ES2569047T3 - Complejos de hafnio orto-metalados de ligandos de imidazol - Google Patents

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Abstract

complejo metálico que corresponde a la fórmula:**Fórmula** en la que R1 independientemente cada vez que aparece es isopropilo; R2 independientemente cada vez que aparece es hidrógeno o un grupo alquilo C1-12; R4 es alquilo C1-4; R6 es hidrógeno, alquilo C1-6 o cicloalquilo; y X independientemente cada vez que aparece es metilo.

Description

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bis(tris(pentafluorofenil)borano)-4,5-bis(heptadecil)imidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-2-undecilimidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-2-heptadecilimidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-4,5-bis(undecil)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-4,5-bis(heptadecil)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-5,6-dimetilbencimidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)borano)-5,6-bis(undecil)bencimidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)imidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-2-undecilimidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-2-heptadecilimidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-4,5-bis(undecil)imidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-4,5-bis(heptadecil)imidazolida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-2-undecilimidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-2-heptadecilimidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-4,5-bis(undecil)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-4,5-bis(heptadecil)imidazolinida, bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-5,6-dimetilbencimidazolida, y bis(tris(pentafluorofenil)alumano)-5,6-bis(undecil)bencimidazolida.
Otros activadores incluyen los descritos en la publicación PCT WO 98/07515 tales como tris(2,2’,2”nonafluorobifenil)fluoroaluminato. La invención también contempla combinaciones de activadores, por ejemplo, alumoxanos y activadores ionizantes en combinaciones, véase por ejemplo, el documento EP-A-0 573120, las publicaciones PCT WO 94/07928 y WO 95/14044 y los patentes de Estados Unidos 5.153.157 y 5.453.410. El documento WO 98/09996 describe la activación de compuestos catalizadores con percloratos, peryodatos y yodatos, incluyendo sus hidratos. El documento WO 99/18135 describe el uso de activadores de organoboroaluminio. El documento EP-A-781299 describe el uso de una sal de sililio en combinación con un anión no coordinante compatible. Otros activadores o procedimientos de activación para activar un compuesto catalizador se describen, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos 5.849.852, 5.859, 653, 5.869.723, EP-A-615981 y en la publicación PCT WO 98/32775.
También está dentro del ámbito de la presente invención que los complejos metálicos antes descritos puedan combinarse con más de uno de los activadores o procedimientos de activación descritos antes. La relación molar del (de los) componente(s) activador(es) al complejo metálico en las composiciones de catalizador de la invención varía adecuadamente en el intervalo de 0,3:1 a 2000:1, preferiblemente 1:1 a 800:1, y lo más preferiblemente 1:1 a 500:1. Cuando el activador es un activador ionizante, tal como los basados en el anión tetraquis(pentafluorofenil)boro o el ácido fuerte de Lewis trispentafluorofenilboro, la relación molar del metal o metaloide del componente activador al complejo metálico varía preferiblemente en el intervalo de 0,3:1 a 3:1.
Componentes terciarios Además del complejo metálico y cocatalizador o activador, está contemplado que se puedan añadir ciertos componentes terciarios o mezclas de los mismos a la composición de catalizador o la mezcla de reacción con el fin de obtener un rendimiento del catalizador mejorado u otro beneficio. Ejemplos de tales componentes terciarios incluyen depuradores diseñados para reaccionar con contaminantes en la mezcla de reacción para prevenir la desactivación del catalizador. Los componentes terciarios adecuados también pueden activar o ayudar en la activación de uno o más de los complejos metálicos empleados en la composición de catalizador o actuar como agentes de transferencia de cadenas.
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de dipropilboro, hidruro de octilmagnesio, hidruro de butilcinc, hidruro de dicloroboro, hidruro de dibromoaluminio e hidruro de bromocadmio. Los compuestos cocatalizadores organometálicos de tipo convencional son conocidos por los expertos en la técnica, y se puede encontrar una descripción más completa de estos compuestos en las patentes de Estados Unidos 3.221.002 y 5.093.415.
Los complejos de coordinación de metales de transición adecuados incluyen compuestos catalizadores de metaloceno, que son compuestos de tipo sándwich medio y completo que tienen uno o más ligandos unidos por enlace π, que incluyen estructuras de tipo ciclopentadienilo u otra estructura de función similar tal como pentadieno, ciclooctatetraendiílo e imidas. Compuestos típicos se describen en general como complejos de coordinación que contienen uno o más ligandos capaces de unirse por enlace π a un átomo de metal de transición, usualmente, ligandos o restos derivados de ciclopentadienilo, en combinación con un metal de transición seleccionado del Grupo 3 a 8, preferiblemente 4, 5 o 6, o de las series lantánida y actínida de la Tabla Periódica de los Elementos. Ejemplos de compuestos de catalizadores de tipo metaloceno se describen, por ejemplo, en las patentes de Estados Unidos: 4.530.914, 4.871.705, 4.937.299, 5.017.714, 5.055.438, 5, 096.867, 5.120.867, 5.124.418.5.198.401, 5.210.352, 5.229.478, 5.264.405, 5.278.264, 5.278.119, 5.304.614, 5.324.800, 5.347.025, 5.350.723, 5.384, 299, 5.391.790, 5.391.789, 5.399.636, 5.408.017, 5.491.207, 5.455.366, 5, 534.473, 5.539.124.5.554.775, 5.621.126, 5.684.098, 5.693.730, 5.698.634, 5.710.297, 5.712.354, 5.714.427, 5.714.555, 5.728.641, 5.728.839, 5.753, 577, 5.767.209,
5.770.753 y 5.770.664; publicaciones europeas: EP-A-0 591 756, EP-A-0 520 732, EP-A-0 420 436, EP-A-0 485 822, EP-A-0 485 823, EP-A-0 743 324, EP-A-0 518 092; y publicaciones PCT: WO 91/04257, WO 92/00333, WO 93/08221, WO 93/08199, WO 94/01471, WO 96/20233, WO 97/15582, WO 97/19959, WO 97/46567, WO 98/01455, WO 98/06759 y WO 98/011144.
