WO2016024818A1 - 메탈로센 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 이를 이용한 올레핀 중합체의 제조방법 - Google Patents

메탈로센 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 이를 이용한 올레핀 중합체의 제조방법 Download PDF

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박성호
조민석
조경진
박진영
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F4/00—Polymerisation catalysts
    • C08F4/42—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors
    • C08F4/44—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides
    • C08F4/60—Metals; Metal hydrides; Metallo-organic compounds; Use thereof as catalyst precursors selected from light metals, zinc, cadmium, mercury, copper, silver, gold, boron, gallium, indium, thallium, rare earths or actinides together with refractory metals, iron group metals, platinum group metals, manganese, rhenium technetium or compounds thereof
    • C08F4/62—Refractory metals or compounds thereof
    • C08F4/64—Titanium, zirconium, hafnium or compounds thereof
    • C08F4/659—Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond
    • C08F4/6592—Component covered by group C08F4/64 containing a transition metal-carbon bond containing at least one cyclopentadienyl ring, condensed or not, e.g. an indenyl or a fluorenyl ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F10/00—Homopolymers and copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond

Definitions

  • Metallocene compound, catalyst composition comprising the same and method for producing olefin polymer using same
  • the present invention relates to a novel metallocene-type transition metal compound, a catalyst composition comprising the transition metal compound, and a method for preparing an olefin polymer using the catalyst composition. More specifically, the transition metal compound which can not only exhibit high reaction properties in the olefin polymerization reaction but also easily control the chemical structure, molecular weight distribution, mechanical properties, etc. of the synthesized olefin polymers, and a catalyst composition comprising the same. And it relates to a method for producing an olefin polymer using the catalyst composition.
  • Ziegler-Natta catalysts of titanium or vanadium compounds have been widely used in the commercial production process of conventional polyolefins.
  • the Ziegler-Natta catalysts have high activity, but because they are multi-site catalysts, the molecular weight distribution of the resulting polymers is broad and Since the composition distribution of the monomer was not uniform, there was a limit to securing desired physical properties.
  • metallocene catalysts in which a ligand including a cyclopentadiene functional group and a transition metal such as titanium, zirconium, and hafnium have been developed have been widely used.
  • Metallocene compounds are generally used by activating aluminoxane, borane, borate or other activators.
  • a metallocene compound having a ligand containing a cyclopentadienyl group and two sigma chloride ligands uses aluminoxane as an activator.
  • metallocene catalysts have a single type of active site
  • the molecular weight distribution of the polymer produced by the active site catalyst is narrow, and the molecular weight, stereoregularity, crystallinity, and especially the reactivity of the comonomer can be largely controlled according to the structure of the catalyst and the ligand.
  • polyolefins polymerized with metallocene catalysts have low melting points and narrow molecular weight distributions, so that when applied to some products, productivity is significantly reduced due to the extruded load. Much effort has been made to control the molecular weight distribution.
  • transition metal compounds in which a ligand compound including a hetero atom is coordinated have been introduced.
  • the transition metal compound including a hetero atom include azaferrocene compounds having a cyclopentadienyl group including a nitrogen atom, and a structure in which a functional group such as a dialkylamine is connected to a cyclopentadienyl group as an additional chain.
  • the present invention is to provide a novel transition metal compound having high activity and capable of providing a low to medium molecular weight polyolefin for improving processability.
  • the present invention is to provide a catalyst composition comprising the transition metal compound.
  • the present invention is to provide a method for producing an olefin polymer using the catalyst composition.
  • the present invention provides a transition metal compound represented by the following formula (1).
  • the present invention also provides a catalyst composition comprising the transition metal compound.
  • the present invention is to provide a method for producing an olefin polymer using the catalyst composition.
  • a transition metal compound according to a specific embodiment of the present invention, a catalyst composition comprising the same, and a method for preparing the olefin polymer using the catalyst composition will be described in more detail.
  • a transition metal compound represented by Formula 1 may be provided.
  • 2 to 2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, an alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms, a silylalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, and having 1 to 20 carbon atoms Alkoxy silyl group, C1-C20 ether group, C1-C20 silyl ether group, C1-C20 alkoxy group, C6-C20 aryl group, A functional group selected from the group consisting of an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms and an arylalkyl group having 7 to 20 carbon atoms, or an aliphatic or aromatic ring having two or more adjacent to each other selected from R 12 connected to each other to be substituted or unsubstituted. Can be formed.
  • 3 ⁇ 4 and Q 2 are each independently hydrogen, halogen, alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 20 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and 2 to 20 carbon atoms. It may be an alkoxyalkyl group, a heterocycloalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, a heteroaryl group having 5 to 20 carbon atoms, l-tert-butoxyhexy, or pivalate.
  • M may be a Group 4 transition metal.
  • X is each independently a halogen, an alkyl group of 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group of 2 to 20 carbon atoms, an aryl group of 6 to 20 carbon atoms, a nitro group, an amido group, an alkylsilyl group of 1 to 20 carbon atoms, 1 to 20 carbon atoms An alkoxy group or a sulfonate group having 1 to 20 carbon atoms.
  • N is an integer of 1 to 10.
  • the present inventors have performed a study on a novel transition metal compound having high activity and capable of providing a low to low molecular weight polyolefin for improving processability, and the ligand compound having a specific structure is bonded to the transition metal.
  • Experimental results show that the transition metal compound has a high catalytic activity and can control the electronic / stereoscopic environment around the transition metal to easily control the chemical structure, molecular weight distribution, and mechanical properties of the polyolefin to be synthesized. Confirmed through and completed the invention.
  • the transition metal compound of Formula 1 is a Bi s-Cp type compound of the combination Cyc l opentadiene (Cp) and Indeno indo le, and in particular, an alkyl group, an alkoxy group, or the like, in the Cyc lopent adi ene (Cp) group As a functional group is introduced, the transition metal compound can easily control the electronic / stereoscopic environment around the transition metal, thereby producing a polyolefin having high activity and excellent processability and mechanical properties.
  • the alkyl group having 1 to 20 carbon atoms may include a linear or branched alkyl group
  • the alkenyl group and alkynyl group having 2 to 20 carbon atoms may include a straight or branched alkenyl group and an alkynyl group, respectively.
  • the ' aryl group is preferably an aromatic ring having 6 to 20 carbon atoms, specifically, phenyl, naphthyl, anthracenyl, pyridyl, dimethylanilinyl, anisolyl, and the like, but is not limited thereto.
