KR102080285B1 - Ligand compound, organic chromium compound, catalyst system for oligomerization of olefins and method for oligomerization of olefins using the catalyst system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 리간드 화합물, 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템 및 이를 이용한 올레핀의 올리고머화 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 올레핀 올리고머화 촉매 시스템은 우수한 촉매 활성을 가지면서도 1-헥센 또는 1-옥텐에 대한 높은 선택도를 나타내어, 보다 효율적인 알파-올레핀의 제조를 가능케 한다.The present invention relates to a ligand compound, a catalyst system for olefin oligomerization and a method for oligomerization of olefins using the same. The olefin oligomerization catalyst system according to the invention exhibits high selectivity for 1-hexene or 1-octene while having good catalytic activity, allowing for the production of more efficient alpha-olefins.

Description

리간드 화합물, 유기크롬 화합물, 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템, 및 이를 이용한 올레핀의 올리고머화 방법{LIGAND COMPOUND, ORGANIC CHROMIUM COMPOUND, CATALYST SYSTEM FOR OLIGOMERIZATION OF OLEFINS AND METHOD FOR OLIGOMERIZATION OF OLEFINS USING THE CATALYST SYSTEM}Ligand compound, organochrome compound, catalyst system for olefin oligomerization, and method for oligomerization of olefin using the same

본 발명은 리간드 화합물, 유기크롬 화합물, 상기 리간드 화합물 또는 유기크롬 화합물을 포함하는 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템, 및 이를 이용한 올레핀의 올리고머화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ligand compound, an organochrome compound, a catalyst system for olefin oligomerization comprising the ligand compound or an organochrome compound, and a method for oligomerization of olefins using the same.

1-헥센, 1-옥텐 등과 같은 선형 알파-올레핀(Linear alpha-olefin)은 세정제, 윤활제, 가소제 등으로 사용되며, 특히 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)의 제조시 폴리머의 밀도 조절을 위한 공단량체로 많이 사용된다.Linear alpha-olefins such as 1-hexene and 1-octene are used as detergents, lubricants, plasticizers, etc., and are particularly used as comonomers for controlling the density of polymers in the production of linear low density polyethylene (LLDPE). Used.

이러한 선형 알파-올레핀은 Shell Higher Olefin Process 를 통해 주로 생산되었다. 그러나, 상기 방법은 Schultz-Flory 분포에 따라 다양한 길이의 알파-올레핀이 동시에 합성되기 때문에, 특정 알파-올레핀을 얻기 위해서는 별도의 분리 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있었다.This linear alpha-olefin was produced mainly through the Shell Higher Olefin Process. However, since the method synthesizes alpha-olefins of various lengths simultaneously according to the Schultz-Flory distribution, it is cumbersome to undergo a separate separation process to obtain a specific alpha-olefin.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 에틸렌의 삼량화 반응을 통해 1-헥센을 선택적으로 합성하거나, 에틸렌의 사량화 반응을 통해 1-옥텐을 선택적으로 합성하는 방법이 제안되었다. 그리고, 이러한 선택적인 에틸렌의 올리고머화를 가능케 하는 촉매 시스템에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.In order to solve this problem, a method of selectively synthesizing 1-hexene through trimerization of ethylene or selectively synthesizing 1-octene through tetramerization of ethylene has been proposed. In addition, much research has been made on catalyst systems that enable the oligomerization of such selective ethylene.

본 발명은 올레핀의 올리고머화 반응에 있어서 높은 촉매 활성과 선택도의 발현을 가능케 하는 신규한 리간드 화합물을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a novel ligand compound that enables the expression of high catalytic activity and selectivity in the oligomerization reaction of olefins.

또한, 본 발명은 올레핀의 올리고머화 반응에 있어서 높은 촉매 활성과 선택도의 발현을 가능케 하는 신규한 유기 크롬 화합물을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a novel organic chromium compound that enables the expression of high catalytic activity and selectivity in the oligomerization reaction of olefins.

또한, 본 발명은 상기 리간드 화합물 또는 유기 크롬 화합물을 포함하는 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a catalyst system for olefin oligomerization comprising the ligand compound or an organic chromium compound.

또한, 본 발명은 상기 촉매 시스템을 이용한 올레핀의 올리고머화 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention also provides a method for oligomerization of olefins using the catalyst system.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물을 제공한다. The present invention provides a ligand compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015118053334-pat00001
Figure 112015118053334-pat00001

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

N은 질소 원자이고, N is a nitrogen atom,

A1은, 붕소 원자(B), 질소 원자(N), 인 원자(P) 또는 안티몬 원자(Sb)이고;A 1 is a boron atom (B), a nitrogen atom (N), a phosphorus atom (P) or an antimony atom (Sb);

X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As), 또는 안티몬 원자(Sb)이고; Each X is independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As), or an antimony atom (Sb);

R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이고;R1 to R4 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group;

R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고,R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or C 1-10 heterohydrocarbyl group,

상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며;Each carbon constituting the piperidine ring may be substituted or unsubstituted with one or more of the same as or different from each other by R 5;

상기 R6는 상기 피페리딘 고리의 질소에 연결된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다. R 6 is a functional group connected to the nitrogen of the piperidine ring, and a C 1 to C 10 hydrocarbyl group or heterohydrocarbyl group.

또한, 본 발명은 상기 리간드 화합물; 및 상기 리간드가 배위된 크롬(Cr)을 포함하는, 유기 크롬 화합물을 제공한다. In addition, the present invention is a ligand compound; And chromium (Cr) wherein the ligand is coordinated.

또한, 본 발명은 i) 크롬 소스, 상기 리간드 화합물, 및 조촉매를 포함하거나; 또는 ii) 상기 유기 크롬 화합물, 및 조촉매를 포함하는, 올레핀 올리고머화 용 촉매 시스템을 제공한다. In addition, the invention comprises i) a chromium source, said ligand compound, and a promoter; Or ii) the organic chromium compound, and a cocatalyst, for providing a catalyst system for olefin oligomerization.

또한, 본 발명은 상기 촉매 시스템의 존재 하에, 올레핀의 올리고머화 반응을 진행하여, 알파-올레핀을 형성하는 단계를 포함하는, 올레핀의 올리고머화 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for oligomerization of olefins, which comprises the step of oligomerizing the olefins in the presence of the catalyst system to form alpha-olefins.

본 발명에 따른 올레핀 올리고머화 촉매 시스템은 우수한 촉매 활성을 가지면서도 1-헥센 또는 1-옥텐에 대한 높은 선택도를 나타내어, 보다 효율적인 알파-올레핀의 제조를 가능케 한다.The olefin oligomerization catalyst system according to the invention exhibits high selectivity for 1-hexene or 1-octene while having good catalytic activity, allowing for the production of more efficient alpha-olefins.

이하, 본 발명의 구현 예들에 따른 리간드 화합물, 유기 크롬 화합물, 올레핀 올리고머화 용 촉매 시스템, 및 이를 이용한 올레핀의 올리고머화 방법에 대하여, 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, the ligand compound, the organic chromium compound, the catalyst system for olefin oligomerization, and the oligomerization method of olefin using the same according to embodiments of the present invention will be described in more detail.

