KR20180022137A - 신규한 리간드 화합물 및 이를 포함하는 전이금속 화합물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 신규 리간드 화합물 및 이를 포함하는 전이금속 화합물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 신규한 구조의 전이금속 화합물은 올리핀계 중합체를 제조하는데 있어 중합 반응 촉매로 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 신규한 리간드 화합물 및 상기 리간드 화합물을 포함하는 전이금속 화합물에 관한 것이다.
기존의 폴리올레핀의 상업적 제조 과정에는 티타늄 또는 바나듐 화합물의 지글러-나타 촉매가 널리 사용되어 왔는데, 상기 지글러-나타 촉매는 높은 활성을 갖지만, 다활성점 촉매이기 때문에 생성 고분자의 분자량 분포가 넓으며 공단량체의 조성 분포가 균일하지 않아 원하는 물성 확보에 한계가 있었다.
이에 따라, 최근에는 티타늄, 지르코늄, 하프늄 등의 전이 금속과 사이클로펜타디엔 작용기를 포함하는 리간드가 결합된 메탈로센 촉매가 개발되어 널리 사용되고 있다. 메탈로센 화합물은 일반적으로 알루미녹산, 보레인, 보레이트 또는 다른 활성화제를 이용하여 활성화시켜 사용한다. 예를 들어, 사이클로펜타다이에닐기를 포함한 리간드와 두 개의 시그마 클로라이드 리간드를 갖는 메탈로센 화합물은 알루미녹산을 활성화제로 사용한다. 이러한 메탈로센 화합물의 클로라이드기를 다른 리간드(예를 들어, 벤질 또는 트리메틸실릴메틸기(-CH2SiMe3))로 치환하는 경우 촉매 활성도 증가 등의 효과를 나타내는 예가 보고되었다.
Dow 사는 1990년대 초반 [Me2Si(Me4C5)NtBu]TiCl2 (Constrained-Geometry Catalyst, CGC)를 미국특허 제5,064,802호 등에서 개시하였는데, 에틸렌과 알파-올레핀의 공중합 반응에서 CGC가 기존까지 알려진 메탈로센 촉매들에 비해 우수한 측면을 크게 다음과 같이 두 가지로 요약할 수 있다: (1) 높은 중합 온도에서도 높은 활성도를 나타내면서 고분자량의 중합체를 생성하며, (2) 1-헥센 및 1-옥텐과 같은 입체적 장애가 큰 알파-올레핀의 공중합성도 매우 뛰어나다는 점이다. 그 외에도 중합 반응 시, CGC 의 여러 가지 특성들이 점차 알려지면서 이의 유도체를 합성하여 중합 촉매로 사용하고자 하는 노력이 학계 및 산업계에서 활발히 이루어지고 있다.
그 중 하나의 접근 방법으로 실리콘 브릿지 대신에 다른 다양한 브릿지 및 질소 치환체가 도입된 금속 화합물의 합성과 이를 이용한 중합이 시도되었다. 최근까지 알려진 대표적인 금속 화합물들은 CGC 구조의 실리콘 브릿지 대신에 포스포러스, 에틸렌 또는 프로필렌, 메틸리덴 및 메틸렌 브릿지가 각각 도입되어 있으나, 에틸렌 중합 또는 에틸렌과 알파올레핀의 공중합에의 적용시에 CGC 대비하여 중합 활성도나 공중합 성능 등의 측면에서 뛰어난 결과들을 나타내지 못하였다.
다른 접근 방법으로는 상기 CGC의 아미도 리간드 대신에 옥시도 리간드로 구성된 화합물들 많이 합성되었으며, 이를 이용한 중합도 일부 시도된 바 있다.
그러나, 이러한 모든 시도들 중에서 실제로 상업 공장에 적용되고 있는 촉매들은 몇몇에 불과한 수준으로, 보다 향상된 중합 성능을 나타내는 촉매에 대한 요구가 여전히 지속되고 있는 실정이다.
본 발명은 높은 촉매활성, 선택도로 올레핀계 중합체를 제조할 수 있는 신규한 리간드 화합물 및 이를 포함하는 전이금속 화합물을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 리간드 화합물을 제공한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소; C1-20 알킬; C3-20 사이클로알킬; C2-20 알케닐; C6-20 아릴; C7-20 알킬아릴; C7-20 아릴알킬; 또는 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 C2-20 헤테로아릴이다.
본 발명에 따른 화합물은 올레핀계 중합체 제조용 촉매로 이용될 수 있는 전이금속 화합물의 리간드로 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 2개의 바이페닐-2-올이 각각 메틸렌에 의해 피리딘과 연결되어 있는 구조를 갖는다. 이때, 바이페닐-2-올의 산소 원자는 후술할 전이금속 화합물에서 전이금속과 공유 결합되고, 피리딘의 질소 원자는 전이금속과 배위 결합될 수 있다.
상기 화학식 1에서, R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소; C1-10 알킬; C6-10 아릴; 또는 N 원자를 1개 이상 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있다.
구체적으로, R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일일 수 있다.
더욱 구체적으로, R1, R3, R17 및 R19는 각각 독립적으로, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일이고, R2, R4 내지 R16 및 R18은 수소일 수 있다.
이때, R1 및 R19는 서로 동일하고, R3 및 R17은 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, R1 및 R19는 각각 독립적으로, 페닐 또는 카바졸일이고, R3 및 R17은 tert-부틸일 수 있다.
구체적으로 예를 들어, R1 및 R19는 각각 독립적으로, 페닐 또는 9H-카바졸-9-일이고, R3 및 R17은 tert-부틸일 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1A로 표시될 수 있다:
[화학식 1A]
상기 화학식 1A에서,
R1, R3, R17 및 R19에 대한 설명은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 하기 화합물 1-1 또는 1-2일 수 있다:
한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 1과 같이 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
[반응식 1]
상기 반응식 1에서, R1 내지 R19에 대한 설명은 앞서 화학식 1에서 정의된 바와 같다.