  • the alkylaryl group refers to an aryl group having one or more linear or branched alkyl groups of 1 to 20 carbon atoms introduced therein, and the arylalkyl group refers to a straight or branched alkyl group having one or more aryl groups of 6 to 20 carbon atoms introduced thereto.
  • the halogen group means fluorine (F), chlorine (C1), bromine (Br), and iodine (I).
  • the Group 4 transition metal defined by M may include Ti (titanium), Zr (zirconium), hafnium (Hf), and the like, but is not limited thereto.
  • 3 ⁇ 4 of Formula 1 may be an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • the alkoxy group-substituted alkyl group is covalently bonded through interaction with silanol groups on the silica surface. Since the alkyl group substituted with the alkoxy group is not 3 ⁇ 4 or the C1-C10 alkyl group which is not substituted with the alkoxy group is introduced into the cyclopentadiene (Cp) group, it is possible to stably support the polymerization and increase the polymerization activity. Can be.
  • the transition metal compound may exhibit very high activity in the olefin polymerization process, in which Ri is substituted with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, particularly among cyclopentadiene (Cp) groups.
  • R 8 of Formula 1 is an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, an alkylsilyl group having 1 to 20 carbon atoms, a silylalkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, or It may be an alkylaryl group having 7 to 20 carbon atoms.
  • the R 8 position of Chemical Formula 1 is a moiety that binds to N of the Indeno indole group and can easily adjust the molecular weight of the polyolefin prepared by adjusting the degree of steric hindrance effect according to the type of the substituted functional group.
  • R 8 when R 8 is substituted with the above-described functional groups, it exhibits high activity in the leupine polymerization process, and can easily control characteristics such as mechanical properties of the polyolefin produced.
  • Q and Q 2 are each independently an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkenyl group having 1 to 20 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 20 carbon atoms.
  • Qi and Q 2 correspond to a bridge group connecting a Cyc lopentadiene (Cp) group and an Indeno indol e group, and easily replace characteristics such as molecular weight distribution of a polyolefin produced when the above-described functional group is substituted at the position. I can regulate it.
  • transition metal compound represented by Formula 1 include compounds represented by the following Formulas 11 to 27.
  • transition metal compound represented by Formula 1 may be formed by reacting a ligand compound and a transition metal compound synthesized in the same manner as in Scheme 1, but are not limited thereto.
  • the method for preparing the compound represented by Chemical Formula 1 will be described in more detail in the following Examples:
  • a transition metal catalyst composition including the transition metal compound of Formula 1 and a promoter may be provided.
  • properties such as chemical structure, molecular weight distribution, and mechanical properties of the polyolefin to be synthesized can be easily adjusted.
  • the promoter may include one or more compounds selected from the group consisting of compounds of Formulas 2 to 4 below.
  • L is a neutral or cationic Lewis base
  • [L-H] + or [L] + is a Bronsted acid
  • H is a hydrogen atom
  • Z is a Group 13 element
  • E is independent
  • the at least one hydrogen atom may be a C6-20 aryl group or an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms unsubstituted or substituted with halogen, hydrocarbyl having 1 to 20 carbon atoms, alkoxy or phenoxy.
  • D is aluminum or boron
  • R4 are each independently halogen; Hydrocarbyl groups having 1 to 20 carbon atoms; Or a hydrocarbyl group having 1 to 20 carbon atoms substituted with halogen.
  • R 14 , R 15 and R 16 are each hydrogen; Halogen group; Carbon number
  • hydrocarbyl is a monovalent functional group in which hydrogen atoms are removed from hydrocarbons, and may include ethyl, phenyl, and the like.
  • the catalyst composition is a transition metal compound represented by the formula (1); And a promoter comprising one or more selected from the group consisting of the compounds of Formulas 2 to 4;
  • the solvent may further include.
  • a solvent known to be usable in the transition metal catalyst composition may be used without particular limitation, and examples thereof include aliphatic hydrocarbon solvents such as pentane, hexane, heptane, nonane, decane, and isomers thereof; Aromatic hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, benzene; Or a hydrocarbon solvent substituted with a chlorine atom such as dichloromethane or chlorobenzene.
  • the content of the solvent in the catalyst composition can be appropriately adjusted according to the characteristics of the catalyst composition used and the conditions of the preparation process of the urepin polymer applied.
  • the catalyst composition may be in a form in which a transition metal compound and a promoter compound are fixed to a carrier.
  • the catalyst composition in the form fixed to the carrier can be easily applied to the gas phase or suspension polymerization process, the productivity of the polyolefin produced is high and can be applied to the polyolefin polymerization process more economically and efficiently.
  • Such a carrier may be used without any limitation as long as it is known to be commonly used in catalysts for preparing olepin polymer.
  • silica, alumina, magnesia or a combination thereof may be used as the carrier, and the carrier may be dried at high temperature, and these are usually
  • a method for producing a polyolefin comprising the step of polymerizing the olefin monomer in the presence of the catalyst composition.
  • the transition metal compound of Formula 1 can easily control the electronic / three-dimensional environment around the metal, it is possible to easily control the characteristics, such as chemical structure, molecular weight distribution, mechanical properties of the polyolefin synthesized .
  • the polymerization reaction of the olefin monomer may be carried out in a continuous solution polymerization process, bulk polymerization process, suspension polymerization process, sulfur polymerization process or emulsion polymerization process, etc.
  • Polymerization processes known to be used for the polymerization of olefin monomers can be used without limitation.
  • a monomer etc. can also superpose
  • the monomer examples include ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 4-methyl-1-pentene, 1'nucleene, 1-heptene, 1-octene, 1-decene, 1-undecene and 1-dode Cen 1-tetradecene, 1-nuxadecene, 1-aitosen, norbornene nobonadiene, ethylidene norbornene, phenylnorbornene, vinyl norbornene, dicyclopentadiene 1, 4-butadiene, 1, 5 pentane Dienes, 1,6-nuxadienes, styrene, alpha-methylstyrene, divinylbenzene, 3-chloromethylstyrene, and the like, and these monomers may be mixed and copolymerized.
  • the polyolefin is a copolymer of ethylene and other comonomers
  • the monomers constituting the copolymer are selected from the group consisting of propylene, 1-butene, 1-nuxene, 4-methyl-1-pentene, and 1-octene. It is preferred that it is at least one comonomer selected.
  • the present invention not only can exhibit high activity in the olefin polymerization reaction, but also a transition metal compound which can easily control the chemical structure, ' molecular weight distribution, mechanical properties, etc., of the synthesized olefin polymer, a catalyst comprising the same.
  • a composition and a method for producing an olefin polymer using the catalyst composition can be provided.