Ejemplos preferidos de metalocenos usados en combinación con los complejos metálicos de la presente invención incluyen compuestos de las fórmulas:
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en la que:
M es titanio, circonio o hafnio, preferiblemente circonio o hafnio, en el estado de oxidación formal +2 o +4;
R3, independientemente cada vez que aparece, está seleccionado del grupo que consiste en hidrógeno, hidrocarbilo, sililo, germilo, ciano, halo y combinaciones de los mismos, teniendo dicho R3 hasta 20 átomos distintos de hidrógeno, o grupos R3 adyacentes forman entre sí un derivado divalente (es decir, un grupo hidrocarbadiílo, siladiílo o germadiílo) formando de este modo un sistema de anillos condensados,
X’’, independientemente cada vez que aparece, es un grupo ligando aniónico de hasta 40 átomos distintos de hidrógeno, o dos grupos X’’ forman entre sí un grupo ligando aniónico divalente de hasta 40 átomos distintos de hidrógeno, o juntos son un dieno conjugado que tiene de 4 a 30 átomos distintos de hidrógeno que forma un complejo π con M, con lo cual M está en el estado de oxidación formal +2,
R* independientemente cada vez que aparece es alquilo C1-4 o fenilo,
E independientemente cada vez que aparece es carbono o silicio, y
x es un número entero de 1 a 8.
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Parámetro
Explicación
Dispositivo de control de temperatura
Horno de CG
Disolvente
1,2,4-triclorobenceno
Concentración
0,1 a 0,3 por ciento (peso/peso)
Velocidad de enfriamiento 1
140ºC a 120ºC @ -6,0ºC/min.
Velocidad de enfriamiento 2
120ºC a 44,5ºC @ -0,1ºC/min.
Velocidad de enfriamiento 3
44,5ºC a 20ºC @ -0,3ºC/min.
Velocidad de calentamiento
20ºC a 140ºC @ 1,8ºC/min.
Velocidad de adquisición de datos
12 / min.
Los datos obtenidos a partir del análisis TREF o ATREF se expresan como una representación gráfica normalizada de fracción de peso del polímero en función de la temperatura de elución. El mecanismo de separación es análogo al de copolímeros de etileno, por lo que el contenido molar del componente cristalizable (etileno) es el principal factor que determina la temperatura de elución. En el caso de copolímeros de propileno, el contenido molar de unidades de propileno isotáctico determina principalmente la temperatura de elución.
La curva TREF o ATREF de un copolímero de propileno/etileno homogéneo catalizado por metaloceno se caracteriza por un efecto de cola gradual a temperaturas de elución más bajas, comparado con la agudeza o pendiente de la curva a temperaturas de elución más altas. Un término estadístico que refleja este tipo de sesgo es la asimetría. El índice de asimetría, Six, determinado por la siguiente fórmula, puede emplearse como medida de esta asimetría.
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El valor Tmáx se define como la temperatura de la fracción de peso más grande que eluye entre 50 y 90ºC en la curva TREF. Ti y wi son la temperatura de elución y la fracción de peso respectivamente de una fracción i-ésima arbitraria en la distribución TREF. Las distribuciones se normalizan (la suma de las wi es igual al 100 por ciento) con respecto al área total de la curva que eluye por encima de 30ºC. Así, el índice refleja sólo las propiedades del polímero cristalizado, y se omite del cálculo cualquier influencia debida a polímero no cristalizado (polímero aún en solución a
o por debajo de 30ºC).
Determinados polímeros según la invención que tienen un punto de fusión relativamente ancho en la curva DSC se caracterizan deseablemente por un índice de asimetría mayor de -1,6, más preferiblemente mayor de -1,2.
La tacticidad del polímero, el contenido de propileno, los regioerrores y otras propiedades se determinan por técnicas de RMN convencionales. Las tacticidades (mm) o (rr) se calculan en base a meso-o regio-triadas, y pueden expresarse como relaciones menores de 1 o como porcentajes. La isotacticidad del propileno al nivel de triada (mm) se determina a partir de las integrales de la triada mm (22,70-21,28 ppm), la triada mr (21,28-20,67 ppm) y la triada rr (20,67-19,74). La isotacticidad mm se determina dividiendo la intensidad de la triada mm por la suma de las triadas mm, mr y rr. Para interpolímeros que contienen etileno, la región mr se corrige restando la integral del pico 37,5-39 ppm. Para copolímeros con otros monómeros que producen picos en las regiones de las triadas mm, mw y rr, las integrales para estas regiones se corrigen de manera similar restando la intensidad del pico interfiriente usando técnicas de RMN convencionales, una vez que los picos han sido identificados. Esto se puede llevar a cabo, por ejemplo, por análisis de una serie de copolímeros de diversos niveles de incorporación de monómero, por asignaciones de la bibliografía, por marcado isotópico, u otros medios que son conocidos en la técnica.