그에 앞서, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Prior to this, the terminology used herein is for the purpose of describing exemplary embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise", "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, component, or combination thereof, that is, one or more other features, It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of adding or presenting numbers, steps, components, or combinations thereof.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated and described in detail below. However, this is not intended to limit the present invention to the specific form disclosed, it should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

또한, 본 명세서 전체에서 '촉매 시스템'이라 함은 크롬 소스, 리간드 화합물 및 조촉매를 포함하는 3 성분, 또는 대안적으로, 유기 크롬 화합물 및 조촉매의 2 성분이 동시에 또는 임의의 순서로 첨가되어 활성이 있는 촉매 조성물로 수득될 수 있는 상태의 것을 의미한다. 상기 촉매 시스템의 3 성분 또는 2 성분은 용매 및 단량체의 존재 또는 부존재 하에 첨가될 수 있으며, 담지 또는 비담지 상태로 사용될 수 있다.In addition, throughout this specification, the term "catalyst system" refers to a three component comprising a chromium source, a ligand compound and a promoter, or alternatively, two components of an organic chromium compound and a promoter are added simultaneously or in any order. It means a state that can be obtained with an active catalyst composition. The three or two components of the catalyst system may be added in the presence or absence of a solvent and monomer, and may be used in a supported or unsupported state.

본 명세서에서, 하이드로카빌기는 탄화수소에서 하나의 수소 원자가 제거되면서 형성된 1가의 기를 의미하며, 헤테로 하이드로카빌기는 헤테로 원자를 포함하는 탄화수소에서 하나의 수소 원자가 제거되면서 형성된 1가의 기를 의미한다. In the present specification, the hydrocarbyl group refers to a monovalent group formed by removing one hydrogen atom from a hydrocarbon, and the heterohydrocarbyl group refers to a monovalent group formed while removing one hydrogen atom from a hydrocarbon including a hetero atom.

그리고, 각각의 작용기에서, 작용기가 치환되었다 함은, 상기 탄화수소에서, 다른 하나 이상의 수소 원자가 추가로 제거되고, 다른 작용기 또는 헤테로 원소가 치환된 상태를 의미한다. And, in each functional group, the functional group substituted means a state in which the other one or more hydrogen atoms are further removed and other functional groups or hetero elements are substituted in the hydrocarbon.

본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물이 제공된다. According to one aspect of the invention, there is provided a ligand compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015118053334-pat00002
Figure 112015118053334-pat00002

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

N은 질소 원자이고, N is a nitrogen atom,

A1은, 붕소 원자(B), 질소 원자(N), 인 원자(P) 또는 안티몬 원자(Sb)이고;A 1 is a boron atom (B), a nitrogen atom (N), a phosphorus atom (P) or an antimony atom (Sb);

X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As), 또는 안티몬 원자(Sb)이고;Each X is independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As), or an antimony atom (Sb);

R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이고;R1 to R4 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group;

R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고,R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or C 1-10 heterohydrocarbyl group,

상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며;Each carbon constituting the piperidine ring may be substituted or unsubstituted with one or more of the same as or different from each other by R 5;

상기 R6는 상기 피페리딘 고리의 질소에 연결된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다. R 6 is a functional group connected to the nitrogen of the piperidine ring, and a C 1 to C 10 hydrocarbyl group or heterohydrocarbyl group.

본 발명자들의 계속적인 실험 결과, 상기 리간드 화합물을 올레핀의 올리고머화용 촉매 시스템에 적용할 경우, 우수한 촉매 활성을 나타내면서도 1-헥센 또는 1-옥텐에 대한 높은 선택도를 나타내어 보다 효율적인 알파-올레핀의 제조를 가능케 함이 확인되었다.As a result of the continuous experiments of the present inventors, when the ligand compound is applied to a catalyst system for oligomerization of olefins, it shows excellent catalytic activity and high selectivity to 1-hexene or 1-octene, thus preparing more efficient alpha-olefins. It has been confirmed that this is possible.

발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 리간드 화합물은 분자 내에, 디포스피노 아미닐 잔기(diphosphino aminyl moiety)을 포함하고, 이러한 그룹은 헤테로 고리와 연결되며, 상기 헤테로 고리에 포함된 헤테로 원자, 즉 피페리디닐 기의 질소 원자가 강한 전자 공여 효과(Electron Donating Effect)로 디포스피노 아미닐 잔기에 전자 밀도를 높여주거나, 그 자체의 비공유 전자쌍을 배위자에 제공할 수도 있다. According to one embodiment of the invention, the ligand compound comprises a diphosphino aminyl moiety in the molecule, this group is linked with a hetero ring, a hetero atom, that is, piperidi contained in the hetero ring The nitrogen atom of the nil group may increase the electron density at the diphosphino aminyl moiety with a strong electron donating effect, or may provide its ligand with its own non-covalent electron pair.

이러한 구조적 특징에 기인하여, 상기 리간드 화합물은 올레핀의 올리고머화 촉매 시스템에 적용되어 높은 올리고머화 반응 활성을 나타낼 수 있고, 특히 1-헥센, 1-옥텐 등에 대한 높은 선택도를 나타낼 수 있다. 이는 각각의 인접한 크롬 활성 점 사이의 상호 작용에 의한 것으로 볼 수 있다. 특히, 디포스피노 아미닐기와 연결된 헤테로 고리의 질소 원자가 상술한 전자 공여 효과로, 디포스피노 아미닐기에 포함된 인(P) 원자 및 질소(N) 원자에서 전자 밀도를 증가시켜주거나, 상기 질소 원자의 비공유 전자쌍이 바로 크롬에 배위되어, 전체 리간드 화합물의 전기적, 입체적 성질이 변화할 수 있다. Due to these structural features, the ligand compound can be applied to an oligomerization catalyst system of olefins to exhibit high oligomerization activity, in particular high selectivity to 1-hexene, 1-octene and the like. This can be seen as the interaction between each adjacent chromium active point. In particular, the nitrogen atom of the hetero ring connected to the diphosphino aminyl group increases the electron density at the phosphorus (P) and nitrogen (N) atoms included in the diphosphino aminyl group, or the nitrogen atom of the nitrogen atom. Non-covalent electron pairs may be directly coordinated with chromium, thereby changing the electrical and steric properties of the entire ligand compound.

이에 따라, 리간드와 크롬 원자 사이의 결합에 변화가 생기게 되어, 촉매의 구조가 더 안정해질 수 있으며, 기존의 metallacycloheptane, 또는 metallacyclononane 형태에 비해 전이상태의 에너지, 즉 반응의 활성화 에너지를 변화시켜, 보다 높은 활성과 선택도로 알파-올레핀을 형성할 수 있게 되고, PE Wax와 같은 분자량이 큰 고형 알파-올레핀 등의 부산물의 양을 더욱 감소시킬 수 있게 된다.As a result, there is a change in the bond between the ligand and the chromium atom, thereby making the structure of the catalyst more stable, and by changing the energy of the transition state, that is, the activation energy of the reaction, compared to the conventional metallacycloheptane or metallacyclononane form, It is possible to form alpha-olefins with high activity and selectivity, and to further reduce the amount of by-products such as high molecular weight solid alpha-olefins such as PE Wax.