  • Lithiated Indeno indole solution was added dropwise to the ether solution, followed by stirring for one day. Thereafter, about 50 ml of water was added to the flask, followed by quenching. The organic layer was separated, dried over MgS0 4, and filtered to obtain a pure organic solution. The solvent was evaporated under vacuum reduced pressure to obtain 4.7 g (0.48 ⁇ l ol, 94.8%) of black oil.
  • transition metal compound [ ⁇ O- (2- (3- (6-tert-butoxyhexyOcyclopenta-2, 4-die 1) ropan-2-yl) -5, 8 - d imethyl-5, 10 ⁇ di hydr oi ndeno [1,2-b] indole)] zirconium chloride
  • the ligand prepared in (1) was added to a 250 mL Schlenk flask dried in an oven, MTBE 4 equivalents and Tol solution were dissolved in a solvent, and 2.1 equivalent nBuLi solution was added thereto, followed by Hthiation.
  • Benzophenone (3.65 g, 20 mmol) was added to a dried 250 mL Schlenk flask, and it was dissolved in 50 ml of THF. The solution was cooled to 0 ° C., 20 ml (2.0 M in THF) of NaCp solution was slowly added thereto, and the mixture was slowly heated and stirred for 1 hour. After the reaction was completed, 20 ml of water was added to quench the remaining NaCp, the organic layer was extracted with 50 ml of ether, and dried under reduced pressure at low temperature. The concentrate was filtered through hexane through eluent through a silica filter, and the filtrate was dried to give a fulvene compound in the form of red flakes in 8 yield. 3 ⁇ 4-NMR (500 MHz, CDC1 3 ): 6.30 (2H, m), 6.60 (2H m), 7.32-7.40 (10H, m).
  • transition metal compounds [(10- (cyclopenta-2, 4-dienyldi phenyl methyl)-
  • the concentrate was filtered through hexane through eluent through a silica filter, and the filtrate was dried to obtain a fulvene compound in the form of red flakes in 80% yield.
  • 20 ⁇ l of Indenoindole was dissolved in 50 ml of THF solution.
  • the solution was cooled to 0 ° C., and 8 ml of n-BuLi was added to react the reaction with Lithiation for one day and reacted with the preceding fulvene compound to obtain an oil-type ligand.
  • transition metal compounds [10- (1- (eye 1 opent a ⁇ 2, 4 ⁇ di en-1-yl) cyclohexyl) ⁇ 5,8 ⁇ dimethyl ⁇ 5 , 10—dihydroindeno [l, 2_b] indole] zirconium
  • the temperature was lowered to 60 ° C., the pressure in the reaction vessel was removed, the reactor and the stirrer were separated, and the prepared polymer (1L beaker) contained the polymerized polymer.
  • the polymer was filtered using an Aspi rator, and the polymer was dried in an oven and measured for physical properties.
  • the catalyst prepared in the Example has a significantly higher activity than the comparative example.
  • the polyolefin prepared by using the catalyst of the above embodiment is expected to exhibit a low to medium molecular weight, thereby eliminating the limitation of the metallocene catalyst, which has not been easy to produce a low molecular weight polyolefin, and improves the workability.

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Abstract

본 발명은 올레핀 중합 반응에서 높은 활성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 합성되는 올레핀 중합체의 화학적 구조， 분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있는 전이금속 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 상기 촉매 조성물을 이용한 올레핀 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
메탈로센 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 이를 이용한 올레핀 중합체의 제조방법
【관련 출원 (들)과의 상호 인용】
본 출원은 2014 년 8 월 12 일자 한국 특허 출원 제 10-2014- 0104498 호 및 2015 년 8 월 11 일자 한국 특허 출원 제 10-2015-0113460 호 에 기초한 '우선권의 이익을 주장하며， 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
【기술분야】
본 발명은 신규한 메탈로센형 전이금속 화합물， 상기 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물 및 상기 촉매 조성물을 이용한 을레핀 중합체의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 올레핀 중합 반웅에서 높은 반웅성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라， 합성되는 을레핀 중합체의 화학적 구조, 분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있는 전이금속 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 상기 촉매 조성물을 이용한 올레핀 중합체의 제조 방법에 관한 것이다.
【발명의 배경이 되는 기술】
기존의 폴리 올레핀의 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 싸이클로펜타디엔 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 촉매는 하나의 종류의 활성점을 가진 단일 활성점 촉매로 생성 중합체의 분자량 분포가 좁고 촉매와 리간드의 구조에 따라 분자량， 입체 규칙도， 결정화도， 특히 공단량체의 반응성을 대폭 조절할 수 있는 장점이 있다. 다만， 메탈로센 촉매로 중합한 폴리 올레핀은 녹는점이 낮고， 분자량 분포가 좁아 일부 제품에 응용할 경우， 압출부하 등의 영향으로 생산성이 현저히 떨어지는 등 현장적용이 어려운 문제가 있어 이와 관련된 폴리 .올레핀의 분자량 분포를 조절하려는 노력을 많이 해왔다.
특히， 상술한 메탈로센 촉매의 문제점을 해결하기 위하여， 헤테로 원자를 포함하는 리간드 화합물이 배위된 전이 금속 화합물들이 다수 소개되었다. 이러한 헤테로 원자를 포함하는 전이 금속 화합물의 구체적인 예로는 질소 원자를 포함하는 사이클로펜타디에닐기를 갖는 아자페로센 (azaferrocene) 화합물， 다이알킬아민과 같은 기능기가 부가적인 사슬로서 사이클로펜타다이에닐기과 연결된 구조의 메탈로센 화합물, 또는 피페리딘 (piper idine)과 같은 고리 형태의 알킬아민 기능기가 도입된 티타늄 ( IV) 메탈로센 화합물 등을 들 수 있다.
그러나， 이러한 모든 시도돌 중에서 실제로 상업 공장에 적용되고 있는 메탈로센 촉매들은 몇몇에 불과한 수준이며, 이에 따라 보다 높은 중합 성능을 구현할 수 있고 가공성 향상을 위해 중저분자량의 폴리 을레핀을 제공할 수 있는 중합 촉매로 사용 가능한 메탈로센 화합물에 대한 연구가 여전히 필요하다.
【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명은 높은 활성을 가지며， 가공성 향상을 위해 중저분자량의 폴리 올레핀을 제공할 수 있는 신규한 전이 금속 화합물을 제공하기 위한 것이다.
또한， 본 발명은 상기 전이금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한， 본 발명은 상기 촉매 조성물을 이용한 올레핀 중합체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
【과제의 해결 수단】 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 전이 금속 화합물을 제공한다. 또한， 본 발명은 상기 전이 금속 화합물을 포함하는 촉매 조성물을 제공한다.