Ejemplos
La invención se ilustra con detalle por los siguientes ejemplos que no se considerarán como limitantes de la presente invención. El experto en la técnica apreciará que la invención descrita en la presente memoria puede llevarse a la práctica en ausencia de cualquier componente que no se haya descrito de forma específica. El término “durante la noche”, si se usa, se refiere a un tiempo de aproximadamente 16 a 18 horas, el término “temperatura ambiente”, se
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da el producto, 4-(2-etilbenzofuran-3-il)-2-formil-(1)N-metilimidazol, como un sólido pardo (rendimiento: 25,6 g, 66,8 por ciento).
(e) Se carga un matraz de fondo redondo de una boca y 250 ml seco con una solución de (59,9 g, 236 mmol) 4-(2etilbenzofuran)-2-formil-(1)N-metilimidazol y 2,6-diisopropilanilina (41,8 g, 236 mmol) en 50 ml de tolueno anhidro. Se añade una cantidad catalítica (10 mg) de ácido p-toluenosulfónico al matraz de reacción. El reactor está equipado con una trampa de Dean Stark con un condensador y una pared con termopar. La mezcla se calienta hasta 110ºC bajo N2 durante 12 horas. El disolvente se elimina entonces a vacío dando 103 g del producto, 2-(2,6diisopropilfenil)imina-4-3(2-etilbenzofuran)-(1)N-metilimidazol, como un sólido pardo. Este material se seca bajo alto vacío, se aclara con hexano y luego se recristaliza en hexano (rendimiento: 68,0 g, 69,7 por ciento).
RMN de 1H (CDCl3) δ 1,2 (d, 12 H), 1,5 (t, 3H), 3,0 (septuplete, 2 H), 3,15 (q, 2H) 4,2 (s, 3H), 7,2 (m, 3 H), 7,35 (m, 2H), 7,6 (d, 2H), 7,85 (d, 2H).
CG/EM 413 (M+), 398, 370, 227, 211, 186, 170, 155, 144, 128, 115, 103.
(f) Se carga un matraz de 3 bocas y 2 litros, equipado con agitador magnético y un rociador de N2 con 2-(2,6diisopropilfenil)imina-4-(2-etilbenzofuran)-(1)N-metilimidazol (122 g, 296 mmol) y 700 ml de tolueno desgasificado anhidro. La solución se enfría hasta -40ºC después de lo cual se añade una solución de 2,4,6-triisopropilfenillitio (127 g, 606 mmol) disuelta en dietil éter gota a gota durante 30 minutos. La solución se calienta entonces hasta temperatura ambiente durante 1 hora y se deja agitar a temperatura ambiente durante una hora más. La reacción se inactiva entonces con 300 ml de agua y 50 ml de cloruro de amonio. La fase orgánica se separa, se lava tres veces con alícuotas de 100 ml de agua. Todas las fases orgánicas se reúnen y el disolvente se elimina a vacío proporcionando 200 g de un sólido bruto. Las impurezas sólidas se precipitan en hexanos y se separan por filtración. Las aguas madres se vuelven a concentrar y el material se recristaliza en hexanos dando 82 g del producto, 2-(1)Nmetil imidazolmetanamina, N-[2,6-bis(1-isopropil)fenil]-a-[2,4,6-(trisopropil)fenil] 4-3(2-etilbenzofurano), como un sólido amarillo pálido. La separación cromatográfica da otros 7,03 g de producto (rendimiento: 89,0 g, 48,7 por ciento).
RMN de 1H (CDCl3) δ 0,5 (s ancho, 3 H), 0,7 (s ancho, 3H), 0,95 (d, 6H), 1,25 (d, 6H), 1,3-1,4 (m, 12H)) 1,6 (t, 3H), 2,75 (septuplete, 1 H), 2,9 (septuplete, 1 H), 3,0 (s, 3H), 3,1 (septuplete, 2H), 3,25 (septuplete, 1H), 3,35 (q, 2H), 3,8 (s ancho, 1H), 5,1 (s, 1H), 5,7 (s, 1H), 6,9 (s, 1H), 6,95-7,1 (m, 3H), 7,2 (m, 2H), 7,45 (dd, 2H), 7,75 (dd, 2H) ppm.
CG/EM 617 (M+), 442, 425, 399, 281, 227, 162, 120.