나아가, 올리고머화 반응에서 적은 양으로도 생성물에 큰 영향을 끼치는 1-헥센 이성질체의 양을 크게 줄일 수 있으며, 부수적으로는 1-헥센의 증가 및 1-헥센 이성질체의 감소에 따라 분리가 불필요할 수 있음에 따른 에너지 절감의 효과도 가져올 수 있다.Furthermore, a small amount in the oligomerization reaction can significantly reduce the amount of 1-hexene isomers that have a great effect on the product, and concomitantly, separation may not be necessary due to an increase in 1-hexene and a decrease in 1-hexene isomers. It can also bring about energy savings.

한편, 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 화학식 1에서 X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As) 또는 안티몬 원자(Sb)일 수 있다. 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 그룹은 각각의 X가 인(P)인 디포스피노 아미닐 잔기(diphosphino aminyl moiety)일 수 있다.Meanwhile, according to one embodiment of the present invention, X in Chemical Formula 1 may be each independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As) or an antimony atom (Sb). Preferably, the group represented by Formula 1 may be a diphosphino aminyl moiety in which each X is phosphorus (P).

그리고, 상기 화학식 1에서 R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다. In addition, in Formula 1, R1 to R4 each independently, same or differently, represent a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group.

비제한적인 예로, 상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 15의 아릴알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기일 수 있다. 여기서, 상기 알킬기, 사이클로알킬기, 아릴기, 아릴알킬기, 및 알콕시기에 포함된 적어도 하나의 수소는 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 탄소수 1 내지 10의 알콕시기, 할로겐 원자, 또는 시아노기로 치환될 수 있다.As a non-limiting example, each of R 1 to R 4 independently represents a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, and an substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms. , A substituted or unsubstituted arylalkyl group having 7 to 15 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms. Here, at least one hydrogen contained in the alkyl group, cycloalkyl group, aryl group, arylalkyl group, and alkoxy group may be substituted with an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms, a halogen atom, or a cyano group. .

바람직하게는, 상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 메틸(methyl), 에틸(ethyl), 프로필(propyl), 프로페닐(propenyl), 프로피닐(propynyl), 부틸(butyl), 사이클로헥실(cyclohexyl), 2-메틸사이클로헥실(2-methylcyclohexyl), 2-에틸사이클로헥실(2-ethylcyclohexyl), 2-이소프로필사이클로헥실(2-isopropylcyclohexyl), 벤질(benzyl), 페닐(phenyl), 톨릴(tolyl), 자일릴(xylyl), o-메틸페닐(o-methylphenyl), o-에틸페닐(o-ethylphenyl), o-이소프로필페닐(o-isopropylphenyl), o-t-부틸페닐(o-t-butylphenyl), o-메톡시페닐(o-methoxyphenyl), o-이소프로폭시페닐(o-isopropoxyphenyl), m-메틸페닐(m-methylphenyl), m-에틸페닐(m-ethylphenyl), m-이소프로필페닐(m-isopropylphenyl), m-t-부틸페닐(m-t-butylphenyl), m-메톡시페닐(m-methoxyphenyl), m-이소프로폭시페닐(o-isopropoxyphenyl), p-메틸페닐(p-methylphenyl), p-에틸페닐(p-ethylphenyl), p-이소프로필페닐(p-isopropylphenyl), p-t-부틸페닐(p-t-butylphenyl), p-메톡시페닐(p-methoxyphenyl), p-이소프로폭시페닐(p-isopropoxyphenyl), 큐밀(cumyl), 메시틸(mesityl), 비페닐(biphenyl), 나프틸(naphthyl), 안트라세닐(anthracenyl), 메톡시(methoxy), 에톡시(ethoxy), 페녹시(phenoxy), 톨릴록시(tolyloxy), 디메틸아미노(dimethylamino), 티오메틸(thiomethyl), 또는 트리메틸실닐(trimethylsilyl) 그룹일 수 있다.Preferably, R1 to R4 are each independently methyl, ethyl, propyl, propenyl, propynyl, butyl, cyclohexyl, 2-methylcyclohexyl, 2-ethylcyclohexyl, 2-isopropylcyclohexyl, benzyl, phenyl, tolyl, xyl Xylyl, o-methylphenyl, o-ethylphenyl, o-isopropylphenyl, ot-butylphenyl, o-methoxyphenyl (o-methoxyphenyl), o-isopropoxyphenyl, m-methylphenyl, m-ethylphenyl, m-isopropylphenyl, mt- Butylphenyl (m-butylphenyl), m-methoxyphenyl, m-isopropoxyphenyl, p-methylphenyl, p-ethylphenyl, p-isopropylphenyl, pt-butyl Phenyl (pt-butylphenyl), p-methoxyphenyl, p-isopropoxyphenyl, cumyl, mesityl, biphenyl, naphthyl ( naphthyl, anthracenyl, methoxy, ethoxy, phenoxy, tolyloxy, dimethylamino, thiomethyl, or trimethylsilyl ) May be a group.

R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고, 상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며, 치환되지 않았다 함은, 특별한 치환기 없이 탄화수소의 형태로 존재하는 것을 의미한다. R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or a C 1-10 heterohydrocarbyl group, and constitutes the piperidine ring. Each carbon, by R5, may be the same or different, each of which may be substituted or unsubstituted, and unsubstituted means that the carbon is present in the form of a hydrocarbon without special substituents.

상기 R6는 상기 피페리딘 고리의 질소에 연결된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다. R 6 is a functional group connected to the nitrogen of the piperidine ring, and a C 1 to C 10 hydrocarbyl group or heterohydrocarbyl group.

R5 및 R6의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기의 구체적인 예에 대해서는 상술한 바와 같으며, 여기에서 탄소수만 1 내지 10으로 한정된다. Specific examples of the hydrocarbyl group or the heterohydrocarbyl group of R5 and R6 are as described above, wherein only carbon number is limited to 1 to 10.

상기 피페리딘 고리는, 상술한 전자 공여 효과, 또는 크롬에 직접 비공유 전자쌍을 제공하는 역할을 효율적으로 수행할 수 있으며, 특히 고리의 원자 수가 6인 매우 안정한 형태로, 시그마 결합을 통해 디포스피노 아미닐 잔기의 전자 밀도를 높여주기 용이하며, 또한, 3차원 구조를 통해 직접 크롬 원자에 비공유 전자쌍을 제공하기 매우 용이하다. The piperidine ring can efficiently perform the above-described electron donating effect or a role of providing a lone pair of electrons directly to chromium, and in particular, a highly stable form having 6 atoms in the ring, through a sigma bond, diphosphino amino It is easy to increase the electron density of the niel moiety, and it is also very easy to provide a lone pair of chromium atoms directly through the three-dimensional structure.

발명의 다른 일 측면에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물; 및 상기 리간드가 배위된 크롬(Cr)을 포함하는, 유기 크롬 화합물이 제공된다. According to another aspect of the invention, the ligand compound represented by the formula (1); And chromium (Cr) in which the ligand is coordinated.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112015118053334-pat00003
Figure 112015118053334-pat00003

상기 화학식 1에서,In Chemical Formula 1,

N은 질소 원자이고, N is a nitrogen atom,

A1은, 붕소 원자(B), 질소 원자(N), 인 원자(P) 또는 안티몬 원자(Sb)이고;A 1 is a boron atom (B), a nitrogen atom (N), a phosphorus atom (P) or an antimony atom (Sb);

X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As), 또는 안티몬 원자(Sb)이고;Each X is independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As), or an antimony atom (Sb);

R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이고;R1 to R4 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group;

R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고,R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or C 1-10 heterohydrocarbyl group,

상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며, 구체적인 내용은 상기 리간드 화합물 부분에서 설명한 바와 같다. Each carbon constituting the piperidine ring may be the same or differently substituted with one or more, or not, each substituted by R 5, and the details are as described in the ligand compound portion.

