JP5462634B2 - 鉄コンプレックス及び重合プロセスにおけるそれらの使用 - Google Patents

鉄コンプレックス及び重合プロセスにおけるそれらの使用 Download PDF

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Description

本発明は、特定の鉄コンプレックス(A)、少なくとも1種類の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を含むオレフィン重合用の触媒系、予備重合触媒系、オレフィンを重合するためのこれらの触媒系の使用、及び記載されている触媒系の1つの存在下でオレフィンを重合又は共重合することによるポリオレフィンの製造方法に関する。
長年の間、不飽和化合物の重合及び共重合において触媒として遷移金属化合物を使用することが当業者に知られている。遷移金属触媒、即ちメタロセンを用いることは、新規なポリオレフィン材料又は改良された特性を有する材料への機会を広げるので、ポリオレフィンの製造に大きな影響を示す。したがって、ポリオレフィン又は更なる新規な生成物の特性の更に良好な制御を達成するために、不飽和化合物の重合のための新しい種類の触媒の開発に大きな関心がある。特に、後期遷移金属を用いる遷移金属触媒の使用は、ヘテロ原子官能基を許容するその特性のために興味深いものである。
シクロペンタジエニルリガンドを有しない遷移金属コンプレックスも数年の間試験されている。WO−04/074333においては、とりわけ、共役ジエンの重合用の触媒としてイットリウム、ランタニド、及びアクチニド金属の2,6−ビス(1−(2,6−ジイソプロピルフェニルアミド)エチリデン)ピリジンコンプレックスが記載されている。WO−98/27124においては、エチレンの単独重合及び共重合のための触媒として2,6−ビス(イミノ)ピリジルの鉄及びコバルトコンプレックスが記載されている。WO−99/46302においては、(a)2,6−ビス(イミノ)ピリジル鉄成分、及び(b)更なる触媒、即ちジルコノセン又はチーグラー触媒をベースとする1−オレフィンの重合用の触媒成分が記載されている。数種類の(ビスイミノピリジナト)鉄触媒の製造、及びエチレンの重合中のそれらの反応性の比較が、J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13019-13029に記載されている。2,6−ビス(1−(2,6−ジイソプロピルフェニルアミド)エチリデン)ピリジン鉄コンプレックスは、低い分子量及び狭い分子量分布を有する1つの成分、並びに高い分子量及び広い分子量分布を有する第2の成分をほぼ等量で含む二峰性ポリマーを与えることが開示されている。更に、この文献においては、2−(1−(2,6−ジイソプロピルフェニルアミド)エチリデン)−6−(1−(2,6−ジイソプロピルフェニルイミノ)エチルピリジン鉄コンプレックスは、専ら高い分子量及び広い分子量分布を有するポリエチレンを与えることが記載されている。WO−05/103096においては、(a)2,6−ビス(イミノ)ピリジル鉄成分、及び(b)更なる触媒、即ちハフノセン触媒をベースとする触媒組成物が開示されている。
WO−04/074333 WO−98/27124 WO−99/46302 WO−05/103096
J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 13019-13029
本発明の目的は、オレフィンの重合のため、特にエチレンの単独重合及び共重合のための新規な触媒、並びにこれらのポリマーを製造するための新規な重合方法を提供することである。
驚くべきことに、この目的は、請求項1に記載の特定の鉄コンプレックス(A)を用いることによるか、請求項6に記載の特定の触媒系(この触媒系は予備重合してもよい)によるか、オレフィンの重合及び共重合のためにこれらの触媒系を用いることによって達成することができることを見出した。更に、記載されている触媒系の1つを用いてポリオレフィンを製造する方法も見出した。
本発明の鉄コンプレックス(A)は、式(I):
Figure 0005462634
(式中、変数は以下の意味を有する;
Aは
Figure 0005462634
であり;
1A〜R2Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11 を表し、ここで有機基R1A〜R2Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R1A〜R2Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
3A〜R10Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R3A〜R10Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aはまた互いに結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aは互いに結合して、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成し、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択され;
11Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、及び/又は2つの基R11Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
12Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R12Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R12Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
、Rは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R、Rはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R、Rはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
、Rは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R、Rはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R、Rはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
1A〜E3Aは、互いに独立して炭素又は窒素を表し;
uは、互いに独立して、E1A〜E3Aが窒素の場合には0であり、E1A〜E3Aが炭素の場合には1であり;
は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10アルキル、C〜C10アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR13A 、OR13A、SR13A、SO13A、OC(O)R13A、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し、ここで有機基Xはまたハロゲン及び/又は少なくとも1つの基R13Aによって置換されていてもよく、及び基Xは場合によっては互いに結合し;
13Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR14A を表し、ここで有機基R13Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R13Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
14Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、ここで有機基R14Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R14Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
sは、1、2、3、又は4であり;
1A、D2Aは、中性ドナーであり;
t、yは、0〜4であり;
は、単正荷電のカチオンであり;
xは、0、1、又は2であり;
zは、0、−1、又は−2である)
で示される。
基R1A〜R2Aは広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基R1A〜R2Aは、例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C20アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C20アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの基R1A〜R2Aはまた結合して5、6、又は7員環を形成してもよく;及び/又は2つの基R1A〜R2Aは、結合して、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;及び/又は有機基R1A〜R2Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲンによって置換されていてもよい。更に、R1A〜R2AはまたSiR11A であってもよい。基R11Aは下記により完全に説明する。Si−有機基は、例えば、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ又はトリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシであってよい。好ましい基R1A〜R2Aは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、フェニル、オルトジアルキル又はジクロロ置換フェニル、トリアルキル又はトリクロロ置換フェニル、ナフチル、ビフェニル、及びアントラニル、特に水素及びメチルである。好ましくは、R1A〜R2Aは同一である。
