KR102509969B1 - Palladium complex catalyst and method of synthesizing polyketone using the palladium complex catalyst - Google Patents

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Abstract

비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 대해 우수한 촉매 활성을 갖는 팔라듐 복합체 촉매가 개시된다. 팔라듐 복합체 촉매는 팔라듐 원소; 및 상기 팔라듐 원소에 결합된 이미노피리딘(iminopyridine) 리간드를 구비한다. A palladium composite catalyst having excellent catalytic activity for a terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide is disclosed. The palladium complex catalyst includes elemental palladium; and an iminopyridine ligand bound to the palladium element.

Description

팔라듐 복합체 촉매 및 이를 이용한 폴리케톤 합성 방법{PALLADIUM COMPLEX CATALYST AND METHOD OF SYNTHESIZING POLYKETONE USING THE PALLADIUM COMPLEX CATALYST}Palladium complex catalyst and polyketone synthesis method using the same

본 발명은 폴리케톤 합성을 위한 삼원공중합 반응을 촉진할 수 있는 팔라듐 복합체 촉매 및 이를 이용한 폴리케톤 합성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a palladium complex catalyst capable of accelerating a terpolymerization reaction for polyketone synthesis and a polyketone synthesis method using the same.

화학적 고정 및 변환 반응을 통해 일산화탄소(CO)로부터 고부가 화합물을 합성하는 기술을 개발하는 것은 경제적 및 환경적으로 중요하다. 예를 들어, 팔라듐을 촉매로 사용한 일산화탄소 및 에틸렌의 중합반응을 통해 고성능 가공 플라스틱인 폴리케톤을 합성하는 기술은 이러한 사회적 요구에 부합하고, 이러한 요구에 따라 에틸렌 및 일산화탄소의 공중합 반응을 통해 폴리케톤을 합성하는 기술 및 상기 중합 반응에 대한 팔라듐 촉매의 촉매 활성을 향상시키고 폴리케톤의 물리적 특성을 조절하는 기술들이 보고되었다. 다만, 에틸렌 및 일산화탄소의 공중합 반응으로부터 합성된 폴리케톤은 250℃ 이상의 녹는점(Tm)을 가지고 있고, 이러한 녹는점을 갖는 폴리케톤의 열적 가공을 위해서는 더 높은 온도가 인가되어야 하며, 이러한 높은 온도의 인가는 고분자 분해를 초래할 수 있는 문제점이 있다. 따라서, 폴리케톤의 녹는점을 낮추기 위한 다양한 연구가 수행되었고, 이러한 연구 중 하나로 프로필렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합이 수행되었고, 이에 의해 합성된 폴리케톤의 녹는점은 약 220℃까지 감소되었다. Developing a technology for synthesizing high value-added compounds from carbon monoxide (CO) through chemical fixation and conversion reactions is economically and environmentally important. For example, the technology of synthesizing polyketone, a high-performance processing plastic, through polymerization of carbon monoxide and ethylene using palladium as a catalyst meets these social needs, and according to this demand, polyketone through copolymerization of ethylene and carbon monoxide Technologies for synthesizing and improving the catalytic activity of the palladium catalyst for the polymerization reaction and controlling the physical properties of the polyketone have been reported. However, polyketone synthesized from the copolymerization reaction of ethylene and carbon monoxide has a melting point (Tm) of 250 ° C or higher, and a higher temperature must be applied for thermal processing of polyketone having such a melting point. Application has a problem that can lead to polymer degradation. Therefore, various studies have been conducted to lower the melting point of polyketone, and one of these studies was terpolymerization of propylene, ethylene and carbon monoxide, and the melting point of polyketone synthesized thereby was reduced to about 220 ° C.

한편, 비닐아렌을 포함하는 삼원공중합체는 에틸렌-CO 공중합체와 비교하여 다른 열적 특성(Tg 및 Tm)을 나타내었는데, 이를 기초로 상대적으로 낮은 녹는점을 갖는 폴리케톤의 합성 기술이 개발되고 있다. 다만, 포스피린 리간드를 포함하는 팔라듐 촉매들은 비닐아렌을 함유하는 중합 반응에 대해 효과적이지 않기 때문에, 비닐아렌을 이용한 폴리케톤 합성 반응을 촉진할 수 있는 신규 팔라듐 촉매의 개발이 필요하다. On the other hand, terpolymers containing vinylarene showed different thermal properties (Tg and Tm) compared to ethylene-CO copolymers. Based on this, a polyketone synthesis technology with a relatively low melting point is being developed. . However, since palladium catalysts containing porphyrin ligands are not effective for polymerization reactions containing vinylarene, it is necessary to develop a novel palladium catalyst capable of accelerating a polyketone synthesis reaction using vinylarene.

본 발명의 일 목적은 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 대해 우수한 촉매 활성을 나타내는 팔라듐 복합체 촉매를 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a palladium composite catalyst exhibiting excellent catalytic activity for a terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide.

본 발명의 다른 목적은 상기 팔라듐 복합체 촉매를 이용한 폴리케톤 합성 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polyketone synthesis method using the palladium complex catalyst.

본 발명의 실시예에 따른 팔라듐 복합체 촉매는 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응을 촉진할 수 있는 촉매로서, 팔라듐 원소; 및 상기 팔라듐 원소에 결합된 이미노피리딘(iminopyridine) 리간드를 포함한다. A palladium composite catalyst according to an embodiment of the present invention is a catalyst capable of promoting a terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide, and includes a palladium element; and an iminopyridine ligand bonded to the palladium element.

일 실시예에 있어서, 상기 이미노피리딘 리간드는 하기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the iminopyridine ligand may include one selected from compounds represented by Chemical Formulas 1-1 to 1-3.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112021050435789-pat00001
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[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112021050435789-pat00002
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[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112021050435789-pat00003
Figure 112021050435789-pat00003

상기 화학식 1에서, R1은 메틸기 및 페닐기로부터 선택된 하나이고, R2 및 R3 각각은 서로 독립적으로 수소(-H), 하이드록시기(-OH), 메틸기(-CH3), 이소프로필기(-CH(CH3)2) 및 메톡시기(-OCH3)로부터 선택된 하나이다. In Formula 1, R1 is one selected from a methyl group and a phenyl group, and each of R2 and R3 is independently hydrogen (-H), a hydroxyl group (-OH), a methyl group (-CH 3 ), an isopropyl group (-CH (CH 3 ) 2 ) and a methoxy group (-OCH 3 ).