상기 단계 1 및 2는, 화학식 A-1로 표시되는 화합물에 n-부틸리튬 및 ZnBr2를 순차적으로 가하여 중간체로 화학식 A-2로 표시되는 화합물을 생성한 후, 백금 촉매의 존재 하에서 화학식 A-3으로 표시되는 화합물을 가하여 화학식 A-4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다. 구체적으로, 화학식 A-2로 표시되는 피리딘 유도체의 2번 및 6번 위치에 화학식 A-1로 표시되는 바이페닐계 화합물을 도입하기 위한 단계로, 상기 단계 1의 반응은 -78℃ 및 아르곤 분위기 하에서 수행되는 것이 바람직하고, 상기 단계 2의 반응은 약 24 시간 동안 환류시켜 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 단계 3은, 화학식 A-4로 표시되는 화합물을 삼브롬화 붕소의 존재 하에서 반응시켜 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계로서, 가수분해 반응에 의해 메톡시기 위치에 하이드록시기를 도입할 수 있다.
또한, 본 발명은 하기 화학식 2로 표시되는 전이금속 화합물을 제공한다:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
M은 4족의 전이금속이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 할로겐, C1-20 알킬; C3-20 사이클로알킬; C2-20 알케닐; C6-20 아릴; C7-20 알킬아릴; C7-20 아릴알킬; C1-20 알킬아미노; C6-20 아릴아미노; 또는 C6-20 알킬리덴이고,
R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소; C1-20 알킬; C3-20 사이클로알킬; C2-20 알케닐; C6-20 아릴; C7-20 알킬아릴; C7-20 아릴알킬; 또는 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 C2-20 헤테로아릴이며,
여기서, →는 배위 결합을 의미한다.
구체적으로, M은 Ti, Zr, 또는 Hf일 수 있다.
또한, L1 및 L2는 각각 독립적으로, C1-10 알킬일 수 있다. 예를 들어, L1 및 L2는 메틸일 수 있다.
또한, R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소; C1-10 알킬; C6-10 아릴; 또는 N 원자를 1개 이상 포함하는 C2-20 헤테로아릴일 수 있다.
구체적으로, R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일일 수 있다.
더욱 구체적으로, R1, R3, R17 및 R19는 각각 독립적으로, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일이고, R2, R4 내지 R16 및 R18은 수소일 수 있다.
이때, R1 및 R19는 서로 동일하고, R3 및 R17은 서로 동일할 수 있다.
예를 들어, R1 및 R19는 페닐 또는 카바졸일이고, R3 및 R17은 tert-부틸일 수 있다.
구체적으로 예를 들어, R1 및 R19는 페닐 또는 9H-카바졸-9-일이고, R3 및 R17은 tert-부틸일 수 있다.
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2A로 표시될 수 있다:
[화학식 2A]
상기 화학식 2A에서,
M, L1, L2, R1, R3, R17 및 R19에 대한 설명은 상기 화학식 2에서 정의한 바와 같다.
또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 대표적인 예는 하기 화합물 2-1 내지 2-4 중 하나일 수 있다:
한편, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 일례로 하기 반응식 2과 같이 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제조 방법은 후술할 제조예에서 보다 구체화될 수 있다.
[반응식 2]
상기 반응식 2에서, M, L1, L2 및 R1 내지 R19에 대한 설명은 앞서 화학식 2에서 정의된 바와 같다.
구체적으로, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 화학식 1로 표시되는 화합물을 전이금속 M의 리간드로 도입하는 상기 반응을 통해 제조될 수 있다.
한편, 상술한 전이금속 화합물을 포함하는 전이금속 촉매 조성물이 제공된다. 보다 구체적으로, 상기 전이금속 화합물은 단독으로 또는 상기 전이금속 화합물 이외에 조촉매를 추가로 포함하는 촉매 조성물 형태로, 올레핀계 중합체를 제조하기 위한 중합 반응의 촉매로 사용될 수 있다. 이때, 사용되는 조촉매로는 13족 금속을 포함하는 유기 금속 화합물로서, 일반적으로 전이금속 화합물의 촉매 하에 올레핀을 중합시킬 때 사용될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로, 상기 전이금속 촉매 조성물은 하기 화학식 3 내지 5로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상의 조촉매를 더 포함할 수 있다:
[화학식 3]
-[Al(R21)-O]c-
상기 화학식 3에서,
R21은 각각 독립적으로 할로겐, C1-20 알킬 또는 C1-20 할로알킬이고,
c는 2 이상의 정수이며,
[화학식 4]
D(R22)3
상기 화학식 4에서,
D는 알루미늄 또는 보론이고,
R22는 각각 독립적으로, 수소, 할로겐, C1-20 하이드로카빌 또는 할로겐으로 치환된 C1-20 하이드로카빌이고,
[화학식 5]
[L-H]+[Q(E)4]- 또는 [L]+[Q(E)4]-
상기 화학식 5에서,
L은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고,
[L-H]+는 브론스테드 산이며,
Q는 Br3+ 또는 Al3+이고,
E는 각각 독립적으로 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬이고, 여기서 상기 C6-20 아릴 또는 C1-20 알킬은 비치환되거나 또는 할로겐, C1-20 알킬, C1-20 알콕시 및 페녹시로 구성되는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기로 치환된다.
상기 화학식 3으로 표시되는 화합물로는, 예를 들어 개질메틸알루미녹산(MMAO), 메틸알루미녹산(MAO), 에틸알루미녹산, 이소부틸알루미녹산, 부틸알루미녹산 등이 될 수 있다.
