づく触媒より低いという利点を有する。
mによる“Polyfluoroaryl Organ
ometallic Compounds,Part
IV.Fluorocarbon Derivativ
es of Tricovalent Aluminu
mF,J.Chem.Soc.(C),1967,p.
2185に、炭化水素溶媒中のペンタフルオロフェニル
−リチウムとアルミニウムトリブロミドの反応により、
アニオン性アルミニウム化合物から生ずる白色固体残留
物が形成されることが報告された。Chambers及
びCunninghamはペンタフルオロフェニルを含
む白色固体残留物の形成を報告したが、多様な溶媒を用
いて1種類のリチウム−アルミニウム化合物も抽出する
ことはできなかった。
ェニルカルベニウムアルミニウム化合物を単離し、その
ような化合物がアルファオレフィンの重合において有用
であることを示した点で、Chambersの文献に記
載の活性をはるかに越えている。
りである]により特徴づけられる中性メタロセンを与え
る。さらに特異的で好ましい中性メタロセンは、上記の
式(1)及び(2)により特徴づけられる架橋メタロセ
ンである。さらに活性プロトンを含まないトリフェニル
カルベニウムアルミニウムイオン化剤を与える。イオン
化剤は、式
ニル基又は置換フェニル基である。R”’はハイドライ
ド、ハロゲン又はヒドロカルビル基であり、さらに特定
するとアルキル又はアリール基、あるいはアルコキシ、
アリールオキシ又は置換アリールオキシ基であり、
R”’の1個だけがハイドライドである以外、各R’は
同一又は異なることができる。
剤は、イオン化剤により中性メタロセンのイオン化が起
こり、オレフィン重合における触媒活性を有するメタロ
センカチオンとAlR”’4アニオンを含むイオン対を
形成するような条件下で接触させ、後者のアニオンはメ
タロセンカチオンと配位していないか、又はゆるく配位
しているのみであり、化学的にメタロセンカチオンと非
反応性である。R”’がハロゲンの場合、メタロセンは
TEALなどのトリアルキルアルミニウムを用いてアル
キル化する。
素の周期表の4、5又は6族から選ばれ、ハイドライ
ド、ハロゲン、アミド又はヒドロカルビル基であるQを
含むシクロペンタジエニル金属化合物をトリフェニルカ
ルベニウムアルミニウムイオン化剤及びトリアルキルア
ルミニウムアルキル化剤と組み合わせる。トリフェニル
カルベニウムアルミニウムイオン化剤は活性プロトンを
含まず、合わせた場合中性メタロセン化合物はトリフェ
ニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤によりイオン
化されてイオン対を形成し、その場合メタロセンカチオ
ンはオレフィンの重合のための触媒活性を有する。
いか又はゆるく配位しているだけのAlR”’4アニオ
ンは、メタロセンカチオンと化学的に非反応性である。
メタロセンの遷移金属はジルコニウム、ハフニウム及び
チタンから成る群より選ばれるのが好ましく、ジルコニ
ウムが最も好ましく、その後にそれぞれハフニウム及び
チタンが続く。周期表の5及び6族の他の金属も本発明
において働くことができ、本発明は特定の金属に制限す
るべではない。
Pr[Cp(Flu)]ZrCl2を触媒の製造におい
て用い、トリエン溶液中でトリエチルアルミニウム及び
[Ph3C][AlPhf 4]と接触させる。これらの成
分は約0℃−約50℃の範囲内の温度で合わせる。これ
らの成分は芳香族炭化水素溶媒中で合わせるのが好まし
く、トルエン中が最も好ましい。本発明の好ましい触媒
の製造に、公称保持時間は約10秒−約60秒の範囲が
十分である。
れた直後にオレフィン、特にエチレン又はプロピレン、
最も好ましくはプロピレンの重合に、約0℃−約100
℃の範囲内の温度で、約25−約600psigの範囲
内の圧力にて用いる。プロピレン及びエチレンに加えて
他のポリマーも本発明の触媒を用いて重合させることが
でき、この開示が重合を特定のポリマー又はモノマーに
限定するべきものではないことが理解されるであろう。
してきたが、以下の実験的研究に言及して本発明をさら
に特徴づける。実験的研究は本発明の制限として理解す
るべきではないことがわかるであろう。実施例で用いら
れるアルミニウム及びメタロセン試薬は、購入されたか
又は下記に記載の公開されている技術又は方法に従って
製造した。
リフェニルカルベニウムイオン化剤(Ph3C)(Al
Phf 4)及び(Ph3C)(BPhf 4)、ならびにメチ