이에 더하여， 본 발명은 상기 촉매 조성물을 이용한 을레핀 중합체의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. '
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 전이 금속 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 상기 촉매 조성물을 이용한 을레핀 중합체의 제조방법에 관하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1 로 표시되는 전이 금속 화합물이 제공될 수 있다.
[화학식 1]
Figure imgf000004_0001
상기 화학식 1 에서， 내지 2는 각각 독립적으로 수소， 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 실릴알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 에테르기, 탄소수 1 내지 20 의 실릴에테르기, 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기, 탄소수 6 내지 20 의 아릴기, 탄소수 7 내지 20 의 알킬아릴기 및 탄소수 7 내지 20 의 아릴알킬기로 이루어진 군에서 선택된 작용기이거나， 또는， 내지 R12중 서로 인접하는 2 개 이상이 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있다.
그리고, 상기 ¾ 및 Q2는 각각 독립적으로 수소， 할로겐， 탄소수 1 내지 20 의 알킬기, 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기， 탄소수 2 내지 20 의 알콕시알킬기， 탄소수 3 내지 20 의 헤테로시클로알킬기， 탄소수 5 내지 20 의 헤테로아릴기， l-tert-butoxyhexy , 또는 pival ate 일 수 있다.
상기 M은 4족의 전이 금속일 수 있다.
상기 X 는 각각 독립적으로 할로겐， 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기， 니트로기, 아미도기， 탄소수 1 내지 20 의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 20의 술폰네이트기이다.
상기 n은 1 내지 10의 정수이다.
본 발명자들은 높은 활성을 가지며, 가공성 향상을 위해 중저분자량의 폴리 올레핀을 제공할 수 있는 신규한 전이 금속 화합물에 관한 연구를 수행하여， 전이 금속에 특정 구조의 리간드 화합물이 결합하고 있는 상기 화학식 1 의 전이 금속 화합물이 높은 촉매 활성올 가지고， 전이 금속 주위의 전자적 /입체적 환경을 용아하게 제어할 수 있어, 합성되는 폴리 올레핀의 화학적 구조， 분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있음을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다. 상기 화학식 1의 전이 금속 화합물은 Cyc l opentadi ene(Cp)와 Indeno indo l e 조합의 Bi s-Cp type의 화합물이고, 특히， Cyc lopent adi ene(Cp)기와 Indeno indol e 기에 알킬기， 알콕시기 등과 같은 작용기를 도입한 것으로서， 상기 전이 금속 화합물은 전이 금속 주위의 전자적 /입체적 환경을 용이하게 제어할 수 있으므로 높은 활성을 나타내고， 가공성 및 기계적 물성이 우수한 폴리 올레핀을 제조할 수 있다.
상기 화학식 1 에서 정의된 각 치환기에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 탄소수 1 내지 20 의 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기를 포함할 수 있고, 상기 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기 및 알키닐기는 직쇄 또는 분지쇄의 알케닐기 및 알키닐기를 각각 포함할 수 있다.
상기' 아릴기 (aryl group)는 탄소수 6 내지 20 인 방향족 고리인 것이 바람직하며， 구체적으로 페닐， 나프틸， 안트라세닐， 피리딜， 디메틸아닐리닐， 아니솔릴 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알킬아릴기는 탄소수 1 내지 20 의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기가 1 이상 도입된 아릴기를 의미하고， 상기 아릴알킬기는 탄소수 6 내지 20의 아릴기가 1이상 도입된 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기를 의미한다. 상기 할로겐기는 불소 (F), 염소 (C1), 브롬 (Br), 요오드 (I)을 의미한다.
상기 M으로 정의된 4족 전이 금속으로는 Ti (티타늄)， Zr (지르코늄)， 하프늄 (Hf) 등을 사용할 수 있으나， 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고， 상기 일 구현예의 전이 금속 화합물에서 화학식 1 의 ¾는 탄소수 .1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기일 수 있다.
상기 전이 금속 화합물과 같이， Cyclopentadiene(Cp)기에 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기로 치환된 탄소수 1 내지 20 의 알킬기가 도입되는 경우, 알콕시기로 치환된 알킬기가 실리카 표면의 실라놀기와 상호작용을 통해 공유결합을 형성할 수 있으므로， Cyclopentadiene(Cp)기에 상기 알콕시기로 치환된 알킬기가 도¾되지 않거나， 알콕시기로 치환돠지 않은 탄소수 1 내지 10 의 알킬기가 도입되는 경우에 비하여 안정적인 담지 중합이 가능하며， 중합 활성도 높일 수 있다. 또한， 상기 전이 금속 화합물은 Cyclopentadiene(Cp)기 중에서도 특히， Ri 이 탄소수 1 내지 20 의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기로 치환되어 올레핀 중합 공정에서 매우 높은 활성을 나타낼 수 있다.
또한， 상기 화학식 1 의 R8는 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 1 내지 20의 알콕시기， 탄소수 1 내지 20의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20의 실릴알킬기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기， 또는 탄소수 7 내지 20 의 알킬아릴기일 수 있다. 상기 화학식 1 의 R8 위치는 Indeno indole 기의 N 과 결합하는 부분으로, 치환된 작용기의 종류에 따라 입체장애 효과의 정도를 조절하여 제조되는 폴리 올레핀의 분자량을 용이하게 조절할 수 있다. 특히， R8 이 상술한 작용기들로 치환되는 경우 을레핀 중합 공정에서 높은 활성을 나타내고， 제조되는 폴리 을레핀의 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
또한， 상기 일 구현예의 전이 금속 화합물에서 Q 및 Q2 는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 또는 탄소수 6 내지 20 의 아릴기인 것이 바람직하다. 상기 Qi 및 Q2는 Cyc lopentadi ene(Cp)기와 Indeno indol e 기를 연결하는 브릿지 그룹에 해당하는 것으로， 상기 위치에 상술한 작용기를 치환시키는 경우 제조되는 폴리 을레핀의 분자량 분포 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
한편， 상기 화학식 1 로 표시되는 전이 금속 화합물의 바람직한 예로， 하기 화학식 11 내지 27의 화합물을 들 수 있다.