상기 화학식 4로 표시되는 알킬 금속 화합물로는, 예를 들어 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.
상기 화학식 5로 표시되는 화합물로는, 예를 들어 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 등일 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 촉매 조성물은 조촉매로 메틸알루미녹산, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소부틸알루미늄, 또는 메틸알룸옥산(MAO)을 사용할 수 있다.
상기 조촉매의 사용 함량은 목적하는 촉매 조성물의 물성 또는 효과에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
상기 촉매 조성물은 상기 전이금속 화합물과 조촉매 화합물을 담체에 담지된 형태로 포함할 수 있다. 상기 화학식 2로 표시되는 전이 금속 화합물은 상술한 구조적 특징을 가져 담체에 안정적으로 담지될 수 있다. 또한, 이러한 전이 금속 화합물이 담지된 담지 촉매는 올레핀 중합에 높은 활성을 나타낼 수 있다.
상기 담체로는 표면에 하이드록시기 또는 실록산기를 함유하는 담체를 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 담체로는 고온에서 건조하여 표면에 수분을 제거함으로써 반응성이 큰 하이드록시기 또는 실록산기를 함유하는 담체를 사용할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 담체로는 실리카, 알루미나, 마그네시아 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다. 상기 담체는 고온에서 건조된 것일 수 있고, 이들은 통상적으로 Na2O, K2CO3, BaSO4 및 Mg(NO3)2 등의 산화물, 탄산염, 황산염, 질산염 성분을 포함할 수 있다.
한편, 상기 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물의 존재 하에, 올레핀계 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는 올레핀계 중합체의 제조 방법이 제공된다.
상기 합성되는 올레핀계 중합체의 예가 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 올레핀 단독 중합체, 올레핀 공중합체 또는 에틸렌/알파-올레핀 공중합체일 수 있다.
상기 올레핀계 단량체의 구체적인 예로는 에틸렌, 알파-올레핀, 사이클릭 올레핀 등이 있으며, 이중 결합을 2개 이상 가지고 있는 다이엔 올레핀계 단량체 또는 트라이엔 올레핀계 단량체 등도 중합 가능하다. 상기 단량체의 구체적인 예로는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-운데센, 1-도데센, 1-테트라데센, 1-헥사데센, 1-아이토센, 노보넨, 노보나디엔, 에틸리덴노보넨, 페닐노보넨, 비닐노보넨, 디사이클로펜타디엔, 1,4-부타디엔, 1,5-펜타디엔, 1,6-헥사디엔, 스티렌, 알파-메틸스티렌, 디비닐벤젠, 3-클로로메틸스티렌 등이 있으며, 이들 단량체를 2 종 이상 혼합하여 공중합할 수도 있다.
상기 올레핀 단량체의 중합 반응은 연속식 용행 중합 공정, 벌크 중합 공정, 현탁 중합 공정 또는 유화 중합 공정등으로 제한 없이 진행될 수 있으나, 예를 들어 단일 반응기에서 이루어지는 용액 공중합(solution polymerization) 반응 또는 담지 공중합 반응에 의할 수 있다. 상기 용액 공중합 반응은 상기 전이금속 촉매 조성물을 용매에 직접 녹여 용액 상태로 이루어지며, 상기 담지 공중합 반응은 상기 전이금속 촉매 조성물을 상술한 담체에 담지시켜 담지 촉매를 제조한 후, 상기 담지 촉매를 용매에 투입하여 슬러리 상태로 이루어 질 수 있다.
상기 올레핀계 단량체의 중합 반응은 45 내지 200의 온도, 또는 60 내지 150 에서, 0.1 시간 내지 2.5 시간, 또는 0.1 시간 내지 1.3 시간 동안 이루어 질 수 있다. 또한, 압력은 1 bar 내지 50 bar, 또는 2 bar 내지 45 bar에서 진행될 수 있다. 구체적으로 상기 용액 공중합 반응은 1 bar 내지 50 bar의 압력, 60 내지 150의 온도에서 0.1 시간 내지 1 시간 동안 진행될 수 있고, 상기 담지 공중합 반응은 1 bar 내지 50 bar의 압력, 60 내지 90의 온도에서 0.5 시간 내지 2.5 시간 동안 진행될 수 있다.
상기 중합 반응에서 사용되는 반응기에는 별 다른 제한이 없으나, 예를 들어 연속 교반식 반응기(CSTR) 또는 연속 흐름식 반응기(PFR)를 사용할 수 있다. 상기 중합 반응에서 반응기는 2개 이상 직렬 혹은 병렬로 배열될 수 있고, 반응 혼합물로부터 용매 및 미반응 단량체를 연속적으로 분리하기 위한 분리기를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 신규한 리간드 화합물 및 이를 포함하는 전이금속 화합물은 올레핀계 중합체의 제조에 있어 중합 반응의 촉매로 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 실시예 3에서 합성한 전이금속 화합물 2-1의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 4에서 합성한 전이금속 화합물 2-2의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 5에서 합성한 전이금속 화합물 2-3의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 6에서 합성한 전이금속 화합물 2-4의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 4에서 합성한 전이금속 화합물 2-2의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 3은 실시예 5에서 합성한 전이금속 화합물 2-3의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 6에서 합성한 전이금속 화합물 2-4의 1H NMR spectrum을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예
1: 화합물 1-1의 합성
단계 (a): 2-
브로모
-4-
tert
-
부틸페놀
(2-
bromo
-4-
tert
-
butylphenol
)의 제조
클로로포름(15 mL)에 용해되어 있는 브로민(10 g, 62.5 mmol) 용액을 0 ℃ 및 아르곤 하에 있는 1:1 v/v 클로로폼:사염화탄소(30 mL)에 용해되어 있는 4-tert-부틸페놀(8.48 g, 56.5 mmol) 용액으로 2시간 동안 천천히 가하였다. 반응 혼합액은 하룻밤 동안 교반되었다. 반응 혼합액을 디클로로메탄(50 mL)로 희석시키고 1% Na2SO3 수용액 및 브라인으로 씻어주었다. 유기층을 모아 Na2SO4 처리하고 여과한 후 증발하였다. 잔류물을 플래시 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산)로 정제하여 2-브로모-4-tert-부틸페놀을 얻었다. 수율 8.04 g(62%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.29 (s, 9 H), 6.96 (d, J=8.47 Hz, 1 H), 7.25 (dd, J=9.04, 1.64 Hz, 1 H), 7.45 (d, J=2.22 Hz, 1 H).