(g)
se transfiere 2-(1)N-metil imidazolmetanamina, N-[2,6-bis(1-isopropilo)fenil]-α-[2,4,6-(trisopropil)fenil] 4-3(2etilbenzofurano) (40,3 g, 65,2 mmol) a un matraz de 3 bocas de 1 litro equipado con un agitador magnético y termopar, y se disuelve en 300 ml de tolueno. Se añaden al matraz, gota a gota, 40,8 ml de una solución 1,60 M de n-BuLi en hexanos. La mezcla de reacción se agita durante 1 hora a temperatura ambiente. Se añade HfCl4 (19,8 g, 62,0 mmol) mientras se agita y la mezcla se calienta hasta reflujo durante 3 horas. Después de enfriar, se añaden 67,4 ml de MeMgBr 3,0 M en Et2O al matraz, gota a gota durante 30 minutos. La mezcla resultante se agita durante una hora a temperatura ambiente. Se aplica vacío al matraz y los volátiles se eliminan durante la noche. Los sólidos negros que quedan se suspenden en 500 ml de tolueno y se dejan agitar durante una hora y luego se filtra la mezcla a través de un embudo de frita de porosidad media usando adyuvante de filtrado de tierra de diatomeas. Los sólidos se lavan con más tolueno (500 ml) hasta que el filtrado es incoloro. El disolvente residual se elimina a vacío dando el producto trialquilado, [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3-il)-2-(N’metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]tri(metil)hafnio como un sólido pardo claro (rendimiento: 40,6 g, 74 por ciento).
RMN de 1H (C6D6) δ 0,40 (d, 3H), 0,59 (s, 9H), 0,72 (d, 3H), 0,97 (d, 3H), 1,25 (d, 3H), 1,3-1,42 (m ancho, 12H), 1,5 (t, 3H), 1,64 (d, 6H); 1,71 (d, 6H) 2,54 (s, 3H), 2,9 (m, 4H), 3,12 (septuplete, 1H), 3,75 (septuplete, 1H), 3,86 (septuplete, 1H), 4,20 (septuplete, 1H), 6,1 (s, 1H), 6,44 (s, 1H), 7,11 (s, 1H), 7,25-7,33 (m ancho, 4H), 7,6 (d, 2H), 7,8 (d, 2H) ppm.
(h)
Calentar durante varias horas en tolueno a 70ºC da como resultado la metalación completa del grupo benzofuranilo en el carbono C4 del anillo bencilo para formar limpiamente [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3-il-κ-C4) -2-(N’-metil)imidazol-2,3-diil)metanaminato (2-)-κN1, κN2]dimetil hafnio.
RMN de 1H (C6D6) δ 0,28 (d, 3H), 0,44 (d, 6H), 0,59 (d, 3H), 0,78 (s, 3H), 0,9 (s, 3H), 1,1 (d, 6H), 1,2 (d, 6H), 1,18 (t, 3H), 1,24 (d, 6H); 1,4 (d, 3H) 2,41 (s, 3H), 2,59 (q, 2H), 2,65 (septuplete, 1H) 2,75 (septuplete, 1H), 3,28 (septuplete, 1H), 3,57 (septuplete, 1H), 4,05 (septuplete, 1H), 6,27 (s, 1H), 6,30 (s, 1H), 6,91 (s, 1H), 7,05 (m, 2H), 7,1 (m, 3H), 7,45 (m, 1H), 8,65 (d, 2H) ppm.
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Ejemplo comparativo 2, [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3,4-diil-κ-C4)-2(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]di(n-butil)hafnio
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(a)
Se carga en un matraz de vidrio 2-(1)N-metil imidazolmetanamina, N-[2,6-bis(1-isopropilo)fenil]-a-[2,4,6(trisopropil)fenil] 4-3(2-etilbenzofurano) (Ej. 1(f), 0,81 mmol disuelto en 20 ml tolueno). A esta solución se añaden 0,81 mmol de n-BuLi (solución 2,5 M en hexanos) mediante jeringa. Esta solución se agita durante 30 minutos y el tolueno se elimina usando un sistema de vacío unido a la cabina de manipulación con guantes. Se añade hexano y se elimina a vacío, se añade de nuevo, y la suspensión resultante se filtra dando la sal de litio como un sólido blanco (0,20 g, 0,32 mmol; 40 por ciento). Se carga un recipiente de vidrio con el sólido blanco disuelto en 30 ml de tolueno. A esta solución se añaden 0,32 mmol de HfCl4 sólido. El matraz se tapa con un condensador de reflujo refrigerado con aire y la mezcla se calienta a reflujo durante aproximadamente 4 horas. Después de enfriar, se añaden mediante jeringa 1,1 mmol de BuMgCl (3,5 equivalentes, solución 2,0 M en dietil éter) y la mezcla resultante se agita durante la noche a temperatura ambiente. El disolvente se elimina de la mezcla de reacción a vacío. Se añade tolueno (30 ml) al residuo, se filtra la mezcla y el residuo se lava con más tolueno (30 ml). El disolvente se elimina a vacío de las soluciones de tolueno reunidas y se añade hexano y luego se elimina a vacío. Este proceso se repite una vez más dando el producto trialquilado, [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3-il)-2-(N’metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]tri(n-butil)hafnio como un sólido vítreo blanco.