[화학식 11]
Figure imgf000007_0001
[화학식 12]
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000009_0001
16]
Figure imgf000009_0002
Figure imgf000009_0003
[화학식 18]
Figure imgf000010_0001
[화학식 19]
Figure imgf000010_0002
[화학식 20]
Figure imgf000010_0003
[화학식 21]
Figure imgf000011_0001
[
Figure imgf000011_0002
[화학식 24]
Figure imgf000012_0001
[화학식 25]
Figure imgf000012_0002
[화학식 27]
Figure imgf000013_0001
그리고, 상기 화학식 1 로 표시되는 전이 금속 화합물은 하기 반응식 1 과 같은 방법으로 합성된 리간드 화합물과 전이 금속 화합물을 반웅시킴으로서 형성될 수 있으나， 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 화학식 1 로 표시되는 화합물을 제조하는 방법은 후술하는 실시예에서 보다 구체화하여 설명한다:
[반웅식 1]
Figure imgf000013_0002
상기 반웅식 1 에서 내지 ¾2， C 및 Q2 , M 및 X 의 정의는 상기 화학식 1에서의 정의와 동일하며， R은 상기 내지 R12의 정의와 동일하다. 한편 발명의 또 다른 구현예에 따르면， 상기 화학식 1 의 전이 금속 화합물과 조촉매를 포함하는 전이 금속 촉매 조성물이 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이， 상기 화학식 1의 전이 금속 화합물을 포함한 촉매 조성물을 사용하면， 합성되는 폴리 올레핀의 화학적 구조， 분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
상기 조촉매는 하기 화학식 2 내지 4 의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
[L-H] + [Z(E)4]" 또는 [L] + [Z(E)4r
상기 화학식 2 에서， L 은 중성 또는 양이온성 루이스 염기이고, [L- H] + 또는 [L]+ 는 브론스테드 산이며， H 는 수소 원자이고， Z 는 13 족 원소이고， E 는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐， 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카르빌， 알콕시 또는 페녹시로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기일 수 있다.
[화학식 3] 상기 화학식 3 에서， D 는 알루미늄 또는 붕소이며， R4 은 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20의 하이드로카빌기일 수 있다.
[화학식 4]
Figure imgf000014_0001
상기 화학식 4 에서， R14 , R15및 R16는 각각 수소; 할로겐기 ; 탄소수
1 내지 20 의 하이드로카빌기 ; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기 ;일 수 있고， a는 2 이상의 정수이다.
상기 화학식 2 및 3 에서， "하이드로카빌"은 하이드로카본으로부터 수소원자를 제거한 형태의 1 가 작용기로서， 에틸, 페닐 등을 포함할 수 있다.
그리고， 상기 촉매 조성물은 상기 화학식 1 로 표시되는 전이 금속 화합물; 및 상기 화학식 2 내지 4 의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 조촉매; 이외에 용매를 더 포함할 수 있다. 상기 용매로 전이 금속 촉매 조성물에 사용 가능한 것으로 알려진 용매를 별 다른 제한 없이 사용할 수 있으며， 예를 들어， 펜탄， 헥산， 헵탄， 노난， 데칸， 및 이들의 이성질체와 같은 지방족 탄화수소 용매; 를루엔， 자일렌， 벤젠과 같은 방향족 탄화수소 용매; 또는 디클로로메탄， 클로로벤젠과 같은 염소 원자로 치환된 탄화수소 용매 등을 사용할 수 있다. 상기 촉매 조성물 내에서 용매의 함량은 사용되는 촉매 조성물의 특성 및 적용되는 을레핀 중합체의 제조 공정의 조건 등에 따라서 적절히 조절할 수 았다.
상기 촉매 조성물은 전이 금속 화합물과 조촉매 화합물이 담체에 고정된 형태일 수 있다. 상기 담체에 고정된 형태의 촉매 조성물은 기상 또는 현탁액 중합 공정에 용이하게 적용할 수 있으며， 제조되는 폴리 을레핀의 생산성이 높아 보다 경제적이고 효율적으로 폴리 올레핀 중합 공정에 적용할 수 있다.
이러한 담체로는 을레핀 중합체 제조용 촉매에 통상적으로 사용되는 것으로 알려진 것이면 별 다른 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 담체로 실리카， 알루미나， 마그네시아 또는 이들의 흔합물 등을 사용할 수 있으며， 상기 담체는 고온에서 건조된 것일 수 있고， 이들은 통상적으로
Na20, K2CO3 , BaS04 및 Mg(N03)2 등의 산화물， 탄산염， 황산염， 질산염 성분을 포함할 수 있다. 또한， 발명의 다른 구현예에 따르면， 상기 촉매 조성물의 존재 하에， 올레핀 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는 폴리 올레핀의 제조 방법이 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이， 상기 화학식 1의 전이 금속 화합물은 금속 주위의 전자적 / 입체적 환경을 용이하게 제어할 수 있어서， 합성되는 폴리 올레핀의 화학적 구조， 분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있다.
상기 올레핀 단량체의 중합 반응은 연속식 용액 중합 공정， 벌크 중합 공정， 현탁 중합 공정 술러리 중합 공정 또는 유화 중합 공정 등 올레핀 단량체의 중합 반응으로 사용되는 것으로 알려진 중합 공정을 제한 없이 사용할 수 있다.
상기 전이 금속 화합물들과 조촉매를 사용하여 중합 가능한 을레핀 단량체의 예로는 에틸렌， 알파-올레핀， 사이클릭 을레핀 등이 있으며， 이중 결합을 2 개 이상 가지고 있는 디엔 을레핀계 단량체 또는 트리엔 올레핀계 단량체 등도 중합 가능하다. 상기 단량체의 구체적인 예로는 에틸렌， 프로필렌， 1-부텐， 1-펜텐, 4-메틸 -1-펜텐， 1ᅳ핵센， 1-헵텐， 1-옥텐， 1- 데센， 1-운데센， 1-도데센 1-테트라데센， 1-핵사데센, 1-아이토센， 노보넨 노보나디엔， 에틸리덴노보넨， 페닐노보넨， 비닐노보넨， 디사이클로펜타디엔 1 , 4-부타디엔， 1 , 5ᅳ펜타디엔， 1，6-핵사디엔， 스티렌， 알파-메틸스티렌， 디비닐벤젠， 3-클로로메틸스티렌 등이 있으며， 이들 단량체를 2 종 이상 흔합하여 공중합할 수도 있다. 상기 폴리 을레핀이 에틸렌과 다른 공단량체의 공중합체인 경우에， 상기 공중합체를 구성하는 단량체는 프로필렌， 1-부텐， 1-핵센, 4-메틸 -1-펜텐, 및 1-옥텐으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 공단량체인 것이 바람직하다.
【발명의 효과】
본 발명에 따르면， 올레핀 중합 반웅에서 높은 활성을 나타낼 수 있을 뿐만 아니라， 합성되는 을레핀 중합체의 화학적 구조， '분자량 분포， 기계적 물성 등의 특성을 용이하게 조절할 수 있는 전이금속 화합물， 이를 포함하는 촉매 조성물 및 상기 촉매 조성물을 이용한 올레핀 중합체의 제조 방법이 제공될 수 있다.
