KR102557160B1 - 촉매 착물 - Google Patents

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Abstract

실시형태는 개질된 복금속 시아니드 착물의 제조 방법, 개질된 복금속 시아니드 착물을 제공하는 단계를 포함하는 모노올 또는 폴리올의 제조 방법, 개질된 복금속 시아니드 착물을 제공하는 단계를 포함하는 알킬렌 옥시드 중합 공정, 개질된 복금속 시아니드 착물을 제공하는 단계를 포함하는 배치식, 반배치식 또는 연속식 제조 공정, 및 개질된 복금속 시아니드 착물을 제공하는 단계를 포함하는 배치식, 반배치식 또는 연속식 제조 공정을 사용하여 제조된 폴리에테르 폴리올에 관한 것이다.

Description

촉매 착물
본 발명은 특히 알킬렌 옥시드의 중합, 및 알킬렌 옥시드와 카르보네이트 전구체, 예컨대, CO2의 공중합체에 유용한 금속 촉매에 관한 것이다.
폴리(알킬렌 옥시드)는 중합 촉매의 존재 하에서 하나 이상의 알킬렌 옥시드를 중합시킴으로써 다량으로 광범위하게 제조된다. 이것은 폴리우레탄의 제조에 중요한 원료이고, 다른 용도 중에서 특히 계면활성제 및 산업 용매로서 사용된다. 주요 중합 촉매는 알칼리 금속 수산화물 또는 알콕시드 및 복금속 시아니드(double metal cyanide: DMC) 촉매라고 일반적으로 지칭되는 특정 금속 착물이다.
복금속 시아니드 촉매가 특정 이점을 갖는다. 이것은 프로펜일 알코올을 형성하도록 프로필렌 옥시드의 재배열을 강하게 촉매작용하지는 않는다. 따라서 DMC 촉매를 사용하여 제조된 폴리에테르 폴리올은 원치 않는 1작용성 중합체를 더 적은 양으로 갖는 경향이 있다. 또한, DMC 촉매 잔류물은 통상적으로 생성물로부터 분리될 필요가 없다. 이렇게 하면 알칼리 금속 촉매가 사용될 때 요구되는 중화 및 촉매 단계가 회피된다.
그러나 DMC 촉매는 특정 단점을 갖는다. 그것은, 그것이 "활성화"되고 신속한 중합이 시작되기 전에 중합 조건 하에서 알킬렌 옥시드에 노출된 후에 대기 기간을 나타낸다. 또 다른 유의한 문제는, DMC 촉매가 높은 농도의 히드록실 기의 존재 하에서 느리게 작용한다는 것이다. 이러한 이유로 인해서, DMC 촉매는 저분자량 생성물을 제조하는 경우, 그리고 낮은 당량의 출발제(starter)로 시작하는 반배치식 공정에서는 바람직하지 않다.
미국 특허 9,040,657에는 DMC 촉매 및 마그네슘, 3족 내지 15족 금속 또는 란탄 계열 화합물의 존재 하에서 폴리에테르 모노올(monol) 또는 폴리올을 제조하는 방법이 개시되어 있는데, 여기서 마그네슘, 3족 내지 15족 금속 또는 란탄 계열 금속은 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 디티오포스페이트, 포스페이트 에스터, 티오포스페이트 에스터, 아미드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온에 결합되고, 마그네슘, 3족 내지 15족 또는 란탄 계열 금속 화합물은 할라이드 음이온이 존재하지 않는다. 이 기술은 고농도의 히드록실 기에 노출되는 경우 촉매 성능을 개선시키고, 활성화 시간을 감소시키는 데 매우 효과적이다. 그러나, 중합 반응에서 촉매 시스템의 제2 성분을 첨가하는 것은 저장 및 계량을 위한 추가 장비가 요구된다. 소량이 필요하기 때문에, 제2 성분의 첨가에 대해서 정밀한 제어는 어려울 수 있다.
문헌[Subhani et al., in Eur. J. Inorg. Chem. 2016, 1944-1949]에는 TiO2-DMC 혼성 촉매 및 프로필렌 옥시드와 이산화탄소를 공중합시켜 폴리카르보네이트를 형성하는 데 있어서의 이의 용도가 기술되어 있다. 또한 폴리카르보네이트 제조를 위한, 혼성 SiO2-DMC 촉매는 문헌[Dienes et al. in Green Chem. 2012, 14, 1168]에 기술되어 있다.
미국 특허 6,780,813에는, 전형적으로 사용되지는 않는 추가 장비, 즉, Zn(II), Fe(II), Ni(II), Mn(II), Co(II), Sn(II), Pb(II), Fe(III), Mo(IV), Mo(VI), Al(III), V(V), V(IV), Sr(II), W(IV), W(VI), Cu(II) 또는 Cr(III)의 적어도 1종의 수용성 염의 액체 용액; 및 Fe(II), Fe(III), Co(II), Co(III), Cr(II), Cr(III), Mn(II), Mn(III), Ir(III), Ni(II), Rh(III), Ru(II), V(IV) 또는 V(V)의 적어도 1종의 수용성 금속 시아니드 염 또는 적어도 1종의 알칼리 또는 알칼리 토금속 금속 시아니드 산의 적어도 1종의 용액을 분배하기 위한 제트 분배기를 사용하면서, DMC 촉매 분산액을 형성하는 단계를 포함하는 DMC 촉매의 제조 방법이 개시되어 있다. 제트 분산기와 같이 특수 장비를 사용하지 않고 촉매에 첨가제를 도입할 수 있는 개선이 필요하다.
본 발명은 일 양태에서 촉매 착물의 제조 방법이며, 이 방법은,
a) 출발 용액을 형성하는 단계로서, 상기 출발 용액은 i) 물 및 액체 지방족 알코올 중 적어도 1종을 포함하는 용매를 포함하고, 상기 용매에는 그 중에 ii) M2 금속 시아노메탈레이트 기를 갖는 시아노메탈레이트 화합물 및 iii) 시아노메탈레이트 화합물과 반응하여 수불용성 M1 금속 시아노메탈레이트를 형성하는 M1 금속 염이 용해되어 있고, 출발 용액은 시아노메탈레이트 화합물 1 몰당 0.01 내지 10 몰의, iii) M1 금속 염과 상이한 적어도 1종의 M3 금속 화합물을 더 함유하고, 상기 M3 금속 화합물은 티타늄이 아닌 M3 금속의 화합물이고, 상기 M3 금속은 마그네슘, 티타늄 이외의 3족 내지 15족 금속 또는 란탄 계열 금속 중 1종 이상으로부터 선택되고, M3 금속은 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 디티오포스페이트, 포스페이트 에스터, 티오포스페이트 에스터, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온에 결합되고, 상기 M3 금속 화합물은 할라이드 음이온이 없는, 상기 출발 용액을 형성하는 단계; 및
b) 시아노메탈레이트 화합물 및 M1 금속 염을 반응시켜 수불용성 M1 금속 시아노메탈레이트를 포함하는 촉매 착물을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 하기 공정에서 제조된 촉매 착물이다.
본 발명은 또한 하기 화학식에 상응하는 수불용성 촉매 착물이다:
M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y ㆍ pM3 w A2 z
식 중,
M1 및 M4는 각각 Zn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
M2 및 M5는 각각 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Ni2+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
M3은 티타늄을 제외한, 적어도 1종의 마그네슘, 3족 내지 15족 금속, 또는 란탄 계열 금속 이온을 나타내고;
X1은 M2 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
X2는 M5 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
A1은 할라이드, 니트레이트, 설페이트, 카르보네이트, 시아니드, 옥살레이트, 티오시아네이트, 이소시아네이트, 퍼클로레이트, 이소티오시아네이트, 알칸설포네이트, 아릴렌설포네이트, 트리플루오로메탄설포네이트 또는 C1-4 카르복실레이트를 나타내고;
A2는 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온을 나타내고;
b, c 및 d는 정전기적으로 중성인 착물을 반영하는 각각의 숫자이되, 단 b 및 c는 각각 0을 초과하고;
x 및 y는 금속 염 M3 xA1 y에서 전하의 균형을 맞추는 정수이고;
r은 4 내지 6의 정수이고;
t는 0 내지 2의 정수이고;
n은 0 내지 20의 수이고;
p는 0.002 내지 10이고;
w 및 z는 금속염 M3 z A2 z에서 전하의 균형을 맞추는 정수이되, 단 w는 1 내지 4이다.
본 발명은 또 다른 양태에서 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 및 M3 금속 산화물 상 둘 다를 갖는 혼성 입자를 포함하는 미립자인 수불용성 촉매 착물이고, 식 중,
M1은 Zn2+, Fe2+, Co+2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al+3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
M2는 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Ni2+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
M3은 티타늄을 제외한, 적어도 1종의 마그네슘, 3족 내지 15족 금속, 또는 란탄 계열 금속 이온을 나타내고;
X1은 M2 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
b 및 c는 정전기적으로 중성인 착물을 반영하는 각각의 숫자이고;
r은 4 내지 6의 정수이고;
t는 0 내지 2의 정수이다.
본 발명은 또 다른 양태에서 수불용성 아연 헥사시아노코발테이트의 입자와 M3 금속 산화물의 입자의 물리적 혼합물을 포함하는 촉매 착물이고, M3 금속 산화물 입자는 아연 헥사시안코발테이트에 의해서 제공되는 코발트 1몰당 0.002 내지 10 몰의 M3 금속을 제공하는 양으로 존재하고, 추가로 여기서 M3 금속 산화물 입자는 기체 흡착 방법을 사용하여 측정되는 경우 적어도 1 m2/g의 표면적을 갖는다.
본 발명의 다양한 양태의 촉매 착물은 신속하게 활성화되고, 높은 농도의 히드록실 기의 존재 하에서도 매우 양호하게 작용하는 것을 발견하였다. 이것은 단순한 방법으로 효과적으로 제조되며, 예를 들어, 그 방법은 특수 장비, 예컨대, 제트 분산기, 루프 반응기 및/또는 추가 공급 라인의 사용을 회피한다. 추가로, 촉매 착물은, 미국 특허 9,040,657의 방법의 경우에서와 같이 별개의 첨가제를 도입할 목적을 위해서 폴리에테르 제조 공정에 추가 장비를 부가할 필요성을 회피하면서, 미국 특허 9,040,657에 기술된 촉매 시스템과 매우 대등하게 기능한다.
도 1은 선행 기술의 촉매(비교 샘플 C)를 사용한 프로필렌 옥시드 중합에 대한 반응기 압력 및 프로필렌 옥시드 공급율 대 시간의 그래프 표현을 도시한다.
도 2는 본 발명의 촉매 착물(실시예 1)을 사용한 프로필렌 옥시드 중합에 대한 반응기 압력 및 프로필렌 옥시드 공급율 대 시간의 그래프 표현을 도시한다.
도 3은 본 발명의 촉매 착물(실시예 12)을 사용한 프로필렌 옥시드 중합에 대한 반응기 압력 및 프로필렌 옥시드 공급율 대 시간의 그래프 표현을 도시한다.
일부 실시형태에서 촉매 착물은 침전 방법으로 제조되며, 여기서 출발 물질을 함유하는 용액이 제조되고, 특정 출발 물질이 반응하여 촉매 착물이 출발 용액으로부터 침전된다. 일반적으로, 예를 들어, 미국 특허 3,278,457, 3,278,458, 3,278,459, 3,404,109, 3,427,256, 3,427,334, 3,427,335 및 5,470,813에 기재된 바와 같은 DMC 촉매의 제조 방법을 개작하여 M3 금속 화합물을, 그러한 촉매를 제조하는 데 사용되는 출발 용액에 혼입함으로써 이러한 실시형태의 촉매 착물을 제조할 수 있다.
용매는 물 및 액체 지방족 알코올 중 적어도 1종을 포함한다. 용매는 출발 시아노메탈레이트 화합물 및 M1 금속 화합물이 가용성인 것이다. 용매는 M3 금속 화합물의 용매일 수 있거나 그러한 용매가 아닐 수 있다.
용매는 예를 들어, 물, n-프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 예를 들어, 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 기타 알킬렌 모노알코올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 하나 이상의 히드록실 기 및 예를 들어, 8000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 폴리에테르일 수 있다. 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노알코올, 특히 t-부탄올이 특히 바람직하다. 물과, 혼합물로 존재하는 상대적인 비율에서 물 중에 가용성인 액체 지방족 알코올(특히, 3 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 지방족 모노알코올, 가장 바람직하게는 t-부탄올)의 25:75 내지 90:10의 부피비의 혼합물이 특히 바람직하다.