단계 (b): 2-
브로모
-4-
tert
-부틸-1-
메톡시벤젠
(2-
bromo
-4-
tert
-butyl-1-methoxybenzene)의 제조
상기 단계 (a)에서 제조한 2-브로모-4-tert-부틸페놀(8.04 g), 무수 K2CO3(11.6 g) 및 무수 아세톤(120 mL)의 혼합액에 메틸 아이오다이드(6.23 g)를 천천히 가하였다. 반응 혼합액을 하룻밤 동안 환류시킨 후 상온으로 냉각하고 여과하였다. 여과액을 증발시킨 후 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산)로 정제하여 2-브로모-4-tert-부틸-1-메톡시벤젠을 얻었다. 수율 8.27 g(97%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.31 (s, 10 H), 3.89 (s, 3 H), 6.85 (d, J=8.55 Hz, 1 H), 7.29 (dd, J=8.55, 2.38 Hz, 1 H), 7.56 (d, J=2.38 Hz, 1 H).
단계 (c): 5-
tert
-부틸-2-
메톡시바이페닐
(5-
tert
-butyl-2-
methoxybiphenyl
)의 제조
상기 단계 (b)에서 제조한 2-브로모-4-tert-부틸-1-메톡시벤젠(6.8 g), 페닐보론산(3.6 g), NaHCO3 (7.2 g), 테트라부틸암모늄 브로마이드(860 mg), (6Dipp)Pd(cinn)Cl(90 mg)을 증류수(42 mL)에 가하고 한 시간 동안 환류시켰다. 반응 용액을 디클로로메탄(50 mL x 3회)으로 추출하고 유기층을 모아 증발한 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 1:1)로 정제하여 5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐을 얻었다. 수율 6.31 g(94%).
1H NMR (600 MHz, DMSO-d 6, ppm): 1.29 (s, 9 H), 3.73 (s, 3 H), 7.02 (d, J=8.63 Hz, 1 H), 7.24 (d, J=2.55 Hz, 1 H), 7.29 - 7.36 (m, 2 H), 7.39 (t, J=7.60 Hz, 2 H), 7.46 (d, J=7.89 Hz, 2 H).
단계 (d): 3-
브로모
-5-
tert
-부틸-2-
메톡시바이페닐
(3-
bromo
-5-
tert
-butyl-2-methoxybiphenyl)의 제조
상기 단계 (c)에서 제조한 5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐(9.22 g, 38 mmol)을 디클로로메탄(200 mL)로 용해시키고 0 ℃로 냉각시킨 후 디클로로메탄(40 mL)에 용해되어 있는 브로민(6.3 g) 용액을 두 시간 동안 천천히 가하였다. 이 후 NaHCO3 수용액(100 mL)을 가하여 반응을 종결시키고 디클로로메탄(100 mL x 3회)으로 추출한 후 유기층을 모아 증발시켰다. 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 디클로로메탄:노말-헥산 = 1:5)로 정제하여 3-브로모-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐을 얻었다. 수율 10.2 g(83%).
1H NMR (600 MHz, DMSO-d 6, ppm): 1.28 (s, 9 H) 3.31 (s, 3 H) 7.30 (d, J=2.48 Hz, 1 H) 7.36 - 7.41 (m, 1 H) 7.45 (t, J=7.57 Hz, 2 H) 7.50 - 7.54 (m, 2 H) 7.57 (d, J=2.38 Hz, 1 H).
단계 (e): 3-(4-
톨릴
)-5-
tert
-부틸-2-
메톡시바이페닐(3-(4-tolyl)
-5-
tert
-butyl-2-methoxybiphenyl)의 제조
상기 단계 (d)에서 제조한 3-브로모-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐(1 g, 3.13 mmol), 4-톨릴보론산(500 mg, 3.67 mmol), NaHCO3(790 mg, 9.4 mmol), 테트라부틸암모늄 브로마이드(100 mg, 0.31 mmol), (6Dipp)Pd(cinn)Cl (10 mg, 0.015 mmol)을 증류수(3 mL)에 가한 후 한 시간 동안 환류시켰다. 반응액을 디클로로메탄(50 mL x 3회)으로 추출하고 유기층을 모아 증발한 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 10:1)로 정제하여 3-(4-톨릴)-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐을 얻었다. 수율 0.98 g(95%).
1H NMR (600 MHz, DMSO-d 6, ppm): 1.31 (s, 9 H) 2.17 (s, 3 H) 2.98 (s, 3 H) 7.13 (d, J=2.57 Hz, 1 H) 7.19 - 7.33 (m, 5 H) 7.35 (t, J=7.38 Hz, 1 H) 7.44 (t, J=7.70 Hz, 2 H) 7.53 - 7.57 (m, 2 H).