【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단， 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐， 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 후술하는 실시예， 비교예 및 실험예에서， 유기 시약 및 용매는 알드리치 (Aldr i ch)사와 머크 (Merck)사에서 구입하여 표준 방법으로 정제하여 사용하였다. 합성의 모든 단계에서 공기와 수분의 접촉을 차단하여 실험의 재현성을 높였다. 또한， 화합물의 구조를 입증하기 위해
500腿 z 핵자기 공명기 (NMR)를 이용하여 스펙트럼을 얻었다.
<실시예: 리간드화합물 및 전이 금속화합물의 합성 >
실시예 1： [(10-(2-(3-(6-tert-butoxyhexyl)cyclo enta-2,4- dienyl )propan-2-yl )-5 , 8-dimethy 1 -5 , IQ-dihydroi ndeno [1,2- b] indole)]zirconium chloride의 합성
(1) 리간드 화합물 (10-(2-(3-(6-tert-butoxyhexyl)cyclopenta-2,4- d i eny 1 )propan~2-y 1 )-5,8-dimethyl-5, 10-di hydro i ndeno [ 1 , 2— b ] i ndo le) 의 합성
Figure imgf000017_0001
건조된 250mL 의 Schlenk flask 에 5.25g (23.6隱 ol)의 2-(6_tert- but oxyhexy 1 ) eye 1 opent a- 1 , 3-d i ene - ： 넣고 methanol 50ml와 acetone 4ml을 넣은 후 0°C까지 넁각하였다. 그리고 pyrrolidine 2.95ml(1.5 당량)을 적가한 뒤 반웅 흔합물은 천천히 상온으로 올린 후 7 시간 동안 교반하고， flask 내에 50ml 의 물을 넣어 quenching 하고 유기층을 분리하여 MgS04로 건조하였다. 그 결과 2— (S-tert-butoxyhexy -S-ipropan-S- ylidenekyclopenta-l^-diene 5.0g(19.07mmol, 80/7%)가 생성되었음을 NMR을 통하여 확인하였다.
동시에, 건조된 250mL flask 에 2.33g(10隱 ol )의 Indenoindole 을 넣고 아르곤 상태로 만들어준 후 감압 하에서 50ml ether 를 주입하여 녹였다. 그리고， 이 용액을 0°C로 넁각한 후 4.8ml(12瞧 ol)의 2.5M n-BuLi hexane solution 을 dropping 으로 적가하여 상온으로 을린 후 하루 동안 교반하였다. 다음으로， 상기 제조된 2-(6-tert-butoxyhexyl)-5-(propan-2- y 1 i dene ) eye 1 opent a- 1 , 3-d i ene 을 ether 에 녹인 후， Lithiated 된 Indeno indole solution 을 ether 용액에 적가한 뒤， 하룻동안 교반시켰다. 이후 flask 에 약 50ml 의 물을 넣어 quenching 한 후 유기층을 분리한 후， MgS04로 건조시키고， filtration 을 하여 순수한 유기 용액을 수득하였다. 그리고 이 용액을 진공 감압 조건에서 용매를 모두 증발시켜 4.7g(0.48匪 ol, 94.8%)의 검은색 oil을 얻었다.
¾-NMR( 500MHz, CDC13): 0.87, 1.17, 1.27， 1.34(6H, m)， 1.20(9H, s), 1.44(4H, m), 1.54(2H, m), 1.54-1.69(4H, m), 2.42， 2.48(3H, s), 3.35(2H, m), 4.03(3H, m), 5.73， 6.01， 6.05， 6.13, 6.6K3H, s), 6.97- 7.04(2H, m), 7.07-7.18(2H, m)， 7.32(1H, m) , 7.55-7.63 (2H, m) .
(2) 전이 금속 화합물 ([αO-(2-(3-(6-tert-butoxyhexyOcyclopenta- 2 , 4-d i eny 1 ) ropan-2-yl ) -5 , 8~d imethyl-5, 10一 d i hydr o i ndeno [1,2- b] indole)] zirconium chloride) 의 합성
Figure imgf000018_0001
오븐에서 건조한 250mL 의 Schlenk flask 에 상기 (1)에서 제조한 리간드를 넣고， MTBE 4 당량과 Tol solution을 용매에 녹인 후， 2.1 당량의 nBuLi 용액을 가해 다음날까지 Hthiation을 시켰다.
그리고， Glove box 내에서 2.1 당량의 ZrCl4(THF)2 를 취해 250ml Schlenk flask에 담고 Ether을 넣은 Zr suspension을 준비하였다.
위 두개의 flask 모두 -78°C까지 냉각시킨 후 ligand anion 을 천천히 Zr suspension 에 가하였다. 주입이 끝난 후， 반응 흔합물은 천천히 상온까지 올리고 하루 동안 교반한 후, 흔합물 내의 Ether 를 약 1/5 volume 까지 진공 감압을 통해 제거하고 남아있는 용매꾀 5 배 정도 volume 의 hexane 을 가하였다. 이 때 합성된 촉매 전구체가 hexane 에 대한 용해도가 떨어지기 때문에， hexane 을 가하여 결정화를 촉진시킬 수 있다. 이 hexane slurry 를 아르곤 하에서 filter 하고 여과후 filter 된 고체와 여과액을 모두 진공 감압 하에서 증발시켰다. 위에 남은 filter cake 와 filtrate 를 각각 NMR 을 통하여 촉매합성 여부를 확인한 후， glove box 내에서 계량하고 sampling 하여 수율， 순도를 확인하였다. 4.7g(9.5瞧 ol)의 리간드로부터 9.35讓 ol(98.7% yield)의 보라색 촉매 전구체를 얻었다. Filtrate 와 Filter cake 모두가 촉매 전구체임을 확인하였고, 1.737g 의 보라색 고체와 2.96g 을 Toluene 에 녹인 Toluene solution 10.96g을 얻었다.