RMN de 1H (C6D6): δ 7,62 (d, J = 8 Hz, 1H), 7,42 (d, J = 8 Hz, 1H), 7,25-7,00 (multipletes, 6H), 6,93 (d, J = 2 Hz, 1H), 6,22 (s, 1H), 5,84 (s, 1H), 3,95 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,71 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,60 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,89 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,85 (q, J = 8 Hz, 2H), 2,72 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,32 (s, 3H), 2,0-0,8 (multipletes, protones de la cadena butilo), 1,55 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,54 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,41 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,40 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,18 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,17 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,05 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,90 (t, J = 7 Hz, 9H), 0,76 (t, J = 7 Hz, 3H), 0,72 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,52 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,20, (d, J = 7 Hz, 3H).
(b)
El producto anterior se caliente varias horas en tolueno a 70ºC dando lugar a la metalación del ligando benzofuranilo en el carbono C4 para formar limpiamente [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(2etilbenzofuran-3,4-diil-κ-C4) -2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-3N1, κN2]di(n-butil)hafnio. El complejo se prueba para determinar la solubilidad disolviendo en metilciclohexano a 20ºC. La solubilidad así medida es mayor del 5 por ciento.
RMN de 1H (C6D6): δ 8,88 (m, 1H), 7,52 (d, J = 4 Hz, 2H), 7,20-7,05 (multipletes, 4H), 6,99 (d, J = 2 Hz, 1H), 6,36 (s, 2H), 3,99 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,65 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,30 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,79 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,71 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,66 (qd, J = 8,3 Hz, 2H), 2,50 (s, 3H), 2,15 (multiplete, 2H), 1,86 (multiplete, 1H), 1,6-0,6 (multipletes, protones de la cadena butilo), 1,50 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,40 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,37 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,28 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,22 (t, J = 8 Hz, 3H), 1,21 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,21 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,12 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,90 (t, J = 7 Hz, 3H), 0,86 (t, J = 7 Hz, 3H), 0,66 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,63 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,36 (d, J = 7 Hz, 3H).
Ejemplo comparativo 3, [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,6-di(1-metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3-il-κ-C4)-2-(N’metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]di(n-butil)hafnio
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Las condiciones de reacción del Ejemplo 1 se repinen sustancialmente salvo que en la etapa (f), se sustituye 2,4,6triisopropilfenillitio por 2,6-diisopropilfenil-litio. Más particularmente, se carga un matraz de vidrio con 0,78 mmol de
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varias señales de isopropil metilo que la reacción con bromuro de metil magnesio es incompleta. El producto bruto se vuelve a disolver en tolueno y se añade de nuevo bromuro de metil magnesio 3N (1 ml, 3 mmol). La reacción se agita a temperatura ambiente durante la noche, se filtra, se destila bajo presión reducida y el producto bruto se aísla después de lavar y filtrar en hexano frío. El producto, [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,6-di(1-metiletil)fenil]-5(carbazol-1-il-κ-C2)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]di(metil)hafnio (700 mg) es un polvo blanco.
RMN de 1H (C6D6): δ 8,98 (d, J = 7 Hz, 1H), 8,09 (d, J = 7 Hz, 1H), 8,04 (d, J = 7 Hz, 1H), 7,58 (t, J = 7 Hz, 1H), 7,40 (m, 1H), 7,27-7,33 (m, 2H), 6,93-7,18 (multipletes, 6H), 6,42 (s, 1H), 6,27 (s, 1H), 4,11 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,52 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,24 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,73 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 2,43 (s, 3H), 1,45 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,35 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,21 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,20 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,03 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,94 (s, 3H), 0,76 (s, 3H), 0,61 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,38 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,32 (d, J = 7 Hz, 3H).
Ejemplo 6: [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il-K-C2)-2-(N’-metil)imidazol-2il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]di(metil)hafnio
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(a)
Bajo una atmósfera de N2, se carga un matraz de vidrio con 3,02 mmol de 2-(1)N-metil imidazolmetanamina-N[2,6-(diisopropil)fenil]-α-[2,4,6-(tri(etil)fenil]-4-(N-carbazol) y se añaden 75 ml de tolueno. A esta solución se añaden 3,05 mmol de n-BuLi (solución 2,03 M en ciclohexano) gota a gota mediante jeringa y la solución se agita durante la noche a temperatura ambiente. A esta solución se añaden 3,02 mmol de HfCl4 sólido en una porción. La mezcla se calienta gradualmente hasta 105ºC durante 30 minutos, luego se mantiene a esta temperatura durante 2,5 minutos. Después de enfriar, se añaden 10,2 mmol de MeMgBr (3,4 equivalentes, solución 3,0 M en dietil éter) gota a gota mediante jeringa y la mezcla resultante se agita 40 minutos a temperatura ambiente. Los volátiles se eliminan de la mezcla de reacción a vacío durante la noche. El residuo se agita en 50 ml de tolueno durante 30 minutos y luego se filtra a través de una frita de vidrio de porosidad media. Los sólidos se tratan con otros 50 ml de tolueno, se filtran y los volátiles de los extractos de tolueno reunidos se eliminan a vacío. Los sólidos resultantes se agitan en 15 ml de pentano, se dejan sedimentar, luego se separan del líquido sobrenadante por decantación. Después de lavar dos veces con otros 15-20 ml de pentano, el sólido color carne se seca a vacío proporcionando 1,52 g de la especie trialquilada con un rendimiento de 61,5 por ciento.