출발 용액은 출발 시아노메탈레이트 화합물 및 M1 금속 화합물의 개별 용액을 형성하고, 그들을 배합함으로써 편리하게 형성된다. M3 금속 화합물은 이들 개별 용액 중 하나 또는 다른 하나, 바람직하게는 M1 금속 화합물 용액에 편리하게 첨가된다. 출발 용액의 배합은 혼합을 동반해야 한다. 바람직하게는 시아노메탈레이트 화합물 용액을 점진적으로 첨가하여 M1 금속 화합물이 항상 과량으로 존재하도록 함으로써 시아노메탈레이트 화합물 용액을 M1 금속 화합물의 용액 중에 혼합하는 것이 일반적으로 바람직하다.
시아노메탈레이트 화합물에 과량의 M1 금속 화합물을 제공하는 것이 바람직하다. 일부 실시형태에서, M1 금속 화합물 대 시아노메탈레이트 화합물의 몰비는 적어도 2:1, 바람직하게는 적어도 3:1 또는 적어도 5:1이다. 이 비는 예를 들어 최대 20:1 또는 최대 15:1일 수 있다.
출발 용액은 반응 이전에, 시아노메탈레이트 화합물 1 몰당 0.01 내지 10 몰의 M3 금속 화합물을 함유한다. 더 적은 양은 촉매 착물의 성능에 어떠한 개선도 유발하지 않는다. 더 많은 양은 촉매 성능을 개선시키지 못할뿐만 아니라 실제로 촉매 성능을 감소시키는 경향이 있다.
시아노메탈레이트 화합물 및 M1 금속 화합물을 반응시켜 수불용성 M1 금속 시아노메탈레이트를 포함하는 촉매 착물을 형성한다. 이 반응은 실온(23℃) 주변의 온도 또는 약간 승온에서 자발적으로 진행된다. 따라서, 어떠한 특별한 반응 조건도 필요하지 않다. 온도는, 예를 들어, 0 내지 60℃일 수 있다. 바람직한 온도는 20 내지 50℃ 또는 25 내지 45℃이다. 침전이 일어날 때까지 교반을 계속하는 것이 바람직하며, 이는 일반적으로 용액의 외관 변화로 나타난다. 용매가 비등하지 않는 한 반응 압력은 특별히 중요하지 않다. 10 내지 10,000 kPa의 압력이 적합하고, 50 내지 250 kPa의 압력이 완전히 적합하다. 반응 시간은 30분 내지 24시간 또는 그 초과일 수 있다.
일부 경우에, M3 금속 화합물은 촉매 제조 단계 동안 반응할 수 있다. 예를 들어, 특정 M3 금속 화합물은 촉매 제조 동안 물과 반응하여 상응하는 금속 산화물을 형성할 수 있다. M3 금속 화합물 또는 이의 반응 생성물(특히 M3 금속 산화물)은 일부 실시형태에서 M1 금속 화합물과 시아노메탈레이트 화합물의 반응 생성물과 함께 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 및 M3 금속 산화물 상 둘 모두를 갖는 혼성 입자를 형성한다.
침전된 촉매를 착물화제(complexing agent)로 처리하는 것이 바람직하다. 이는 침전된 촉매를 착물화제 또는 물 중의 착물화제의 용액으로 1회 이상 세척함으로써 편리하게 수행된다. 착물화제 성분은 출발 용액과 관련하여 상기에 기술된 바와 같은 알코올, 폴리에테르, 폴리에스터, 폴리카르보네이트, 글리시딜 에테르, 글리코시드, 다가 알코올 카르복실레이트, 폴리알킬렌 글리콜 소르비탄 에스터, 담즙산 또는 염, 카르복실산, 이의 에스터 또는 아미드, 시클로덱스트린, 유기 포스페이트, 포스파이트, 포스포네이트, 포스포나이트, 포스피네이트, 포스피나이트, 이온성 표면 또는 계면 활성 화합물, 및/또는 α,β-불포화 카르복실산 에스터 중 적어도 1종을 포함할 수 있다. 예시적인 실시형태에서, 유기 착물화제는 n-프로판올, 이소-프로판올, n-부탄올, sec-부탄올, t-부탄올, 예를 들어, 12개 이하의 탄소 원자를 갖는 기타 알킬렌 모노알코올, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 또는 하나 이상의 히드록실 기 및 예를 들어, 8000 g/mol 이하의 분자량을 갖는 폴리에테르 중 하나 이상이다.
이렇게 제조된 촉매 착물은 출발 용액 또는 임의의 세척 액체로부터 편리하게 회수되고, 건조되고, 필요한 경우, 촉매 착물을 예를 들어, 100 μm 이하의 부피 평균 입자 크기를 갖는 분말로 작게 만들기 위해서 분쇄 또는 밀링된다. 건조는 가열 및/또는 진공 적용에 의해서 수행될 수 있다.
M1 금속 화합물은 바람직하게는 수용성이다. 그것은 전형적으로 M1 금속과 1종 이상의 음이온의 염이다. 이러한 염은 화학식 M1 xA1 y를 가질 수 있고, 식 중 x, A1 및 y는 상기에 기재된 바와 같다. 적절한 음이온 A1은 비제한적으로 할라이드, 예컨대, 클로리드, 브로미드, 및 요오다이드, 니트레이트, 설페이트, 카보네이트, 시아나이드, 옥살레이트, 티오시아네이트, 이소시아네이트, 퍼클로레이트, 이소티오시아네이트, 알칸설포네이트 예컨대 메탄설포네이트, 아릴렌설포네이트 예컨대 p-톨루엔설포네이트, 트리플루오로메탄설포네이트(트리플레이트) 및 C1-4 카복실레이트를 포함한다. 예시적인 실시형태에서, 음이온 A1은 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 디티오포스페이트, 포스페이트 에스터, 티오포스페이트 에스터, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온 중 어느 것도 아니다. M1 금속은 Zn2+, Fe2+, Co+2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al+3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+ 중 1종 이상이다. Zn2+가 바람직한 M1 금속이다. ZnCl2가 바람직한 M1 금속 화합물이다.
시아노메탈레이트 화합물은 M2(CN)r(X1)t 음이온을 포함하고, 식 중 r, X1 및 t는 상기에 기재된 바와 같다. r은 바람직하게는 6이고, t는 바람직하게는 0이다. M2 금속은 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Ni2+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+ 중 1종 이상이다. M2 금속은 바람직하게는 Fe3+ 또는 Co3+이고, Co3+가 특히 바람직하다. 시아노메탈레이트 화합물은 바람직하게는 알칼리 금속 또는 암모늄 염이지만, 상응하는 시아노메탈산이 사용될 수 있다. 포타슘 헥사시아노코발테이트가 특히 바람직한 시아노메탈레이트 화합물이다.
M3 금속 화합물은 티타늄 및 규소를 제외한 2010 IUPAC 원소 주기율표의 3족 내지 15족(이들 포함) 중 임의의 것 및 1종 이상의 음이온에 포함되는 금속 M3의 화합물이다. M3 금속은 예를 들어, 스칸듐, 이트륨, 란타늄, 지르코늄, 하프늄, 바나듐, 니오븀, 탄탈럼, 크로뮴, 몰리브데늄, 텅스텐, 망간, 레늄, 철, 루테늄, 오스뮴, 코발트, 로듐, 이리듐, 니켈, 팔라듐, 백금, 구리, 은, 금, 아연, 카드뮴, 수은, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 텔루륨, 주석, 납, 비스무스 및 58(세륨) 내지 71(루테튬)의 원자 번호를 갖는 것을 포함하는 란탄 계열 금속일 수 있다.
바람직한 M3 금속은 이트륨, 지르코늄, 노븀, 텅스텐, 코발트, 스칸듐, 바나듐, 몰리브데넘, 니켈, 아연 및 주석을 포함한다. 하프늄, 알루미늄, 갈륨, 망간 및 인듐이 보다 바람직하다.
M3 금속 또는 반금속 화합물은 용액 중에 불용성일 수 있거나, 또는 가용성인 경우, 촉매 착물의 제조 동안 반응하여 촉매 착물의 일부가 되는 불용성 반응 생성물을 형성할 수 있다. M3 금속 또는 반금속은 또한 바람직하게는 시아노메탈레이트 기를 환원시키지 않거나, M1 금속 화합물 및 시아노메탈레이트 화합물이 반응하여 M1 금속 시아노메탈레이트를 형성하는 것을 방지하지 않는다.
M3 금속 화합물의 음이온은 예를 들어, 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 디티오포스페이트, 포스페이트 에스터, 티오포스페이트 에스터, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트, 및/또는 탄화수소 음이온 중 1종 이상일 수 있다. 예시적인 실시형태는 옥시드, 히드로카르빌, 옥시드 및/또는 알콕시드 이온을 포함한다. 음이온은 할라이드 음이온 또는 시아니드 음이온이 아니다.
"알콕시드" 이온이라는 것은, 형태 -O-R을 갖는 종을 의미하며, 식 중 R은 알킬 기 또는 치환된 알킬 기이고, 이것은 형태 HO-R을 갖는 알코올 화합물의, 히드록실 수소의 제거 후의 컨쥬게이트 염기이다. 이러한 알코올은 13 내지 25의 범위 또는 그 초과의 pKa 값을 가질 수 있다. 알콕시드 이온은 일부 실시형태에서 1 내지 20개(예를 들어, 1 내지 6개 및/또는 2 내지 6개)의 탄소 원자를 함유할 수 있다. 알킬 기 또는 치환된 알킬 기는 선형, 분지형 및/또는 환형일 수 있다. 적합한 치환기의 예는 예를 들어, 추가 히드록실 기(이것은 알콕시드 형태로 존재할 수 있음), 에테르 기, 카르보닐 기, 에스터 기, 우레탄 기, 카르보네이트 기, 실릴 기, 방향족 기, 예컨대, 페닐 및 알킬-치환된 페닐, 및 할로겐을 포함한다. 알콕시드 이온의 예는 메톡시드, 에톡시드, 이소프로폭시드, n-프로폭시드, n-부톡시드, sec-부톡시드, t-부톡시드 및 벤질옥시를 포함한다. R 기는 하나 이상의 히드록실 기를 함유할 수 있고/있거나 하나 이상의 에테르 링키지를 함유할 수 있다. 알콕시드 이온은 중합에 존재하는 출발 화합물, 예컨대, 하기에 기재된 출발제 화합물의 잔기(하나 이상의 히드록실 수소의 제거 후)에 상응할 수 있다. 알콕시드 이온은 폴리에테르 모노올 또는 폴리에테르 폴리올로부터 하나 이상의 히드록실 수소를 제거함으로써 형성된 알콕시드일 수 있고; 이러한 알콕시드는 일부 실시형태에서 알콕실화 반응으로부터 수득된 폴리에테르 모노올 또는 폴리에테르 폴리올, 또는 알콕실화 반응의 출발제 화합물 및 생성물의 것에 대한 중간 분자량을 갖는 폴리에테르의 하나 이상의 히드록실 수소 원자의 제거 후의 잔기에 상응한다.
"아릴옥시" 음이온이라는 것은, 형태 -O-Ar을 갖는 종을 의미하며, 식 중 Ar은 방향족 기 또는 치환된 기이고, 이것은 히드록실 수소의 제거 후, 형태 HO-Ar을 갖는 페놀 화합물에 상응한다. 이러한 페놀 화합물은 예를 들어, 약 9 내지 약 12의 pKa를 가질 수 있다. 이러한 아릴옥시 음이온의 예는 페녹시드 및 고리-치환된 페녹시드를 포함하며, 여기서 고리-치환기는 예를 들어, 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실 및 알콕실을 포함한다. 고리-치환기(들)는 존재하는 경우 페놀 기에 대해서 오르토-, 파라- 및/또는 메타-위치에 존재할 수 있다. 페녹시드 음이온은 또한 폴리페놀 화합물, 예컨대, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 다양한 다른 비스페놀, 1,1,1-트리스(히드록시페닐)에탄, 및 융합 고리 방향족, 예컨대, 1-나프톨의 컨쥬게이트 염기를 포함한다.