NMR 기준 순도 (wt%)=64.3¾(Filter cake) , 100%(f i ltrate) . 丽 =655.85 -證(500腿 z, CDC13): 0.8K2H, m), 1.13(9H, d)， 1.22(2H, m), 1.32(2H, m), 1.43(4H, m)， 2.34(3H, d), 2.49(6H, t), 3.23(2H, m), 4.14(3H, s), 5.09， 5.35, 5.45, 5.69, 5.86, 6.01(3H, s), 6.99(1H, m), 7.32(3H, m), 7.74(1H, q), 7.94(1H, d)， 7.97(1H, d). 비교예 1： [(10-(cyclopenta-2,4-dienyldiphenylmethyl)-5,8- dimethyl-5, 10-dihydroindeno[l,2-b] indole) Jzirconium chloride의 합성
(1) 리간드 화합물 (10-(cyclopenta-2,4-dienyldiphenylinethyl)-5,8- dimethyl-5, 10~dihydroindeno[l,2-b] indole) 의 합성
Figure imgf000019_0001
건조된 250mL 의 Schlenk flask 에 benzophenone(3.65g, 20 醒 ol)을 넣고, 50ml 의 THF 에 녹였다. 해당 용액을 0°C까지 냉각하고， NaCp 용액 20ml (2.0M in THF)를 천천히 넣어준 다음， 1 시간 동안 서서히 승온시키며 교반하였다. 반웅이 완결된 후， 20ml 의 물을 넣어 남아있는 NaCp 를 quenching 하고， 50ml 의 ether 로 유기층을 추출하여 저온에서 감압 건조시켰다. 농축물을 silica filter 를 통해 hexane 을 eluent 로 여과시켜 얻은 여과액을 건조시켜 8 의 수율로 붉은색 flake 형태의 fulvene화합물을 수득하였다. ¾-NMR( 500MHz, CDC13): 6.30(2H, m) , 6.60(2H m), 7.32-7.40(10H, m) .
그리고, 이 중에서 2.3g(10議 ol)을 취해 lithiated indeno indole
10瞧 ol 과 THF 용액에서 하루 동안 반응시켜 보라색의 리간드 화합물을 oil 형태로 수득하였다. -匿(500丽 z, CDC13): 2.27(3H, m) , 3.84(3Η, m), 3.98C1H, s), 5.40(1Η, s), 6.33-6.80 (4H, m)， 6.87-6.95(3H, m), 7.11- 7.44(12H, m), 7.56(1H, m) , 7.82(1H, m) .
(2) 전이 금속 화합물 ([(10- (cyclopenta-2, 4-dienyldi phenyl methyl )-
5 , 8-d i me t hy 1 -5 , 10-d i hydro i ndeno [ 1 , 2~b ] i ndo 1 e ) ] z i r con i urn chloride) 의 합성
Figure imgf000020_0001
상기 (1)에서 제조한 리간드 3.3 (7.1隱01)을 60ml 의 anhydrous ether 에 녹인 후， 7.½1 (18.5mmol )의 2.5M nBuLi hexane 용액을 천천히 가하였다. 그리고， 하루 동안 교반시킨 상기 반응 흔합물을 2.6g(7.1mmol)의 ZrCl4(THF)2를 40ml ether 에 dispersion 시킨 슬러리에 - 78°C에서 천천히 가한 후 승온시켜 하루 동안 추가로 반옹시켰다. 반웅 후 ether 는 1/4 부피까지 감압 건조시키고 줄어든 부피만큼 hexane 을 채워 생성된 침전을 여과하여 필터 상부에 남은 자주색 고체를 얻었다.
¾-NMR( 500MHz, CDC13): 2.09(3H, s), 4.20(3H, s), 5.00(1H, s), 5.53(1H, s), 5.89(1H, s), 6.29(1H, s), 6.42(2H, m) , 6.78(1H, m), 7.14C2H, m), 7.27-7.46(8H, m)， 7.57(2H, m) , 7.95-7.99(2H, m), 8.04- 8.06(3H, m). 비교예 2: [10-( l-(cyclopenta-2 , 4-dien-l-yl )cyc lohexyl )-5 , 8- dimethyl-5, 10-dihydroindeno[l,2-b] indole] zirconium chloride의 합성
(1) 리간드 화합물 10-(l-(cycloi3enta-2,4-clien-l— y cychjhexy -
Figure imgf000021_0001
건조된 250mL 의 Schlenk flask 에 eye lohexanone 1.963 g, 20 瞧 ol)을 넣고， 50ml 의 THF 에 녹였다. 해당 용액을 0°C까지 넁각하고， NaCp 용액 20ml(2.0M in THF)를 천천히 넣어준 다음， 1 시간 동안 서서히 승온시키며 교반하였다. 반웅이 완결된 후， 20ml 의 물을 넣어 남아있는 NaCp를 quenching하고， 50ml 의 ether로 유기층을 추출하여 저온에서 감압 건조시켰다. 농축물을 silica filter 를 통해 hexane 을 eluent 로 여과시켜 얻은 여과액을 건조시켜 80%의 수율로 붉은색 flake 형태의 fulvene 화합물을 수득하였다. 그리고， Indenoindole 20 誦 ol 을 THF 용액 50 ml 에 녹였다. 해당 용액을 0°C까지 냉각하고， n-BuLi 8 ml 넣어 Lithiation 을 하루 동안 반웅을 진행 하고 앞선 fulvene 화합물과 반웅시켜 oil형태의 리간드를 수득하였다. ¾-NMR( 500MHz, CDC13): 7.65(2H, m)， 7.39- 7.46 (3H, m),6.50 - 6.48 (4H, m),3.82 (3H, s),3.76 (1H, 2), 2.58 (1H, t), 2.43(3H, s),1.43- 1.53(10H, m).
(2) 전이 금속 화합물 [ 10- ( 1- ( eye 1 opent a~2 , 4~d i en- 1- yl )cyclohexyl )一5，8一 dimethylᅳ 5， 10— dihydroindeno[l,2_b] indole] zirconium
Figure imgf000022_0001
상기 (1)에서 제조한 리간드 10隱 ol 을 60ml 의 anhydrous ether 에 녹인 후， 8.½1(21 瞧 ol)의 2.5M nBuLi hexane 용액을 천천히 가하였다. 그리고， 하루 동안 교반시킨 상기 반웅 흔합물을 3.66g(10 醒 ol)의 ZrCI4(THF)2를 40ml ether 에 dispersion 시킨 슬러리에 -78°C에서 천천히 가한 후 승온시켜 하루 동안 추가로 반웅시켰다. 반웅 후 ether 는 1/4 부피까지 감압 건조시키고 줄어든 부피만큼 hexane 을 채워 생성된 침전을 여과하여 필터 상부에서 붉은색 고체를 얻었다.
¾-NMR( 500MHz, CDC13): 7.66(2H, m)， 7.44C3H, m),7.28 (1H, m),6.51(2H, m),3.82 (3H, s), 2.45(3H, s)， 1.43— 1.53(10H, m) .