RMN de 1H (500 MHz, 25ºC, C6D6):δ 0,28 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,29 (s, 9H), 0,84 (t, J = 8 Hz, 3H), 1,15 (t, J = 8 Hz, 3H), 1,30 (t, J = 8 Hz, 3H), 1,31 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,45 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,47 (d, J = 7 Hz, 3H), 2,07 (m, 1H), 2,25 (s, 3H), 2,30 (m, 2H), 2,46 (q aparente, J = 8 Hz, 2H), 3,48 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,52 (m, 1H), 3,75 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 5,69 (s, 1H), 6,20 (s, 1H), 6,68 (d, J = 7 Hz, 1H), 7,01 (d, J = 7 Hz, 1H), 7,02-7,40 (multipletes, 7H), 7,45 (d, J = 7 Hz, 1H), 7,53 (t aparente, J = 7 Hz, 1H), 8,05 (t aparente, J = 7 Hz, 1H).
(b)
Bajo una atmósfera de nitrógeno se agita una muestra de 1,27 g (1,55 mmol) del compuesto trialquilado, [N-[2,6bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1, κN2]tri(metil)hafnio en 40 ml de tolueno y se calienta durante 17 horas a 100ºC. Los volátiles se eliminan a vacío y los sólidos resultantes se lavan dos veces con 15 ml de pentano. Después de secar con vacío, se obtienen 1,06 g del compuesto dialquilado como un sólido blanquecino (rendimiento de 81,5 por ciento).
RMN de 1H (500 MHz, 25ºC, C6D6): δ 0,36 (d, J = 7 Hz, 3H), 0,73 (t, J = 8 Hz, 3H), 0,78 (s, 3H), 0,87 (t, J = 8 Hz, 3H), 0,96 (s, 3H), 1,13 (t, J = 8 Hz, 3H), 1,23 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,40 (d, J = 7 Hz, 3H), 1,46 (d, J = 7 Hz, 3H), 2,03 (m, 1H), 2,19 (m, 2H), 2,44 (q aparente, J = 8 Hz, 2H), 2,48 (s, 3H), 2,93 (m, 1H), 3,37 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 3,86 (septuplete, J = 7 Hz, 1H), 6,18 (s, 1H), 6,44 (s, 1H), 6,72 (d, J = 2 Hz, 1H), 6,87 (d, J = 2 Hz, 1H), 7,12-7,22 (multipletes, 4H), 7,33 (m, 2H), 7,44 (td, J = 7, 1 Hz, 1H), 7,61 (t, J = 8 Hz, 1H), 8,07 (d, J = 8 Hz, 1H), 8,12 (dd, J = 8, 1 Hz, 1H), 9,00 (dd, J = 7, 1 Hz, 1H).
Homopolimerizaciones de propileno en un reactor discontinuo (Catalizador no soportado)
Se llevan a cabo polimerizaciones en un reactor discontinuo en solución tipo autoclave de acero inoxidable de 3,8 litros con camisa, agitado y controlado por ordenador. El fondo del reactor está conectado a una válvula de descarga de fondo de orificio grande, que vacía el contenido del reactor en un recipiente de acero inoxidable de 6 litros. El recipiente se purga a un depósito de purga de 100 litros, siendo purgados tanto el recipiente como el depósito con nitrógeno. Todos los productos químicos usados para la polimerización o preparación del catalizador se hacen pasar a través de columnas de purificación, para separar cualquier impureza. El propileno y los disolventes se hacen pasar
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a través de 2 columnas, conteniendo la primera alúmina, conteniendo la segunda reaccionante de purificación (Q5™ disponible de Engelhardt Corporation). Los gases nitrógeno e hidrógeno se hacen pasar a través de una única columna que contiene reaccionante Q5™.
El reactor se enfría hasta 50ºC antes de cargar. Se carga con 1400 g de mezcla de alcanos, hidrógeno (usando un depósito de inyección de 50 ml calibrado y una presión diferencial en el depósito de inyección de 0,4 MPa), seguido de 600 g de propileno usando un medidor de flujo de micromovimiento. El reactor se lleva entonces hasta la temperatura deseada antes de la composición de catalizador.
El complejo metálico (catalizador) se emplea como una solución 0,20 mM en tolueno. Las soluciones de complejo metálico y soluciones en tolueno de activador y componente terciario se manipulan en una cabina de manipulación con guantes inerte, se mezclan entre sí en un vial, se extraen en una jeringa y se transfieren a presión al depósito de inyección de catalizador. Esto va seguido de 3 aclarados de tolueno, 5 l cada uno. El cocatalizador usado es un borato de alquilamonio de cadena larga de estequiometría aproximadamente igual a tetraquis(pentafluorofenil)borato de metildi(octadecil)amonio (MDB) o una sal de amonio aromática, tetraquis(pentafluorofenil)borato de 4-n-butilfenilN,N-di(hexil)amonio (PDB). El componente terciario usado es metilalumoxano modificado con tri(i-butil)aluminio (MMAO-3A™, disponible de Akzo Nobel, Inc.) en una relación molar (complejo metálico: cocatalizador: componente terciario) de 1:1,2:30. El depósito de inyección se presuriza con N2 hasta 0,6 MPa por encima de la presión del reactor y el contenido se inyecta rápidamente en el reactor. Tanto la exotermia de reacción como la caída de presión se monitorizan durante todo el tiempo de ejecución de la reacción. Después de 10 minutos de polimerización, se detiene el agitador, se aumenta la presión del reactor hasta 3,4 MPa con N2, y se abre la válvula del fondo para vaciar el contenido del reactor en el recipiente de recogida. El contenido del reactor se vierte en bandejas y se coloca en una campana de laboratorio donde se evapora el disolvente durante la noche. Las bandejas se transfieren a continuación a un horno de vacío, en el que se calientan hasta 145ºC bajo vacío para eliminar todo el disolvente restante. Después de enfriar las bandejas hasta temperatura ambiente, los polímeros se cuantifican y analizan. Los resultados están contenidos en la Tabla 1.