ルアルモキサンと共にシンジオ特異的及びイソ特異的メ
タロセンを用いて行った。この実験的研究の結果を下記
の表I及びIIに示す。以下の実施例は実験的研究で用
いた好ましいトリフェニルカルベニウムイオン化剤、
(Ph3C)(AlPhf 4)の製造を示す。
Lのトルエンで希釈し、−78℃に冷却した後、1当量
のブチルリチウム(ヘキサン中1.6Mの溶液)をゆっ
くりと加えた。この反応の間にペンタフルオロフェニル
リチウムが白色固体として沈澱した。−78℃で約2時
間撹拌した後、15mLのトルエンに溶解させた4ミリ
モルのAlBr3をゆっくりと加えた。この反応混合物
を室温に温めた後、20mLの塩化メチレンに溶解させ
た4ミリモルの塩化トリフェニルメチルを添加すること
でオレンジ色のスラリーを生じさせた。濾過した後、こ
の濾液から溶媒を真空中で除去することにより、オレン
ジ色の残渣が得られた。この生成物をペンタン上で撹拌
することにより、これを黄色粉末に崩壊させた。このい
くらか空気に敏感な黄色固体を密封フィルターの上に集
めた後、抽出アセンブリ中、沸騰ヘキサンを用いて約1
2時間洗浄した。この収量は2.45gの明るい黄色の
粉末であった。C43H15F20Alに関して計算した重量
部は下記の通りである:C、54.81;H、1.6
2。元素分析で測定した量は下記の通りである:C、5
1.97;H、1.62。標準的な記述で表す下記のN
MRデータを用いて、この分子構造の特徴づけを行う:
H−NMR(CD2Cl2);ppmで表した化学シフト
8.26(t、1H)、7.87(t、2H)、7.6
6(d、2H)。F−NMR(CD2Cl2)、C6F6@
−163.7ppm内部参照と比較して:−123.6
(2F)、−159.4(1F)、−165.5(2
F)。
リフェニルカルベニウムイオン化剤である(Ph3C)
(AlPhf 4)とアルモキサン[両方共、シンジオスペ
シフィック(syndiospecific)メタロセンと関連させて
用いる]を用いて行う重合操作を説明するものである。
ルエン10mLの中でスラリー化させた1.3mgのi
Pr[Cp(Flu)]ZrCl2に添加することによっ
て、明るい黄色の溶液が得られた。このメタロセン溶液
を、磁気駆動撹拌機が備わっているジャケット付きの乾
燥した2リットルオートクレーブに入れた後、1,00
0mLのプロピレンを加えた。400mLのプロピレン
と一緒に5.6mgの[Ph3C][AlPhf 4]をト
ルエン溶液(10mL)として室温で添加することによ
り、重合を開始させた。この5分間の[Ph3C][A
lPhf 4]添加以内に、この反応槽を撹拌しながら反応
温度(60℃)に加熱することで、この触媒の前重合を
行った。全ての未反応モノマーを排気することによっ
て、この重合を停止させた。この収量が50g未満の場
合、この反応生成物にトルエンを加え、そしてこのポリ
マー/トルエンのスラリーを50/50のメタノール/
4N HCl溶液で洗浄した。水層を分離し、そしてロ
ートエバポレーターを用いてこのポリマーからトルエン
を除去した。
溶液5.0mLの中に0.5mgのiPr[Cp(Fl
u)]ZrCl2を溶解させた後、これを、各々の末端
にボールバルブが備わっている40mLのステンレス鋼
製ボンベに入れた。このMAOの平均分子量は、1モル
当たり約1,100gであった。この触媒溶液を、1リ
ットルのプロピレンが入っている2リットルのオートク
レーブ型反応槽に室温で仕込んだ。仕込み後5分間以内
この反応槽の内容物を撹拌しながら反応温度(60℃)
に加熱することで、この触媒の前重合を行った。全ての
未反応モノマーを排気することによって、この重合を停
止させた。この収量が50g未満の場合、この反応生成
物にトルエンを加え、そしてこのポリマー/トルエンの
スラリーを50/50のメタノール/4N HCl溶液
で洗浄した。水層を分離し、そしてロートエバポレータ
ーを用いてこのポリマーからトルエンを除去した。
イソプロピリデン(シクロペンタジエニル)(9−フル
オレニル)ジルコニウムジクロライドを用いて実施した
実験結果を表Iに挙げる。イソスペシフィック(isospe
cific)メタロセンであるエチレンビス(インデニル)
ジルコニウムジクロライドを用いて実施した実験結果を
表IIに挙げる。表IおよびIIの各々において、メタ
ロセンの量、この表の中に表示する如き適当な触媒組成
Aの量、およびTEALの量を、それぞれ第一、第二お
よび第三コラムに示す。反応温度および時間をそれぞれ