<실험예 >
실험예 1: 에틸렌 단독 중합체의 제조
600mL 파르 반웅기를 120°C에서 1 시간 동안 진공 건조를 실시하고， 온도를 50°C로 낮추어 주며 아르곤을 가해주었다. 여기에 아르곤 환경 하에서 핵산 용매 (400mL)와 TEAL 조촉매 0.46g 을 cannula 로 반응기에 투입하였다. 그리고， 파울링을 방지하기 위하여 정전기 방지제 (ASA) 0. 17ml 를 실린지를 이용하여 투입하고， 5 분 동안 교반하였다. 다음으로， 상기 실시예 1 또는 비교예 1 에서 제조한 전이 금속 화합물 10mg 을 반응기에 넣고， 반웅기 내의 아르곤을 제거하였다. 온도를 80 °C로 승온 시킨 후， 반웅기에 40bar 의 에틸렌을 넣어주면서 60 분간 500rpm 으로 교반하면서 중합 반응을 실시하였다. 중합 반응 이후 온도를 60°C로 낮추고， 반웅기 내 압력을 제거하고, 반응기와 교반기를 분리한 후 준비한 플라스크 ( 1L 비커)에 중합한 고분자를 담았다. 그리고， Aspi rator 를 이용하여 고분자를 필터한 후 오븐에서 고분자를 건조시키고 물성을 측정하였다.
상기 실시예 및 비교예의 전이 금속 화합물을 이용하여 제조한 에틸렌 단독 중합체의 물성을 하기 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure imgf000023_0001
상기 표 1로부터， 실시예에서 제조한 촉매는 비교예에 비하여 현저히 높은 활성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실시예의 촉매를 이용하여 제조한 폴리 올레핀은 중저분자량을 나타내어, 종래 저분자량의 폴리올레핀의 제조가 용이치 않았던 메탈로센계 촉매의 한계를 해소하고， 가공성을 향상시킬 수 있을 것으로 예측된다.

Claims

【특허청구범위】
【청구항 11
하기 화학식 1로 표시되는 전이 속 화합물: [화학식 1]
Figure imgf000024_0001
상기 화학식 1에서，
Ri 내지 R12는 각각 독립적으로 수소， 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 실릴알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 에테르기， 탄소수 1 내지 20 의 실릴에테르기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기， 탄소수 7 내지 20 의 알킬아릴기 및 탄소수 7 내지 20의 아릴알킬기로 이루어진 군에서 선택된 작용기이거나， 또는， 내지 R12중 서로 인접하는 2 개 이상이 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 지방족 또는 방향족 고리를 형성할 수 있으며，
Qi 및 Q2 는 각각 독립적으로 수소， 할로겐， 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기， 탄소수 2 내지 20 의 알콕시알킬기， 탄소수 3 내지 20 의 헤테로시클로알킬기， 탄소수 5 내지 20 의 헤테로아릴기 1- tert-butoxyhexyl , 또는 pival ate 이고，
M은 4족의 전이 금속이고，
X는 각각 독립적으로 할로겐， 탄소수 1 내지 20의 알킬기， 탄소수 2 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기, 니트로기， 아미도기， 탄소수 1 내지 20 의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기 또는 탄소수 1 내지 20의 술폰네이트기이고，
n은 1 내지 10의 정수이다.
【청구항 2】
제 1항에 있어서，
상기 M 은 Ti , Zr 및 Hf 으로 이루어진 군에서 선택되는 전이 금속 화합물.
【청구항 3】
제 1항에 있어서，
Ri는 탄소수 1 내지 20 의 알킬기 , 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기인， 전이 금속 화합물.
【청구항 4】
제 1항에 있어서,
R8는 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기, 탄소수 1 내지 20 의 알킬실릴기， 탄소수 1 내지 20 의 실릴알킬기， 탄소수 6 내지 20 의 아릴기 , 또는 탄소수 7 내지 20 의 알킬아릴기인 전이 금속 화합물.
【청구항 5]
제 1항에 ¾ 및 Q2는 각각 독립적으로 탄소수 1 내지 20 의 알킬기， 탄소수 1 내지 20 의 알케닐기， 탄소수 1 내지 20 의 알콕시기， 또는 탄소수 6 내지 20의 아릴기인， 전이 금속 화합물. '
【청구항 6】 ―
제 1항의 화학식 1로 표시되는 전이 금속 화합물; 및 하기 화학식 2 내지 4 의 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1 종 이상을 포함하는 조촉매；를 포함하는 촉매 조성물:
[화학식 2]
[L-H] + [Z(E)4]_ 또는 [L] + [Z(E)4]一
상기 화학식 2에서，
L은 증성 또는 양이온성 루이스 염기이고，
[L-H] + 또는 [L]+ 는 브론스테드 산이며，
H는 수소 원자이고,
Z는 13족 원소이고，
E 는 각각 독립적으로 1 이상의 수소 원자가 할로겐， 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카르빌， 알콕시 또는 페녹시로 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴기 또는 탄소수 1 내지 20의 알킬기이며 ,
[화학식 3]
D(R13)3
상기 화학식 3에서，
D는 알루미늄 또는 붕소이며，
Ris 은 각각 독립적으로 할로겐; 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기이고,
[화학식 4]
Figure imgf000026_0001
상기 화학식 4에서 Ri4 , Ris 및 R16 는 각각 수소; 할로겐기; 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기; 또는 할로겐으로 치환된 탄소수 1 내지 20 의 하이드로카빌기 ;이고， a는 2 이상의 정수이다.
【청구항 7】
제 6항에 있어서，
용매를 더 포함하는, 촉매 조성물.
【청구항 8】
제 6항에 있어서,
상기 전이 금속 화합물 및 조촉매 화합물은 담체에 고정된 형태인， 촉매 조성물.
【청구항 9】
제 6 항의 촉매 조성물의 존재 하에， 을레핀 단량체를 중합 반응시키는 단계를 포함하는， 을레핀 중합체의 제조 방법.
【청구항 10】
제 9항에 있어서，
상기 을레핀 단량체는 에틸렌， 프로필렌， 1-부텐， 1-펜텐 , 4-메틸 -1- 펜텐， 1-핵센， 1-헵텐， 1-옥텐， 1-데센， 1-운데센， 1-도데센， 1-테트라데센 1-핵사데센， 1-아이토센， 노보넨， 노보나디엔， 에틸리덴노보덴， 페닐노보덴 비닐노보덴， 디사이클로펜타디엔， 1，4-부타디엔， 1，5-펜타디엔， 1，6- 핵사디엔， 스티렌, 알파—메틸스티렌， 디비닐벤젠 및 3- 클로로메틸스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는， 올레핀 중합체의 제조방법 .
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