Tabla 1
Ejecución
Complejo (µm) Cocat. T Reacc(°C) ΔT (°C) Rendimiento (g) Eficiencia (g poli/gHf) Tm (°C) Mw Mw/Mn
A*
HNP1 (3,00) MDB 90 0,9 118 220.000 150,6 191.400 2,12
1
Ej. 1 (1,25) “ 90 13,1 277 1.240.000 151,0 210.800 3,36
2
“ “ 110 6,1 153 686.000 149,1 203.900 3,65
3
“ PDB 110 7,3 162 726.000 149,2 119.600 2,62
* comparativo, no es un ejemplo de la invención 1 [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2-(1-metiletil)fenil]-6-(1,2-naftalendiil-κ-C2)-2-piridinametanaminato κN2]dimetil hafnio, preparado de acuerdo con el documento US-A-2004/0220050
(2-)-κN1 ,
Estudios del perfil de activación del catalizador
Se comparan los perfiles térmicos de complejos metálicos que inician la polimerización bajo condiciones sustancialmente adiabáticas. En la prueba, se añaden de forma precisa 10 ml de 1-octeno, calidad de polimerización a un vial de 40 ml, se añade una barra de agitación y se coloca el vial en un manguito aislado y se coloca en un agitador magnético. Se añade de forma precisa una cantidad de cocatalizador de alumoxano (MAO, disponible de Albemarle, Corporation) al vial y luego se añaden 0,2 µmol del complejo metálico a probar. Se sella el vial con un septum en la parte superior y se empuja un termopar a través del tapón y por debajo de la superficie del 1-octeno. La temperatura se registra a intervalos de 5 segundos hasta que se alcanza una temperatura máxima. El tiempo transcurrido hasta alcanzar la temperatura máxima (TMT) es una indicación directa del perfil de activación del complejo metálico particular bajo las condiciones probadas. Se prueban cuatro relaciones diferentes de alumoxano a complejo metálico, 300/1, 150/1, 75/1 y 37,5/1. Los resultados que comparan el presente complejo de dimetilo con el complejo de trimetilo correspondiente están contenidos en la Tabla 2, y demuestran que el complejo de la presente invención posee mayor TMT así como exotermia reducida.
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Tabla 2
ExotermiaºC en el Al/Hf indicado
TMT (minutos) en el Al/Hf indicado
Complejo
300 150 75 37,5 300 150 75 37,5
HIT*1
85,3 80,1 77,6 74,6 10,9 12,8 17,5 30,6
Ej. 1
63,8 60,1 51,5 34,9 27,2 35,7 69,1 221,5
* comparativo, no es un ejemplo de la invención 1 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(2-etilbenzofuran-3-il)-2-(N’-metil)imidazol-2il)metanaminato (2-)-κN1, κN2] trimetil hafnio
Preparación del soporte del catalizador
Se añade una solución en tolueno de MAO (metilaluminoxano; Akzo Nobel) a sílice previamente calcinada de tamaño de partículas promedio 25 µm (757, disponible de Ineos, Inc.) seguido de aislamiento y secado como se describe en la solicitud de patente de Estados Unidos 2004/0220051(A1). La temperatura de calcinación es 200ºC y el porcentaje de MAO en el soporte después de la preparación es aproximadamente 35 por ciento (6,0 umol Al/g).
Homopolimerizaciones de propileno en un reactor discontinuo (Catalizador soportado)
Las polimerizaciones se llevan a cabo en un autoclave de acero inoxidable de 3,78 litros (1 galón), agitado y controlado por ordenador. El control de temperatura se mantiene calentando o enfriando una camisa del reactor integrada con agua circulante. La parte superior del reactor no está asegurada con pernos por lo que después de cada ejecución los contenidos pueden vaciarse después de ventilar los volátiles. Todos los productos químicos usados para la polimerización o preparación del catalizador se hacen pasar a través de columnas de purificación, para separar las impurezas. El propileno y los disolventes se hacen pasar a través de 2 columnas, conteniendo la primera alúmina, conteniendo la segunda reaccionante de purificación (Q5™ disponible de Engelhardt Corporation). Los gases nitrógeno e hidrógeno se hacen pasar a través de una única columna que contiene reaccionante Q5™.