基R3A〜R10Aは広範囲に変化してよく、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択される。可能な炭素有機置換基R3A〜R10Aは例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C22アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C22アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C22アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの隣接する基R3A〜R5A及び/又は2つの隣接する基R6A〜R10Aはまた結合して5、6、又は7員環を形成してもよく;及び/又は2つの隣接する基R3A〜R5A及び/又は2つの隣接する基R6A〜R10Aは結合して、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。有機基R3A〜R10Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン;アミノ:NR12A 、アルコキシ及び/又はアリールオキシ:OR12A;例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ;或いはSi−有機基:SiR11A によって置換されていてもよい。更なる基R3A〜R10Aは、アミノ:NR12A 、アルコキシ及び/又はアリールオキシ:OR12A、ハロゲン、及び/又はSiR11A である。基R11A及びR12Aは下記においてより完全に説明する。ここで、基SiR11A はまた、酸素若しくは窒素原子を介してE1A〜E3Aと結合していてもよい。可能な基R3A〜R10Aの例は、ジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素である。Si−有機基は、例えば、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ又はトリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
好ましいR3A〜R5Aは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、オルトジアルキル又はジクロロ置換フェニル、トリアルキル又はトリクロロ置換フェニル、ナフチル、ビフェニル、及びアントラニルである。特に好ましい有機ケイ素置換基は、アルキル基中に1〜10個の炭素原子を有するトリアルキルシリル基、特にトリメチルシリル基である。
好ましい基R6A〜R10Aは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素、又は臭素、特に水素であり、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択される。
好ましい基R6A、R7A、及びR9Aは、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素、又は臭素である。R6A及び/又はR9Aに関して特に好ましい基は、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22アルキル、特にハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22−n−アルキル、即ち、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニルであり、ここで、R7Aは、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素であり、或いはR7A及び/又はR9Aは、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22アルキル、特にハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22−n−アルキル、即ち、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニルであり、ここでR6Aは、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素である。好ましい基R8A及びR10Aは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、フッ素、塩素、及び臭素、特に水素である。特に好ましい基R6A〜R10Aは以下の通りである:R6A及びR9Aは、互いに独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、及びイソプロピル、特にメチルであり;R8A及びR10Aは、互いに独立して、水素、メチル、エチル、及びn−プロピル、好ましくは両方とも水素であり;R7Aは、フッ素、塩素、又は臭素、特に塩素である。
基R3A〜R5Aの数uは、E〜Eが窒素であるか炭素であるかによって定まる。基E1A〜E3Aが窒素である場合には、uは対応する基R3A〜R5Aに関して0である。基E1A〜E3Aが炭素である場合には、uは対応する基R3A〜R5Aに関して1である。
分子内の3つの原子E1A〜E3Aは同一であっても異なっていてもよい。これらは、好ましくは窒素又は炭素、特に炭素である。
基R11A及びR12Aは広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基R11A及びR12Aは、例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C22アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C22アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C22アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの基R11A及び/又は2つの基R12Aはまた結合して、5、6、又は7員環、及び/又は、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。更に、有機基R11A及びR12Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素によって置換されていてもよい。
基Aは以下の意味を有していてよい。
Figure 0005462634
基R及びRは、互いに独立して広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基は、例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C20アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C20アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの基R及びRはまた結合して、5、6、又は7員環、及び/又は、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。更に、有機基R及びRはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素によって置換されていてもよい。基R及びRとしての好適なSi−有機基:SiR11A は、R1A〜R2Aに関してより詳細に記載したものと同じC有機基であり、ここで2つの基は結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、例えばトリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ、トリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
また、基R及びRも、互いに独立して広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基は、例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C20アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C20アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの基R及びRはまた結合して、5、6、又は7員環、及び/又は、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。更に、有機基R及びRはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素によって置換されていてもよい。基R及びRとしての好適なSi−有機基:SiR11A はR1A〜R2Aに関してより詳細に記載したものと同じC有機基であり、ここで2つの基R及びRは結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、例えばトリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ、トリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
好ましくは基A2及びA3を用いる。特に、基A2を含む鉄コンプレックスが本発明のために好適である。