"카르복실레이트" 음이온이라는 것은, 1 내지 24개(예를 들어, 2 내지 18개 및/또는 2 내지 12개)의 탄소 원자를 함유하는 카르복실레이트를 의미한다. 카르복실레이트는 지방족 또는 방향족일 수 있다. 지방족 카르복실산은 치환기를 함유할 수 있다. 이의 예는 히드록실 기(이것은 알콕시드 형태로 존재할 수 있음), 에테르 기, 카르보닐 기, 에스터 기, 우레탄 기, 카르보네이트 기, 실릴 기, 방향족 기, 예컨대, 페닐 및 알킬-치환된 페닐, 및 할로겐을 포함한다. 지방족 카르복실레이트 음이온의 예는 포르메이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 부티레이트, 2-에틸헥사노에이트, n-옥토에이트, 데카노에이트, 라우레이트 및 다른 알카노에이트 및 할로겐-치환된 알카노에이트, 예컨대, 2,2,2-트리플루오로아세테이트, 2-플루오로아세테이트, 2,2-디플루오로아세테이트, 2-클로로아세테이트, 및 2,2,2-트리클로로아세테이트를 포함한다. 방향족 카르복실레이트의 예는 벤조에이트, 알킬-치환된 벤조에이트, 할로-치환된 벤조에이트, 4-시아노벤조에이트, 4-트리플루오로메틸벤조에이트, 살리실레이트, 3,5-디-t-부틸살리실레이트 및 서브살리실레이트를 포함한다. 일부 실시형태에서, 이러한 카르복실레이트 이온은 1 내지 6(예를 들어, 3 내지 5)의 pKa를 갖는 카르복실산의 컨쥬게이트 염기일 수 있다.
"아실" 음이온이라는 것은, 예를 들어, 알데히드, 케톤, 아세틸아세토네이트, 카르보네이트, 에스터 또는 엔올 형태를 갖는 유사한 화합물을 비롯한, 카르보닐 기를 함유하는 화합물의 컨쥬게이트 염기를 의미한다. 이의 예는 β-디케토 화합물, 예컨대, 아세토아세토네이트 및 부틸아세토아세토네이트이다.
"포스페이트" 음이온이라는 것은 화학식 -O-P(O)(OR1)2를 갖는 포스페이트 음이온을 의미하며, 식 중 R1은 알킬, 치환된 알킬, 페닐 또는 치환된 페닐이다. "티오포스페이트" 음이온이라는 것은, 티오포스페이트 음이온이 산소 중 하나 이상이 황으로 대체된 상응하는 구조를 갖는다는 것을 의미한다. 포스페이트 및 티오포스페이트는 에스터 음이온, 예컨대, 포스페이트 에스터 및 티오포스페이트 에스터일 수 있다.
"피로포스페이트" 음이온이라는 것은, P2O7 4- 음이온을 의미한다.
"아미드" 음이온이라는 것은 질소 원자가 음전하를 보유하는 이온을 의미한다. 아미드 이온은 일반적으로 -N(R2)2를 형성하며, 식 중 R2 기는 독립적으로 수소, 알킬, 아릴, 트리알킬실릴 또는 트리아릴실릴이다. 알킬 기는 선형, 분지형 또는 환형일 수 있다. 이러한 기 중 임의의 것은 치환기, 예컨대, 에테르 또는 히드록실을 함유할 수 있다. 2개의 R2 기는 함께 고리 구조를 형성할 수 있는데, 고리 구조는 불포화될 수 있고/있거나 고리 내에 (아미드 질소에 더하여) 하나 이상의 헤테로원자를 함유할 수 있다.
"옥시드" 음이온이라는 것은, 원자 산소의 음이온, 즉, O2-를 의미한다.
"실록시드" 음이온이라는 것은, 화학식 (R3)3SiO-를 갖는 실라노에이트를 의미하며, 식 중, R3 기는 독립적으로 수소 또는 알킬 기이다.
"히드리드" 음이온이라는 것은 수소의 음이온, 즉, H-를 의미한다.
"카르바메이트" 음이온이라는 것은 음이온 -OOCNH2를 의미한다.
"탄화수소" 음이온이라는 것은 지방족, 시클로지방족 및/또는 방향족 음이온을 포함하는 히드로카르빌 음이온을 의미하며, 여기서 음전하는 탄소 원자 상에 존재한다. 히드로카르빌 음이온은 전형적으로 30을 초과하는 pKa 값을 갖는 탄화수소의 컨쥬게이트 염기이다. 히드로카르빌 음이온은 또한 불활성 치환기를 함유할 수 있다. 방향족 히드로카르빌 음이온 중에서, 페닐 기 및 치환된 페닐 기가 사용될 수 있다. 지방족 히드로카르빌 음이온은 예를 들어, 1 내지 12개(예를 들어, 2 내지 8개)의 탄소 원자를 함유하는 알킬 기일 수 있다. 예를 들어, 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, 시클로펜타디엔일 및 t-부틸 음이온이 모두 유용하다.
첨가제 화합물에 사용하기 위한 화합물의 예는 하기를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다:
a) 마그네슘 알킬, 예컨대, 디에틸 마그네슘, 디부틸 마그네슘, 부틸에틸 마그네슘, 디벤질 마그네슘 등; 마그네슘 알콕시드, 예컨대, 마그네슘 메톡시드, 마그네슘 에톡시드, 마그네슘 이소프로폭시드, 마그네슘 t-부톡시드, 마그네슘 sec-부톡시드 등; 마그네슘 아릴옥시드, 예컨대, 마그네슘 페녹시드, 및 마그네슘 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 마그네슘 카르복실레이트, 예컨대, 마그네슘 포르메이트, 마그네슘 아세테이트, 마그네슘 프로피오네이트, 마그네슘 2-에틸헥사노에이트, 마그네슘 벤조에이트, 마그네슘 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 마그네슘 살리실레이트, 마그네슘 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 마그네슘 아미드, 예컨대, 마그네슘 디메틸아미드, 마그네슘 디에틸아미드, 마그네슘 디페닐아미드, 마그네슘 비스(트리메틸실릴)아미드 등; 마그네슘 옥시드, 마그네슘 아세틸아세토네이트 및 마그네슘 t-부틸아세틸아세토네이트;
b) 스칸듐 알콕시드, 예컨대, 스칸듐 메톡시드, 스칸듐 에톡시드, 스칸듐 이소프로폭시드, 스칸듐 t-부톡시드, 스칸듐 sec-부톡시드 등; 스칸듐 옥시드; 스칸듐 아릴옥시드, 예컨대, 스칸듐 페녹시드 및 스칸듐 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 스칸듐 카르복실레이트, 예컨대, 스칸듐 포르메이트, 스칸듐 아세테이트, 스칸듐 프로피오네이트, 스칸듐 2-에틸헥사노에이트, 스칸듐 벤조에이트, 스칸듐 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 스칸듐 살리실레이트; 스칸듐 아세틸아세토네이트 및 스칸듐 t-부틸아세틸아세토네이트;
c) 이트륨 알콕시드, 예컨대, 이트륨 메톡시드, 이트륨 에톡시드, 이트륨 이소프로폭시드, 이트륨 t-부톡시드, 이트륨 sec-부톡시드 등; 이트륨 옥시드; 이트륨 아릴옥시드, 예컨대, 이트륨 페녹시드, 및 이트륨 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 이트륨 카르복실레이트, 예컨대, 이트륨 포르메이트, 이트륨 아세테이트, 이트륨 프로피오네이트, 이트륨 2-에틸헥사노에이트, 이트륨 벤조에이트, 이트륨 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 이트륨 살리실레이트, 이트륨 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 이트륨 아미드, 예컨대, 이트륨 디메틸아미드, 이트륨 디에틸아미드, 이트륨 디페닐아미드, 이트륨 비스(트리메틸실릴)아미드 등; 이트륨 아세틸아세토네이트 및 이트륨 t-부틸아세틸아세토네이트;
d) 하프늄 알킬, 예컨대, 예컨대, 테트라에틸 하프늄, 테트라부틸 하프늄, 테트라벤질 하프늄 등; 하프늄 옥시드; 하프늄 알콕시드, 예컨대, 하프늄 테트라메톡시드, 하프늄 테트라에톡시드, 하프늄 테트라이소프로폭시드, 하프늄 테트라-t-부톡시드, 하프늄 테트라-sec-부톡시드 등; 하프늄 아릴옥시드, 예컨대, 하프늄 페녹시드 및 하프늄 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 하프늄 카르복실레이트, 예컨대, 하프늄 포르메이트, 하프늄 아세테이트, 하프늄 프로피오네이트, 하프늄 2-에틸헥사노에이트, 하프늄 벤조에이트, 하프늄 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 하프늄 살리실레이트, 하프늄 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 하프늄 아미드, 예컨대, 하프늄 테트라(디메틸아미드), 하프늄 테트라(디에틸아미드), 하프늄 테트라(디페닐아미드), 하프늄 테트라((비스트리메틸실릴)아미드); 하프늄 아세틸아세토네이트 및 하프늄 t-부틸아세틸아세토네이트;
e) 지르코늄 알킬, 예컨대, 예컨대, 테트라에틸 지르코늄, 테트라부틸 지르코늄, 테트라벤질 지르코늄 등; 지르코늄 옥시드; 지르코늄 알콕시드, 예컨대, 지르코늄 테트라메톡시드, 지르코늄 테트라에톡시드, 지르코늄 테트라이소프로폭시드, 지르코늄 테트라-t-부톡시드, 지르코늄 테트라-sec-부톡시드 등; 지르코늄 아릴옥시드, 예컨대, 지르코늄 페녹시드 및 지르코늄 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 지르코늄 카르복실레이트, 예컨대, 지르코늄 포르메이트, 지르코늄 아세테이트, 지르코늄 프로피오네이트, 지르코늄 2-에틸헥사노에이트, 지르코늄 벤조에이트, 지르코늄 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 지르코늄 살리실레이트, 지르코늄 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 지르코늄 아미드, 예컨대, 지르코늄 테트라(디메틸아미드), 지르코늄 테트라(디에틸아미드, 지르코늄 테트라(디페닐아미드), 지르코늄 테트라((비스트리메틸실릴)아미드); 지르코늄 아세틸아세토네이트 및 지르코늄 t-부틸아세틸아세토네이트;
f) 바나듐 알콕시드, 예컨대, 바나듐 메톡시드, 바나듐 에톡시드, 바나듐 이소프로폭시드, 바나듐 t-부톡시드, 바나듐 sec-부톡시드 등; 바나듐 옥시드; 바나듐 옥소 트리스(알콕시드), 예컨대, 바나듐 옥소 트리스(메톡시드), 바나듐 옥소 트리스(에톡시드), 바나듐 옥소 트리스(이소프로폭시드), 바나듐 옥소 트리스(t-부톡시드), 바나듐 옥소 트리스(sec-부톡시드) 등; 바나듐 아릴옥시드, 예컨대, 바나듐 페녹시드 및 바나듐 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 바나듐 카르복실레이트, 예컨대, 바나듐 포르메이트, 바나듐 아세테이트, 바나듐 프로피오네이트, 바나듐 2-에틸헥사노에이트, 바나듐 벤조에이트, 바나듐 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 바나듐 살리실레이트, 바나듐 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 바나듐 트리스(아세틸아세토네이트) 및 바나듐 트리스(t-부틸아세틸아세토네이트); 바나듐 옥소 비스(아세틸아세토네이트);
g) 아연 알킬, 예컨대, 예컨대, 디메틸 아연, 디에틸 아연, 디부틸 아연, 디벤질 아연 등; 아연 옥시드; 알킬 아연 알콕시드, 예컨대, 에틸 아연 이소프로폭시드; 아연 알콕시드, 예컨대, 아연 메톡시드, 아연 에톡시드, 아연 이소프로폭시드, 아연 t-부톡시드, 아연 sec-부톡시드 등; 아연 아릴옥시드, 예컨대, 아연 페녹시드 및 아연 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 아연 카르복실레이트, 예컨대, 아연 포르메이트, 아연 아세테이트, 아연 프로피오네이트, 아연 2-에틸헥사노에이트, 아연 벤조에이트, 아연 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 아연 살리실레이트, 아연 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 아연 아미드, 예컨대, 아연 디메틸아미드, 아연 디에틸아미드, 아연 디페닐아미드, 아연 (비스트리메틸실릴)아미드; 아연 아세틸아세토네이트 및 아연 t-부틸아세틸아세토네이트;