상기 유기 크롬 화합물은 상술한 리간드 화합물의 크롬 착화합물(complex compound)로서, 크롬 소스의 크롬이 상기 화학식 1로 표시되는 그룹의 X 부분에 배위 결합을 이룬 형태를 가질 수 있다. 이러한 유기 크롬 화합물은 올레핀의 올리고머화 반응용 촉매 시스템에 적용되어 우수한 촉매 활성과 1-헥센 또는 1-옥텐에 대한 높은 선택도를 나타낼 수 있다.The organic chromium compound is a chromium complex compound of the ligand compound described above, and may have a form in which chromium of the chromium source has a coordinating bond with the X moiety of the group represented by Formula 1. Such organic chromium compounds can be applied to catalyst systems for the oligomerization of olefins to exhibit good catalytic activity and high selectivity for 1-hexene or 1-octene.

발명의 일 실시예에 따르면, 상기 유기 크롬 화합물은, 상기 화학식 1의 리간드 화합물에서 A1, N, 및 두 개의 X 중, 어느 하나 이상의 비공유 전자쌍이 크롬 원자에 배위된 형태인 것이 바람직할 수 있다. 즉, 디포스피노 아미닐 잔기의 인 원자 또는 질소 원자 외에, 상기 헤테로 고리의 질소 원자가 크롬 원자에 비공유 전자쌍을 제공할 수 있음은, 전술한 바와 같으며, 특히, 이 중 세 쌍의 비공유 전자쌍이 배위된, tridentated 상태가 바람직할 수 있다. According to one embodiment of the invention, the organic chromium compound, in the ligand compound of Formula 1, A1, N, and it may be preferable that any one or more of the non-covalent electron pairs of two X coordinated to the chromium atom. That is, as described above, in addition to the phosphorus atom or nitrogen atom of the diphosphino aminyl moiety, the nitrogen atom of the hetero ring can provide a lone pair of electrons to the chromium atom, and in particular, three pairs of lone pairs of coordination are coordinated. The tridentated state may be preferred.

한편, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, i) 크롬 소스, 상기 리간드 화합물, 및 조촉매를 포함하거나; 또는 ii) 상기 유기 크롬 화합물, 및 조촉매를 포함하는, 올레핀 올리고머화 용 촉매 시스템이 제공된다. On the other hand, according to another aspect of the invention, i) comprises a chromium source, the ligand compound, and a promoter; Or ii) the organic chromium compound, and a cocatalyst, there is provided a catalyst system for olefin oligomerization.

즉, 발명의 일 예에 따르면, 상기 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템은 i) 크롬 소스, 상술한 리간드 화합물 및 조촉매를 포함하는 3 성분계 촉매 시스템, 또는 ii) 상술한 유기 크롬 화합물 및 조촉매를 포함하는 2 성분계 촉매 시스템일 수 있다.That is, according to one embodiment of the invention, the catalyst system for olefin oligomerization comprises: i) a three-component catalyst system comprising a chromium source, a ligand compound and a promoter as described above, or ii) an organic chromium compound and a promoter as described above. It may be a two component catalyst system.

리간드 화합물 및 유기 크롬 화합물에 대한 구체적인 설명 및 예는 전술한 내용으로 갈음한다. Specific descriptions and examples of the ligand compound and the organic chromium compound are replaced by the above description.

상기 촉매 시스템에 있어서, 상기 크롬 소스는 크롬의 산화 상태가 0 내지 6인 유기 또는 무기 크롬 화합물로서, 예를 들어 크롬 금속이거나, 또는 임의의 유기 또는 무기 라디칼이 크롬에 결합된 화합물일 수 있다. 여기서, 상기 유기 라디칼은 라디칼당 1 내지 20의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알콕시, 에스테르, 케톤, 아미도, 카르복실레이트 라디칼 등일 수 있고, 상기 무기 라디칼은 할라이드, 황산염, 산화물 등일 수 있다.In the catalyst system, the chromium source is an organic or inorganic chromium compound in which the oxidation state of chromium is 0 to 6, for example, a chromium metal, or a compound in which any organic or inorganic radical is bonded to chromium. Here, the organic radical may be an alkyl, alkoxy, ester, ketone, amido, carboxylate radical, etc. having 1 to 20 carbon atoms per radical, and the inorganic radical may be a halide, sulfate, oxide, or the like.

바람직하게는, 상기 크롬 소스는 올레핀의 올리고머화에 높은 활성을 나타낼 수 있고 사용 및 입수가 용이한 화합물로서, 크로뮴(III) 아세틸아세토네이트, 크로뮴(III) 클로라이드 테트라하이드로퓨란, 크로뮴(III) 2-에틸헥사노에이트, 크로뮴(III) 아세테이트, 크로뮴(III) 부티레이트, 크로뮴(III) 펜타노에이트, 크로뮴(III) 라우레이트, 크로뮴(III) 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3.5-헵테인디오네이트), 및 크로뮴(III) 스테아레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.Preferably, the chromium source is a compound that can exhibit high activity in oligomerization of olefins and is easy to use and obtain, such as chromium (III) acetylacetonate, chromium (III) chloride tetrahydrofuran, chromium (III) 2 Ethylhexanoate, chromium (III) acetate, chromium (III) butyrate, chromium (III) pentanoate, chromium (III) laurate, chromium (III) tris (2,2,6,6-tetramethyl- 3.5-heptanedionate), and chromium (III) stearate.

그리고, 바람직하게는, 상기 조촉매는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적으로 전이금속 화합물의 촉매 하에 올레핀을 중합할 때 이용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않고 적용될 수 있다.And, preferably, the cocatalyst is an organometallic compound including a Group 13 metal, and may be applied without particular limitation as long as it can be generally used when polymerizing olefins under a catalyst of a transition metal compound.

예를 들어, 상기 조촉매는 하기 화학식 2 내지 6으로 표시되는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다:For example, the promoter may be at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by Formulas 2 to 6 below:

[화학식 2][Formula 2]

-[Al(Rx)-O]c--[Al (Rx) -O] c-

상기 화학식 2에서, Al은 알루미늄이고, In Formula 2, Al is aluminum,

Rx는 서로 동일하거나 상이하고, 각각 독립적으로 할로겐 라디칼, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 라디칼, 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 라디칼이고, c는 2 이상의 정수이고,Rx is the same as or different from each other, and each independently a halogen radical, a hydrocarbyl radical having 1 to 20 carbon atoms, or a hydrocarbyl radical having 1 to 20 carbon atoms substituted with halogen, c is an integer of 2 or more,

[화학식 3][Formula 3]

D(Ry)3 D (Ry) 3

상기 화학식 3에서, D는 알루미늄 또는 보론이고, Ry는 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌이고,In Chemical Formula 3, D is aluminum or boron, Ry is C1-20 hydrocarbyl or halogen substituted by C1-20 hydrocarbyl,

[화학식 4][Formula 4]

[L-H]+[Q(E)4]- [LH] + [Q (E) 4 ] -

상기 화학식 4에서,In Chemical Formula 4,

L은 중성 루이스 염기이고, [L-H]+는 브뢴스테드 산이며, Q는 +3 형식 산화 상태의 붕소 또는 알루미늄이고, E는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐, 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌, 알콕시 작용기 또는 페녹시 작용기로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.L is a neutral Lewis base, [LH] + is Bronsted acid, Q is boron or aluminum in +3 type oxidation state, each E is independently at least one hydrogen atom is halogen, hydrocarbyl having 1 to 20 carbon atoms, It is a C6-C20 aryl group or C1-C20 alkyl group unsubstituted or substituted by the alkoxy functional group or the phenoxy functional group.