단계 (f): 2-(
브로모메틸
)-5'-(
tert
-부틸)-2'-
메톡시
-1,1':3',1''-
터페닐(2-(bromomethyl)-5'-
(tert-butyl)-2'-methoxy-1,1':3',1''-terphenyl)의 제조
상기 단계 (e)에서 제조한 3-(4-톨릴)-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐(4.15 g, 12.6 mmol)과 N-브로모숙신이미드(2.46 g, 13.8 mmol)을 사염화탄소(100 mL)로 용해시키고 가열하여 환류시킨 후 벤조일 퍼옥사이드(140 mg, 0.58 mmol)을 여러 번 나누어 가하였다. 반응 혼합액을 2시간 동안 환류시킨 후 증발시켜 용매를 제거하였다. 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산)로 정제하여 2-(브로모메틸)-5'-(tert-부틸)-2'-메톡시-1,1':3',1''-터페닐을 얻었다. 수율 4.06 g(79%).
1H NMR (600 MHz, DMSO-d 6, ppm): 1.33 (s, 9 H), 3.00 (s, 3 H), 4.43 (d, J=9.72 Hz, 1 H), 4.71 (d, J=9.81 Hz, 1 H), 7.28 - 7.48 (m, 8 H), 7.53 - 7.71 (m, 3 H).
단계 (g): 2,6-비스((5'-tert-부틸)-2'-메톡시-[1,1':3',1''-터페닐]-2-일)메틸)피리딘(2,6-bis((5'-(tert-butyl)-2'-methoxy-[1,1':3',1''-terphenyl]-2-yl)methyl)pyridine)의 제조
-78℃ 및 아르곤 하에 있는 무수 테트라하이드로퓨란(20 mL)에 용해된 상기 단계 (f)에서 제조한 2-(브로모메틸)-5'-(tert부틸)-2'-메톡시-1,1':3',1''-터페닐(1.19 g, 2.91 mmol) 용액에 노말-헥산에 용해된 2.5 M 노말-부틸리튬 용액(1.4 mL, 3.5 mmol)을 천천히 가하였다. 이 후 반응 용액을 같은 온도에서 한 시간 동안 교반하였다. 이 후 무수 테트라하이드로퓨란(6 mL)에 용해된 ZnBr2(920 mg, 4.1 mmol) 용액을 천천히 가하였다. 반응 용액을 -78℃에서 10분 간 교반한 후 상온으로 데우고 한 시간 동안 추가 교반하였다. 2,6-디브로모피리딘(344 mg, 1.45 mmol)과 PdCl2(PPh3)2(21 mg, 0.03 mmol)을 가한 후 하룻밤 동안 환류시켰다. 상온으로 냉각시킨 후 증류수(50 mL)를 가하여 반응을 종결시켰다. 초산에틸(100 mL x 3회)로 추출하고 유기층을 모아 증발시킨 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제:노말-헥산:디클로로 메탄 = 5:1)로 정제하여 2,6-비스((5'-tert-부틸)-2'-메톡시-[1,1':3',1''-터페닐]-2-일)메틸)피리딘을 얻었다. 수율 860 mg(80%).
단계 (h): 화합물 1-1의 제조
상기 단계 (g)에서 제조한 2,6-비스((5'-tert부틸)-2'-메톡시-[1,1':3',1''-터페닐]-2-일)메틸)피리딘(850 mg, 1.15 mmol)을 무수 디클로로메탄(20 mL)로 용해시킨 후 -78℃로 냉각시켰다. 디클로로메탄(5 mL)에 용해된 BBr3(2.36 g, 9.44 mmol) 용액을 천천히 가하였다. 반응 혼합액을 상온으로 데우고 하룻밤 동안 교반시킨 후 증류수(50 mL)를 천천히 가하여 반응을 종결시켰다. 디클로로메탄(100 mL x 3회)으로 추출하고 유기층을 모아 증발한 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 4:1)로 정제하여 화합물 1-1을 얻었다. 수율 623 mg(76%)
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.37 (d, J=4.95 Hz, 18 H), 2.61 - 2.80 (m, 4 H), 4.83 (s, 1 H), 4.87 (s, 1 H), 6.86 (dd, J=16.05, 7.34 Hz, 2 H), 7.15 (d, J=1.56 Hz, 2 H), 7.20 - 7.32 (m, 6 H), 7.35 - 7.42 (m, 4 H), 7.47 (dt, J=11.94, 7.65 Hz, 4 H), 7.60 (dd, J=16.51, 7.34 Hz, 4 H).
실시예
2: 화합물 1-2의 합성
단계 (a): 9-(5-
tert
-부틸-2-
메톡시페닐
)-9
H
-
카바졸
(9-(5-
tert
-butyl-2-methoxyphenyl)-9
H
-carbazole)의 제조
2-브로모-4-tert-부틸-1-메톡시벤젠(8.2 g, 33.75 mmol), 카바졸(6.75 g, 40.5 mmol), K3PO4(12.52 g), CuI(320 mg) 및 1,2-디아미노시클로헥산(770 mg)을 무수 1,4-디옥산(100 mL)로 용해시킨 후 아르곤 분위기에서 3일 동안 환류시켰다. 반응 혼합액을 상온으로 냉각시키고 증류수(100 mL) 및 초산 에틸(100 mL)을 가하여 추출한 후 유기층을 분리하였다. 물층은 초산 에틸(100 mL x 3회)로 씻어주었다. 유기층을 모아 증발시킨 후 잔류물은 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:초산 에틸 = 10:1)로 정제하여 9-(5-tert-부틸-2-메톡시페닐)-9H-카바졸을 얻었다. 수율 11.0 g(99%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.37 (s, 9 H), 3.70 (s, 3 H), 7.12 (d, J=8.55 Hz, 1 H), 7.19 (m, J=8.14 Hz, 2 H), 7.27 - 7.31 (m, 2 H), 7.39 - 7.44 (m, 2 H), 7.48 - 7.52 (m, 2 H), 8.17 (m, J=7.73 Hz, 2 H).