h) 트리알킬 알루미늄 화합물, 예컨대, 트리메틸알루미늄, 트리에틸 알루미늄, 트리부틸 알루미늄, 트리벤질알루미늄 등; 알루미늄 알콕시드, 예컨대, 알루미늄 트리메톡시드, 알루미늄 트리에톡시드, 알루미늄 트리이소프로폭시드, 알루미늄 트리-t-부톡시드, 알루미늄 트리-sec-부톡시드 등; 알루미늄 아릴옥시드, 예컨대, 알루미늄 페녹시드 및 알루미늄 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 알루미늄 옥시드; 알루미늄 카르복실레이트, 예컨대, 알루미늄 포르메이트, 알루미늄 아세테이트, 알루미늄 프로피오네이트, 알루미늄 2-에틸헥사노에이트, 알루미늄 벤조에이트, 알루미늄 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 알루미늄 살리실레이트, 알루미늄 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 알루미늄 아미드, 예컨대, 알루미늄 트리스(디메틸아미드), 알루미늄 트리스(디에틸아미드), 알루미늄 트리스(디페닐아미드), 알루미늄 트리스(디(트리메틸실릴)아미드) 등; 알루미늄 아세틸아세토네이트; 알루미늄 t-부틸아세틸아세토네이트; 및 알킬알루미늄 옥시드 및 알콕시드, 예컨대, 디에틸알루미늄 에톡시드, 디메틸알루미늄 에톡시드, 디에틸알루미늄 이소프로폭시드, 디메틸알루미늄 이소프로폭시드, 메틸 알루미녹산, 테트라에틸디알루미녹산 등;
i) 트리알킬 갈륨 화합물, 예컨대, 트리메틸갈륨, 트리에틸 갈륨, 트리부틸 갈륨, 트리벤질갈륨 등; 갈륨 옥시드; 갈륨 알콕시드, 예컨대, 갈륨 트리메톡시드, 갈륨 트리에톡시드, 갈륨 트리이소프로폭시드, 갈륨 트리-t-부톡시드, 갈륨 트리-sec-부톡시드 등; 갈륨 아릴옥시드, 예컨대, 갈륨 페녹시드 및 갈륨 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 갈륨 카르복실레이트, 예컨대, 갈륨 포르메이트, 갈륨 아세테이트, 갈륨 프로피오네이트, 갈륨 2-에틸헥사노에이트, 갈륨 벤조에이트, 갈륨 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 갈륨 살리실레이트, 갈륨 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 갈륨 아미드, 예컨대, 갈륨 트리스(디메틸아미드), 갈륨 트리스(디에틸아미드), 갈륨 트리스(디페닐아미드), 갈륨 트리스(디(트리메틸실릴)아미드) 등; 갈륨 아세틸아세토네이트; 갈륨 t-부틸아세틸아세토네이트; 및 알킬갈륨 알콕시드, 예컨대, 디에틸갈륨 에톡시드, 디메틸갈륨 에톡시드, 디에틸갈륨 이소프로폭시드 및 디메틸갈륨 이소프로폭시드;
j) 트리알킬 인듐 화합물, 예컨대, 트리메틸 인듐; 인듐 옥시드; 인듐 알콕시드, 예컨대, 인듐 메톡시드, 인듐 에톡시드, 인듐 이소프로폭시드, 인듐 t-부톡시드, 인듐 sec-부톡시드 등; 인듐 아릴옥시드, 예컨대, 인듐 페녹시드 및 인듐 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 인듐 카르복실레이트, 예컨대, 인듐 포르메이트, 인듐 아세테이트, 인듐 프로피오네이트, 인듐 2-에틸헥사노에이트, 인듐 벤조에이트, 인듐 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 인듐 살리실레이트, 인듐 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 인듐 아세틸아세토네이트; 및 인듐 t-부틸아세틸아세토네이트;
k) 제1 주석(stannous) 포스페이트; 제1 주석 피로포스페이트, 제1 주석 옥시드; 제2 주석(stannic) 옥시드; 제1 주석 알콕시드, 예컨대, 제1 주석 메톡시드, 제1 주석 에톡시드, 제1 주석 이소프로폭시드, 제1 주석 t-부톡시드, 제1 주석 sec-부톡시드 등; 제1 주석 아릴옥시드, 예컨대, 제1 주석 페녹시드 및 제1 주석 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 제1 주석 카르복실레이트, 예컨대, 제1 주석 포르메이트, 제1 주석 아세테이트, 제1 주석 프로피오네이트, 제1 주석 2-에틸헥사노에이트, 제1 주석 벤조에이트, 제1 주석 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 제1 주석 살리실레이트, 제1 주석 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 제1 주석 아세틸아세토네이트; 및 제1 주석 t-부틸아세틸아세토네이트;
k) 망간 포스페이트; 피로포스페이트, 망간 옥시드; 망간 알콕시드, 예컨대, 망간 메톡시드, 망간 에톡시드, 망간 이소프로폭시드, 망간 t-부톡시드, 망간 sec-부톡시드 등; 망간 아릴옥시드, 예컨대, 망간 페녹시드 및 망간 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 망간 카르복실레이트, 예컨대, 망간 포르메이트, 망간 아세테이트, 망간 프로피오네이트, 망간 2-에틸헥사노에이트, 망간 벤조에이트, 망간 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 망간 살리실레이트, 망간 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 망간 아세틸아세토네이트; 및 망간 t-부틸아세틸아세토네이트.
m) 몰리브데넘 화합물, 예컨대, Mo(IV) 및/또는 Mo(VI) 화합물, 예컨대, 몰리브데넘 포스페이트; 몰리브데넘 피로포스페이트, 몰리브데넘 옥시드; 몰리브데넘 알콕시드, 예컨대, 몰리브데넘 메톡시드, 몰리브데넘 에톡시드, 몰리브데넘 이소프로폭시드, 몰리브데넘 t-부톡시드, 몰리브데넘 sec-부톡시드 등; 몰리브데넘 아릴옥시드, 예컨대, 몰리브데넘 페녹시드 및 몰리브데넘 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 몰리브데넘 카르복실레이트, 예컨대, 몰리브데넘 포르메이트, 몰리브데넘 아세테이트, 몰리브데넘 프로피오네이트, 몰리브데넘 2-에틸헥사노에이트, 몰리브데넘 벤조에이트, 몰리브데넘 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 몰리브데넘 살리실레이트, 몰리브데넘 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 몰리브데넘 아세틸아세토네이트; 및 몰리브데넘 t-부틸아세틸아세토네이트; 각각의 경우에 Mo(IV) 또는 (MoVI) 화합물임;
n) 코발트 (II) 및/또는 Co(III) 화합물, 예컨대, 코발트 포스페이트; 코발트 피로포스페이트, 코발트 옥시드; 코발트 알콕시드, 예컨대, 코발트 메톡시드, 코발트 에톡시드, 코발트 이소프로폭시드, 코발트 t-부톡시드, 코발트 sec-부톡시드 등; 코발트 아릴옥시드, 예컨대, 코발트 페녹시드 및 코발트 페녹시드(페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 코발트 카르복실레이트, 예컨대, 코발트 포르메이트, 코발트 아세테이트, 코발트 프로피오네이트, 코발트 2-에틸헥사노에이트, 코발트 벤조에이트, 코발트 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 코발트 살리실레이트, 코발트 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 코발트 아세틸아세토네이트; 및 코발트 t-부틸아세틸아세토네이트, 각각의 경우에 Co(II) 및/또는 Co(III) 화합물임;
o) 텅스텐 화합물, 예컨대, 텅스텐 포스페이트; 텅스텐 피로포스페이트, 텅스텐 옥시드; 텅스텐 알콕시드, 예컨대, 텅스텐 메톡시드, 텅스텐 에톡시드, 텅스텐 이소프로폭시드, 텅스텐 t-부톡시드, 텅스텐 sec-부톡시드 등; 텅스텐 아릴옥시드, 예컨대, 텅스텐 페녹시드 및 텅스텐 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 텅스텐 카르복실레이트, 예컨대, 텅스텐 포르메이트, 텅스텐 아세테이트, 텅스텐 프로피오네이트, 텅스텐 2-에틸헥사노에이트, 텅스텐 벤조에이트, 텅스텐 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 텅스텐 살리실레이트, 텅스텐 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 텅스텐 아세틸아세토네이트; 및 텅스텐 t-부틸아세틸아세토네이트; 및
p) 철 (II) 및/또는 철 (III) 화합물, 예컨대, 철 포스페이트; 철 피로포스페이트, 철 옥시드; 철 알콕시드, 예컨대, 철 메톡시드, 철 에톡시드, 철 이소프로폭시드, 철 t-부톡시드, 철 sec-부톡시드 등; 철 아릴옥시드, 예컨대, 철 페녹시드 및 철 페녹시드(여기서 페녹시드 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨); 철 카르복실레이트, 예컨대, 철 포르메이트, 철 아세테이트, 철 프로피오네이트, 철 2-에틸헥사노에이트, 철 벤조에이트, 철 벤조에이트(여기서 벤조에이트 기 중 하나 이상은 알킬, CF3, 시아노, COCH3, 할로겐, 히드록실, 알콕실 등으로 고리-치환됨), 철 살리실레이트, 철 3,5-디-t-부틸 살리실레이트; 철 아세틸아세토네이트; 및 철 t-부틸아세틸아세토네이트(각각의 경우에 Fe(II) 및/또는 Fe(III) 화합물임).
본 발명의 촉매 착물(상기에 기술된 방법으로 제조된 것 포함)은 일부 실시형태에서 하기 화학식에 상응한다:
M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y ㆍ pM3 w A2 z
식 중, 변수는 상기에 기술된 바와 같다. M1 및 M4 각각은 가장 바람직하게는 아연이다. M2 및 M5 각각은 가장 바람직하게는 철 또는 코발트, 특히 코발트이다. M3 및 A2는 바람직하게는 M3 금속 화합물과 관련하여 상기 기술된 바와 같다. r은 가장 바람직하게는 6이고, t는 가장 바람직하게는 0이다. d는 가장 바람직하게는 0 내지 1이다. 조합된 M1 및 M4 금속 대 조합된 M2 및 M5 금속의 몰비는 바람직하게는 0.8:1 내지 20:1이다. M3 금속 대 조합된 M2 및 M5 금속의 몰비는 X선 형관 (XRF) 방법에 의해서 결정되는 경우 예를 들어, 0.002 내지 10일 수 있다. 촉매 착물에서 금속의 비는 촉매 제조 방법에서 사용된 비로부터 실질적으로 달라질 수 있다.
상기 방법에서의 화학식은 임의의 특별한 결정형 또는 촉매 복합체의 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d, M4 xA1 y 및 M3 w A2 z 성분 간의 공간적 또는 화학적 관계를 나타내는 것을 의도하지 않는다. 본 발명의 특정 촉매 착물의 주사 투과 전자 현미경 분석은, 이러한 실시형태에서 촉매 착물의 적어도 일부는 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 및 M3 금속 산화물(즉, M3 w Oz 상) 둘 모두를 갖는 혼성 입자를 포함한다는 것을 나타낸다. M4 xA1 y 상은, 존재하는 경우, M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상의 입자에 적어도 부분적으로 존재한다는 것으로 여겨진다. 이러한 혼성 입자에 더하여, 촉매 착물은 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 또는 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y 상의 입자 만을 함유할 수 있고, M4 xA1 y 상의 다른 입자 만을 함유할 수 있다. M3 금속의 일부는 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 내에 혼입될 수 있거나 또는 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y 상 내에 혼입될 수 있다.