第四および第五コラムに示し、そしてポリマーの収量を
第六コラムに示す。固有粘度および融点をそれぞれ第七
および第八コラムに示し、そしてこれらのポリマー生成
物に関するラセミ(表I)またはメソ(表II)ペンタ
ド(pentads)のパーセントを、各々の表の最後のコラ
ムに示す。
とで、該アルミニウムトリフェニルカルベニウムイオン
化剤が示す活性は、MAOまたはホウ素イオン化剤を用
いることに関係した活性よりも低いことが分かるであろ
う。また、この触媒成分の同定、即ちこれがアルミニウ
ムであるか、ホウ素であるか、或はMAOであるか否か
は、固有粘度にはほとんど影響を与えていないことも理
解されるであろう。この固有粘度は、表Iおよび表II
に挙げる値[n]で示されている。一般に、このポリマ
ー生成物の固有粘度は約1dl/gもしくはそれ以上で
あるのが望ましい。
ミニウム含有イオン化剤は、ホウ素よりもより高い結晶
性を示すと共により高い立体規則性を示すポリマーを生
じることを示している。このポリマーが示す結晶性は、
表Iおよび表II中の融点値で示されている。一般に、
表II中のアルミニウムを基とした触媒成分を用いた種
類のものは、ホウ素イオン化剤またはMAOを用いて製
造した触媒成分よりも高い融点と共に相当して高い結晶
性を示す、ことが分かるであろう。表I中のシンジオス
ペシフィック結果に関して、同じ一般的な関係が観察さ
れる。
れによって本分野の技術者が本発明の修飾形を思い付く
可能性があり、添付請求の範囲内に入る上記修飾形の全
てを網羅することの意図が理解されるであろう。
ある。
置換基を含んでいる中性メタロセンのオレフィン重合触
媒前駆体を準備し、 b)活性プロトンを含んでおらずそして式(Ph3C)
(AlR"'4)[式中、Phはフェニル基もしくは置換
フェニル基であり、R"'はアルキル、水素化物、ハロゲ
ン、アルコキシ、アリールオキシ、アリール基または置
換アリール基であり、ここで、各々のR"'は、1個のみ
のR"'が水素化物である以外は同一もしくは異なってい
る]で特徴づけられるトリフェニルカルベニウムアルミ
ニウムイオン化剤を準備し、そして c)上記トリフェニルカルベニウムアルミニウムイオン
化剤によって上記中性メタロセンがイオン化されて、オ
レフィン重合に適した触媒活性を示すメタロセンカチオ
ンのイオン対と、該メタロセンカチオンに配位せずそし
てこのメタロセンカチオンに対して化学反応性を示さな
いAlR"'4アニオンとを生じさせる条件下で、上記中
性メタロセンと上記トリフェニルカルベニウムアルミニ
ウムイオン化剤とを接触させる、ことを含む段階。
連させて、上記中性メタロセンに接触させる状態でトリ
アルキルアルミニウムを組み込むことにより、該メタロ
センのアルキル化を生じさせることを更に含む、第1項
の方法。
金属原子に結合している立体的に類似しているか或は異
なっている2つの環構造物を有するメタロセン配位子に
よって特徴づけられる立体的に堅いメタロセンを含んで
おり、ここで、上記環構造物の各々が、ヒドロカルビル
で置換されているか或は未置換のシクロペンタジエニル
基であり、そして上記配位性遷移金属原子に対して立体
的に堅い関係にあることで、上記金属原子の回りで上記
環構造物が回転するのを防止している、第1項の方法。
ているか或は異なっている環構造物の間に伸びている構
造ブリッジによって特徴づけられる、第3項の方法。
ビル基で置換されているか或は未置換の第一シクロペン
タジエニル環構造物と、ヒドロカルビル基で置換されて
いると共に上記第一シクロペンタジエニル環構造物とは
立体的に異なっている第二シクロペンタジエニル環構造
物とを含んでいる、第4項の方法。
元素の周期律表のIV族またはV族金属である第5項の
方法。
ムまたはハフニウムである第6項の方法。
法における、 (a)式:
り、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビル
で置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
ハロゲン、またはヒドロカルビル基であり、ここで、1
個のみのQが水素化物である以外、各々のQは同一もし
くは異なり、そしてkは、2から3である]で特徴づけ
られる中性メタロセンを準備し、(b)活性プロトンを
含んでおらずそして式:
あり、R"'は、アルキル、水素化物、ハロゲン、アルコ
キシ、アリールオキシ、ヒドロカルビル基、アリール基
または置換アリール基であり、ここで、各々のR"'は、