단계 (b): 5'-tert-부틸-3'-(9
H
-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-카브알데하이드(5'-tert-butyl-3'-(9
H
-carbazol-9-yl)-2'-methoxybiphenyl-2-carbaldehyde)의 제조
상기 단계 (a)에서 제조한 9-(5-tert-부틸-2-메톡시페닐)-9H-카바졸(1.64 g, 4.97 mmol)을 무수 디에틸 에테르(15 mL)로 용해시킨 후 아르곤 분위기 하에서 노말-헥산에 용해된 2.5 M 노말-부틸리튬 용액(2.4 mL, 6 mmol)을 천천히 가하고 하룻밤 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 무수 테트라하이드로퓨란(20 mL)에 용해된 무수 ZnBr2(1.67 g, 7.4 mmol) 용액을 가하였다. 한 시간 동안 교반한 후 2-브로모벤즈알데하이드(0.92 g, 5 mmol), Pd(dba)2(29 mg, 0.05 mmol), SPhos(41 mg, 0.1 mmol)를 가하고 4시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합액을 상온으로 냉각시키고 증류수(100 mL)를 가하여 반응을 종결시켰다. 초산 에틸(150 mL x 3회)로 추출하고 유기층을 모아 증발한 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 4:1)로 정제하여 5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-카브알데하이드를 얻었다. 수율 1.05 g(49%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.43 (s, 9 H), 2.86 (s, 3 H), 7.33 (t, J=7.52 Hz, 4 H), 7.48 (d, J=2.48 Hz, 3 H), 7.54 - 7.58 (m, 2 H), 7.59 (d, J=2.48 Hz, 1 H), 7.71 (t, J=7.52 Hz, 1 H), 8.09 (d, J=8.16 Hz, 1 H), 8.18 (d, J=8.44 Hz, 2 H), 10.14 (s, 1 H).
단계 (c):
(5'-tert-부틸-3'-
(9
H
-
카바졸
-9-일)-2'-
메톡시바이페닐
-2-일)
메탄올(5'-tert-butyl-3'-
(9
H
-carbazol-9-yl)-2'-methoxybiphenyl-2-yl)methanol의 제조
상기 단계 (b)에서 제조한 5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-카브알데하이드(1.047 g, 2.42 mmol)를 무수 테트라하이드로퓨란(50 mL)로 용해시키고 0 ℃로 냉각시킨 후 교반하며 NaBH4(0.54 g, 14.5 mmol)을 조금씩 가하였다. 같은 온도에서 메탄올(15 mL)를 천천히 가하였다. 이 후 한 0 ℃에서 1시간, 상온에서 1시간 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 잔류물을 증류수(100 mL) 및 디클로로메탄(100 mL x 3회)으로 추출하였다. 유기층을 모아 증발한 후 잔류물은 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 3:1)로 정제하여 (5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-일)메탄올을 얻었다. 수율 843 mg(80%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.39 (s, 9 H) 1.60 (s, 1 H) 2.88 (s, 3 H) 4.56 (d, J=8.53 Hz, 1 H) 4.61 - 4.72 (m, 1 H) 7.31 - 7.39 (m, 4 H) 7.40 - 7.51 (m, 6 H) 7.54 (s, 1 H) 7.63 (d, J=8.80 Hz, 1 H) 8.18 (d, J=7.61 Hz, 2 H).
단계 (d): 9-(2'-
브로모메틸
)-5-
tert
-부틸-2-
메톡시바이페닐
-3-일)-9
H
-
카바졸(9-(2'-(bromomethyl)
-5-tert-butyl-2-methoxybiphenyl-3-yl)-9
H
-carbazole)의 제조
상기 단계 (c)에서 제조한 (5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-일)메탄올(843 mg, 1.93 mmol) 및 PPh3(560 mg, 2.13 mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란(20 mL)로 용해시킨 후 아르곤 분위기 및 -78℃ 하에 두었다. 강하게 교반하며 N-브로모숙신이미드(380 mg, 2.13 mmol)을 조금씩 가한 후, 이 온도에서 30분 간 교반하고 상온으로 천천히 데웠다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 잔류물은 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 8:1)로 정제하여 9-(2'-브로모메틸)-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐-3-일)-9H-카바졸을 얻었다. 수율 761 mg(79%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.43 (s, 9 H), 2.91 (s, 3 H), 4.53 - 4.68 (m, 2 H), 7.34 (t, J=7.47 Hz, 3 H), 7.37 - 7.46 (m, 4 H), 7.47 - 7.52 (m, 2 H), 7.55 (dd, J=11.78, 2.52 Hz, 2 H), 7.58 - 7.63 (m, 1 H), 8.20 (d, J=7.70 Hz, 2 H).
단계 (e): 2,6-비스((5'-tert-부틸-3'-(9
H
-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-일)메틸)피리딘(2,6-bis((5'-tert-butyl-3'-(9
H
-carbazol-9-yl)-2'-methoxybiphenyl-2-yl)methyl)pyridine)의 제조
상기 단계 (d)에서 제조한 9-(2'-브로모메틸)-5-tert-부틸-2-메톡시바이페닐-3-일)-9H-카바졸(671 mg, 1.35 mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란(15 mL)으로 용해시키고 아르곤 분위기 및 -78℃ 하에 둔 후 노말-헥산에 용해된 2.5 M 노말-부틸리튬 용액(0.7 mL, 1.75 mmol)을 천천히 가하였다. 같은 온도에서 한 시간 동안 교반한 후 무수 테트라하이드로퓨란(5 mL)에 용해된 ZnBr2(450 mg, 2 mmol) 용액을 가하였다. 상온으로 천천히 데운 후 2,6-디브로모피리딘(160 mg, 0.675 mmol), Pd(dba)2(11 mg, 0.014 mmol), SPhos(11 mg, 0.027 mmol)를 가하였다. 반응 용액을 하룻밤 동안 환류시킨 후 용매를 증발시켜 제거하고 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 5:1)로 정제하여 2,6-비스((5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-일)메틸)피리딘을 얻었다. 수율 540 mg(87.5%).