특정 실시형태에서, 본 발명의 촉매 착물은 수불용성 아연 헥사시아노코발테이트의 입자와 M3 금속 산화물의 입자의 물리적 혼합물을 포함하고, M3 금속 산화물 입자는 아연 헥사시안코발테이트에 의해서 제공되는 코발트 1몰당 0.002 내지 10 몰의 M3 금속을 제공하는 양으로 존재하고, 추가로 여기서 M3 금속 산화물 입자는 기체 흡착 방법을 사용하여 측정되는 경우 적어도 1 m2/g의 표면적을 갖는다.M3 금속 산화물 입자의 표면적은 적어도 10 m2/g 또는 적어도 100 m2/g일 수 있고, 최대 예를 들어, 300 m3/g 이상일 수 있다. 이의 부피 평균 입자 크기는 100 μm 이하, 25 μm 이하, 1 μm 이하 또는 500 nm 이하일 수 있다. 이러한 물리적 혼합물은 예를 들어, 아연 헥사시아노코발테이트의 고체 입자를 형성하고, 그것을 M3 금속 산화물 입자와 배합함으로써 제조될 수 있다. 이것은 아연 헥사시아노코발테이트가 침전된 후에 아연 헥사시아노코발테이트 제조 방법의 임의의 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 최종 건조 전에 침전된 아연 헥사시아노코발테이트를 물 및/또는 리간드로 1회 이상 세척하는 것이 일반적이다. M3 금속 산화물은 임의의 이러한 세척 단계 동안 아연 헥사시아노코발테이트와 배합될 수 있다.
본 발명의 상기 양태 중 임의의 것의 촉매 착물은 알킬렌 옥시드를 중합시켜 폴리에테르를 제조하는 것에 유용하고, 알킬렌 옥시드와 이산화탄소를 공중합시켜 폴리카르보네이트를 제조하는 데 유용하다. 폴리에스터 폴리올은 또한 중합 촉매로서 본 발명의 촉매 착물을 사용하여 제조될 수 있다. 촉매 착물을 사용하여 제조된 폴리에테르는 예컨대, 계면활성제 및 산업용 용매 또는 윤활제 응용분야에 유용한 모노알코올, 및 예컨대, 중합체, 예컨대, 폴리우레탄의 제조를 위한 유용한 원료인 폴리올을 포함할 수 있다. 예는 폴리에테르 모노올 및 폴리올을 포함하며, 이것은 폴리에테르 혼성 모노올 및 폴리올, 예컨대, 폴리에테르 카르보네이트 모노올 및 폴리올, 및 폴리에테르 에스터 모노올 및 폴리올을 포함한다.
폴리에테르는 (1) 촉매 착물을 알코올 또는 카르복실-함유 출발제 화합물과 배합하는 단계; (2) 알킬렌 옥시드를 첨가하여 중합 혼합물을 형성하는 단계, 및 이어서 (3) 중합 혼합물을 중합 조건에 적용하는 단계를 포함하는 방법으로 본 발명에 따라서 편리하게 제조된다. 이산화탄소는 폴리카르보네이트가 제조되는 경우 중합 단계 동안 존재한다.
출발제 화합물의 주요 기능은 분자량 제어를 제공하고, 폴리에테르 생성물이 갖는 히드록실 기의 수를 확립하는 것이다. 히드록실-함유 출발제 화합물은 1개 이상(예를 들어, 2개 이상)의 히드록실 기 및 12개 이상의 히드록실 기를 함유할 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 응용분야에서 사용하기 위한 폴리올을 제조하기 위한 출발제는 통상적으로 분자당 2 내지 8개의 히드록실 기를 가질 것이다. 일부 실시형태에서, 출발제 화합물은 2 내지 4개 또는 2 내지 3개의 히드록실 기를 가질 것이다. 다른 실시형태에서, 출발제 화합물은 4 내지 8개 또는 4 내지 6개의 히드록실 기를 가질 것이다. 출발제 화합물은 서로에 대해서 1,2- 또는 1,3-위치에 존재하는 적어도 2개의 히드록실 기를 가질 수 있다(히드록실 기 중 하나가 "1" 위치로서 결합된 탄소 원자를 취함). 출발제 화합물의 혼합물이 사용될 수 있다.
출발제 화합물은 모노올 또는 폴리올 생성물의 히드록실 당량보다 더 낮은 히드록실 당량을 가질 것이다. 그것은 30 내지 500 이상의 히드록실 당량을 가질 수 있다. 당량은 최대 500, 최대 250, 최대 125, 및/또는 최대 100일 수 있다.
예시적인 출발제는 글리세린, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 1,4-부탄 디올, 1,6-헥산 디올, 1,8-옥탄 디올, 시클로헥산 디메탄올, 글리세린, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 수크로스, 페놀 및 폴리페놀 출발제, 예컨대, 비스페놀 A 또는 1,1,1-트리스(히드록시페닐)에탄, 중합 생성물의 히드록실 당량보다 더 낮은 히드록실 당량을 갖는 이들 중 임의의 것의 알콕실레이트(예컨대, 에톡실레이트 및/또는 프로폭실레이트)를 포함하지만 이들로 제한되지 않는다. 출발제 화합물은 또한 물일 수 있다. 출발제는, 특히 출발제가 염기의 존재 하에서 제조된 경우(종종 글리세린의 경우에서와 같음), 소량의 산으로 중화되거나 또는 소량의 산을 함유할 수 있다. 산이 존재하는 경우, 산은 예를 들어 미국 특허 6,077,978에 기재된 바와 같이 출발제의 중량을 기준으로 약 10 내지 100 ppm의 양으로 존재할 수 있다. 산은 미국 특허 공개 2005-0209438에 기재된 바와 같이 출발제의 중량을 기준으로 100 내지 1000 ppm과 같은 다소 더 많은 양으로 사용될 수 있다. 출발제를 촉매 착물과 배합하기 전에 또는 후에 산을 출발제에 첨가할 수 있다.
특정 출발제가 특정 장점을 제공할 수 있다. 트리에틸렌 글리콜이 폴리에테르 디올을 제조하기 위한 배치식 및 반배치식 공정에 사용하기에 특히 바람직한 출발제인 것을 발견하였다. 트리프로필렌 글리콜 및 디프로필렌 글리콜이 또한 본 발명의 촉매 착물과 함께 사용하기에 특히 양호한 출발제인 것을 발견하였다.
알킬렌 옥시드는 예를 들어, 에틸렌 옥시드, 1,2-프로필렌 옥시드, 2,3-프로필렌 옥시드, 1,2-부탄 옥시드, 2-메틸-1,2-부탄옥시드, 2,3-부탄 옥시드, 테트라히드로푸란, 에피클로로히드린, 헥산 옥시드, 스티렌 옥시드, 디비닐벤젠 디옥시드, 글리시딜 에테르, 예컨대, 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 알릴 글리시딜 에테르 또는 다른 중합성 옥시란일 수 있다. 폴리에테르를 제조하기에 바람직한 알킬렌 옥시드는 1,2-프로필렌 옥시드, 또는 적어도 40 중량%(바람직하게는 적어도 80 중량%)의 프로필렌 옥시드 및 최대 60 중량%(바람직하게는 최대 20%)의 에틸렌 옥시드의 혼합물이다.
본 발명에 따라서 폴리카르보네이트를 제조하는 경우, 바람직한 알킬렌 옥시드는 프로필렌 옥시드 또는 프로필렌 옥시드와 에틸렌 옥시드의 혼합물이다. 폴리카르보네이트는 예를 들어, 카르보네이트 링키지의 형태의 1 내지 20 중량%, 특히 1 내지 15 중량% 또는 2 내지 10 중량%의 CO2를 함유할 수 있다.
본 발명에 따라서 폴리에테르 또는 폴리카르보네이트를 제조하는 데 사용되는 중합 조건은 전형적으로 승온을 포함한다. 중합 온도는 예를 들어, 80 내지 220℃(예를 들어, 120 내지 190℃)일 수 있다. 중합 반응은 통상적으로 초대기압에서 수행될 수 있지만, 대기압 또는 심지어는 대기압 미만의 압력에서 수행될 수 있다.
합리적인 중합 속도를 제공하기 위해서 충분한 촉매 착물이 사용될 수 있지만, 일반적으로 타당한 중합 속도와 일관되게 촉매 착물을 가능한 적게 사용하는 것이 바람직한데, 그 이유는 이 둘이 촉매 비용을 감소시키고, 촉매 수준이 충분히 낮은 경우, 생성물로부터 촉매 잔류물을 제거할 필요성을 제거할 수 있기 때문이다. 촉매 착물의 양은 생성물의 중량을 기준으로 1 내지 5000 ppm일 수 있다. 촉매 착물의 양은 생성물의 중량을 기준으로, 적어도 2 ppm, 적어도 5 ppm, 적어도 10 ppm, 적어도 25 ppm, 또는 최대 500 ppm 또는 최대 200 ppm 또는 최대 100 ppm일 수 있다. 촉매 착물의 양은 생성물의 중량 기준으로 백만부당 0.25 내지 20, 0.5 내지 10, 0.5 내지 1 또는 0.5 내지 2.5 중량부의 코발트를 제공하도록 선택될 수 있다.
중합 반응은 경험하는 압력 및 온도에 적합한 임의의 유형의 용기에서 수행될 수 있다. 연속식 또는 반배치식 방법에서, 용기는, 알킬렌 옥시드 및 추가 출발제 화합물 및 촉매 착물이 반응 동안 도입될 수 있는 하나 이상의 유입구를 가져야 한다. 연속식 방법에서, 반응기 용기는, 부분적으로 중합된 반응 혼합물의 일부가 배출될 수 있는 적어도 하나의 유출구를 포함해야 한다. 반배치식 작동에서, 알킬렌 옥시드(및 선택적으로 추가의 출발제 및 촉매 착물)가 반응 동안 첨가되지만, 생성물은 통상적으로 중합이 완결될 때까지 제거되지 않는다. 출발 물질을 주입하기 위한 다수의 지점을 갖는 관형 반응기, 루프 반응기 및 연속식 교반 탱크 반응기(CTSR)가 연속식 또는 반배치식 작업을 위한 모든 적합한 유형의 용기이다. 반응기는 열을 제공하거나 제거하는 수단이 장치되어야 하며, 따라서 반응 혼합물의 온도는 필요한 범위 내에서 유지될 수 있다. 적합한 수단은 열 유체를 위한 다양한 유형의 재킷 및 다양한 유형의 내부 또는 외부 가열기 등을 포함한다. 연속적으로 배출되는 생성물에 대해서 수행되는 냉각(cook-down) 단계는 상당한 역혼합이 발생하는 것을 방지하는 반응기에서 편리하게 수행된다. 파이프 또는 관형 반응기에서의 플러그 유동 작업은 이러한 냉각 단계를 수행하는 바람직한 방식이다.
상기 방법 중 임의의 것에서 수득된 생성물은 총 중량을 기준으로, 최대 0.5 중량%의 미반응 알킬렌 옥시드; 소량의 출발제 화합물 및 이의 저분자량의 알콕실레이트; 및 소량의 기타 유기 불순물 및 물을 함유할 수 있다. 휘발성 불순물은 생성된 모노올 또는 폴리올로부터 플래싱(flashing) 또는 스트리핑되어야 한다. 생성물은 전형적으로 촉매 잔류물을 함유한다. 이러한 잔류물을 생성물 중에 남겨두는 것이 일반적이지만, 이것은 바람직한 경우 제거될 수 있다. 폴리올을 스트리핑함으로써 수분 및 휘발성 물질이 제거될 수 있다.
촉매 착물 및 이의 잔류물은 바람직한 경우 생성된 생성물 중에 남아있을 수 있다. 이것은 최종 생성물로부터 여과될 필요는 없다.
본 발명의 촉매 착물을 사용하여 제조된 폴리에테르는 특히 폴리우레탄계 생성물을 제조하기에 유용할 수 있다. 예시적인 폴리우레탄계 생성물은 발포체(예컨대, 성형 발포체, 슬랩스톡 발포체, 고 탄성 발포체, 점탄성 발포체, 강성 발포체 등), 접착제, 실란트, 코팅, 엘라스토머, 복합체 등을 포함한다.