일 실시예에 있어서, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 하기 화학식 2-1 내지 2-3의 화합물 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the palladium complex catalyst may include one selected from compounds represented by Chemical Formulas 2-1 to 2-3.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112021050435789-pat00004
Figure 112021050435789-pat00004

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112021050435789-pat00005
Figure 112021050435789-pat00005

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure 112021050435789-pat00006
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상기 화학식 2-1에서, R1은 메틸기 및 페닐기로부터 선택된 하나이고, R2 및 R3 각각은 서로 독립적으로 수소, 하이드록시기(-OH), 메틸기, 이소프로필기 및 메톡시기로부터 선택된 하나이며, 화학식 2-2 및 2-3에서, Ra, Rb, Rc 및 Rd 각각은 서로 독립적으로 메틸기 및 아세토니트릴(-NCCH3)로부터 선택된 하나이다. In Formula 2-1, R1 is one selected from a methyl group and a phenyl group, and each of R2 and R3 is independently selected from hydrogen, a hydroxy group (-OH), a methyl group, an isopropyl group, and a methoxy group, and Formula 2 In -2 and 2-3, each of R a , R b , R c and R d is independently selected from a methyl group and acetonitrile (-NCCH 3 ).

본 발명의 실시예에 따른 폴리케톤의 합성 방법은 상기의 팔라듐 복합체 촉매의 존재 하에 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소를 삼원공중합(terpolymerization)하는 단계를 포함한다. The polyketone synthesis method according to an embodiment of the present invention includes the step of terpolymerizing one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide in the presence of the palladium complex catalyst.

일 실시예로, 상기 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 비닐아렌 또는 스티렌과 상기 팔라듐 복합체 촉매는 용매에 용해된 상태로 제공되고, 상기 에틸렌 및 일산화탄소는 기체 상태로 제공될 수 있다. In one embodiment, in the terpolymerization reaction, the vinylarene or styrene and the palladium composite catalyst may be provided in a dissolved state, and the ethylene and carbon monoxide may be provided in a gaseous state.

일 실시예로, 상기 용매는 트리플루오로에탄올(2,2,2-trifluoroethanol, TFE), 헥사플루오로이소프로판올(Hexafluoroisopropanol, HFIP), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로벤젠(chlorobenzene), 메탄올(MeOH) 및 에탄올(EtOH)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. In one embodiment, the solvent is trifluoroethanol (2,2,2-trifluoroethanol, TFE), hexafluoroisopropanol (Hexafluoroisopropanol, HFIP), dichloromethane, chlorobenzene, methanol (MeOH) And it may include one or more selected from the group consisting of ethanol (EtOH).

일 실시예로, 상기 삼원공중합 반응은 약 25℃ 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다. In one embodiment, the terpolymerization reaction may be performed at a temperature of about 25 °C to 50 °C.

일 실시예로, 상기 스티렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 스티렌은 10 내지 30 mmol의 농도로 제공되고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공되며, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, in the terpolymerization reaction of styrene, ethylene and carbon monoxide, the styrene is provided in a concentration of 10 to 30 mmol, and the palladium complex catalyst is provided in a ratio of 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the styrene The carbon monoxide and the ethylene may be provided at a pressure ratio of 1:3 to 1:30.

일 실시예로, 상기 스티렌 및 상기 팔라듐 복합체 촉매와 함께 벤조퀴논이 상기 용매에 용해되어 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 벤조퀴논은 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, benzoquinone may be provided by dissolving in the solvent together with the styrene and the palladium complex catalyst. In this case, the benzoquinone may be provided in an amount of 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of styrene.

일 실시예로, 상기 비닐아렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 비닐아렌은 10 내지 30 mmol의 농도로 제공되고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 비닐아렌 1000 μmol을 기준으로 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공되며, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, in the terpolymerization reaction of vinylarene, ethylene and carbon monoxide, the vinylarene is provided at a concentration of 10 to 30 mmol, and the palladium complex catalyst is 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the vinylarene It is provided at a ratio of, and the carbon monoxide and the ethylene may be provided at a pressure ratio of 1:3 to 1:30.

일 실시예로, 상기 비닐아렌 및 상기 팔라듐 복합체 촉매와 함께 벤조퀴논이 상기 용매에 용해되어 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 벤조퀴논은 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공될 수 있다.In one embodiment, benzoquinone may be provided by dissolving in the solvent together with the vinylarene and the palladium complex catalyst. In this case, the benzoquinone may be provided in an amount of 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of styrene.

본 발명의 팔라듐 복합체 촉매에 따르면, 이미노피리딘(iminopyridine) 리간드를 포함하여 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 대해 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있다. According to the palladium complex catalyst of the present invention, it exhibits excellent catalytic activity for the terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide, including an iminopyridine ligand. can

또한, 본 발명의 폴리케톤의 합성 방법에 따르면, 상대적으로 낮은 용융점(Tm)과 유리전이온도(Tg) 등과 같은 우수한 물리적 특성을 갖는 폴리케톤을 고효율로 합성할 수 있다. In addition, according to the polyketone synthesis method of the present invention, polyketone having excellent physical properties such as a relatively low melting point (Tm) and glass transition temperature (Tg) can be synthesized with high efficiency.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. Since the present invention may have various changes and various forms, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features or steps However, it should be understood that it does not preclude the possibility of existence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

본 발명의 실시예에 따른 팔라듐 복합체 촉매는 팔라듐 원소 및 상기 팔라듐 원소에 결합된 이미노피리딘(iminopyridine) 리간드를 포함할 수 있고, 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응의 촉매로 사용될 수 있다. The palladium complex catalyst according to an embodiment of the present invention may include a palladium element and an iminopyridine ligand bonded to the palladium element, and one of vinylarene and styrene, ethylene and carbon monoxide It can be used as a catalyst for the terpolymerization reaction of

일 실시예에 있어서, 상기 이미노피리딘 리간드는 하기 화학식 1-1 내지 1-3의 화합물 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있고, 질소 원소(N)가 상기 팔라듐 원소에 결합될 수 있다. In one embodiment, the iminopyridine ligand may include one selected from compounds represented by Chemical Formulas 1-1 to 1-3, and a nitrogen element (N) may be bonded to the palladium element.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112021050435789-pat00007
Figure 112021050435789-pat00007