단계 (f): 화합물 1-2의 제조
상기 단계 (e)에서 제조한 2,6-비스((5'-tert-부틸-3'-(9H-카바졸-9-일)-2'-메톡시바이페닐-2-일)메틸)피리딘(540 mg, 0.59 mmol)을 무수 디클로로메탄(20 mL)으로 용해시키고 아르곤 분위기 및 -78℃ 하에 둔 후 무수 디클로로메탄(5 mL)에 용해된 BBr3(0.79 g, 3.16 mmol) 용액을 천천히 가하였다. 반응 혼합액을 상온으로 데우고 하룻밤 동안 교반한 후 증류수(50 mL)를 조심히 가하여 반응을 종결시켰다. 디클로로메탄(100 mL x 3회)으로 추출하고 유기층을 모아 증발시킨 후 잔류물을 컬럼 크로마토그래피(용리제: 노말-헥산:디클로로메탄 = 4:1)로 정제하여 화합물 1-2를 얻었다. 수율 390 mg(75%).
1H NMR (600 MHz, CDCl3, ppm): 1.39 (s, 9 H), 1.43 (s, 9 H), 2.77 - 2.99 (m, 4 H), 4.92 (br. s., 2 H), 7.05 (t, J=8.07 Hz, 2 H), 7.23 (d, J=7.52 Hz, 2 H), 7.28 - 7.47 (m, 19 H), 7.47 - 7.55 (m, 4 H), 8.13 - 8.29 (m, 4 H).
실시예
3: 화합물 2-1의 합성
아르곤으로 치환된 100 mL Schlenk 플라스크에 상기 실시예 1에서 제조한 화합물 1-1(708 mg, 1 mmol)을 넣고 무수 톨루엔(50 mL)를 투입하여 용해시킨 후 디에틸 에테르에 용해된 3.0 M 메틸마그네슘 브로마이드 용액(1.37 mL, 4.1 mmol), 톨루엔에 용해된 1.0 M 사염화티타늄 용액(1 mL, 1 mmol)을 가하였다. 이 용액을 상온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 무수 노말-헥산(50 mL)를 투입하고 10분 간 교반하며 결과물을 추출한 후 여과하였다. 여과액을 진공 건조하여 화합물 2-1을 얻었다. 수율 434 mg(55%).
상기 실시예 3에서 합성한 화합물 2-1의 1H NMR spectrum(500 MHz, C6D6, ppm)을 도 1에 나타내었다.
실시예
4: 화합물 2-2의 합성
아르곤으로 치환된 100 mL Schlenk 플라스크에 상기 실시예 2에서 제조한 화합물 1-2(886 mg, 1 mmol)를 넣고 무수 톨루엔(50 mL)를 투입하여 용해시킨 후 디에틸 에테르에 용해된 3.0 M 메틸마그네슘 브로마이드 용액(1.37 mL, 4.1 mmol), 톨루엔에 용해된 1.0 M 사염화티타늄 용액(1 mL, 1 mmol)을 가하였다. 이 용액을 상온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 무수 노말-헥산(50 mL)를 투입하고 10분 간 교반하며 결과물을 추출한 후 여과하였다. 여과액을 진공 건조하여 화합물 2-2을 얻었다. 수율 127 mg(13%).
상기 실시예 4에서 합성한 화합물 2-2의 1H NMR spectrum(500 MHz, C6D6, ppm)을 도 2에 나타내었다.
실시예
5: 화합물 2-3의 합성
아르곤으로 치환된 100 mL Schlenk 플라스크에 화합물 상기 실시예 1에서 제조한 1-1(500 mg, 0.706 mmol)과 사염화지르코늄(165 mg, 0.706 mmol)을 넣고 무수 톨루엔(30 mL)를 투입하여 용해시킨 후 디에틸 에테르에 용해된 3.0 M 메틸마그네슘 브로마이드 용액(1.37 mL, 4.1 mmol)을 가하였다. 이 용액을 상온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 무수 노말-헥산(30 mL)를 투입하고 10분 간 교반하며 결과물을 추출한 후 여과하였다. 여과액을 진공 건조하여 화합물 2-3을 얻었다. 수율 200 mg(34%).
상기 실시예 5에서 합성한 화합물 2-3의 1H NMR spectrum(500 MHz, C6D6, ppm)을 도 3에 나타내었다.
실시예
6: 화합물 2-4의 합성
아르곤으로 치환된 100 mL Schlenk 플라스크에 상기 실시예 2에서 제조한 화합물 1-2(886 mg, 1 mmol)와 사염화지르코늄(233 mg, 1 mmol)을 넣고 무수 톨루엔(30 mL)를 투입하여 용해시킨 후 디에틸 에테르에 용해된 3.0 M 메틸마그네슘 브로마이드 용액(1.37 mL, 4.1 mmol)을 가하였다. 이 용액을 상온에서 하룻밤 동안 교반하였다. 진공 건조하여 용매를 제거한 후 무수 톨루엔(50 mL)를 투입하고 10분 간 교반하며 결과물을 추출한 후 여과하였다. 여과액을 진공 건조하여 얻은 잔류물을 무수 노말-헥산 하에서 재결정하여 화합물 2-4를 얻었다. 수율 590 mg(59%).
상기 실시예 6에서 합성한 화합물 2-4의 1H NMR spectrum(500 MHz, C6D6, ppm)을 도 4에 나타내었다.