일 구현 예에 따르면, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 메틸알루미녹산, 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등의 알킬알루미녹산일 수 있다.According to one embodiment, the compound represented by Formula 2 may be alkyl aluminoxane, such as methyl aluminoxane, ethyl aluminoxane, isobutyl aluminoxane, butyl aluminoxane.

그리고, 일 구현 예에 따르면, 상기 화학식 3로 표시되는 화합물은 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 트리프로필알루미늄, 트리부틸알루미늄, 디메틸클로로알루미늄, 디메틸이소부틸알루미늄, 디메틸에틸알루미늄, 디에틸클로로알루미늄, 트리이소프로필알루미늄, 트리-s-부틸알루미늄, 트리씨클로펜틸알루미늄, 트리펜틸알루미늄, 트리이소펜틸알루미늄, 트리헥실알루미늄, 에틸디메틸알루미늄, 메틸디에틸알루미늄, 트리페닐알루미늄, 트리-p-톨릴알루미늄, 디메틸알루미늄메톡시드, 디메틸알루미늄에톡시드, 트리메틸보론, 트리에틸보론, 트리이소부틸보론, 트리프로필보론, 트리부틸보론 등일 수 있다.According to one embodiment, the compound represented by Chemical Formula 3 is trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, tripropylaluminum, tributylaluminum, dimethylchloroaluminum, dimethylisobutylaluminum, dimethylethylaluminum, di Ethylchloroaluminum, triisopropylaluminum, tri-s-butylaluminum, tricyclopentylaluminum, tripentylaluminum, triisopentylaluminum, trihexylaluminum, ethyldimethylaluminum, methyldiethylaluminum, triphenylaluminum, tri-p Tolyl aluminum, dimethyl aluminum methoxide, dimethyl aluminum ethoxide, trimethyl boron, triethyl boron, triisobutyl boron, tripropyl boron, tributyl boron and the like.

또한, 일 구현 예에 따르면, 상기 화학식 4으로 표시되는 화합물은 트리에틸암모니움테트라페닐보론, 트리부틸암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라페닐보론, 트리프로필암모니움테트라페닐보론, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)보론, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)보론, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐 보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐보론, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플루오로페닐보론, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐보론, 트리페닐포스포늄테트라페닐보론, 트리메틸포스포늄테트라페닐보론, 트리에틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리부틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라페닐알루미늄, 트리프로필암모니움테트라페닐알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리프로필암모니움테트라(p-톨릴)알루미늄, 트리에틸암모니움테트라(o,p-디메틸페닐)알루미늄, 트리부틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄, 트리메틸암모니움테트라(p-트리플루오로메틸페닐)알루미늄,트리부틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라페닐알루미늄, N,N-디에틸아닐리니움테트라펜타플로로페닐알루미늄, 디에틸암모니움테트라펜타플루오로페닐알루미늄, 트리페닐포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리메틸포스포늄테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라페닐보론, 트리페닐카보니움테트라페닐알루미늄, 트리페닐카보니움테트라(p-트리플로로메틸페닐)보론, 트리페닐카보니움테트라펜타플루오로페닐보론 등 일 수 있다.Further, according to one embodiment, the compound represented by Formula 4 is triethylammonium tetraphenylboron, tributyl ammonium tetraphenylboron, trimethylammonium tetraphenylboron, tripropylammonium tetraphenylboron, trimethylammonium Tetra (p-tolyl) boron, tripropylammonium tetra (p-tolyl) boron, triethylammonium tetra (o, p-dimethylphenyl) boron, trimethylammonium tetra (o, p-dimethylphenyl) boron, tri Butyl ammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, trimethyl ammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, tributyl ammonium tetrapentafluorophenyl boron, N, N-diethylanilinium tetraphenyl Boron, N, N-diethylanilinium tetraphenylboron, N, N-diethylanilinium tetrapentafluorophenylboron, diethylammonium tetrapentafluorophenylboron, triphenylphosphonium tetraphenylboron, Trimethyl phosphonium tetraphenyl boron, triethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tributyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetraphenyl aluminum, tripropyl ammonium tetraphenyl aluminum, trimethyl ammonium tetra (p-tolyl) aluminum, tri Propyl ammonium tetra (p-tolyl) aluminum, triethylammonium tetra (o, p-dimethylphenyl) aluminum, tributylammonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) aluminum, trimethylammonium tetra (p-trifluoro Romethylphenyl) aluminum, tributylammonium tetrapentafluorophenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetraphenylaluminum, N, N-diethylanilinium tetraphenylaluminum, N, N-diethylanilini Umtetrapentafluorophenylaluminum, diethylammonium tetrapentafluorophenylaluminum, triphenylphosphonium tetraphenylaluminum, trimethyl Sponium tetraphenylaluminum, triphenylcarbonium tetraphenylboron, triphenylcarbonium tetraphenylaluminum, triphenylcarbonium tetra (p-trifluoromethylphenyl) boron, triphenylcarbonium tetrapentafluorophenyl May be boron and the like.

또한, 비제한적인 예로, 상기 조촉매는 유기알루미늄 화합물, 유기붕소 화합물, 유기마그네슘 화합물, 유기아연 화합물, 유기리튬 화합물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 조촉매는 유기알루미늄 화합물인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 및 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물일 수 있다.As a non-limiting example, the promoter may be an organoaluminum compound, an organoboron compound, an organomagnesium compound, an organozinc compound, an organolithium compound, or a mixture thereof. According to one embodiment, the promoter is preferably an organoaluminum compound, more preferably trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisopropyl aluminum, triisobutyl aluminum (triisobutyl aluminum), ethylaluminum sesquichloride, diethylaluminum chloride, ethyl aluminum dichloride, methylaluminoxane, and modified methylaluminoxane It may be one or more compounds selected from the group consisting of

한편, 상기 촉매 시스템을 구성하는 성분들의 함량비는 촉매 활성과 선형 알파-올레핀에 대한 선택도 등을 고려하여 결정될 수 있다. 일 구현 예에 따르면, 상기 3 성분계 촉매 시스템인 경우, 상기 리간드 화합물의 디포스피노 아미닐 잔기: 크롬 소스: 조촉매의 몰비는 약 1:1:1 내지 10:1:10,000, 또는 약 1:1:100 내지 5:1:3,000으로 조절되는 것이 유리하다. 그리고, 상기 2 성분계 촉매 시스템인 경우, 상기 유기 크롬 화합물의 디포스피노 아미닐 잔기: 조촉매의 몰비는 1:1 내지 1:10,000, 또는 1:1 내지 1:5,000, 또는 1:1 내지 1:3,000으로 조절되는 것이 유리하다.On the other hand, the content ratio of the components constituting the catalyst system may be determined in consideration of the catalytic activity and the selectivity to the linear alpha-olefin. According to one embodiment, in the three component catalyst system, the molar ratio of diphosphino aminyl residue: chromium source: cocatalyst of the ligand compound is about 1: 1: 1 to 10: 1: 10,000, or about 1: 1 It is advantageous to adjust from: 100 to 5: 1: 3,000. And, in the case of the two-component catalyst system, the molar ratio of diphosphino aminyl residue: cocatalyst of the organic chromium compound is 1: 1 to 1: 10,000, or 1: 1 to 1: 5,000, or 1: 1 to 1: It is advantageous to adjust to 3,000.