1個のみのR"'が水素化物である以外は同一もしくは異
なっている]で特徴づけられるトリフェニルカルベニウ
ムアルミニウムイオン化剤を準備し、(c)上記トリフ
ェニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤によって上
記中性メタロセンがイオン化されて、オレフィン重合に
適した触媒活性を示すメタロセンカチオンを含んでいる
イオン対と、該メタロセンカチオンに配位しないか或は
緩くのみ配位しそしてこのメタロセンカチオンに対して
化学反応性を示さないAlR"'4アニオンとを生じさせ
る条件下で、上記中性メタロセンと上記トリフェニルカ
ルベニウムアルミニウムイオン化剤とを接触させる、こ
とを含む段階。
連させて、上記中性メタロセンに接触させる状態でトリ
アルキルアルミニウムを組み込むことにより、該メタロ
センのアルキル化を生じさせることを更に含む、第8項
の方法。
ハフニウムから成る群から選択されるIV族の金属であ
る第8項記載の方法。
載の方法。
記載の方法。
ル基である第12項記載の方法。
である第13項記載の方法。
が、式:
義したのと同じであり、Lは、1または2であり、そし
て[AlR"'4]-は、該メタロセンカチオンに配位して
いないか或は緩くのみ配位しておりそしてそれに対して
化学的反応性を示さない]で特徴づけられる、第8項の
方法。
リフェニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤とを反
応させることによって製造されそして式:
り、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビル
で置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
ハロゲン、またはヒドロカルビル基であり、ここで、1
個のみのQが水素化物である以外、各々のQは同一もし
くは異なり、そしてLは、1または2であり、そしてこ
こで、R"'は、アルキル、フェニル基または置換フェニ
ル基であり、ここで、各々のR"'は、同一もしくは異な
っている]で特徴づけられるカチオン性メタロセン触媒
を準備し、(b)アルファオレフィンの重合を生じさせ
る重合条件下の重合反応で、上記触媒とアルファオレフ
ィンを接触させる、ことを含む、アルファオレフィン類
の重合方法。
ハフニウムから成る群から選択されるIV族の金属であ
る第16項記載の方法。
記載の方法。
ンである第18項記載の方法。
なり、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビ
ルで置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
またはヒドロカルビル基であり、ここで、1個のみのQ
が水素化物である以外、各々のQは同一もしくは異な
り、Lは、1または2であり、R"'は、アルキル、水素
化物、ハロゲン、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロ
カルビル基、アリール基または置換アリール基であり、
ここで、1個のみのR"'が水素化物である以外、各々の
R"'は同一もしくは異なっている]を含んでいるメタロ
セン触媒。
ハフニウムから成る群から選択されるIV族の金属であ
る第20項記載の触媒。
ル基である第21項記載の触媒。
である第22項記載の触媒。
記載の触媒。
載の触媒。
である第25項記載の触媒。
媒。
における、第27項のメタロセン触媒とアルファオレフ
ィンとを重合条件下で接触させることの包含。
Claims (4)
- 【請求項1】 カチオン性メタロセン触媒の製造方法に
おける、 a)カルベニウムイオンと反応し得る少なくとも1個の
置換基を含んでいる中性メタロセンのオレフィン重合触
媒前駆体を準備し、 b)活性プロトンを含んでおらずそして式(Ph3C)
(AlR"'4)[式中、Phはフェニル基もしくは置換
フェニル基であり、R"'はアルキル、水素化物、ハロゲ
ン、アルコキシ、アリールオキシ、アリール基または置
換アリール基であり、ここで、各々のR"'は、1個のみ
のR"'が水素化物である以外は同一もしくは異なってい
る]で特徴づけられるトリフェニルカルベニウムアルミ
ニウムイオン化剤を準備し、そして c)上記トリフェニルカルベニウムアルミニウムイオン
化剤によって上記中性メタロセンがイオン化されて、オ
レフィン重合に適した触媒活性を示すメタロセンカチオ