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure 112021050435789-pat00008
Figure 112021050435789-pat00008

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure 112021050435789-pat00009
Figure 112021050435789-pat00009

상기 화학식 1에서, R1은 메틸기, 페닐기 등으로부터 선택된 하나일수 있고, R2 및 R3 각각은 서로 독립적으로 수소(-H), 하이드록시기(-OH), 메틸기(-CH3), 이소프로필기(-CH(CH3)2), 메톡시기(-OCH3) 등으로부터 선택된 하나일 수 있다. In Formula 1, R1 may be one selected from a methyl group, a phenyl group, etc., and each of R2 and R3 is independently hydrogen (-H), a hydroxyl group (-OH), a methyl group (-CH 3 ), an isopropyl group ( -CH(CH 3 ) 2 ), a methoxy group (-OCH 3 ), and the like.

일 실시예에 있어서, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 하기 화학식 2-1 내지 2-3의 화합물 중에서 선택된 하나를 포함할 수 있다. In one embodiment, the palladium complex catalyst may include one selected from compounds represented by Chemical Formulas 2-1 to 2-3.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112021050435789-pat00010
Figure 112021050435789-pat00010

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112021050435789-pat00011
Figure 112021050435789-pat00011

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure 112021050435789-pat00012
Figure 112021050435789-pat00012

상기 화학식 2-1에서, R1은 메틸기, 페닐기 등으로부터 선택된 하나일수 있고, R2 및 R3 각각은 서로 독립적으로 수소, 하이드록시기(-OH), 메틸기, 이소프로필기, 메톡시기 등으로부터 선택된 하나일 수 있다. 그리고 화학식 2-2 및 2-3에서, Ra, Rb, Rc 및 Rd 각각은 서로 독립적으로 메틸기, 아세토니트릴(-NCCH3) 등으로부터 선택된 하나일 수 있다. In Formula 2-1, R1 may be one selected from a methyl group, a phenyl group, and the like, and each of R2 and R3 may be independently selected from hydrogen, a hydroxyl group (-OH), a methyl group, an isopropyl group, a methoxy group, and the like. can And in Chemical Formulas 2-2 and 2-3, R a , R b , R c and R d may each independently be one selected from a methyl group, acetonitrile (-NCCH 3 ), and the like.

본 발명의 팔라듐 복합체 촉매는 우수한 물리적 특성을 갖는 폴리케톤 합성을 위한 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 대해 우수한 촉매 활성을 나타낼 수 있다. The palladium composite catalyst of the present invention can exhibit excellent catalytic activity for the terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide for polyketone synthesis having excellent physical properties. .

본 발명의 실시예에 따른 폴리케톤의 합성 방법은 팔라듐 복합체 촉매의 존재 하에 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소를 삼원공중합(terpolymerization)하는 단계를 포함한다. The polyketone synthesis method according to an embodiment of the present invention includes the step of terpolymerizing one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide in the presence of a palladium complex catalyst.

상기 팔라듐 복합체 촉매로는 앞에서 설명한 본 발명의 팔라듐 복합체 촉매가 사용될 수 있으므로, 이에 대한 중복된 상세한 설명은 생략한다. Since the palladium complex catalyst of the present invention described above can be used as the palladium complex catalyst, repeated detailed description thereof will be omitted.

일 실시예에 있어서, 상기 삼원공중합 반응은 하기 반응식 1에 따른 스티렌(styrene), 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응이거나 하기 반응식 2에 따른 비닐아렌(vinyl arene), 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응일 수 있다.In one embodiment, the terpolymerization reaction is a terpolymerization reaction of styrene, ethylene and carbon monoxide according to the following reaction formula 1 or a terpolymerization of vinyl arene, ethylene and carbon monoxide according to the following reaction formula 2 (terpolymerization) reaction.

[반응식 1][Scheme 1]

Figure 112021050435789-pat00013
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[반응식 2][Scheme 2]

Figure 112021050435789-pat00014
Figure 112021050435789-pat00014

상기 반응식 1에서, 합성된 폴리케톤의 분자량은 약 11 내지 33 kDa 이고, n은 약 60 내지 180의 정수일 수 있으며, 이 경우,

Figure 112021050435789-pat00015
는 약 0.05 이상 0.3 이하일 수 있다. In Scheme 1, the molecular weight of the synthesized polyketone is about 11 to 33 kDa, n may be an integer of about 60 to 180, in this case,
Figure 112021050435789-pat00015
may be greater than or equal to about 0.05 and less than or equal to 0.3.

상기 반응식 2에서, 합성된 폴리케톤의 분자량은 약 13 내지 120 kDa이고, n은 약 60 내지 600의 정수일 수 있으며, 이 경우,

Figure 112021050435789-pat00016
는 약 0.1 이상 0.7 이하일 수 있다. 예를 드면, 상기 반응식 2에서, R이 염소(Cl)인 경우에는
Figure 112021050435789-pat00017
이 약 0.05 이상 0.20 이하일 수 있고, R이 메틸기인 경우에는
Figure 112021050435789-pat00018
이 약 0.25 이상 0.40 이하일 수 있으며, R이 메톡시기인 경우에는
Figure 112021050435789-pat00019
이 약 0.60 이상 0.70 이하일 수 있다. In Scheme 2, the molecular weight of the synthesized polyketone is about 13 to 120 kDa, n may be an integer of about 60 to 600, in this case,
Figure 112021050435789-pat00016
may be greater than or equal to about 0.1 and less than or equal to 0.7. For example, in Scheme 2 above, when R is chlorine (Cl),
Figure 112021050435789-pat00017
This may be about 0.05 or more and 0.20 or less, and when R is a methyl group,
Figure 112021050435789-pat00018
This may be about 0.25 or more and 0.40 or less, and when R is a methoxy group,
Figure 112021050435789-pat00019
It may be about 0.60 or more and 0.70 or less.