그리고, 상기 촉매 시스템을 구성하는 성분들은 동시에 또는 임의 순서로, 적절한 용매 및 단량체의 존재 또는 부재 하에 첨가되어 활성이 있는 촉매 시스템으로 작용할 수 있다. 이때, 적합한 용매로는 헵탄, 톨루엔, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 1-헥센, 1-옥텐, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란, 아세토니트릴, 디클로로메탄, 클로로포름, 클로로벤젠, 메탄올, 아세톤 등이 사용될 수 있다.The components constituting the catalyst system can then be added simultaneously or in any order, in the presence or absence of suitable solvents and monomers, to act as an active catalyst system. At this time, suitable solvents include heptane, toluene, cyclohexane, methylcyclohexane, 1-hexene, 1-octene, diethyl ether, tetrahydrofuran, acetonitrile, dichloromethane, chloroform, chlorobenzene, methanol, acetone, and the like. Can be.

또한, 발명의 일 구현 예에 따르면, 상기 촉매 시스템은 담체를 더욱 포함할 수 있다. 즉, 상기 화학식 1의 리간드 화합물은 담체에 담지된 형태로 에틸렌 올리고머화에 적용될 수 있다. 상기 담체는 통상의 담지 촉매에 적용되는 금속, 금속 염 또는 금속 산화물 등일 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 담체는 실리카, 실리카-알루미나, 실리카-마그네시아 등일 수 있으며, Na2O, K2CO3, BaSO4, Mg(NO3)2 등과 같은 금속의 산화물, 탄산염, 황산염, 질삼염 성분을 포함할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the invention, the catalyst system may further comprise a carrier. That is, the ligand compound of Formula 1 may be applied to ethylene oligomerization in a form supported on a carrier. The carrier may be a metal, a metal salt, a metal oxide, or the like applied to a conventional supported catalyst. As a non-limiting example, the carrier may be silica, silica-alumina, silica-magnesia, and the like, and oxides, carbonates, sulfates, vaginas of metals such as Na 2 O, K 2 CO 3 , BaSO 4 , Mg (NO 3 ) 2, and the like. It may comprise a trisalt component.

한편, 본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 상술한 촉매 시스템의 존재 하에, 올레핀의 올리고머화 반응을 진행하여, 알파-올레핀을 형성하는 단계;를 포함하는, 올레핀의 올리고머화 방법이 제공된다. On the other hand, according to another aspect of the present invention, in the presence of the catalyst system described above, by performing an oligomerization reaction of the olefin, to form an alpha-olefin, there is provided a method for oligomerization of the olefin.

본 발명에 따른 올레핀의 올리고머화 방법은 올레핀(예를 들어, 에틸렌)을 원료로 전술한 촉매 시스템과 통상적인 장치 및 접촉 기술을 적용하여 수행될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 올레핀의 올리고머화 반응은 불활성 용매의 존재 또는 부재 하에서의 균질 액상 반응, 또는 상기 촉매 시스템이 일부 용해되지 않거나 전부 용해되지 않은 형태인 슬러리 반응, 또는 생성물인 알파-올레핀이 주 매질로 작용하는 벌크상 반응, 또는 가스상 반응으로 수행될 수 있다.The process for oligomerization of olefins according to the present invention can be carried out by applying conventional equipment and contacting techniques with the catalyst system described above as the raw material of olefins (eg ethylene). As a non-limiting example, the oligomerization reaction of the olefin may be a homogeneous liquid phase reaction in the presence or absence of an inert solvent, or a slurry reaction in which the catalyst system is partially or completely insoluble, or the product alpha-olefin is the main medium. It can be carried out in a bulk phase reaction, or in a gas phase reaction.

그리고, 상기 올레핀의 올리고머화 반응은 불활성 용매 하에서 수행될 수 있다. 비제한적인 예로, 상기 불활성 용매는 벤젠, 톨루엔, 크실렌, 큐멘, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 헵탄, 사이클로헥산, 메틸사이클로헥산, 메틸사이클로펜탄, n-헥산, 1-헥센, 1-옥텐 등일 수 있다.In addition, the oligomerization reaction of the olefin may be performed under an inert solvent. By way of non-limiting example, the inert solvent may be benzene, toluene, xylene, cumene, chlorobenzene, dichlorobenzene, heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclopentane, n-hexane, 1-hexene, 1-octene, and the like. .

그리고, 상기 올레핀의 올리고머화 반응은 약 0 내지 약 200℃, 또는 약 0 내지 약 150℃, 또는 약 30 내지 약 100℃, 또는 약 50 내지 약 100℃의 온도 하에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 반응은 약 15 내지 약 3000psig, 또는 약 15 내지 약 1500psig, 또는 약 15 내지 약 1000psig의 압력 하에서 수행될 수 있다.And, the oligomerization reaction of the olefin may be carried out at a temperature of about 0 to about 200 ℃, or about 0 to about 150 ℃, or about 30 to about 100 ℃, or about 50 to about 100 ℃. In addition, the reaction may be performed under a pressure of about 15 to about 3000 psig, or about 15 to about 1500 psig, or about 15 to about 1000 psig.

이하, 발명의 구체적인 실시예를 통해, 발명의 작용 및 효과를 보다 상술하기로 한다. 다만, 이러한 실시예는 발명의 예시로 제시된 것에 불과하며, 이에 의해 발명의 권리범위가 정해지는 것은 아니다.Hereinafter, the operation and effects of the invention will be described in more detail with reference to specific examples of the invention. However, these embodiments are only presented as an example of the invention, whereby the scope of the invention is not determined.

<실시예><Example>

모든 반응은 Schlenk technique 또는 glovebox를 이용하여 아르곤 하에서 진행되었다. 합성된 리간드는 Varian 500MHz spectrometer를 이용하여 1H (500 MHz)와 31P (202 MHz) NMR spectra를 찍어 분석하였다. Shift는 residual solvent peak를 reference로 하여 TMS로부터 downfield에서 ppm으로 나타내었다. Phosphorous probe는 aqueous H3PO4로 calibration하였다.All reactions were run under argon using the Schlenk technique or glovebox. The synthesized ligand was analyzed by 1 H (500 MHz) and 31 P (202 MHz) NMR spectra using a Varian 500 MHz spectrometer. Shift is expressed in ppm in the downfield from TMS with the residual solvent peak as a reference. Phosphorous probes were calibrated with aqueous H 3 PO 4 .