ンのイオン対と、該メタロセンカチオンに配位せずそし
てこのメタロセンカチオンに対して化学反応性を示さな
いAlR"'4アニオンとを生じさせる条件下で、上記中
性メタロセンと上記トリフェニルカルベニウムアルミニ
ウムイオン化剤とを接触させる、ことを含む段階。 - 【請求項2】 カチオン性メタロセン触媒の製造方法に
おける、 (a)式: 【化1】(Cp’)(Cp”)MQk [式中、Cp’およびCp”は、各々同一もしくは異な
り、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビル
で置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
ハロゲン、またはヒドロカルビル基であり、ここで、1
個のみのQが水素化物である以外、各々のQは同一もし
くは異なり、そしてkは、2から3である]で特徴づけ
られる中性メタロセンを準備し、 (b)活性プロトンを含んでおらずそして式: 【化2】[Ph3C][AlR"'4] [式中、Phは、フェニル基もしくは置換フェニル基で
あり、R"'は、アルキル、水素化物、ハロゲン、アルコ
キシ、アリールオキシ、ヒドロカルビル基、アリール基
または置換アリール基であり、ここで、各々のR"'は、
1個のみのR"'が水素化物である以外は同一もしくは異
なっている]で特徴づけられるトリフェニルカルベニウ
ムアルミニウムイオン化剤を準備し、 (c)上記トリフェニルカルベニウムアルミニウムイオ
ン化剤によって上記中性メタロセンがイオン化されて、
オレフィン重合に適した触媒活性を示すメタロセンカチ
オンを含んでいるイオン対と、該メタロセンカチオンに
配位しないか或は緩くのみ配位しそしてこのメタロセン
カチオンに対して化学反応性を示さないAlR"'4アニ
オンとを生じさせる条件下で、上記中性メタロセンと上
記トリフェニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤と
を接触させる、ことを含む段階。 - 【請求項3】 (a)中性メタロセン配位子とトリフェ
ニルカルベニウムアルミニウムイオン化剤とを反応させ
ることによって製造されそして式: 【化3】 [(Cp’)(Cp”)MQL]+[AlR"'4]- [式中、Cp’およびCp”は、各々同一もしくは異な
り、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビル
で置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
ハロゲン、またはヒドロカルビル基であり、ここで、1
個のみのQが水素化物である以外、各々のQは同一もし
くは異なり、そしてLは、1または2であり、そしてこ
こで、R"'は、アルキル、フェニル基または置換フェニ
ル基であり、ここで、各々のR"'は、同一もしくは異な
っている]で特徴づけられるカチオン性メタロセン触媒
を準備し、 (b)アルファオレフィンの重合を生じさせる重合条件
下の重合反応で、上記触媒とアルファオレフィンを接触
させる、ことを含む、アルファオレフィン類の重合方
法。 - 【請求項4】 【化4】 [(Cp’)(Cp”)MQL]+[AlR"'4]- [ここで、Cp’およびCp”は、各々同一もしくは異
なり、シクロペンタジエニルであるか或はヒドロカルビ
ルで置換されているシクロペンタジエニル基であり、M
は、4、5または6族の金属であり、Qは、水素化物、
またはヒドロカルビル基であり、ここで、1個のみのQ
が水素化物である以外、各々のQは同一もしくは異な
り、Lは、1または2であり、R"'は、アルキル、水素
化物、ハロゲン、アルコキシ、アリールオキシ、ヒドロ
カルビル基、アリール基または置換アリール基であり、
ここで、1個のみのR"'が水素化物である以外、各々の
R"'は同一もしくは異なっている]を含んでいるメタロ
セン触媒。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US893522 | 1992-06-04 | ||
US07/893,522 US5763549A (en) | 1989-10-10 | 1992-06-04 | Cationic metallocene catalysts based on organoaluminum anions |
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