リガンドXは、互いに独立して広範囲に変化してよい。これらは、例えば、鉄コンプレックスの合成のために用いる対応する金属出発化合物によって予め定められる。しかしながら、これらはその後に変化させることもできる。可能なリガンドXは、特に、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素のようなハロゲン、特に塩素;並びに、水素;線状、環式、又は分岐であってよいC〜C10アルキル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C10アルケニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール;或いはアルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリールであり、ここで有機基Xはまたハロゲン及び/又は少なくとも1つの基R13Aによって置換されていてもよい。更に、NR13C 、OR13C、SR13C、SO13C、OC(O)R13C、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオン、例えばB(C を用いることができる。特に好ましいリガンドXは、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ビニル、アリル、フェニル、ベンジル、又は−CH−Si(CHである。置換リガンドの幾つかは、安価で容易に入手できる出発材料から得ることができるので特に好ましい。したがって、特に好ましい態様は、Xがジメチルアミド、メトキシド、エトキシド、イソプロポキシド、フェノキシド、ナフトキシド、トルフレート、p−トルエンスルホネート、アセテート、又はアセチルアセトネートであるものである。
リガンドXの数sは鉄の酸化状態によって定まる。したがって、数sは包括的な語句で与えることはできない。触媒的に活性なコンプレックスにおける鉄の酸化状態は、当業者に通常的に知られている。しかしながら、その酸化状態が活性触媒のものに一致しないコンプレックスを用いることも可能である。かかるコンプレックスは、次に、好適な活性化剤を用いて適当に還元又は酸化することができる。通常は、sは、1、2、3、又は4である。+3又は+2の酸化状態の鉄コンプレックスを用いることが好ましい。
基R13Aは、互いに独立して広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基は、例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C22アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C22アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C22アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの基R13Aはまた結合して、5、6、又は7員環、及び/又は、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。更に、有機基R13Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン、特に塩素によって置換されていてもよい。基R13AはまたSiR114A であってもよく、ここでR14Aは上記に記載の基R11Aと同じ意味を有し、即ちトリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ、トリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシであってよい。
1A及びD2Aは、互いに独立して、非荷電のドナー、特に非荷電のルイス塩基又はルイス酸、例えば、アミン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、スルフィド、又はホスフィンであり、これは、鉄中心に結合するか、或いは鉄コンプレックスの製造からの残留溶媒として残存していてよい。
リガンドD1Aの数t及びリガンドD2Aの数yは、互いに独立して0〜4であり、しばしば、その中で鉄コンプレックスを調製する溶媒、及び、得られたコンプレックスを乾燥する時間によって定まり、したがって、0.5又は1.5のような非整数であってもよい。特に、t及びyは、0、1〜2である。
は、リチウム、ナトリウム、又はカリウムのような単正荷電カチオン、好ましくはリチウムである。
単正荷電カチオンの数xは、0、1、又は2であってよく、リガンドXの数sと同様に鉄の酸化状態及び鉄コンプレックスの製造条件によって定まる。好ましくは、AがA1、A2、A3、A4、又はA5であり、鉄が+3の酸化状態である場合には、xは0である。好ましくは、鉄が+2の酸化状態である場合、AがA2、A4、又はA5である場合にはxは0であり、AがA1又はA3である場合にはxは1である。
コンプレックス(A)の数zは、0、−1、又は−2であってよく、リガンドXの数sと同様に鉄の酸化状態及び鉄コンプレックスの製造条件によって定まる。好ましくは、AがA1、A2、A3、A4、又はA5であり、鉄が+3の酸化状態である場合には、zは0である。好ましくは、鉄が+2の酸化状態である場合、AがA2、A4、又はA5である場合にはzは0であり、AがA1又はA3である場合にはxは−1である。
本発明の好ましい鉄コンプレックス(A)は、式(Ia):
Figure 0005462634
(式中、変数は以下の意味を有する;
1A〜R2Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11 を表し、ここで有機基R1A〜R2Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R1A〜R2Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
3A〜R10Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R3A〜R10Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aはまた互いに結合して、5、6、又は7員環を形成してもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aは互いに結合して、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成し、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択され;
11Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、及び/又は2つの基R11Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
12Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R12Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R12Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
15Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R15Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく;
16A〜R20Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R16A〜R20Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R16A〜R20Aはまた互いに結合して、5、6、又は7員環を形成するか、及び/又は、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;
1A〜E3Aは、互いに独立して炭素又は窒素を表し;
uは、互いに独立して、E1A〜E3Aが窒素の場合には0であり、E1A〜E3Aが炭素の場合には1であり;
は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10アルキル、C〜C10アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR13A 、OR13A、SR13A、SO13A、OC(O)R13A、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し、ここで有機基Xはまたハロゲン及び/又は少なくとも1つの基R13Aによって置換されていてもよく、及び基Xは場合によっては互いに結合し;
13Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR14A を表し、ここで有機基R13Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R13Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
14Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、ここで有機基R14Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R14Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
sは、1、2、3、又は4であり;
tは0〜4であり;
1Aは、中性ドナーである)
のものである。
上記に記載の態様及び好ましい態様は、E1A〜E3A、R1A〜R2A、R3A〜R10A、R11A〜R14A、D1A、X、s、t、及びuに同様に適用される。
基R15Aは、互いに独立して広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基は例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C20アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C20アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;及び/又は、有機基R15Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲンによって置換されていてもよい。基R15AはまたSiR11A であってもよい。基R11Aは上記に記載のものと同じ意味を有し、即ち、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ、トリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