[합성예 1]Synthesis Example 1

Figure 112015118053334-pat00004
의 합성
Figure 112015118053334-pat00004
Synthesis of

아르곤 하에서 1-Methyl-4-piperidinylamine (10 mmol)과 triethylamine (3 내지 10 equiv. to amine)을 dichloromethane (80 ml)에 녹였다. 플라스크를 water bath에 담근 상태에서, chlorodiphenylphosphine (20 mmol)을 천천히 넣고 밤새 교반하였다. 진공 상태에서 용매를 제거한 후, 테트라하이드로퓨란을 넣어 충분히 교반하여 air-free glass filter로 triethylammonium chloride salt를 제거하였다. 여과액에서 용매를 제거하여 상기 화합물을 얻었다. Under argon, 1-Methyl-4-piperidinylamine (10 mmol) and triethylamine (3 to 10 equiv. To amine) were dissolved in dichloromethane (80 ml). While the flask was immersed in a water bath, chlorodiphenylphosphine (20 mmol) was slowly added thereto and stirred overnight. After the solvent was removed in vacuo, tetrahydrofuran was added thereto, followed by sufficient stirring to remove triethylammonium chloride salt with an air-free glass filter. The solvent was removed from the filtrate to obtain the compound.

31P NMR (202MHz, CdCl3): 51.0 (br, s) 31 P NMR (202 MHz, CdCl 3 ): 51.0 (br, s)

[합성예 2]Synthesis Example 2

Figure 112015118053334-pat00005
의 합성
Figure 112015118053334-pat00005
Synthesis of

합성 방법:Synthetic Method:

아르곤 하에서 1-Isopropyl-4-piperidinylamine (10 mmol)과 triethylamine (3 내지 10 equiv. to amine)을 dichloromethane (80 ml)에 녹였다. 플라스크를 water bath에 담근 상태에서, chlorodiphenylphosphine (20 mmol)을 천천히 넣고 밤새 교반하였다. 진공 상태에서 용매를 제거한 후, 테트라하이드로퓨란을 넣어 충분히 교반하여 air-free glass filter로 triethylammonium chloride salt를 제거하였다. 여과액에서 용매를 제거하여 상기 화합물을 얻었다. Under argon, 1-Isopropyl-4-piperidinylamine (10 mmol) and triethylamine (3 to 10 equiv. To amine) were dissolved in dichloromethane (80 ml). While the flask was immersed in a water bath, chlorodiphenylphosphine (20 mmol) was slowly added thereto and stirred overnight. After the solvent was removed in vacuo, tetrahydrofuran was added thereto, followed by sufficient stirring to remove triethylammonium chloride salt with an air-free glass filter. The solvent was removed from the filtrate to obtain the compound.

31P NMR (202MHz, CdCl3): 52.4 (br, s) 31 P NMR (202 MHz, CdCl 3 ): 52.4 (br, s)

촉매 시스템의 제조 및 에틸렌 Preparation of Catalytic Systems and Ethylene 올리고머화Oligomerization 반응 진행 Reaction progress

[실시예 1 및 2][Examples 1 and 2]

아르곤 가스 분위기 하에서, 크로뮴(III) 아세틸아세토네이트 (17.5mg, 0.05mmol)와 상기 합성예 1 및 2에 따른 리간드 화합물 (0.025mmol)를 플라스크에 담은 후, 여기에 10ml의 사이클로헥산을 넣고 교반하여 5mM (Cr 기준)의 촉매 용액을 준비하였다.In an argon gas atmosphere, chromium (III) acetylacetonate (17.5 mg, 0.05 mmol) and the ligand compound (0.025 mmol) according to Synthesis Examples 1 and 2 were placed in a flask, and then 10 ml of cyclohexane was added thereto, followed by stirring. A catalyst solution of 5 mM (Cr basis) was prepared.

600ml 용량의 Parr 반응기를 준비하여 120℃로 2 시간 동안 진공을 잡은 후, 내부를 아르곤으로 치환하고 온도를 60℃로 내렸다. 그 후, 180 ml의 사이클로헥산 및 1ml의 MAO (isoheptane solution, Al/Cr=600)를 주입하고, 상기 촉매 용액 0.5ml (2.5 μmol Cr)를 주입하였다. 2분 동안 500rpm으로 교반 후, 45bar로 맞춰진 에틸렌 라인의 벨브를 열어 반응기 안을 에틸렌으로 채운 다음, 45℃로 제열되도록 조절하여 500rpm으로 15분 동안 교반하였다. 에틸렌 라인 벨브를 잠그고, 반응기를 드라이 아이스/ 아세톤 bath를 이용하여 0℃로 식힌 후, 미반응 에틸렌을 천천히 vent한 후 0.5ml의 노네인(GC internal standard)을 넣어주었다. 10초 동안 교반한 다음, 반응기의 액체 부분을 2ml 취하여 물로 quench하고, 얻어진 유기 부분을 PTFE syringe filter로 필터하여 GC-FID 샘플을 만들었다. 그리고 liquid product의 distribution을 GC로 분석하였다. 또한 남은 반응액에 ethanol/HCl (10 vol% of aqueous 12M HCl solution) 400 ml를 넣어 교반하고 필터하여 고체의 양을 분석하였다. 수득한 폴리머는 65℃ vacuum oven 에서 밤새 건조하였다.A 600 ml Parr reactor was prepared and vacuumed at 120 ° C. for 2 hours, after which the interior was replaced with argon and the temperature was reduced to 60 ° C. Thereafter, 180 ml of cyclohexane and 1 ml of MAO (isoheptane solution, Al / Cr = 600) were injected, and 0.5 ml (2.5 μmol Cr) of the catalyst solution was injected. After stirring at 500 rpm for 2 minutes, the valve of the ethylene line set at 45 bar was opened to fill the reactor with ethylene, and then adjusted to be desuperheated at 45 ° C. and stirred at 500 rpm for 15 minutes. The ethylene line valve was shut off, the reactor was cooled to 0 ° C. using a dry ice / acetone bath, slowly unvented ethylene was vented, and 0.5 ml of nonane (GC internal standard) was added thereto. After stirring for 10 seconds, 2 ml of the liquid portion of the reactor was taken and quenched with water, and the obtained organic portion was filtered with a PTFE syringe filter to make a GC-FID sample. And the distribution of liquid product was analyzed by GC. In addition, 400 ml of ethanol / HCl (10 vol% of aqueous 12M HCl solution) was added to the remaining reaction solution, followed by stirring and filtering to analyze the amount of solids. The polymer obtained was dried overnight in a 65 ° C. vacuum oven.

상기 실시예의 결과를 아래 표에 정리하였다.The results of the above examples are summarized in the table below.