상기 반응식 1에 따른 스티렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 있어서, 상기 스티렌 및 팔라듐 복합체 촉매는 용매에 용해된 상태로 제공될 수 있고, 상기 에틸렌 및 일산화탄소는 기체 상태로 제공될 수 있다. In the terpolymerization reaction of styrene, ethylene and carbon monoxide according to Scheme 1, the styrene and palladium complex catalyst may be provided in a dissolved state in a solvent, and the ethylene and carbon monoxide may be provided in a gaseous state .

일 실시예로, 상기 용매로는 트리플루오로에탄올(2,2,2-trifluoroethanol, TFE), 헥사플루오로이소프로판올(Hexafluoroisopropanol, HFIP), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로벤젠(chlorobenzene), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH) 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 용매로는 상기 트리플루오로에탄올 또는 헥사플루오로이소프로판올이 사용될 수 있다. In one embodiment, the solvent is trifluoroethanol (2,2,2-trifluoroethanol, TFE), hexafluoroisopropanol (Hexafluoroisopropanol, HFIP), dichloromethane, chlorobenzene, methanol (MeOH) ), one or more selected from ethanol (EtOH) and the like may be used. For example, trifluoroethanol or hexafluoroisopropanol may be used as the solvent.

일 실시예로, 상기 스티렌은 약 10 내지 30 mmol의 농도로 제공될 수 있고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 약 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공될 수 있다. 한편, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 약 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공될 수 있고, 이 경우 상기 에틸렌은 상기 스티렌 1mmol에 대해 약 3 내지 9 mmol의 비율로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 일산화탄소 1 mmol에 대해 상기 에틸렌은 약 4 내지 8 mmol의 비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, the styrene may be provided in a concentration of about 10 to 30 mmol, and the palladium complex catalyst may be provided in a ratio of about 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the styrene. Meanwhile, the carbon monoxide and the ethylene may be provided at a pressure ratio of about 1:3 to 1:30, and in this case, the ethylene may be provided at a ratio of about 3 to 9 mmol with respect to 1 mmol of the styrene. For example, the ethylene may be provided in a ratio of about 4 to 8 mmol with respect to 1 mmol of the carbon monoxide.

일 실시예로, 상기 반응식 1의 삼원공중합반응을 위해, 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)이 상기 용매에 용해되어 제공될 수 있다. 상기 벤조퀴논은 상기 팔라듐 복합체 촉매로부터 팔라듐이 팔라듐 블랙(palladium black)환원되는 것을 방지하는 산화제로 작용할 수 있다. 일 예로, 상기 벤조퀴논은 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 약 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, for the terpolymerization reaction of Scheme 1, benzoquinone (BQ) may be provided by being dissolved in the solvent. The benzoquinone may act as an oxidizing agent that prevents palladium from being reduced to palladium black from the palladium complex catalyst. For example, the benzoquinone may be provided in an amount of about 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of the styrene.

일 실시예로, 상기 반응식 1의 삼원공중합 반응은 약 25℃ 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다. In one embodiment, the terpolymerization reaction of Scheme 1 may be performed at a temperature of about 25°C to 50°C.

상기 반응식 2에 따른 비닐아렌(vinyl arene), 에틸렌 및 일산화탄소를 삼원공중합(terpolymerization) 반응에 있어서, 상기 비닐아렌 및 팔라듐 복합체 촉매는 용매에 용해된 상태로 제공될 수 있고, 상기 에틸렌 및 일산화탄소는 기체 상태로 제공될 수 있다. In the terpolymerization reaction of vinylarene, ethylene and carbon monoxide according to Scheme 2, the vinylarene and palladium composite catalyst may be provided in a state dissolved in a solvent, and the ethylene and carbon monoxide are gaseous condition can be provided.

일 실시예로, 상기 용매로는 트리플루오로에탄올(2,2,2-trifluoroethanol, TFE), 헥사플루오로이소프로판올(Hexafluoroisopropanol, HFIP), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로벤젠(chlorobenzene), 메탄올(MeOH), 에탄올(EtOH) 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 용매로는 상기 트리플루오로에탄올 또는 헥사플루오로이소프로판올이 사용될 수 있다. In one embodiment, the solvent is trifluoroethanol (2,2,2-trifluoroethanol, TFE), hexafluoroisopropanol (Hexafluoroisopropanol, HFIP), dichloromethane, chlorobenzene, methanol (MeOH) ), one or more selected from ethanol (EtOH) and the like may be used. For example, trifluoroethanol or hexafluoroisopropanol may be used as the solvent.

일 실시예로, 상기 비닐아렌은 약 10 내지 30 mmol의 농도로 제공될 수 있고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 비닐아렌 1000 μmol을 기준으로 약 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공될 수 있다. 한편, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 약 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공될 수 있고, 이 경우 상기 에틸렌은 상기 비닐아렌 1mmol에 대해 약 3 내지 9 mmol의 비율로 제공될 수 있다. 일 예로, 상기 일산화탄소 1 mmol에 대해 상기 에틸렌은 약 4 내지 8 mmol의 비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, the vinylarene may be provided in a concentration of about 10 to 30 mmol, and the palladium complex catalyst may be provided in a ratio of about 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the vinylarene. Meanwhile, the carbon monoxide and the ethylene may be provided at a pressure ratio of about 1:3 to 1:30, and in this case, the ethylene may be provided at a ratio of about 3 to 9 mmol with respect to 1 mmol of the vinylarene. For example, the ethylene may be provided in a ratio of about 4 to 8 mmol with respect to 1 mmol of the carbon monoxide.

일 실시예로, 상기 반응식 2의 삼원공중합반응을 위해, 벤조퀴논(benzoquinone, BQ)이 상기 용매에 용해되어 제공될 수 있다. 상기 벤조퀴논은 상기 팔라듐 복합체 촉매로부터 팔라듐이 팔라듐 블랙(palladium black)환원되는 것을 방지하는 산화제로 작용할 수 있다. 일 예로, 상기 벤조퀴논은 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 약 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공될 수 있다. In one embodiment, for the terpolymerization reaction of Scheme 2, benzoquinone (BQ) may be provided by being dissolved in the solvent. The benzoquinone may act as an oxidizing agent that prevents palladium from being reduced to palladium black from the palladium complex catalyst. For example, the benzoquinone may be provided in an amount of about 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of styrene.

일 실시예로, 상기 반응식 2의 삼원공중합 반응은 약 25℃ 내지 50℃의 온도에서 수행될 수 있다. In one embodiment, the terpolymerization reaction of Scheme 2 may be performed at a temperature of about 25°C to 50°C.