好ましい基R15Aは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、フェニル、オルトジアルキル又はジクロロ置換フェニル、トリアルキル又はトリクロロ置換フェニル、ナフチル、ビフェニル、及びアントラニルである。
基R16A〜R20Aは広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基R16A〜R20Aは例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C22アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C22アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C22アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの隣接する基R16A〜R20Aはまた結合して5、6、又は7員環を形成してもよく;及び/又は2つの隣接する基R16A〜R20Aは結合して、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよい。炭素有機基R16A〜R20Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲン;アミノ:NR12A ;アルコキシ及び/又はアリールオキシ:OR12A;例えばジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ、エトキシ;或いはSi−有機基:SiR11A によって置換されていてもよい。更なるR16A〜R20Aは、アミノ:NR12A 、アルコキシ及び/又はアリールオキシ:OR12A、ハロゲン、及び/又はSiR11A である。基R11A及びR12Aは上記により完全に説明する。可能な基R16A〜R20Aの例は、ジメチルアミノ、N−ピロリジニル、ピコリニル、メトキシ、エトキシ、イソプロポキシ、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素である。Si−有機基は、例えば、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ又はトリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
好ましい基R16A〜R20Aは、水素、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素、及び臭素、特に水素であり、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択される基である。
好ましい基R16A、R18A、及びR20Aは、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニル、アリル、ベンジル、フェニル、フッ素、塩素、及び臭素である。特に、R20A及び/又はR18Aは、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22アルキル、即ち、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニルであり、ここではR16Aはハロゲン、即ちフッ素、塩素、又は臭素、特に塩素であり、或いはR16A及び/又はR18Aは、ハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22アルキル、特にハロゲンによって置換されていてもよいC〜C22−n−アルキル、即ち、メチル、トリフルオロメチル、エチル、n−プロピル、n−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ビニルであり、ここではR20Aはハロゲン、即ちフッ素、塩素、又は臭素、特に塩素である。好ましい基R17A及びR19Aは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、フッ素、塩素、及び臭素、特に水素である。特に、基R16A〜R20Aは以下の意味を有する:R20A及びR18Aは、互いに独立して、水素、メチル、エチル、n−プロピル、及びイソプロピル、特にメチルであり、R17A及びR19Aは、互いに独立して、水素、メチル、エチル、及びn−プロピル、特にいずれも水素であり、R16Aは、フッ素、塩素、又は臭素、特に塩素である。
本発明の更なる好ましい鉄コンプレックスは、式(Ib):
Figure 0005462634
(式中、変数は以下の意味を有する;
1A〜R2Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11 を表し、ここで有機基R1A〜R2Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R1A〜R2Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
3A〜R10Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R3A〜R10Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aはまた互いに結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aは互いに結合して、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成し、ここで基R6A〜R10Aの少なくとも1つは、塩素、臭素、ヨウ素、CF、又はOR12Aからなる群から選択され;
11Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、及び/又は2つの基R11Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
12Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R12Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R12Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
21A〜R22Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSi11A を表し、ここで有機基R21A〜R22Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R21A〜R22Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
16A〜R20Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R16A〜R20Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R16A〜R20Aはまた互いに結合して、5、6、又は7員環を形成するか、及び/又は、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;
1A〜E3Aは、互いに独立して炭素又は窒素を表し;
uは、互いに独立して、E1A〜E3Aが窒素の場合には0であり、E1A〜E3Aが炭素の場合には1であり;
は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10アルキル、C〜C10アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR13A 、OR13A、SR13A、SO13A、OC(O)R13A、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し、ここで有機基Xはまたハロゲン及び/又は少なくとも1つの基R13Aによって置換されていてもよく、及び基Xは適当な場合には互いに結合し;
13Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR14A を表し、ここで有機基R13Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R13Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
14Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、ここで有機基R14Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R14Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
sは、1、2、3、又は4であり;
1A、D2Aは、中性ドナーであり;
t、yは、0〜4であり;
は、単正荷電のカチオンであり;
xは、0、1、又は2であり;
zは、0、−1、又は−2である)
のものである。
上記に記載の態様及び好ましい態様は、E1A〜E3A、R1A〜R2A、R3A〜R10A、R11A〜R14A、R16A〜R20A、D1A、D2A、X、G、s、t、y、及びuに同様に適用される。