하기 실시예는 예시적인 실시형태를 예시하기 위해서 제공되지만, 이의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다. 달리 나타내지 않는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량 기준이다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교 샘플 A 내지 비교 샘플 C
실시예 1의 제조: 염화아연(16.00 그램, 117.4 mmol), tert-부틸 알코올(20 mL) 및 탈이온수(20 mL)의 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 40℃까지 가열시킨다. 그 다음, 알루미늄 sec-부톡시드(표 1에 제시된 바와 같은 양) 및 수성 HCl(48 μL, 0.001 M)을 플라스크에 첨가하고, 혼합물을 10분 동안 주변 조건에서 교반한다. 다음으로, 물(40 mL)과 사전 혼합된 포타슘 헥사시아노코발테이트(3.44 그램, 10.4 mmol)의 용액을 2.5시간에 걸쳐서 적가한다. 이어서 대략 20시간의 기간 후에 백색 젤이 형성될 때까지 플라스크 내의 혼합물을 환류 하에서 가열시킨다. 생성된 젤을 물(60 mL) 및 tert-부틸 알코올(60 mL) 중에 분산시키고, 15분의 기간 동안 원심분리시킨다(5000 rpm). 용매를 경사분리시키고, 생성된 물질을 다시 물(60 mL)과 tert-부틸 알코올(60 mL)의 혼합물 중에 분산시킨다. 생성된 분산액을 35분 동안 55℃까지 가열시키고, 이어서 15분의 기간 동안 원심분리시킨다(5000 rpm). 이어서, 생성된 물질을 부피 기준으로 50/50의 증류수와 tert-부틸 알코올의 혼합물로 4회 세척하고, tert-부틸 알코올(120 mL)을 사용하여 1회 더 세척한다. 세척된 물질을 진공 하에서 70℃에서 밤새 일정한 압력(10 mbar 미만)으로 건조시킨다. 생성된 건조된 고체를 밀링하여 미분 분말의 형태의 촉매 샘플을 형성한다.
제제에 첨가되는 알루미늄 sec-부톡시드의 양을 변화시킨 것을 제외하고는 동일한 방식으로 실시예 2 내지 실시예 4 및 비교 샘플 A 및 B를 제조한다. 비교 샘플 C의 제조에서 알루미늄 sec-부톡시드가 전부 제거된다. 이러한 다양한 샘플에 대한 촉매 제제에 첨가되는 코발트:아연:알루미늄의 몰비를 하기 표 1에 나타낸다. 방법에서 코발트:아연:알루미늄의 몰비는 XRF에 의해서 결정되며, 결과는 표 1에 제시된 바와 같다.
촉매 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교 샘플 A, B 및 C를 사용하여 반배치식 방법으로 폴리에테르 폴리올을 제조한다. 디프로필렌 글리콜(475.4 g) 및 142.0 밀리그램의 촉매 샘플(생성물의 예상된 질량을 기준으로 100 ppm(parts per million)을 제공하기에 충분함)을 7 L의 저크하임(Juchheim) 반응기에 60℃에서 첨가하고, 무수 질소 하에서 50 rpm에서 교반한다. 반응기를 닫고, 100℃ 및 400 rpm으로 설정한다. 이어서, 반응기 내의 분위기를 무수 질소로 퍼징하고, 진공을 적용한다. 절차의 이 부분을 4회 더 반복한다. 반응기를 격리시키고, 진공 하에서 1시간 동안 160℃에서 두어 출발 물질을 건조시킨다. 이어서 140 g의 프로필렌 옥시드를 동일한 온도에서 반응기에 첨가한다. 이것은 내부 반응기 압력을 약 3 bar 게이지(304 kPa)로 상승시킨다(본 명세서에 보고된 모든 압력은 달리 제시되지 않는 한 게이지 압력임). 반응기 내부의 압력을 촉매 활성화가 발생했음을 나타내는 압력 강하에 대해 지속적으로 모니터링한다. 반응기 압력이 1 bar(101 kPa)로 떨어지는 데 필요한 시간이 활성화 시간으로서 주목된다. 공정 시작 40분 후(또는 촉매가 40분 후에도 아직 활성화되지 않은 경우에는 촉매 활성화 시), 868.8 g의 프로필렌 옥사이드를 160℃에서 반응에 공급한다. 공급 속도는 공급 동안 내부 압력이 4 bar(405 kPa)에 도달하지 않는 한 1시간에 걸쳐서 0에서 29 g/min으로 선형으로 증가되고, 이 경우 압력이 3.5 bar(354 kPa)로 떨어질 때까지 공급 속도가 중단되며, 이 시점에 공급이 재개된다. 따라서, 프로필렌 옥시드 첨가를 위한 가능한 가장 짧은 시간은 60분이며, 이것은 프로필렌 옥시드 공급 동안 반응기 압력이 압력 한계에 도달하지 않는 경우에만 얻을 수 있다. 프로필렌 옥시드가 완결된 후, 반응 혼합물은 15분 동안 160℃에서 소모된다. 이어서, 진공을 적용하여 임의의 미반응 프로필렌 옥시드를 제거한다. 이어서 반응기를 100℃까지 냉각시키고, 200 ppm의 항산화제를 무수 질소 하에서 반응 혼합물에 첨가한다. 이어서, 생성물을 주변 온도까지 냉각시키고, 수집한다. 배치 크기는 각각의 경우에 대략 1421.8 그램이다. 생성물 분자량은 400 g/mol이다. 중합 동안, 반응 혼합물의 히드록실 함량은 약 20 중량%에서 약 4.25 중량%으로 감소된다.
촉매의 활성도의 지시자로서의 내부 반응기 압력을 반응 동안 모니터링한다. 이러한 중합 조건은, 저분자량의 출발제(디프로필렌 글리콜)로 인해서, 종래의 복금속 시아니드 촉매에 대한 어려운 도전을 나타낸다. 종래의 DMC 촉매는 고농도의 히드록실 기의 존재 하에서 불량하게 기능하는데, 이것은 예컨대, 출발제 분자량이 낮은 이와 같은 반배치식 방법의 초기 단계 동안의 경우이다. 이러한 이유로 인해서 프로필렌 옥시드 공급 속도는 촉매 활성화 후에 점차적으로 증가된다. 촉매 활성도 및 이에 따른 중합 속도는 생성물 분자량이 증가할수록 증가한다고 예상되며, 이것은 프로필렌 옥시드가 보다 신속하게 소모되는 것을 가능하게 하여, 따라서 더 신속하게 공급되는 것을 가능하게 한다.
도 1은 비교 샘플 C에 대한 반응기 압력 대 시간의 플롯(라인 1) 및 프로필렌 옥시드 공급 속도 대 시간의 플롯(라인 21)이다. 라인 1의 부분 2는 초기 프로필렌 옥시드 공급 동안 반응기 압력의 증가를 나타낸다. 압력은 약 3 bar(303 kPa)까지 증가한다. 라인 1의 부분 3에 제시된 이어지는 반응기 압력의 느린 감소는, 촉매가 활성화됨에 따른 프로필렌 옥시드의 소모를 나타낸다. 압력이 1 bar(101 kPa)까지 감소하는 시간은, 공정의 출발 후 약 55분인 지점 A로 표시된다. 지점 A는 촉매 활성화 시간으로서 간주된다. 라인 1의 부분 4는 후속 프로필렌 옥시드 공급이 시작됨에 따른 압력의 증가를 나타낸다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 반응기 압력은 30 내지 40분 내에 4 bar(405 kPa)의 압력에 도달한다. 이 시간 동안, 프로필렌 옥시드 공급 속도는 10 g/분까지 도달하지만, 반응기 압력 한계에 도달할 때 주기적으로 중단되거나 느려져야 한다.
라인 1의 부분 5는, 촉매의 활성이 공정의 시작으로부터 대략 200분까지 연장되는 기간 동안 매우 낮게 유지됨을 나타낸다. 거의 모든 시간 동안, 해당 시간 기간 동안(라인 21에 의해 나타낸 바와 같이) 2 내지 7 g/분의 낮은 공급 속도로 프로필렌 옥사이드를 공급하는 것이 단지 가능하고; 더 높은 공급 속도는 내부 압력 한계가 초과되게 할 것이다. 180 내지 190분 후에야 촉매 활성이 실질적으로 증가되고, 이것은 프로필렌 옥시드 공급 속도가 25 내지 30 g/분으로 증가되도록 한다. 이 지점에서, 라인 1의 부분 6에 나타낸 바와 같이, 신속한 공급 속도에도 불구하고 반응기 압력이 실질적으로 감소된다. 반응의 이 지점에서, 프로필렌 옥시드는 30 g/분을 초과하는 속도로 소모될 것이다. 프로필렌 옥시드 공급물의 전체량(868.6 그램)은 공정의 출발 210 내지 220분 후에 소모된다. 라인 1의 부분 7은 모든 프로필렌 옥시드가 반응기에 공급된 후 최종 분해 단계 동안 반응기 압력을 나타낸다.
도 1은 이러한 중합 조건의 심각성을 나타낸다. 출발제는 낮은 당량을 갖고, 상당한 양의 분자량에 도달될 때까지 반응의 시작 시에 높은 농도로 존재한다. 이러한 조건은, 촉매가 심지어 활성화되기 어렵게 하고, 촉매가 활성화될 때, 이러한 조건은 대부분의 중합 과정 동안 촉매가 느리게 기능하게 한다. 이것은 더 높은 농도의 촉매를 사용함에도 불구하고 그러하다.
비교 샘플 A는 비교 샘플 C와 유사한 압력 곡선을 나타낸다. 촉매 활성화는 65 내지 70분이 필요하다. 프로필렌 옥시드 공급 속도는 공정 시작 후 약 180분까지 5 g/분 이하로 제한되고, 이 지점에서 분당 30 g을 초과하는 프로필렌 옥시드의 신속한 중합이 시작된다. 촉매에 매우 소량의 알루미늄을 첨가하는 것은 촉매 성능에 거의 영향을 미치지 않는다.
도 2는 실시예 1에 대한 상응하는 압력 대 시간(라인 1) 및 프로필렌 옥사이드 대 시간(라인 21) 플롯을 나타낸다. 참조 번호는 도 1의 대응 번호와 동일한 특징부를 지칭한다. 촉매 활성은 라인 1의 부분 3에 의해서 제시된 바와 같이, 본 실시예에서 매우 신속하다. 반응기 압력은 공정을 시작한 후 단지 10 내지 15분에 1 bar(101 kPa)로 떨어지고, 프로필렌 옥시드 공급이 시작되기 이전에 0.5 bar(50 kPa) 미만으로 계속 떨어진다. 라인 1의 부분 4는 프로필렌 옥시드 공급이 시작됨에 따라서 압력이 증가함을 나타낸다. 압력은, 프로필렌 옥시드 공급 속도가 15 내지 20 g/분까지 증가함에 따라서 3.5 내지 3.7 bar(355 내지 376 kPa)까지 상승한다. 비교 샘플 C에서 발생된 것보다 프로필렌 옥시드 공급 속도의 훨씬 더 빠른 램핑에도 불구하고 내부 압력 한계에 결코 도달하지 않음을 주목해야 한다. 피크 압력은 약 70분 이후에만 도달된다. 그 후, 반응기 압력은, 프로필렌 옥시드의 신속한 중합으로 인해서, 프로필렌 옥시드 공급 속도의 추가 증가에도 불구하고, 신속하게 감소한다(라인 1의 부분 6). 프로필렌 옥시드 전부는 공정의 시작 100분 이내에 공급된다. 도 1의 부분 5에 해당하는 라인 1의 부분은 존재하지 않음을 주목해야 한다. 촉매 실시예 1에서, 반응기 한계에 도달하는 것을 회피하기 위해서 프로필렌 옥시드 공급 속도를 제한할 필요가 없다. 이러한 시험의 매우 가혹한 조건에도 불구하고 이러한 우수한 결과가 달성된다. 실제로, 프로필렌 옥사이드 공급 속도를 증가시킴으로써, 이러한 조건 하에서 이러한 촉매를 사용하여 훨씬 더 신속한 중합이 획득될 수 있다. 이러한 데이터는, 또한 이러한 가혹한 조건 하에서도 더 낮은 촉매 농도가 사용될 수 있음을 시사한다.
실시예 1 내지 실시예 4 및 비교 샘플 A 내지 비교 샘플 C 각각에 대한 활성화 시간, 신속한 중합까지의 시간 및 프로필렌 공급을 완결하기까지의 시간은 하기 표 2에 나타낸 바와 같다:
표 2에서의 데이터로부터 인지될 수 있는 바와 같이, 종래의 DMC 촉매(Comp. C)의 성능은 긴 활성화 시간 및 신속한 중합의 개시까지의 긴 시간 및 프로필렌 옥시드 모두가 공급될 때까지의 긴 시간을 특징으로 한다. 비교 샘플 A는, 매우 소량의 알루미늄 화합물을 촉매 제제에 첨가하는 것은 촉매 성능에 실질적으로 영향을 미치지 않음을 나타낸다.