Después de fijar el cabezal del reactor al fondo, se purga el reactor con nitrógeno mientras se calienta hasta 140ºC y luego mientras se enfría hasta aproximadamente 30ºC. El reactor se llena entonces con una solución al 3-5 por ciento en peso de trietilaluminio en isooctano y se agita durante 45 minutos. Esta solución depuradora se descarga entonces en un depósito de recuperación y el reactor se llena con 1370 g de propileno. La cantidad deseada de hidrógeno, típicamente 2337 cm3 (0ºC; 0,1 MPa), se añade usando un medidor de flujo Brooks y el reactor se lleva hasta 62ºC. El catalizador se inyecta como una suspensión en aceite o compuesto hidrocarbonado ligero y el inyector se descarga con isooctano tres veces para garantizar el suministro completo. Después de inyectar, la temperatura del reactor se eleva hasta 67ºC durante 5 minutos, o se mantiene a 67ºC mediante enfriamiento en el caso de grandes exotermias. Después del tiempo de ejecución predeterminado, típicamente 1 hora, se enfría el reactor hasta temperatura ambiente, se ventila, luego se retira el cabezal y se vacía el contenido. Los pesos de polímero se miden después de secar durante la noche o hasta peso constante en una campana de humos ventilada.
La suspensión de catalizador se prepara mezclando con antelación las cantidades deseadas de una solución madre del complejo metálico en tolueno (0,01 o 0,005 M) y el soporte de catalizador sólido en 5 ml de isooctano durante 30 minutos proporcionando una relación molar de Al/Hf de 200 y 120. Todas las manipulaciones se realizan en una cabina de manipulación con guantes en atmósfera inerte. Después de la preparación, se carga la suspensión de catalizador en el inyector del reactor desde un vial tapado con septum usando una aguja integrada, luego se inyecta en el reactor. Las polimerizaciones se llevan a cabo durante 60 minutos. Los resultados de ejecuciones por duplicado están contenidas en las Tablas 3-4.
Tabla 3 (Al:Hf 200:1)
Ejecución
Complejo (µmol) Orto-metalado Soporte (mg) Rendimiento (g) Eficiencia (kg poli/g Hf)
4*
Ej. 4(a)1 (6,0) no A (200) 381,5 356
5*
Ej. 4(a)1 (6,0) no A (200) 318,7 298
6
Ej. 4(b) (4,5) si A (150) 570,5 710
7
Ej. 4(b) (4,5) si A (150) 427,4 532
B*
HNP2 (6,0) si A (300) 562,0 350
C*
HNP2 (6,0) si A (300) 577,0 359
8*
Ej. 6(a)3 (6,0) no A (200) 157,0 147
9*
Ej. 6(a)3 (6,0) no A (200) 210,6 197
10
Ej. 6(b)4 (4,5) si A (150) 252,0 314
11
Ej. 6(b)4 (4,5) si A (150) 257,6 321
* comparativo, no es un ejemplo de la invención 1 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(carbazol-1-il)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)κN1, κN2]tri(metil)hafnio 2 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2-(1-metiletil)fenil]-6-(1,2-naftalendiil-κ-C2)-2-piridinmetanaminato (2-)-κN1 , κN2]dimetil hafnio, preparado de acuerdo con el documento US-A-2004/0220050 3 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1 , κN2]tri(metil)hafnio 4 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-a-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il-κ-C2)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)κN1, κN2]di(metil)hafnio
Tabla 4 (Al:Hf 120:1)
Ejecución
Complejo (µmol) Orto-metalado Soporte (mg) Rendimiento (g) Eficiencia (kg poli/g Hf)
12*
Ej. 4(a)1 (5,0) no A (100) 221,5 248
13*
Ej. 4(a)1 (5,0) no A (100) 162,9 18,3
14
Ej. 4(b) (5,0) si A (100) 463,0 519
15
Ej. 4(b) (5,0) si A (100) 374,9 420
D*
HNP2 (15,0) si A (300) 535,3 200
E*
HNP2 (15,0) si A (300) 541,6 202
16*
Ej. 6(a)3 (10,0) no A (200) 283,4 159
17*
Ej. 6(a)3 (10,0) no A (200) 304,0 170
18
Ej. 6(b)4 (7,5) si A (150) 373,6 279
19
Ej. 6(b)4 (7,5) si A (150) 407,2 304
* comparativo, no es un ejemplo de la invención 1 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(1-metiletil)fenil]-5-(carbazol-1-il)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)κN1, κN2]tri(metil)hafnio 2 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2-(1-metiletil)fenil]-6-(1,2-naftalendiil-κ-C2)-2-piridinmetanaminato (2-)-κN1 , κN2]dimetil hafnio, preparado de acuerdo con el documento US-A-2004/0220050 3 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)-κN1 , κN2]tri(metil)hafnio 4 . [N-[2,6-bis(1-metiletil)fenil]-α-[2,4,6-tri(etil)fenil]-5-(carbazol-1-il-κ-C2)-2-(N’-metil)imidazol-2-il)metanaminato (2-)κN1, κN2]di(metil)hafnio
Al comparar los resultados anteriores puede apreciarse que se consigue eficiencia catalítica mejorada cuando se emplea en una composición de catalizador soportada que usa complejos metálicos orto-metalados al comparar con el complejo idéntico que contiene tres grupos alquilo. Por otro lado, también se observa un rendimiento mejorado comparado con el ligando de piridilo metalado que contiene complejos de hafnio (HNP).

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