基R21A及びR22Aは、互いに独立して広範囲に変化してよい。可能な炭素有機置換基R21A〜R22Aは例えば以下のものである:線状であっても分岐であってもよいC〜C20アルキル、例えばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、又はn−ドデシル;置換基としてC〜C10アルキル基及び/又はC〜C10アリール基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル、例えばシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、シクロノニル、又はシクロドデシル;線状、環式、又は分岐であってよく、二重結合が内部であっても末端であってもよいC〜C20アルケニル、例えばビニル、1−アリル、2−アリル、3−アリル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、シクロペンテニル、シクロヘキセニル、シクロオクテニル、又はシクロオクタジエニル;更なるアルキル基によって置換されていてもよいC〜C20アリール、例えば、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントラニル、o−、m−、p−メチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、又は2,6−ジメチルフェニル、2,3,4−、2,3,5−、2,3,6−、2,4,5−、2,4,6−、又は3,4,5−トリメチルフェニル;或いは、更なるアルキル基によって置換されていてもよい、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、例えば、ベンジル、o−、m−、p−メチルベンジル、1−又は2−エチルフェニル;ここで、2つの隣接する基R21A〜R22Aはまた結合して5、6、又は7員環を形成してもよく;及び/又は2つの隣接する基R21A〜R22Aは結合して、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;及び/又は、炭素有機基R21A〜R22Aはまた、フッ素、塩素、又は臭素のようなハロゲンによって置換されていてもよい。更に、基R21A〜R22AはまたSiR11A であってもよい。基R11Aは上記に記載したものと同じ意味を有し、即ち、トリメチルシリルオキシ、トリエチルシリルオキシ、ブチルジメチルシリルオキシ、トリブチルシリルオキシ、トリ−tert−ブチルシリルオキシ、トリアリルシリルオキシ、トリフェニルシリルオキシ、又はジメチルフェニルシリルオキシである。
好ましい基R21A〜R22Aは、水素、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、ベンジル、フェニル、オルトジアルキル又はジクロロ置換フェニル、トリアルキル又はトリクロロ置換フェニル、ナフチル、ビフェニル、及びアントラニル、特に水素及びメチルである。好ましくは、R21A〜R22Aは同一である。
特に、エチレンの単独重合及び共重合のための触媒としては、R7A及びR16Aが塩素又は臭素であり、R6A、R9A、R18A、及びR20Aが、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、及び/又はtert−ブチルである式(Ia)及び(Ib)の鉄コンプレックスが好適である。
鉄コンプレックス1、2、及び3は本発明の特に好ましい態様である。
Figure 0005462634
Figure 0005462634
Figure 0005462634
本発明の鉄コンプレックス(A)は、例えば、J. Am. Chem. Soc. 127, 13019-13929に記載されているピリジンビス(エナミド)鉄コンプレックスの製造と同様に製造する。これは、荷電リガンドと鉄種との間の金属交換反応である。ピリジンリガンドはWO−98/27124にしたがって製造する。これは、第1級アミンとケトンとの間の縮合反応である。この製造のために用いるモノ及びジ脱プロトン化ピリジンリガンドは、Organometallics 2004, 23, 5054-61及びOrganometallics 2002, 21, 3088-90と同様に製造する。これは、中性リガンドと強塩基との間の脱プロトン化反応である。
本発明の更なる態様は、少なくとも1つの構造単位:>C=C−N−M(式中、Mは元素周期律表の第8〜12族のいずれかの後期遷移金属である)を含む少なくとも1種類の後期遷移金属コンプレックス(A’)を、少なくとも1種類の活性化化合物(B)、及び/又は少なくとも1種類の有機及び/又は無機担体(C)、及び/又は少なくとも1種類のオレフィン重合のために好適な更なる触媒(D)、及び/又は少なくとも1種類の元素周期律表の第1、2、又は13族の金属化合物(E)と組みあわせて含む、オレフィン重合用の触媒系である。好ましい後期遷移金属コンプレックス(A’)は、式(I’):
Figure 0005462634
(式中、変数は以下の意味を有する;
Mは、元素周期律表の第8〜12族のいずれかの後期遷移金属、好ましくはPd、Ni、Co、又はFe、特にCo又はFeであり;
Aは
Figure 0005462634
であり;
1A〜R2Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R1A〜R2Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は2つの基R1A〜R2Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
3A〜R10Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR12A 、OR12A、ハロゲン、SiR11A 、或いは、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環基を表し、ここで、有機基R3A〜R10Aはまた、ハロゲン、NR12A 、OR12A、又はSiR11A によって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aはまた互いに結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R3A〜R5A及び/又はそれぞれの場合において2つの基R6A〜R10Aは互いに結合して、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも1つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成し;
11Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、及び/又は2つの基R11Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
12Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R12Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R12Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
、Rは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R、Rはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R、Rはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
、Rは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR11A を表し、ここで有機基R、Rはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R、Rはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
1A〜E3Aは、互いに独立して炭素又は窒素を表し;
uは、互いに独立して、E1A〜E3Aが窒素の場合には0であり、E1A〜E3Aが炭素の場合には1であり;
は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10アルキル、C〜C10アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR13A 、OR13A、SR13A、SO13A、OC(O)R13A、CN、SCN、β−ジケトネート、CO、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し、ここで有機基Xはまたハロゲン及び/又は少なくとも1つの基R13Aによって置換されていてもよく、及び基Xは場合によっては互いに結合し;
13Aは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキル、又はSiR14A を表し、ここで有機基R13Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R13Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
14Aは、互いに独立して、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アリール、アルキル基中に1〜10個の炭素原子及びアリール基中に6〜20個の炭素原子を有するアリールアルキルを表し、ここで有機基R14Aはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において2つの基R14Aはまた互いに結合して5又は6員環を形成してもよく;
sは、1、2、3、又は4であり;
1A、D2Aは、中性ドナーであり;
t、yは、0〜4であり;
は、単正荷電のカチオンであり;
xは、0、1、又は2であり;
zは、0、−1、又は−2である)
のものである。
上記において鉄コンプレックス(A)に関連して変数を詳細に説明した。本発明の触媒系において特に好ましい金属コンプレックスは式(I)、(Ia)、及び(Ib)のもの、特に上記に記載するこれらのコンプレックスの好ましい態様である。コンプレックス1、2、及び3が特に好ましい。
本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、単独か、又はオレフィン重合用の触媒系として以下により詳細に説明する少なくとも1種類の更なる成分と一緒に用いることができる。