ActivityActivity 1-C61-C6 1-C81-C8 HAOHAO 생성물 내
고분자
In product
Polymer
kg/molCr/hrkg / molCr / hr wt%wt% wt%wt% wt%wt% wt%wt% 실시예 1Example 1 14,15314,153 23.223.2 61.561.5 84.784.7 65.465.4 실시예 2Example 2 4,5034,503 20.220.2 71.571.5 91.791.7 31.631.6

상기 표 1을 참조하면, 본원 발명의 유기 크롬 화합물을 포함하는 촉매 시스템은, 올레핀 올리고머화 반응에서 우수한 촉매 활성을 가지면서도 1-헥센 또는 1-옥텐에 대한 높은 선택도를 나타내어, 보다 효율적인 알파-올레핀의 제조를 가능케 하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1 above, the catalyst system including the organic chromium compound of the present invention exhibits high selectivity to 1-hexene or 1-octene while having excellent catalytic activity in the olefin oligomerization reaction, thereby making it more efficient to use alpha- It can be confirmed that the production of olefins is possible.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물:
[화학식 1]
Figure 112015118053334-pat00006

상기 화학식 1에서,
N은 질소 원자이고,
A1은, 붕소 원자(B), 질소 원자(N), 인 원자(P) 또는 안티몬 원자(Sb)이고;
X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As), 또는 안티몬 원자(Sb)이고;
R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이고;
R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고,
상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며;
상기 R6는 상기 피페리딘 고리의 질소에 연결된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다.
Ligand compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure 112015118053334-pat00006

In Chemical Formula 1,
N is a nitrogen atom,
A 1 is a boron atom (B), a nitrogen atom (N), a phosphorus atom (P) or an antimony atom (Sb);
Each X is independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As), or an antimony atom (Sb);
R1 to R4 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group;
R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or C 1-10 heterohydrocarbyl group,
Each carbon constituting the piperidine ring may be substituted or unsubstituted with one or more of the same as or different from each other by R 5;
R 6 is a functional group connected to the nitrogen of the piperidine ring, and a C 1 to C 10 hydrocarbyl group or heterohydrocarbyl group.
제1항에 있어서,
상기 R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 4 내지 10의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 15의 아릴기, 치환 또는 비치환된 탄소수 7 내지 15의 아릴알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알콕시기인, 리간드 화합물.
The method of claim 1,
R 1 to R 4 are each independently a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted cycloalkyl group having 4 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 15 carbon atoms, substituted or unsubstituted A arylalkyl group having 7 to 15 carbon atoms, or a substituted or unsubstituted alkoxy group having 1 to 10 carbon atoms.
하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물; 및
상기 리간드가 배위된 크롬(Cr)을 포함하는, 유기 크롬 화합물:
[화학식 1]
Figure 112015118053334-pat00007

상기 화학식 1에서,
N은 질소 원자이고,
A1은, 붕소 원자(B), 질소 원자(N), 인 원자(P) 또는 안티몬 원자(Sb)이고;
X는 각각 독립적으로 인 원자(P), 비소 원자(As), 또는 안티몬 원자(Sb)이고;
R1 내지 R4는 각각 독립적으로, 동일하거나 상이하게, 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이고;
R5는, 상기 피페리딘(piperidine) 고리를 구성하는 탄소 원자에 치환된 치환기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 탄소수 1 내지 10의 헤테로하이드로카빌기이고,
상기 피페리딘 고리를 구성하는 각각의 탄소는, 상기 R5에 의해, 각각 동일하거나 상이하게 1 이상 치환되거나, 치환되지 않을 수 있으며;
상기 R6는 상기 피페리딘 고리의 질소에 연결된 작용기로, 탄소수 1 내지 10의 하이드로카빌기 또는 헤테로하이드로카빌기이다.
Ligand compound represented by the formula (1); And
An organic chromium compound comprising chromium (Cr) coordinated with the ligand:
[Formula 1]
Figure 112015118053334-pat00007

In Chemical Formula 1,
N is a nitrogen atom,
A 1 is a boron atom (B), a nitrogen atom (N), a phosphorus atom (P) or an antimony atom (Sb);
Each X is independently a phosphorus atom (P), an arsenic atom (As), or an antimony atom (Sb);
R1 to R4 are each independently, identically or differently, a hydrocarbyl group or a heterohydrocarbyl group;
R 5 is a substituent substituted on a carbon atom constituting the piperidine ring, a C 1-10 hydrocarbyl group or C 1-10 heterohydrocarbyl group,
Each carbon constituting the piperidine ring may be substituted or unsubstituted with one or more of the same as or different from each other by R 5;
R 6 is a functional group connected to the nitrogen of the piperidine ring, and a C 1 to C 10 hydrocarbyl group or heterohydrocarbyl group.
제3항에 있어서,
상기 유기 크롬 화합물은, 상기 화학식 1의 리간드 화합물에서 A1, N, 및 두 개의 X 중, 어느 하나 이상의 비공유 전자쌍이 크롬 원자에 배위된 형태인, 유기 크롬 화합물.
The method of claim 3,
The organic chromium compound is an organic chromium compound of the ligand compound of Formula 1, in which any one or more lone pairs of A1, N, and X are coordinated with a chromium atom.
i) 크롬 소스, 청구항 제1항의 리간드 화합물, 및 조촉매를 포함하거나;
또는
ii) 청구항 제3항의 유기 크롬 화합물, 및 조촉매를 포함하는; 올레핀 올리고머화 용 촉매 시스템.
i) a chromium source, the ligand compound of claim 1, and a promoter;
or
ii) comprising the organic chromium compound of claim 3 and a promoter; Catalyst system for olefin oligomerization.
제5항에 있어서,
상기 크롬 소스는 크로뮴(III) 아세틸아세토네이트, 크로뮴(III) 클로라이드 테트라하이드로퓨란, 크로뮴(III) 2-에틸헥사노에이트, 크로뮴(III) 아세테이트, 크로뮴(III) 부티레이트, 크로뮴(III) 펜타노에이트, 크로뮴(III) 라우레이트, 크로뮴(III) 트리스(2,2,6,6-테트라메틸-3.5-헵테인디오네이트), 및 크로뮴(III) 스테아레이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템.
The method of claim 5,
The chromium source is chromium (III) acetylacetonate, chromium (III) chloride tetrahydrofuran, chromium (III) 2-ethylhexanoate, chromium (III) acetate, chromium (III) butyrate, chromium (III) pentano At least one selected from the group consisting of eight, chromium (III) laurate, chromium (III) tris (2,2,6,6-tetramethyl-3.5-heptanedionate), and chromium (III) stearate A catalyst system for olefin oligomerization.
제5항에 있어서,
상기 조촉매는 트리메틸 알루미늄(trimethyl aluminium), 트리에틸 알루미늄(triethyl aluminium), 트리이소프로필 알루미늄(triisopropyl aluminium), 트리이소부틸 알루미늄(triisobutyl aluminum), 에틸알루미늄 세스퀴클로라이드(ethylaluminum sesquichloride), 디에틸알루미늄 클로라이드(diethylaluminum chloride), 에틸 알루미늄 디클로라이드(ethyl aluminium dichloride), 메틸알루미녹산(methylaluminoxane), 및 개질된 메틸알루미녹산(modified methylaluminoxane)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 올레핀 올리고머화용 촉매 시스템.
The method of claim 5,
The promoter is trimethyl aluminum, triethyl aluminum, triisopropyl aluminum, triisobutyl aluminum, ethyl aluminum sesquichloride, diethyl aluminum Catalyst system for olefin oligomerization, comprising one or more selected from the group consisting of diethylaluminum chloride, ethyl aluminum dichloride, methylaluminoxane, and modified methylaluminoxane .
제5항에 따른 촉매 시스템의 존재 하에, 올레핀의 올리고머화 반응을 진행하여, 알파-올레핀을 형성하는 단계를 포함하는, 올레핀의 올리고머화 방법.A process for oligomerization of an olefin comprising the step of proceeding with the oligomerization reaction of the olefin in the presence of the catalyst system according to claim 5 to form an alpha-olefin.
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