그러나, 실시예 1 내지 실시예 4는, 촉매의 첨가되는 알루미늄의 양이 코발트 몰당 약 0.003 내지 약 5.2 몰(특히 0.003 내지 약 3 몰 Al/몰 Co의 범위)인 경우에는, 촉매 활성화 속도 및 중합 속도 둘 모두가 매우 현저하게 증가함을 입증한다. 활성화 시간은 감소하고, 중합 속도는 극적으로 증가한다.
비교 샘플 B는 알루미늄의 양이 너무 많이 증가하면 촉매 활성도의 손실로 이어지는 것을 입증하는데, 이러한 다량의 알루미늄의 존재는 촉매 독으로서 작용하기 때문이다.
실시예 5 내지 실시예 9
실시예 5 내지 실시예 9는, 각각의 경우에 알루미늄 sec-부톡시드를 표 3에 언급된 바와 같이 33.6 mmol의 M3 금속 화합물로 대체한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 제조한다. 제제에서 그리고 촉매 생성물에 측정된 바와 같은 Co:Zn:M3 금속의 몰비를 표 3에 제시한다. 각각의 경우, 촉매는 상기 실시예와 관련하여 기술된 바와 같은 폴리올 제조 공정에서 평가된다. 활성화 시간, 신속한 중합의 개시까지의 시간 및 프로필렌 옥시드 첨가의 완결까지의 시간은 표 3에 나타낸 바와 같다.
실시예 5 내지 실시예 9 모두는 짧은 활성화 시간 및/또는 더 짧은 신속한 중합 개시 시간을 나타낸다. 하프늄-, 갈륨- 및 인듐-개질된 촉매가 특히 주목되는데, 이들 모두는 짧은 활성화 시간을 제공할 뿐만 아니라 본 실험에서 사용된 것보다 훨씬 더 신속한 프로필렌 옥시드 공급 속도를 허용할 것이다. 이러한 3가지 경우에서(상기 실시예 1 내지 실시예 4에서와 같이), PO 공급 속도는, 본 실험에서 수행된 것보다 상당히 더 신속하게 램핑될 수 있는데, 이는 PO 공급의 보다 더 신속한 완결 및 더 신속한 전체 공정 사이클 시간으로 이어질 것이다.
실시예 10 내지 실시예 12
실시예 10 내지 실시예 12는, 각각의 경우에 알루미늄 sec-부톡시드를 표 4에 언급된 바와 같이 33.6 mmol의 M3 금속 화합물로 대체한 것(Comp. 샘플 F의 경우에 단지 16.8 mmol 및 Comp. 샘플 H의 경우에 11.2 mmol)을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방식으로 제조한다. 제제에서 그리고 촉매 생성물에 측정된 바와 같은 Co:Zn:M3 금속의 몰비를 표 4에 제시한다.
각각의 경우에, 촉매를, 활성화 시간 및 신속한 PO 중합의 개시까지의 시간의 예측을 허용하는 대안적인 폴리올 제조 공정에서 평가한다.
디프로필렌 글리콜(475.4 g) 및 충분한 촉매 샘플(생성물의 예상된 질량을 기준으로 100 ppm을 제공하기에 충분함)을 7 L의 저크하임 반응기에 60℃에서 첨가하고, 무수 질소 하에서 50 rpm에서 교반한다. 반응기를 닫고, 교반하면서 100℃로 설정한다. 이어서, 반응기 내의 분위기를 무수 질소로 1회 이상 퍼징한다. 이어서, 반응기를 질소로 대기압(절대)까지 충전시킨다. 이어서 77.4 g의 프로필렌 옥시드를 동일한 온도에서 반응기에 첨가한다. 이것은 내부 반응기 압력을 약 3 bar 게이지(305 kPa)로 상승시킨다. 반응기 내부의 압력을 촉매 활성화가 발생했음을 나타내는 압력 강하에 대해 지속적으로 모니터링한다. 반응기 압력이 1 내지 1.5 bar(101 내지 151 kPa)로 떨어지는 데 필요한 시간이 활성화 시간으로서 주목된다. 촉매가 활성화되었을 때, 868.8 g의 프로필렌 옥시드를 160℃에서 반응에 공급한다. 공급 속도는 공급 동안 내부 압력이 4.5 bar(456 kPa)에 도달하지 않는 한 1시간에 걸쳐서 0에서 5 mL/분으로 선형으로 증가되고, 이 경우 압력이 4 bar(405 kPa)로 떨어질 때까지 공급 속도가 감소되며, 이 시점에 공급 속도가 다시 증가된다. 프로필렌 옥시드가 완결된 후, 반응 혼합물은 15분 동안 160℃에서 소모된다. 이어서, 진공을 적용하여 임의의 미반응 프로필렌 옥시드를 제거한다. 이어서 반응기를 100℃까지 냉각시키고, 200 ppm의 항산화제를 무수 질소 하에서 반응 혼합물에 첨가한다. 이어서, 생성물을 주변 온도까지 냉각시키고, 수집한다. 배치 크기는 각각의 경우에 대략 1422 그램이다.
도 3은 반응기 압력 대 시간의 플롯(라인 11) 및 실시예 12에 대한 프로필렌 옥시드 공급 속도의 플롯(라인 21)이다. 실시예 10 내지 실시예 12에 대한 중합 공정은 (이전 실시예에서와 같은 진공이 아닌) 질소 하에서 수행되기 때문에, 반응기 압력 대 시간 곡선의 형상은 도 1과 관련하여 기술된 것과 다소 상이하다. 라인 21의 부분 12는 프로필렌 옥시드 공급 속도가 5 mL/min(라인 21의 부분 22)인 동안, 초기 프로필렌 옥시드 공급 동안 반응기 압력의 증가를 나타낸다. 압력은 이 단계 동안 약 65 psig(448 kPa)까지 증가한다. 라인 11의 부분 13에 제시된 이어지는 반응기 압력의 느린 감소는, 촉매가 활성화됨에 따른 프로필렌 옥시드의 소모를 나타낸다. 압력이 2 bar(202 kPa)까지 감소하는 시간은, 공정의 출발 후 약 33분인 지점 A로 표시된다. 지점 A는 촉매 활성화 시간으로서 간주된다. 라인 11의 부분 14는 후속 프로필렌 옥시드 공급이 시작됨에 따른 압력의 증가를 나타낸다. 라인 11의 부분 14가 나타내는 바와 같이, 반응기 압력은 대략 선형으로 증가되는데, 그 이유는 공정이 시작된 후 약 1시간(라인 11의 지점 B)에 반응기 압력이 4 bar(405 kPa) 압력 한계치에 도달할 때까지, 프로필렌 옥시드 공급 속도가 대략 20분에 걸쳐서 0에서 2 mL/min까지 단계식으로 램핑되기 때문이다. 이 기간 동안 프로필렌 옥시드가 소모되는 속도는 공급 속도보다 더 느리다. 따라서 공급 속도는 반응기 압력 한계보다 약간 더 낮은 반응기 압력을 유지하는 속도까지 감소되고; 이 기간은 라인 11의 부분 15에 상응한다. 약 20분의 이러한 기간 동안, 프로필렌 옥시드 공급 속도는 약 30분에 걸쳐서 1에서 3 mL/min으로 단지 서서히 증가될 수 있다. 라인 11의 부분 15는, 촉매의 활성이 공정의 시작으로부터 대략 90분까지 연장되는 기간 동안 매우 낮게 유지됨을 나타낸다. 신속한 중합의 개시는, 라인 11의 지점 C, 즉, 공정의 시작 후 약 90분에 나타난다. 이 지점 이후에, 반응기 압력은, 라인 11의 부분 16(압력) 및 라인 21의 부분 26(공급 속도)가 나타내는 바와 같이, 프로필렌 옥시드 공급 속도가 5 mL/min까지 신속하게 증가되더라도 떨어진다. 이러한 반응 지점에서 그리고 그 후에, 프로필렌 옥시드는 5 mL/분을 초과하는 속도로 소모될 것이다. 도 3에 나타낸 반응기 압력은, 공정의 시작 시에, 단지 1 bar(101 kPa)이지만, 반응기가 충전되고, 헤드 스페이스 부피가 감소됨에 따라서 꾸준히 증가하는 질소 분압을 포함함을 주목해야 한다. 반응기 압력은 라인 11의 부분 17이 나타내는 기간 동안 약 25 psig(172 kPa)의 일정한 값에 도달하는데, 이 값은 거의 전적으로 질소 분압으로 인한 것이며, 이 지점에서 프로필렌 옥시드 분압은 0에 근접한다. 이 지점에서 중합 속도는 바람직한 경우 프로필렌 옥시드가 실질적으로 더 높은 속도로 공급될 수 있는 정도이다. 프로필렌 옥시드 공급물의 전체량은 공정의 출발 110분 후에 소모된다. 라인 11의 부분 18은 모든 프로필렌 옥시드가 반응기에 공급된 후 최종 분해 단계 동안 반응기 압력을 나타낸다. 이러한 공정 단계 동안 이러한 압력은 헤드스페이스 내의 질소의 존재로 인해서 거의 전체이다.
활성화 시간 및 신속한 중합의 개시까지의 시간은 표 4에 나타낸 바와 같다.
실시예 10 내지 실시예 12 모두는, Comp. 샘플 C보다 더 신속한 활성화 및 더 빠른 신속한 중합 개시를 입증한다.
실시예 13 내지 실시예 19 및 비교 샘플 D 내지 비교 샘플 H
아연 헥사시아노코발테이트 촉매 착물의 제조. 염화아연(48.00 그램, 352.1 mmol), tert-부틸 알코올(60 mL) 및 탈이온수(60 mL)의 혼합물을 둥근 바닥 플라스크에서 40℃까지 가열시킨다. 수성 HCl(144 μL, 0.001 M)을 플라스크에 첨가하고, 혼합물을 10분 동안 주변 조건에서 교반한다. 다음으로, 물(80 mL)과 사전 혼합된 포타슘 헥사시아노코발테이트(10.37 그램, 31.2 mmol)의 용액을 2.5시간에 걸쳐서 적가한다. 이어서 (대략 20시간의 기간 후에) 백색 젤이 형성될 때까지 혼합물을 환류 하에서 가열시킨다. 생성된 젤을 물(180 mL) 및 tert-부틸 알코올(180 mL) 중에 분산시키고, 이어서 15분 동안 원심분리시킨다(5000 rpm). 용매를 경사분리시키고, 생성된 물질을 다시 물(180 mL)과 tert-부틸 알코올(180 mL)의 혼합물 중에 분산시킨다. 생성된 분산액을 35분 동안 55℃까지 가열시키고, 이어서 15분의 기간 동안 원심분리시킨다(5000 rpm). 이어서, 생성된 물질을 부피 기준으로 50/50의 증류수와 tert-부틸 알코올의 혼합물로 4회 세척하고, 이어서 tert-부틸 알코올(180 mL)을 사용하여 1회 더 세척한다. 세척된 물질은 진공 하에서 60℃에서 밤새 일정한 압력(10 mbar 미만)으로 건조시킨다. 생성된 건조된 고체를 밀링하여 미분 분말의 형태의 DCM 촉매 샘플을 형성한다. 이것을 비교 샘플 D라고 지정한다.
실시예 13 내지 실시예 19 및 비교 샘플 E 내지 비교 샘플 H를 제조하기 위해서, 1-그램 부분의 비교 샘플 D를 표 5에 제시된 바와 같이 t-부탄올과 M3 금속 화합물의 혼합물 중에서 슬러리시킨다. 비교 샘플 D의 양은 대략 0.2 그램, 또는 약 3.39 밀리몰의 코발트를 제공하기에 충분하다. 생성된 슬러리를 다시 원심분리시키고, 상기에서와 같이 건조시키고, 밀링한다. 각각의 경우에 결과는, 아연 헥사시아노코발테이트 착물의 입자와 M3 금속 화합물의 입자의 물리적 혼합물이다. 두 입자 유형의 일부 응집이 존재할 수 있다.
실시예 13 내지 실시예 19 및 비교 샘플 D 내지 비교 샘플 H를, 실시예 1 내지 실시예 4와 관련하여 기술된 중합 방법을 사용하여, 활성화 시간 및 신속한 중합의 개시까지의 시간에 대해서 평가한다. 결과는 표 5에 나타낸 바와 같다.