場合によっては、重合活性を向上させるために金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を少なくとも1種類の活性化化合物(B)と接触させることができる。この少なくとも1種類の活性化化合物(B)は、それぞれの場合において金属コンプレックス(A)又は(A’)を基準として任意の量で用いることができ、好ましくは、これらは過剰量又は化学量論量で用いる。用いる活性化化合物(B)の量は活性化剤の性質によって定まる。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)と活性化化合物(B)とのモル比は、通常、1:0.1〜1:10000、好ましくは1:1〜1:2000の範囲である。好適な活性化化合物(B)は、例えば、アルミノキサンのタイプの化合物、非荷電の強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物、又はカチオンとしてブレンステッド酸を有するイオン性化合物である。
アルミノキサンとして、例えばWO−00/31090に記載の化合物を用いることができる。特に有用なアルミノキサンは、一般式(II)又は(III)
Figure 0005462634
Figure 0005462634
(式中、R1B〜R4Bは、それぞれ、互いに独立して、C〜Cアルキル基、好ましくはメチル、エチル、ブチル、又はイソブチル基であり、lは、1〜40、好ましくは4〜25の整数である)
の開鎖又は環式アルミノキサン化合物である。
これらのオリゴマーアルミノキサン化合物は、通常、トリアルキルアルミニウム、特にトリメチルアルミニウムの溶液と水との制御された反応によって製造する。一般に、得られるオリゴマーアルミノキサン化合物は、種々の長さの線状及び環式鎖分子の両方の混合物の形態であり、したがってlは平均値とみなすべきである。また、アルミノキサン化合物は、他の金属アルキル、通常はアルミニウムアルキルと混合して存在させることもできる。活性化剤として好適なアルミノキサン製剤は商業的に入手できる。更に、炭化水素基の一部が水素原子、又はアルコキシ、アリールオキシ、シロキシ、若しくはアミド基によって置換されている変性アルミノキサンを、活性化剤として式(II)又は(III)のアルミノキサン化合物に代えて用いることもできる。本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びにアルミノキサン化合物を、未だ存在する全てのアルミニウムアルキルを含むアルミノキサン化合物からのアルミニウムと金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属との原子比が、1:1〜2000:1、好ましくは10:1〜500:1の範囲、特に20:1〜400:1の範囲となるような量で用いることが有利であることが見出された。
特に有用なアルミノキサン化合物はメチルアルミノキサンである。
好適な活性化剤の更なる種類はヒドロキシアルミノキサンである。これらは、例えば、アルミニウム1当量あたり0.5〜1.2当量の水、好ましくは0.8〜1.2当量の水を、アルキルアルミニウム化合物、特にトリイソブチルアルミニウムに、低温、通常は0℃より低い温度において加えることによって製造することができる。かかる化合物及びオレフィン重合におけるそれらの使用は、例えばWO−00/24787に記載されている。ヒドロキシアルミノキサン化合物からのアルミニウムと金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属との原子比は、通常、1:1〜100:1、好ましくは10:1〜50:1の範囲、特に20:1〜40:1の範囲である。
非荷電の強ルイス酸としては、一般式(IV):
2B1B2B3B (IV)
(式中、
2Bは、元素周期律表の第13族の元素、特にB、Al、又はGa、好ましくはBであり;
1B、X2B、及びX3Bは、それぞれ、水素、C〜C10アルキル、C〜C15アリール、それぞれアルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有する、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、又はハロアリール、或いは、フッ素、塩素、臭素、又はヨウ素、特にハロアリール、好ましくはペンタフルオロフェニルである)
の化合物が好ましい。
非荷電の強ルイス酸の更なる例は、WO−00/31090において与えられている。活性化化合物(B)として特に有用な化合物は、ボラン類及びボロキシン類、例えばトリアルキルボラン、トリアリールボラン、又はトリメチルボロキシンである。少なくとも2つのペルフッ素化アリール基を有するボラン類を用いることが特に好ましい。X1B、X2B、及びX3Bが同一である一般式(IV)の化合物、例えばトリフェニルボラン、トリス(4−フルオロフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、トリス(4−フルオロメチルフェニル)ボラン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリス(トリル)ボラン、トリス(3,5−ジメチルフェニル)ボラン、トリス(3,5−ジフルオロフェニル)ボラン、又はトリス(3,4,5−トリフルオロフェニル)ボランが特に好ましい。トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランを用いることが好ましい。好適な活性化剤(B)は、好ましくは、式(IV)のアルミニウム又はホウ素化合物を、水、アルコール、フェノール誘導体、チオフェノール誘導体、又はアニリン誘導体と反応させることによって製造され、ハロゲン化、特にペルフッ素化アルコール類及びフェノール類が特に重要である。特に有用な化合物の例は、ペンタフルオロフェノール、1,1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノール、及び4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニルである。式(IV)の化合物とブレンステッド酸との組み合わせの例は、特に、トリメチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、トリメチルアルミニウム/1−ビス(ペンタフルオロフェニル)メタノール、トリメチルアルミニウム/4−ヒドロキシ−2,2’,3,3’,4’,5,5’,6,6’−ノナフルオロビフェニル、トリエチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、及びトリイソブチルアルミニウム/ペンタフルオロフェノール、並びにトリエチルアルミニウム/4,4’−ジヒドロキシ−2,2’,3,3’,5,5’,6,6’−オクタフルオロビフェニルハイドレートである。式(IV)の更なる好適なアルミニウム及びホウ素化合物においては、R1Bは、例えばボロン酸類及びボリン酸類におけるようにOH基である。ペルフッ素化アリール基を有するボリン酸類、例えば(CBOHを特に言及することができる。また、活性化化合物(B)として好適な非荷電の強ルイス酸としては、ボロン酸と2当量のアルミニウムトリアルキルの反応の反応生成物、或いはアルミニウムトリアルキルと2当量の酸性でフッ素化、特にペルフッ素化されている炭素化合物、例えばペンタフルオロフェノール又はビス(ペンタフルオロフェニル)ボリン酸の反応の反応生成物も挙げられる。
ルイス酸カチオンを有する好適なイオン性化合物としては、一般式(V):
[((M3Ba+)Q・・・Qb+ (V)
(式中、M3Bは、元素周期律表の第1〜16族の元素であり;
〜Qは、マイナス1価に荷電している基、例えば、C〜C28アルキル、C〜C15アリール、それぞれアリール部分に6〜20個の炭素原子及びアルキル部分に1〜28個の炭素原子を有する、アルキルアリール、アリールアルキル、ハロアルキル、ハロアリール、置換基としてC〜C10アルキル基を有していてもよいC〜C10シクロアルキル、ハロゲン、C〜C28アルコキシ、C〜C15アリールオキシ、シリル、又はメルカプチル基であり;
aは、1〜6の整数であり;
zは、0〜5の整数であり;
bは、a−zの差に相当するが、bは1以上である)
のカチオンの塩様化合物が挙げられる。
特に有用なカチオンは、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、及びスルホニウムカチオン、並びにカチオン性遷移金属コンプレックスである。トリフェニルメチルカチオン、銀カチオン、及び1,1’−ジメチルフェロセニルカチオンを特に言及することができる。これらは、好ましくは、非配位対イオン、特にWO−91/09882においても言及されているホウ素化合物、好ましくはテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートを有する。非配位アニオンを有する塩は、また、ホウ素又はアルミニウム化合物、例えばアルミニウムアルキルを、反応して2以上のホウ素又はアルミニウム原子を結合することのできる第2の化合物、例えば水、並びにホウ素又はアルミニウム化合物と共にイオン化イオン性化合物を形成する第3の化合物、例えばトリフェニルクロロメタン、或いは場合によっては塩基、好ましくは有機窒素含有塩基、例えばアミン、アニリン誘導体、又は窒素複素環化合物と化合することによって製造することもできる。更に、同様にホウ素又はアルミニウム化合物と反応する第4の化合物、例えばペンタフルオロフェノールを加えることができる。カチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物は、好ましくは同様に非配位対イオンを有する。ブレンステッド酸としては、プロトン化アミン又はアニリン誘導体が特に好ましい。好ましいカチオンは、N,N−ジメチルアニリニウム、N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウム、及びN,N−ジメチルベンジルアンモニウム、並びに後者二つの誘導体である。