실시예 7: 에틸렌/1-옥텐 공중합체의 제조
약 100℃ 이하의 2L 오토클레이브 반응기에 무수 n-헥산(1 L), 1-옥텐 (230 mL), 트리이소부틸알루미늄 용액(1.0 M in n-hexane, 0.3 mL)을 가한 후, 반응기 내부 압력을 10 psi 이하가 되도록 vent하였다. 반응기의 온도를 120℃로 예열한 후 에틸렌을 500 psi로 주입하였다. 디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐) 보레이트 조촉매 용액(5 x 10-3 M in toluene, 1.5 mL)를 촉매 저장탱크에 넣은 후 고압의 아르곤 압력을 가하여 반응기에 넣고, 트리이소부틸알루미늄 화합물로 처리된 상기 실시예 3의 전이금속 화합물 촉매 용액(2 x 10-3 M in toluene, 2.5 mL)을 반응기에 넣은 후 약 30 bar의 고압 아르곤 압력을 가하여 중합 반응을 개시하였다. 중합 반응은 10분간 진행하였다. 반응열은 반응기 내부의 냉각 코일을 통해 제거하여 중합 온도를 최대한 일정하게 유지하였다. 중합 반응을 10분 간 진행한 후, 남은 가스를 빼내고 고분자 용액을 반응기의 하부로 배출시키고 과량의 에탄올을 가하여 냉각시켜 침전을 유도하였다. 얻어진 고분자를 에탄올 및 아세톤으로 각각 2 내지 3회 세척한 후, 90℃ 진공 오븐에서 12시간 이상 건조한 후 물성을 측정하였다.
실시예 8: 에틸렌/1-옥텐 공중합체의 제조
상기 실시예 7에서 실시예 3에서 제조한 전이금속 화합물 대신에 실시예 4에서 제조한 전이금속 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 에틸렌/1-옥텐 공중합체를 제조하였다.
실시예 9: 에틸렌/1-옥텐 공중합체의 제조
상기 실시예 7에서 실시예 3에서 제조한 전이금속 화합물 대신에 실시예 5에서 제조한 전이금속 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 에틸렌/1-옥텐 공중합체를 제조하였다.
실시예 10: 에틸렌/1-옥텐 공중합체의 제조
상기 실시예 7에서 실시예 3에서 제조한 전이금속 화합물 대신에 실시예 6에서 제조한 전이금속 화합물을 사용하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 에틸렌/1-옥텐 공중합체를 제조하였다.
실험예: 에틸렌/1-옥텐 공중합체의 물성 측정
상기 실시예 7 내지 10에서 제조한 에틸렌/1-옥텐 공중합체에 대해 중량, 용융온도를 측정하였다. 이때, 공중합체의 용융온도(Tm)는 TA사의 Q100을 사용하여 측정하였으며, 측정값은 중합체의 열적 이력(thermal history)을 없애기 위해 분당 10로 승온시킨 두 번째 용융(melting)을 통해 얻었다.
또한, 상기 실시예 7 내지 10에서의 에틸렌/1-옥텐 공중합체 제조 시 사용된 촉매의 활성도를 측정하였다. 이때, 촉매 활성도는 제조한 공중합체 총 수득량에 대한 전이금속 화합물의 투입 몰수 및 중합 시간을 이용하여 계산되었다.
상기 실시예 7 내지 10에 대해 상기와 같은 방법으로 물성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
촉매 (전이금속 화합물) |
중합체 중량 (단위: g) |
용융온도 (단위: ℃) |
촉매 활성도 (단위: g·mol-1hr-1) |
|
실시예 7 | 화합물 2-1 | 0.12 | 119.5 | 144 |
실시예 8 | 화합물 2-2 | 1.98 | 122.1 | 2,376 |
실시예 9 | 화합물 2-3 | 2.14 | 117.9 | 2,568 |
실시예 10 | 화합물 2-4 | 2.73 | 121.5 | 3,276 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전이금속 화합물은 올리핀계 중합체를 제조하는데 있어 중합 반응 촉매로 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (15)
- 제1항에 있어서,
R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일인, 화합물.
- 제2항에 있어서,
R1, R3, R17 및 R19는 각각 독립적으로, tert-부틸, 페닐, 또는 카바졸일이고,
R2, R4 내지 R16 및 R18은 수소인, 화합물.
- 제1항에 있어서,
R1 및 R19는 서로 동일하고,
R3 및 R17은 서로 동일한, 화합물.
- 제4항에 있어서,
R1 및 R19는 페닐 또는 카바졸일이고,
R3 및 R17은 tert-부틸인, 화합물.
- 제5항에 있어서,
R1 및 R19는 페닐 또는 9H-카바졸-9-일이고,
R3 및 R17은 tert-부틸인, 화합물.
- 하기 화학식 2로 표시되는 전이금속 화합물:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
M은 4족의 전이금속이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로, 할로겐, C1-20 알킬; C3-20 사이클로알킬; C2-20 알케닐; C6-20 아릴; C7-20 알킬아릴; C7-20 아릴알킬; C1-20 알킬아미노; C6-20 아릴아미노; 또는 C6-20 알킬리덴이고,
R1 내지 R19는 각각 독립적으로, 수소; C1-20 알킬; C3-20 사이클로알킬; C2-20 알케닐; C6-20 아릴; C7-20 알킬아릴; C7-20 아릴알킬; 또는 N, O 및 S로 구성되는 군으로부터 선택되는 헤테로원자를 1개 이상 포함하는 C2-20 헤테로아릴이다.
- 제9항에 있어서,
M은 Ti, Zr, 또는 Hf인, 전이금속 화합물.
- 제9항에 있어서,
L1 및 L2는 메틸인, 전이금속 화합물.
- 제9항 내지 제13항 중 어느 하나의 전이금속 화합물을 포함하는 전이금속 촉매 조성물.
- 제14항의 전이금속 촉매 조성물의 존재 하에, 올레핀계 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는, 올레핀계 중합체의 제조 방법.
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