실시예 14 내지 실시예 19는 비교 샘플 D보다 더 짧은 활성화 시간 및/또는 신속한 중합 개시 시간을 나타낸다. 안티몬, 칼슘, 구리 및 바륨 화합물을 함유하는 촉매 혼합물은 대조군보다 훨씬 더 불량하게 기능한다.
실시예 20 및 비교 샘플 I
비교 샘플 I: 260 분자량의 글리세린 프로폭실레이트(115.6 g)를 실시예 10 내지 실시예 12에 기술된 일반적인 중합 조건을 사용하여 84.4 그램의 프로필렌 옥시드로 프로폭실화시킨다. 촉매는 0.3 g의 상업적으로 입수 가능한 아연 헥사시아노코발테이트 촉매 착물(생성물의 예측된 질량을 기준으로 백만부당 150 ppm을 제공하기에 충분함)이다. 촉매는 275분 후에도 활성화되지 않는다.
실시예 20은, 약 155 m2/그램의 표면적을 갖는 알루미늄 옥시드 0.168 g을 디프로필렌 옥시드와 아연 헥사시안코발테이트의 혼합물에 첨가한 것을 제외하고는, 동일한 방식으로 수행한다. 촉매는 약 35분 후 활성화되고, 신속한 중합의 개시는 약 110분 후에도 발생한다. 약 425의 분자량을 갖는 폴리에테르 트리올이 수득된다.
실시예 20의 조건은 이전 실시예의 것보다 훨씬 더 가혹한데, 그 이유는 삼작용성 출발제 및 낮은 당량(약 140)의 생성물의 사용으로 인한 것이다. 중합 공정의 종료 시에도 히드록실 농도는 12%이다.
실시예 21
0.046 g의 촉매 실시예 3을 130.6 g의 700 분자량 글리세린-개시된 폴리(프로필렌 옥시드) 중에 현탁시키고, 120분 동안 초음파처리하고, 질소 하에서 90분 동안 130℃에서 건조시킨다. 이어서, 반응기를 CO2로 70 psig(483 kPa)에서 4회 패딩한 후, 매번 압력을 해제하였다. 반응기 내용물을 145℃로 가열시키고, CO2로 60 psig(414 kPa)로 가압시킨다. 이어서, 14.8 g의 PO를 첨가한다. 압력이 다시 60 psig(414 kPa)로 감소될 때, 반응기 압력이 98 psig(676 kPa)에 도달할 때까지 CO2를 반응기에 공급하고, 이 시간에 반응기 온도는 110℃가 된다. 이어서, 압력이 103 psig(710 kPa)에 도달될 때까지 PO 및 CO2를 반응기에 동시에 공급한다. 이어서 PO의 첨가를 분당 1 mL의 속도로 계속한다. CO2를 첨가함으로써 반응기 압력을 98 내지 103 psig(676 내지 710 kPa)에 걸친 압력 대역으로 제어한다. 총 294 mL의 PO가 반응기에 공급될 때까지 이 공정을 유지시킨다. 그 다음, 반응기를 실온까지 냉각시키고, 압력을 배출시키고, 반응기를 질소로 퍼징한다.
GPC 및 IR 분석은, 생성물이 2031 g/mol의 수평균 분자량, 1.06의 다분산 지수를 갖고, 생성물의 96.7 wt%는 4.43 wt%의 CO2를 함유하는 폴리올로 이루어지고, 생성물의 3.3 wt%는 프로필렌 카르보네이트임을 나타낸다.

Claims (26)

  1. 촉매 착물의 제조 방법으로서,
    a) 출발 용액을 형성하는 단계로서, 상기 출발 용액은 i) 물 및 액체 지방족 알코올 중 적어도 1종을 포함하는 용매를 포함하고, 상기 용매에는 그 중에 ii) M2 금속 시아노메탈레이트 기를 갖는 시아노메탈레이트 화합물 및 iii) 시아노메탈레이트 화합물과 반응하여 수불용성 M1 금속 시아노메탈레이트를 형성하는 M1 금속 염이 용해되어 있고, 출발 용액은 시아노메탈레이트 화합물 1 몰당 0.01 내지 10 몰의, iii) M1 금속 염과 상이한 적어도 1종의 M3 금속 화합물을 더 함유하고, 상기 M3 금속 화합물은 알루미늄, 하프늄, 갈륨, 인듐 및 철로부터 선택되는 M3 금속의 화합물이고, M3 금속은 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 디티오포스페이트, 포스페이트 에스터, 티오포스페이트 에스터, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온에 결합되고, 상기 M3 금속 화합물은 할라이드 음이온이 없는, 상기 출발 용액을 형성하는 단계; 및
    b) 시아노메탈레이트 화합물 및 M1 금속 염을 반응시켜 M1 금속 시아노메탈레이트를 포함하는 수불용성 촉매 착물을 형성하는 단계를 포함하고,
    여기서 상기 M1 금속은 Zn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 선택되고,
    상기 M2 금속은 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2로부터 선택되는,
    제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수불용성 촉매 착물을, 물 및 액체 착물화제(complexing agent) 중 적어도 1종을 포함하는 세척 액체로 세척하는 단계 c)를 더 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 촉매 착물을 건조시켜 고체를 형성하는 단계 d)를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, M1은 아연이고, 상기 시아노메탈레이트 화합물은 헥사시아노코발테이트 화합물인, 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 M3 금속 화합물은 (a) M3 금속 산화물에 대한 전구체(전구체는 단계 a) 및/또는 단계 b)의 조건 하에서 반응하여 M3 금속 산화물을 형성함) 및 (b) 미립자 M3 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 M3 금속 화합물은 M3 금속 산화물인, 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 M3 금속 화합물은 M3 금속 알콕시드인, 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 출발 용액은 상기 M3 금속 화합물 1 몰당 적어도 5 몰의 물을 함유하는, 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 a)에서 상기 액체 지방족 알코올은 C3-C6 알칸올을 포함하는, 방법.
  14. 제2항에 있어서, 단계 c)에서 상기 액체 지방족 알코올은 C3-C6 알칸올 및 최대 8,000 g/mol의 수평균 분자량을 갖는 폴리에테르 알코올로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  15. 제1항의 방법으로 형성된, 폴리에테르 또는 폴리카르보네이트 제조용 수불용성 촉매 착물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 M2 금속 1몰당 0.002 내지 10 몰의 상기 M3 금속을 함유하는, 수불용성 촉매 착물.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 하기 화학식에 상응하는, 수불용성 촉매 착물:
    M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y ㆍ pM3 w A2 z
    [식 중, M1 및 M4는 각각 Zn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M2 및 M5는 각각 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M3은 적어도 1종의 알루미늄, 하프늄, 갈륨, 인듐 또는 철 금속 이온을 나타내고;
    X1은 M2 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
    X2는 M5 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
    A1은 할라이드, 니트레이트, 설페이트, 카르보네이트, 시아니드, 옥살레이트, 티오시아네이트, 이소시아네이트, 퍼클로레이트, 이소티오시아네이트, 알칸설포네이트, 아릴렌설포네이트, 트리플루오로메탄설포네이트 또는 C1-4 카르복실레이트를 나타내고;
    A2는 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온을 나타내고;
    b, c 및 d는 정전기적으로 중성인 착물을 반영하는 각각의 숫자이되, 단 b 및 c는 각각 0을 초과하고;
    x 및 y는 금속 염 M4 xA1 y에서 전하의 균형을 맞추는 정수이고;
    r은 4 내지 6의 정수이고;
    t는 0 내지 2의 정수이고;
    n은 0 내지 20의 수이고;
    p는 0.002 내지 10이고; w 및 z는 금속염 M3 w A2 z에서 전하의 균형을 맞추는 정수이되, 단 w는 1 내지 4임].
  18. 제17항에 있어서, M1 및 M4는 아연이고; M2 및 M5는 코발트인, 수불용성 촉매.
  19. 하기 화학식에 상응하는, 폴리에테르 또는 폴리카르보네이트 제조용 수불용성 촉매 착물:
    M1 b[M2(CN)r(X1)t]c[M5(X2)6]d ㆍ nM4 xA1 y ㆍ pM3 w A2 z
    [식 중, M1 및 M4는 각각 Zn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M2 및 M5는 각각 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M3은 적어도 1종의 알루미늄, 하프늄, 갈륨, 인듐 또는 철 금속 이온을 나타내고;
    X1은 M2 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
    X2는 M5 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
    A1은 할라이드, 니트레이트, 설페이트, 카르보네이트, 시아니드, 옥살레이트, 티오시아네이트, 이소시아네이트, 퍼클로레이트, 이소티오시아네이트, 알칸설포네이트, 아릴렌설포네이트, 트리플루오로메탄설포네이트 또는 C1-4 카르복실레이트를 나타내고;
    A2는 적어도 하나의 알콕시드, 아릴옥시, 카르복실레이트, 아실, 피로포스페이트, 포스페이트, 티오포스페이트, 아미드, 옥시드, 실록시드, 히드리드, 카르바메이트 또는 탄화수소 음이온을 나타내고;
    b, c 및 d는 정전기적으로 중성인 착물을 반영하는 각각의 숫자이되, 단 b 및 c는 각각 0을 초과하고;
    x 및 y는 금속 염 M4 xA1 y에서 전하의 균형을 맞추는 정수이고;
    r은 4 내지 6의 정수이고;
    t는 0 내지 2의 정수이고;
    n은 0 내지 20의 수이고;
    p는 0.002 내지 10이고;
    w 및 z는 금속염 M3 w A2 z에서 전하의 균형을 맞추는 정수이되, 단 w는 1 내지 4임].
  20. 제19항에 있어서, M1 및 M4는 아연이고; M2 및 M5는 코발트인, 수불용성 촉매 착물.
  21. M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상 및 M3 금속 산화물 상 둘 다를 갖는 혼성 입자를 포함하고,
    식 중, M1은 Zn2+, Fe2+, Co2+, Ni2+, Mo4+, Mo6+, Al3+, V4+, V5+, Sr2+, W4+, W6+, Mn2+, Sn2+, Sn4+, Pb2+, Cu2+, La3+ 및 Cr3+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M2는 Fe3+, Fe2+, Co3+, Co2+, Cr2+, Cr3+, Mn2+, Mn3+, Ir3+, Ni2+, Rh3+, Ru2+, V4+, V5+, Ni2+, Pd2+ 및 Pt2+로부터 독립적으로 선택되는 금속 이온을 나타내고;
    M3은 적어도 1종의 알루미늄, 하프늄, 갈륨, 인듐 또는 철 금속 이온을 나타내고;
    X1은 M2 이온과 배위하는 시아니드 이외의 기를 나타내고;
    b 및 c는 정전기적으로 중성인 착물을 반영하는 각각의 숫자이고;
    r은 4 내지 6의 정수이고;
    t는 0 내지 2의 정수인, 미립자(particulate)인, 폴리에테르 또는 폴리카르보네이트 제조용 수불용성 촉매 착물.
  22. 제21항에 있어서, 상기 M1 b[M2(CN)r(X1)t]c 상은 아연 헥사시아노코발테이트 상인, 미립자(particulate)인 수불용성 촉매 착물.
  23. 삭제
  24. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 M 2 금속 1몰당 0.002 내지 10 몰의 상기 M3 금속을 함유하는, 미립자(particulate)인 수불용성 촉매 착물.
  25. 수불용성 아연 헥사시아노코발테이트의 입자와 M3 금속 산화물의 입자의 물리적 혼합물을 포함하며, 여기서 M3은 알루미늄, 하프늄, 갈륨, 인듐 또는 철이고, 상기 M3 금속 산화물 입자는 아연 헥사시안코발테이트에 의해서 제공되는 코발트 1몰당 0.002 내지 10 몰의 M3 금속을 제공하는 양으로 존재하고, 추가로 상기 M3 금속 산화물 입자는 기체 흡착 방법을 사용하여 측정되는 경우 적어도 1 m2/g의 표면적을 갖는, 촉매 착물.
  26. 폴리카르보네이트의 제조 방법으로서, 히드록실-함유 출발제(starter), 적어도 1종의 알킬렌 옥시드, 이산화탄소 및 제15항, 제19항 및 제25항 중 어느 한 항의 촉매 착물을 포함하는 반응 혼합물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
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