WO−9736937に記載されているようなアニオン性ホウ素複素環を有する化合物、特にジメチルアニリニウムボラタベンゼン又はトリチルボラタベンゼンもまた、活性化化合物(B)として好適である。好ましいイオン性活性化化合物(B)は、少なくとも2つのペルフッ素化アリール基を有するボレート類を含む。N,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、及び特にN,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、又はトリチルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートが特に好ましい。また、ジアニオン[(CB−C−B(C2−におけるように2以上のボレートアニオンが互いに結合してもよく、或いはボレートアニオンが橋架基を介して担体表面上の好適な官能基と結合してもよい。更に好適な活性化化合物(B)はWO−00/31090に列記されている。好適な活性化化合物(B)としては、また、ジ[ビス(ペンタフルオロフェニルボロキシ)]メチルアランのようなホウ素−アルミニウム化合物も挙げられる。かかるホウ素−アルミニウム化合物の例はWO−99/06414に開示されているものである。
非荷電の強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物、或いはカチオンとしてブレンステッド酸を有するイオン性化合物の量は、本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を基準として、好ましくは0.1〜20当量、より好ましくは1〜10当量、特に好ましくは1〜2当量である。また、上記記載の全ての活性化化合物(B)の混合物を用いることもできる。好ましい混合物は、アルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、及びイオン性化合物、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレートアニオンを含むもの、及び/又は非荷電の強ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン又はボロキシンを含む。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに活性化化合物(B)の好ましい態様の組み合わせが特に好ましい。
更なる可能性は、同時に担体(C)として用いることができる活性化化合物(B)を用いることである。かかる系は、例えば、無機酸化物をジルコニウムアルコキシドで処理し、次に例えば四塩化炭素を用いて塩素化することによって得られる。かかる系の製造は、例えばWO−01/41920に記載されている。
本発明の一態様においては、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに活性化化合物(B)の両方を、溶媒中、好ましくは6〜20個の炭素原子を有する芳香族炭化水素、特にキシレン、トルエン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、又はこれらの混合物の中で用いる。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を気相中又は懸濁液中の重合プロセスにおいて用いることができるように、コンプレックスを固体の形態で用いる、即ちそれを固体担体(C)に施すことがしばしば有利である。更に、担持コンプレックスは高い生産性を有する。したがって、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、場合によっては、有機又は無機担体(C)上に固定化して、担持形態で重合において用いることもできる。これにより、例えば、反応器内の堆積物を回避し、ポリマーのモルホロジーを制御することができる。担体材料としては、シリカゲル、塩化マグネシウム、酸化アルミニウム、メソ多孔質材料、アルミノシリケート、ハイドロタルサイト、並びに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン、或いは例えばエテンとアクリル酸エステル、アクロレイン、又は酢酸ビニルとのコポリマーのような極性官能基を有するポリマーのような有機ポリマーを用いることが好ましい。
本発明の好ましい態様は、本発明による少なくとも1種類の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、少なくとも1種類の活性化化合物(B)、及び少なくとも1種類の担体(C)を含む触媒系である。本発明の触媒系を製造するためには、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、及び/又は活性化化合物(B)を、物理吸着によるか、又は化学反応を用いて、即ち成分を担体表面上の反応性基と共有結合させることによって担体(C)上に固定化することが好ましい。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、活性化化合物(B)、及び担体(C)を化合させる順番は、原則として重要ではない。個々のプロセス工程の後に、種々の中間体を脂肪族又は芳香族炭化水素のような好適な不活性溶媒で洗浄することができる。好ましい態様においては、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、並びに活性化化合物(B)の両方の成分を担持させる。この場合においては、2つの成分(A)/(A’)及び(B)は、異なる担体に施すか、又は共通の担体上に一緒に施すことができる。これらの成分(A)/(A’)及び(B)は、好ましくは、種々の触媒中心の比較的接近した空間的近接状態を確保して、それにより形成される異なるポリマーの良好な混合を確保するために、共通の担体に施す。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに活性化化合物(B)は、互いに独立して、例えば逐次的か、又は同時に固定化することができる。而して、担体(C)をまず1種類又は複数の活性化化合物(B)と接触させることができ、或いは、担体(C)をまず金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)と接触させることができる。担体(C)と混合する前に、1種類以上の活性化化合物(B)を用いて金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を予備活性化することもできる。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、例えば活性化化合物(B)と同時に反応させることができ、或いは後者を用いて別に予め反応させることができる。一つの可能な態様においては、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を担体材料の存在下で製造することもできる。更なる固定化方法は、担体に予め施すか又は施さずに触媒系を予備重合することである。固定化は、一般に不活性溶媒中で行い、これは固定化の後に濾過又は蒸発によって除去することができる。個々のプロセス工程の後、固体を、脂肪族又は芳香族炭化水素のような好適な不活性溶媒で洗浄し、乾燥することができる。担持触媒は、好ましくは自由流動粉末として得られる。しかしながら、未だ湿潤状態の担持触媒を用いることも可能である。上記のプロセスの工業的な実施の例は、WO−96/00243、WO−98/40419、又はWO−00/05277に記載されている。
担体(C)としては、任意の有機又は無機の固体であってよい微粉砕担体を用いることが好ましい。特に、担体(C)は、タルク;モンモリロナイト、マイカのような層状ケイ酸塩;無機酸化物;或いは微粉砕ポリマー粉末(例えばポリオレフィン、又は極性官能基を有するポリマー);のような多孔質担体であってよい。用いる担体(C)は、好ましくは、10〜1000m/gの範囲の比表面積、0.1〜5mL/gの範囲の孔容積、及び1〜500μmの平均粒径を有する。50〜700m/gの範囲の比表面積、0.4〜3.5mL/gの範囲の孔容積、及び5〜350μmの範囲の平均粒径を有する担体が好ましい。200〜550m/gの範囲の比表面積、0.5〜3.0mL/gの範囲の孔容積、及び10〜150μmの平均粒径を有する担体が特に好ましい。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、好ましくは、最終触媒系中の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属の濃度が、最終触媒系1gあたり1〜200マイクロモル、好ましくは5〜100マイクロモル、特に好ましくは10〜70マイクロモルとなるような量で施す。
担体(C)は、例えば吸着水を除去するために熱処理にかけることができる。かかる乾燥処理は、一般に、50〜1000℃、好ましくは100〜600℃の範囲の温度において行い、100〜200℃における乾燥は、好ましくは減圧下及び/又は不活性ガス(例えば窒素)の雰囲気下で行い、或いは、担体(C)は、固体の所望の構造を形成するか及び/又は表面上の所望のOH濃度を生成するために200〜1000℃の温度においてか焼することができる。また、担体(C)は、金属アルキル、好ましくはアルミニウムアルキル、クロロシラン、又はSiClのような通常の乾燥剤、或いはメチルアルミノキサンを用いて化学的に処理することができる。例えばWO−00/31090に適当な処理法が記載されている。また、担体(C)は、化学的に変性することもできる。例えば、シリカゲルをNHSiF又は他のフッ素化剤で処理することによりシリカゲル表面をフッ素化することができ、或いは、シリカゲルを、窒素、フッ素、又はイオウ含有基を有するシランで処理することによって、相応して変性されたシリカゲル表面を形成することができる。
担体(C)として好適な無機酸化物は、元素周期律表の第2、3、4、5、13、14、15、及び16族の元素の酸化物の中から見出すことができる。担体として好ましい酸化物の例としては、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、及び、カルシウム、アルミニウム、ケイ素、マグネシウム、又はチタン元素の混合酸化物、並びに対応する酸化物混合物が挙げられる。単独で、又は上記で言及した好ましい酸化物担体と組み合わせて用いることができる他の無機酸化物は、例えば、MgO、CaO、AlPO、ZrO、TiO、B、又はこれらの混合物である。更なる好ましい無機担体材料は、MgClのような無機ハロゲン化物、或いはNaCO、KCO、CaCO、MgCOのような炭酸塩、NaSO、Al(SO、BaSOのような硫酸塩、KNO、Mg(NO、又はAl(NOのような硝酸塩である。