본 발명의 폴리케톤의 합성 방법에 따르면, 상대적으로 낮은 용융점(Tm)과 유리전이온도(Tg) 등과 같은 우수한 물리적 특성을 갖는 폴리케톤을 고효율로 합성할 수 있다. According to the polyketone synthesis method of the present invention, polyketone having excellent physical properties such as a relatively low melting point (Tm) and glass transition temperature (Tg) can be synthesized with high efficiency.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 상술한다. 다만, 하기 실시예들은 본 발명의 일부 실시 형태에 불과한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail. However, the following examples are merely some embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1-1 내지 1-3: 단일금속 팔라듐 복합체 촉매의 합성><Examples 1-1 to 1-3: Synthesis of Single Metal Palladium Composite Catalyst>

하기 반응식 3-1에 따라 2-아세틸 피리딘(2-acetyl pyridine), 제1 아닐린 유도체(aniline derivatives) 및 (COD)PdMeCl의 원팟 반응(one-pot reaction)시키는 주형 합성 공정(template synthetic procedure)을 통해 팔라듐 복합체 1a 내지 4a를 합성하였다.A template synthetic procedure for one-pot reaction of 2-acetyl pyridine, first aniline derivatives and (COD) PdMeCl according to Scheme 3-1 below Through this, palladium complexes 1a to 4a were synthesized.

이어서, 팔라듐 복합체 1a 내지 4a를 AgPF6로 각각 처리하여 양이온성 팔라듐 복합체 1b 내지 4b를 합성하였다.Subsequently, palladium complexes 1a to 4a were treated with AgPF 6 to synthesize cationic palladium complexes 1b to 4b.

[반응식 3-1][Scheme 3-1]

Figure 112021050435789-pat00020
Figure 112021050435789-pat00020

<실시예 1-4: 이중금속 팔라듐 복합체 촉매의 합성><Example 1-4: Synthesis of double metal palladium composite catalyst>

하기 반응식 3-2에 따라 2-아세틸 피리딘(2-acetyl pyridine), 제2 아닐린 유도체(aniline derivatives), 포름산(HCOOH) 및 (COD)PdMeCl('COD'는 cyclooctadiene를 나타냄)을 반응시켜 2개의 팔라듐 원소를 포함하는 팔라듐 복합체 5a를 합성하였다.According to the following Scheme 3-2, 2-acetyl pyridine, second aniline derivatives, formic acid (HCOOH) and (COD) PdMeCl ('COD' represents cyclooctadiene) were reacted to form two A palladium complex 5a containing elemental palladium was synthesized.

이어서, 상기 팔라듐 복합체 5a를 AgPF6로 처리하여 양이온성 팔라듐 복합체 5b를 합성하였다. Subsequently, the palladium complex 5a was treated with AgPF 6 to synthesize a cationic palladium complex 5b.

[반응식 3-2][Scheme 3-2]

Figure 112021050435789-pat00021
Figure 112021050435789-pat00021

<실시예 1-5: 이중금속 팔라듐 복합체 촉매의 합성><Example 1-5: Synthesis of double metal palladium composite catalyst>

하기 반응식 3-3에 따라 2-아세틸 피리딘(2-acetyl pyridine), 제3 아닐린 유도체(aniline derivatives), 포름산(HCOOH) 및 (COD)PdMeCl을 반응시켜 2개의 팔라듐 원소를 포함하는 팔라듐 복합체 6a를 합성하였다.Palladium complex 6a containing two palladium elements was prepared by reacting 2-acetyl pyridine, tertiary aniline derivatives, formic acid (HCOOH) and (COD) PdMeCl according to Scheme 3-3 below. synthesized.

이어서, 상기 팔라듐 복합체 6a를 AgPF6로 처리하여 양이온성 팔라듐 복합체 6b를 합성하였다. Subsequently, the palladium complex 6a was treated with AgPF 6 to synthesize a cationic palladium complex 6b.

[반응식 3-3][Scheme 3-3]

Figure 112021050435789-pat00022
Figure 112021050435789-pat00022

<실시예 2-1 내지 2-6><Examples 2-1 to 2-6>

하기 반응식 4-1에 따라 팔라듐 복합체 촉매를 변경하면서 에틸렌, 일산화탄소 및 스티렌의 삼원공중합 반응을 유도하여 폴리케톤을 합성하였다. Polyketone was synthesized by inducing terpolymerization of ethylene, carbon monoxide and styrene while changing the palladium complex catalyst according to Scheme 4-1 below.

구체적으로, TFE(2,2,2-trifluoroethanol)(10mL) 용매에 1,4-벤조퀴논(BQ)(3.5mg, 32μmol), 팔라듐 복합체 촉매(6.35μmol) 및 비닐아렌(20mmol)을 혼합한 용액을 오토클레이브 내에 충진한 후 오토클레이브 내의 공기를 30bar의 에틸렌 가스로 교체하였다. 이어서, 5bar의 일산화탄소 가스를 전체 압력이 35bar가 될 때까지 공급하였다. 반응 혼합물은 250rpm으로 교반되었고 18시간 동안 30℃로 가열되었다. 18시간 후 미반응 가스를 제거하고, 합성물이 20mL의 용기로 이동되었다. 이어서, 필터링을 통해 합성물을 분리한 후 3일 동안 65℃의 오븐 내에서 건조되었다.Specifically, 1,4-benzoquinone (BQ) (3.5 mg, 32 μmol), palladium complex catalyst (6.35 μmol) and vinylarene (20 mmol) were mixed in TFE (2,2,2-trifluoroethanol) (10 mL) solvent. After the solution was filled in the autoclave, the air in the autoclave was replaced with ethylene gas at 30 bar. Subsequently, 5 bar of carbon monoxide gas was supplied until the total pressure reached 35 bar. The reaction mixture was stirred at 250 rpm and heated to 30 °C for 18 hours. After 18 hours, unreacted gas was removed, and the compound was transferred to a 20 mL vessel. Then, after separating the compound through filtering, it was dried in an oven at 65° C. for 3 days.

[반응식 4-1][Scheme 4-1]

Figure 112021050435789-pat00023
Figure 112021050435789-pat00023

<실험예><Experimental example>

하기 표 1은 실시예 2-1 내지 2-6의 삼원공중합 반응에 대한 스티렌 삽입률(styrene insertion) 및 촉매활성을 측정한 결과를 나타내고, 표 2는 에틸렌 및 일산화탄소의 공중합 반응에 대한 팔라듐 복합체 1b 내지 6b의 촉매활성을 측정한 결과를 나타내며, 표 3은 스티렌 및 일산화탄소의 공중합 반응에 대한 팔라듐 복합체 1b 내지 6b의 촉매활성을 측정한 결과를 나타낸다. 표 2 및 표 3의 공중합 반응은 30℃의 TFE(trifluoroethanol) 내에서 수행되었다. Table 1 below shows the results of measuring the styrene insertion rate and catalytic activity for the terpolymerization reaction of Examples 2-1 to 2-6, and Table 2 shows the palladium complex 1b for the copolymerization reaction of ethylene and carbon monoxide. Table 3 shows the results of measuring the catalytic activities of palladium composites 1b to 6b for the copolymerization reaction of styrene and carbon monoxide. The copolymerization reactions in Tables 2 and 3 were carried out in trifluoroethanol (TFE) at 30 °C.

반응reaction 촉매catalyst ethylene
(bar)
ethylene
(bar)
CO
(bar)
CO
(bar)
styrene
(mmol)
styrene
(mmol)
styrene
insertion(%)
styrene
insertion(%)
activity
(g/g-Pd)
activity
(g/g-Pd)
1One 1b1b 3030 55 2020 2020 17881788 22 2b2b 3030 55 2020 3030 18851885 33 3b3b 3030 55 2020 2424 31443144 44 4b4b 3030 55 2020 55 20672067 55 5b5b 3030 55 2020 1111 23112311 66 6b6b 3030 55 2020 1313 14161416

반응reaction 촉매catalyst ethylene
(bar)
ethylene
(bar)
CO
(bar)
CO
(bar)
styrene
(mmol)
styrene
(mmol)
styrene
insertion(%)
styrene
insertion(%)
activity
(g/g-Pd)
activity
(g/g-Pd)
77 1b1b 3030 55 -- -- 657657 88 2b2b 3030 55 -- -- 618618 99 3b3b 3030 55 -- -- 592592 1010 4b4b 3030 55 -- -- 14751475 1111 5b5b 3030 55 -- -- 678678 1212 6b6b 3030 55 -- -- 657657

반응reaction 촉매catalyst ethylene
(bar)
ethylene
(bar)
CO
(bar)
CO
(bar)
styrene
(mmol)
styrene
(mmol)
styrene
insertion(%)
styrene
insertion(%)
activity
(g/g-Pd)
activity
(g/g-Pd)
1313 1b1b -- 1One 2020 -- 654654 1414 2b2b -- 1One 2020 -- 21602160 1515 3b3b -- 1One 2020 -- 20332033 1616 4b4b -- 1One 2020 -- 228228 1717 5b5b -- 1One 2020 -- 11391139 1818 6b6b -- 1One 2020 -- 11291129

표 2를 참조하면, 에틸렌 및 일산화탄소의 공중합 반응에 대해서는, 벌키한 리간드를 포함하는 촉매 4b가 가장 높은 촉매 활성을 보여줬으나, 이를 이용하는 경우 짧은 고분자 사슬이 형성되었다. 촉매 4b가 가장 높은 촉매 활성을 보인다는 것은 리간드의 입체 효과가 촉매 활성을 저하시키지 않음을 의미한다.표 1을 참조하면, 에틸렌, 일산화탄소 및 스티렌의 삼원공중합 반응에 대해, 촉매 3b가 가장 높은 촉매 활성을 나타내고, 촉매 2b는 가장 높은 스티렌 삽입(styrene insertion)을 보여주었다. 입체적으로 벌키한 리간드를 포함하는 촉매 4b는 상대적으로 높은 활성을 보여주었으나, 스티렌 삽입 비율은 낮았다.Referring to Table 2, for the copolymerization reaction of ethylene and carbon monoxide, the catalyst 4b containing a bulky ligand showed the highest catalytic activity, but a short polymer chain was formed when using it. The fact that catalyst 4b shows the highest catalytic activity means that the steric effect of the ligand does not reduce the catalytic activity. Referring to Table 1, for the terpolymer reaction of ethylene, carbon monoxide and styrene, catalyst 3b has the highest catalyst activity. activity, catalyst 2b showed the highest styrene insertion. Catalyst 4b containing a sterically bulky ligand showed a relatively high activity, but a low styrene intercalation rate.

표 1과 함께 표 3을 참조하면, 다양한 촉매의 존재 하에서의 삼원공중합의 촉매 활성에서의 스티렌 효과를 평가하기 위해, 스티렌 및 CO의 공중합이 조사되었다. OH기를 포함하는 촉매 1b 및 이소프로필기를 포함하는 촉매 4b는 654 g/g-Pd 및 228 g/g-Pd의 활성을 갖고 공중합체를 형성하였다. 흥미롭게도, 메톡시기(-OMe) 치환 촉매 2b는 촉매 3b와 비교하여 훨씬 더 높은 활성을 보여주었다.(반응 14 및 15 참조) Referring to Table 3 together with Table 1, copolymerization of styrene and CO was investigated to evaluate the effect of styrene on the catalytic activity of terpolymerization in the presence of various catalysts. Catalyst 1b containing an OH group and Catalyst 4b containing an isopropyl group formed copolymers with activities of 654 g/g-Pd and 228 g/g-Pd. Interestingly, the methoxy group (-OMe) substitution catalyst 2b showed much higher activity compared to catalyst 3b (see reactions 14 and 15).

전반적으로, 촉매 1b는 에틸렌/CO 및 스티렌/CO의 공중합에서 유사한 활성을 보여주었으나, 삼원공중합에서 촉매 활성의 증가로 스티렌 삽입 비율이 20% 이었다. 이미노피리딘 리간드에서 메톡시기를 포함하는 촉매 2b는 스티렌/CO의 공중합에서 훨씬 더 높은 활성을 보여주었고, 삼원공중합에서, 스티렌 삽입 비율은 다른 촉매들보다 더 높았지만, 촉매 활성은 감소되었다. 촉매 3b는 공중합에서 촉매 2b의 결과와 유사한 촉매 활성을 보여주었으나, 삼원공중합의 활성은 다른 촉매들보다 더 높게 증가하였다. 촉매 4b는 스티렌/CO 공중합에서는 효과적이지 않았음에도 불구하고 삼원공중합에서는 증가된 촉매 활성을 보여주었다. 촉매 4b는 낮은 스티렌 삽입 비율을 나타내었고, 이는 스티렌/CO 공중합에서의 낮은 활성 및 삼원공중합체에서의 낮은 스티렌 삽입 비율을 반영하였다. 촉매 5b 및 6b는 에틸렌/CO 및 스티렌/CO의 공중합에서 유사한 활성을 보여주었지만, 촉매 5b는 삼원공중합에서 촉매 6b보다 더 높은 활성을 보여주었다. Overall, Catalyst 1b showed similar activity in the copolymerization of ethylene/CO and styrene/CO, but the styrene intercalation ratio was 20% due to the increased catalytic activity in terpolymerization. Catalyst 2b containing a methoxy group in the iminopyridine ligand showed much higher activity in the copolymerization of styrene/CO, and in terpolymerization, the styrene insertion ratio was higher than the other catalysts, but the catalytic activity was reduced. Catalyst 3b showed catalytic activity similar to that of catalyst 2b in copolymerization, but the activity of terpolymerization increased higher than that of other catalysts. Catalyst 4b showed increased catalytic activity in terpolymerization, although it was not effective in styrene/CO copolymerization. Catalyst 4b exhibited a low styrene intercalation rate, reflecting the low activity in styrene/CO copolymerization and low styrene intercalation rate in the terpolymer. Catalysts 5b and 6b showed similar activity in copolymerization of ethylene/CO and styrene/CO, but catalyst 5b showed higher activity than catalyst 6b in terpolymerization.

<실시예 3-1 내지 3-9><Examples 3-1 to 3-9>

상기 반응식 4-1에 따라 촉매로 3b(6.35 μmol)를 사용하고, 용매, CO 압력, BQ 양을 변경하면서 에틸렌, 일산화탄소 및 스티렌의 삼원공중합 반응을 유도하여 폴리케톤을 합성하였다. 50mL의 반응기 내에서 10mL의 용매, 30℃의 온도 조건으로 18시간 동안 에틸렌, 일산화탄소 및 스티렌의 삼원공중합 반응을 유도하여 폴리케톤을 합성하였고, 다른 공정 프로세스는 실시예 2-1 내지 2-6과 실질적으로 동일하게 진행되었다. Polyketone was synthesized by inducing terpolymerization of ethylene, carbon monoxide and styrene using 3b (6.35 μmol) as a catalyst according to Scheme 4-1 and changing the solvent, CO pressure, and BQ amount. Polyketone was synthesized by inducing terpolymerization of ethylene, carbon monoxide and styrene for 18 hours under conditions of 10 mL of solvent and 30 ° C. in a 50 mL reactor, and other process processes were as described in Examples 2-1 to 2-6 It went on practically the same way.

<실험예><Experimental example>

표 4는 실시예 3-1 내지 3-9의 삼원공중합 반응에 대한 촉매활성을 측정한 결과를 나타낸다.Table 4 shows the results of measuring the catalytic activity for the terpolymerization reaction of Examples 3-1 to 3-9.

반응reaction 촉매
(6.35 μmol)
catalyst
(6.35 µmol)
ethylene
(bar)
ethylene
(bar)
CO
(bar)
CO
(bar)
styrene
(mmol)
styrene
(mmol)
BQ
(μmol)
BQ
(μmol)
용매menstruum activity
(g/g-Pd)
activity
(g/g-Pd)
1One 3b3b 3030 55 2020 3232 TFETFE 31443144 22 3b3b 3030 55 2020 3232 HFIPHFIP 15141514 33 3b3b 3030 55 2020 3232 MeOHMeOH 942942 44 3b3b 3030 55 2020 3232 EtOHEtOH 744744 55 3b3b 3030 55 3030 3232 TFETFE 27472747 66 3b3b 3030 1One 2020 3232 TFETFE 24712471 77 3b3b 2020 55 2020 3232 TFETFE 27092709 88 3b3b 3030 55 2020 1616 TFETFE 25792579

표 4를 참조하면, 촉매 3b를 이용한 삼원공중합 반응에서, 용매로 TFE를 사용하는 경우에 가장 높은 활성을 나타내었고, 동일 조건에서 에틸렌 및 일산화탄소의 압력이 높을수록(반응 1 및 7, 반응식 5 및 6 비교), 스티렌의 양이 작을수록(반응 1 및 5 비교) 그리고 벤조퀴논(BQ)의 양이 많을수록(반응 1 및 8 비교) 높은 활성을 나타내었다. 다만, 이들 조건들이 촉매 활성을 추가적으로 증가시키지는 않았다.Referring to Table 4, in the terpolymerization reaction using catalyst 3b, the highest activity was exhibited when TFE was used as a solvent, and the higher the pressure of ethylene and carbon monoxide under the same conditions (Reactions 1 and 7, Scheme 5 and 6), the smaller the amount of styrene (compare reactions 1 and 5) and the greater the amount of benzoquinone (BQ) (compare reactions 1 and 8), the higher the activity. However, these conditions did not further increase the catalytic activity.

<실시예 4-1 내지 4-3><Examples 4-1 to 4-3>

하기 반응식 4-2에 따라 촉매로 3b(6.35 μmol)를 사용하는 에틸렌 및 일산화탄소와 서로 다른 비닐아렌들의 삼원공중합 반응을 유도하여 폴리케톤을 합성하였다. Polyketone was synthesized by inducing terpolymerization of ethylene and carbon monoxide using 3b (6.35 µmol) as a catalyst and different vinylarenes according to Scheme 4-2 below.

[반응식 4-2][Scheme 4-2]

Figure 112021050435789-pat00024
Figure 112021050435789-pat00024

<실험예><Experimental example>

표 5는 실시예 4-1 내지 4-3의 삼원공중합 반응에 대한 비닐아렌 삽입률(vinyl arene insertion) 및 촉매활성을 측정한 결과를 나타낸다.Table 5 shows the results of measuring the vinyl arene insertion and catalytic activity for the terpolymerization reactions of Examples 4-1 to 4-3.

반응reaction RR vinyl arene insertion (%)Vinyl arene insertion (%) activity
(g/g-Pd)
activity
(g/g-Pd)
1One ClCl 1616 20852085 22 MeMe 3131 23572357 33 OMeOMe 5555 41594159

표 5를 참조하면, 비닐아렌이 메톡시기를 포함하는 경우에 가장 높은 촉매 활성 및 가장 높은 비닐아렌 삽입률을 나타내었다. Referring to Table 5, the highest catalytic activity and the highest vinylarene insertion rate were exhibited when the vinylarene contained a methoxy group.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that you can.

Claims (13)

비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합(terpolymerization) 반응을 촉진할 수 있는 촉매로서,
팔라듐 원소; 및
상기 팔라듐 원소에 결합된 이미노피리딘(iminopyridine) 리간드를 포함하고,
하기 화학식 2-2 및 2-3의 화합물 중에서 선택된 하나를 포함하는, 팔라듐 복합체 촉매:
[화학식 2-2]
Figure 112022127488749-pat00031

[화학식 2-3]
Figure 112022127488749-pat00032

상기 화학식 2-2 및 2-3에서, Ra, Rb, Rc 및 Rd 각각은 서로 독립적으로 메틸기 및 아세토니트릴(-NCCH3)로부터 선택된 하나이다.

As a catalyst capable of promoting a terpolymerization reaction of one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide,
elemental palladium; and
It includes an iminopyridine ligand bonded to the palladium element,
A palladium complex catalyst comprising one selected from compounds represented by Formulas 2-2 and 2-3:
[Formula 2-2]
Figure 112022127488749-pat00031

[Formula 2-3]
Figure 112022127488749-pat00032

In Chemical Formulas 2-2 and 2-3, each of Ra, Rb, Rc, and Rd is independently selected from a methyl group and acetonitrile (-NCCH 3 ).

삭제delete 삭제delete 제1항의 팔라듐 복합체 촉매의 존재 하에 비닐아렌(vinyl arene)과 스티렌(styrene) 중 하나, 에틸렌 및 일산화탄소를 삼원공중합(terpolymerization)하는 단계를 포함하는, 폴리케톤의 합성 방법.A method for synthesizing polyketone, comprising the step of terpolymerizing one of vinyl arene and styrene, ethylene and carbon monoxide in the presence of the palladium complex catalyst of claim 1. 제4항에 있어서,
상기 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 스티렌 또는 비닐아렌과 상기 팔라듐 복합체 촉매는 용매에 용해된 상태로 제공되고, 상기 에틸렌 및 일산화탄소는 기체 상태로 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 4,
In the terpolymerization reaction, the styrene or vinylarene and the palladium complex catalyst are provided in a dissolved state in a solvent, and the ethylene and carbon monoxide are provided in a gaseous state.
제5항에 있어서,
상기 용매는 트리플루오로에탄올(2,2,2-trifluoroethanol, TFE), 헥사플루오로이소프로판올(Hexafluoroisopropanol, HFIP), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로벤젠(chlorobenzene), 메탄올(MeOH) 및 에탄올(EtOH)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 5,
The solvent is trifluoroethanol (2,2,2-trifluoroethanol, TFE), hexafluoroisopropanol (Hexafluoroisopropanol, HFIP), dichloromethane, chlorobenzene, methanol (MeOH) and ethanol (EtOH) Characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of, a method for synthesizing polyketone.
제6항에 있어서,
상기 삼원공중합 반응은 25℃ 내지 50℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 6,
The terpolymerization reaction is characterized in that carried out at a temperature of 25 ℃ to 50 ℃, a method for synthesizing a polyketone.
제6항에 있어서,
상기 스티렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 스티렌은 10 내지 30 mmol의 농도로 제공되고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공되며, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 6,
In the terpolymerization reaction of styrene, ethylene and carbon monoxide, the styrene is provided in a concentration of 10 to 30 mmol, the palladium complex catalyst is provided in a ratio of 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the styrene, and the carbon monoxide and the ethylene is provided at a pressure ratio of 1:3 to 1:30, polyketone synthesis method.
제8항에 있어서,
상기 스티렌 및 상기 팔라듐 복합체 촉매와 함께 벤조퀴논이 상기 용매에 용해되어 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 8,
A method for synthesizing a polyketone, characterized in that benzoquinone is dissolved in the solvent together with the styrene and the palladium complex catalyst.
제9항에 있어서,
상기 벤조퀴논은 상기 스티렌 1000 μmol을 기준으로 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 9,
The method for synthesizing a polyketone, characterized in that the benzoquinone is provided in an amount of 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of the styrene.
제6항에 있어서,
상기 비닐아렌, 에틸렌 및 일산화탄소의 삼원공중합 반응에 있어서, 상기 비닐아렌은 10 내지 30 mmol의 농도로 제공되고, 상기 팔라듐 복합체 촉매는 상기 비닐아렌 1000 μmol을 기준으로 0.1 내지 1 μmol의 비율로 제공되며, 상기 일산화탄소와 상기 에틸렌은 1:3 내지 1:30의 압력비율로 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 6,
In the terpolymerization reaction of vinylarene, ethylene, and carbon monoxide, the vinylarene is provided in a concentration of 10 to 30 mmol, and the palladium complex catalyst is provided in a ratio of 0.1 to 1 μmol based on 1000 μmol of the vinylarene, , The method for synthesizing polyketone, characterized in that the carbon monoxide and the ethylene are provided at a pressure ratio of 1:3 to 1:30.
제11항에 있어서,
상기 비닐아렌 및 상기 팔라듐 복합체 촉매와 함께 벤조퀴논이 상기 용매에 용해되어 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 11,
A method for synthesizing a polyketone, characterized in that benzoquinone is dissolved in the solvent together with the vinylarene and the palladium complex catalyst.
제12항에 있어서,
상기 벤조퀴논은 상기 비닐아렌 1000 μmol을 기준으로 0.5 내지 2.5 μmol의 비율로 제공되는 것을 특징으로 하는, 폴리케톤의 합성 방법.
According to claim 12,
The method for synthesizing a polyketone, characterized in that the benzoquinone is provided in an amount of 0.5 to 2.5 μmol based on 1000 μmol of the vinylarene.
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