オレフィン重合用の触媒のための固体担体(C)としては、その寸法及び構造によってこれらがオレフィン重合のための担体として好適である粒子をこの材料から製造することができるので、シリカゲルを用いることが好ましい。比較的小さい顆粒状粒子、所謂一次粒子の球状凝集物である噴霧乾燥シリカゲルが、特に有用であることが分かった。シリカゲルは、使用前に乾燥及び/又はか焼することができる。
更なる好ましい担体(C)は、ハイドロタルサイト及びか焼ハイドロタルサイトである。鉱物学的には、ハイドロタルサイトは、理想式:
MgAl(OH)16CO・4H
を有し、その構造が水滑石Mg(OH)のものから誘導される天然鉱物である。水滑石は、最密のヒドロキシルイオンの二つの層の間の8面体孔中に金属イオンを有し、8面体孔の各第2層のみが占有されている層状構造で結晶化する。ハイドロタルサイトにおいては、層の群が正の電荷を獲得する結果として、一部のマグネシウムイオンがアルミニウムイオンによって置き換えられている。これは、結晶水と一緒に中間層中に配置されているアニオンによって平衡化される。かかる層状構造は、マグネシウム−アルミニウム水酸化物においてのみならず、一般式:
M(II)2x 2+M(III) 3+(OH)4x+4・A2/n n−・zHO (VI)
(式中、M(II)は、Mg、Zn、Cu、Ni、Co、Mn、Ca、及び/又はFeのような二価の金属であり、M(III)は、Al、Fe、Co、Mn、La、Ce、及び/又はCrのような三価の金属であり、xは0.5刻みで0.5〜10の数であり、Aは格子間アニオンであり、nは格子間アニオンの電荷であり、1〜8、通常は1〜4であることができ、zは1〜6、特に2〜4の整数である)
の層状構造を有する混合金属水酸化物においても一般的に見られる。可能な格子間アニオンは、アルコキシドアニオン、アルキルエーテルスルフェート、アリールエーテルスルフェート、又はグリコールエーテルスルフェートのような有機アニオン;特に炭酸塩、炭酸水素塩、硝酸塩、塩化物、硫酸塩、又はB(OH) のような無機アニオン;或いはMo24 6−又はV1028 6−のようなポリオキソ金属アニオン;である。しかしながら、複数のかかるアニオンの混合物も可能である。したがって、層状構造を有するかかる混合金属水酸化物は全て、本発明の目的のためのハイドロタルサイトとみなすべきである。か焼ハイドロタルサイトは、か焼、即ちそれを用いてとりわけ所望のヒドロキシド基含量を設定することができる加熱によってハイドロタルサイトから製造することができる。更に、触媒構造も変化する。好ましいか焼ハイドロタルサイトは、M(II)がマグネシウムであり、M(III)がアルミニウムである混合酸化物である。かかるアルミニウム−マグネシウム混合酸化物は、Condea Chemie GmbH(現在はSasol Chemie); HamburgからPuralox Mgの商品名で得ることができる。構造変形が完全であるか又は実質的に完全であるか焼ハイドロタルサイトもまた好ましい。か焼、即ち構造の変形は、例えばX線回折パターンを用いて確認することができる。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、好ましくは、最終触媒系中の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属の濃度が、最終触媒系1gあたり1〜100マイクロモル、好ましくは5〜80マイクロモル、特に好ましくは10〜60マイクロモルとなるような量で施す。
また、微粉砕ポリオレフィン粉末(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリスチレン)のような有機担体材料を担体(C)として用いることもでき、好ましくは、同様に、使用前に適当な精製及び乾燥操作によって、吸着湿分、残留溶媒、又は他の不純物を除去する。また、官能化ポリマー担体、例えば、その官能基、例えばアンモニウム又はヒドロキシ基を介して少なくとも一つの触媒成分を固定化することができるポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、又はポリブチレンをベースとするものを用いることもできる。ポリマーブレンドを用いることもできる。
本発明の触媒系には、場合によっては、オレフィン重合のために好適な更なる触媒(D)を含ませることができる。ここで可能な触媒(D)は、特に、チタンをベースとする通常のチーグラー・ナッタ触媒、並びにクロム化合物、特に酸化クロムをベースとする通常のフィリップス触媒、並びにメタロセンである。所謂チーグラー触媒成分(例えば、Falbe, J.,; Regitz, M.(編者); Roempp Chemie Lexikon ; 9版; Thieme; 1992; New York; vol.6, p.5128-5129に記載されているもの)、及び/又はメタロセン触媒成分が好ましい。メタロセン触媒成分が特に好ましい。
チーグラー触媒成分は、好ましくは、元素周期律表の第4族(例えば、チタン、ジルコニウム、又はハフニウム)、5族(例えば、バナジウム又はニオブ)、或いは6族(例えば、クロム又はモリブデン)の金属の化合物である。ハロゲン化物、酸化物、オキシハロゲン化物、水酸化物、又はアルコキシドが好ましい。一例として与えられるチーグラー触媒成分の例は、四塩化チタン、四塩化ジルコニウム、四塩化ハフニウム、三塩化チタン、三塩化バナジウム、オキシ塩化バナジウム、三塩化クロム、又は酸化クロムであるが、これらに限定されない。
本出願においては、メタロセン触媒成分は、1つ、2つ、又は3つのシクロペンタジエニルリガンドを含むシクロペンタジエニルコンプレックスを意味すると理解される。本出願においては、シクロペンタジエニルリガンドは、例えばインデニル又はフルオレニル系のような6個のπ電子を有する環式の5員環系を含む任意の系を意味すると理解される。元素周期律表の第3族及びランタノイド族の金属(例えばランタン又はイットリウム)、並びに第4族(例えば、チタン、ジルコニウム、又はハフニウム)、5族(例えばバナジウム又はニオブ)、或いは6族(例えばクロム又はモリブデン)の金属のメタロセンコンプレックスが好ましく、チタン、ジルコニウム、又はハフニウムのシクロペンタジエニルコンプレックスが特に好ましい。シクロペンタジエニルコンプレックスは、例えば、EP−129368、EP−561479,EP−545304、及びEP−576970に記載されているような橋架又は非橋架ジシクロペンタジエニルコンプレックス、或いは、例えばEP−416815に記載されている橋架アミドシクロペンタジエニルコンプレックスのようなモノシクロペンタジエニルコンプレックスであってよい。多核シクロペンタジエニルコンプレックスは例えばEP−632063に記載されており、πリガンド置換テトラヒドロペンタレンは例えばEP−659758に記載されており、或いはπリガンド置換テトラヒドロインデンは例えばEP−661300に記載されている。
特に、ハフノセン触媒成分が触媒(D)として有用である。ハフノセン触媒成分は、例えば、一般式(VII):
Figure 0005462634
(式中、置換基及び指数は以下の意味を有する:
は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、水素、C〜C10アルキル、C〜C10アルケニル、C〜C15アリール、アルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール、−OR6D、又は−NR6D7Dを表し、或いは2つの基Xは、置換若しくは非置換ジエンリガンド、特に1,3−ジエンリガンドを形成し、基Xは同一か又は異なり、基Xは互いに結合していてもよく;
1D〜E5Dは、互いに独立して、炭素、リン、又は窒素を表し、ここで基E1D〜E5Dの1つ以下はリン又は窒素を表し、好ましくはE1D〜E5Dは全て炭素を表し;
tは、1、2、又は3であり、ここでtはハフニウムの酸化レベルに依存して、式(VII)の非荷電メタロセンコンプレックスを与える値を有し;ここで、
6D及びR7Dは、互いに独立して、C〜C10アルキル、C〜C15アリール、それぞれアルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有する、アルキルアリール、アリールアルキル、フルオロアルキル、又はフルオロアリールを表し;
1D〜R5Dは、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、C〜C10アルキル基によって置換されていてもよい5〜7員のシクロアルキル又はシクロアルケニル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル部分に1〜16個の炭素原子及びアリール部分に6〜21個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR8D 、N(SiR8D 、OR8D、OSiR8D 、SiR8D であり、ここで、有機基R1D〜R5Dはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又はそれぞれの場合において、2つの基R1D〜R5D、特に隣接する基は、また互いに結合して、5、6、又は7員環を形成するか、及び/又は、N、P、O、又はSからなる群からの少なくとも一つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;ここで、
基R8Dは、同一であっても異なっていてもよく、それぞれ、C〜C10アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C15アリール、C〜Cアルコキシ、又はC〜C10アリールオキシであってよく;
1Dは、X、又は
Figure 0005462634
であり;ここで、
基R9D〜R13Dは、それぞれ、互いに独立して、水素、C〜C22アルキル、置換基としてC〜C10アルキル基を有していてもよい5〜7員のシクロアルキル又はシクロアルケニル、C〜C22アルケニル、C〜C22アリール、アルキル部分に1〜16個の炭素原子及びアリール部分に6〜21個の炭素原子を有するアリールアルキル、NR14d 、N(SiR14D 、OR14D、OSiR14D 、SiR14D であり、ここで、有機基R9D〜R13Dはまたハロゲンによって置換されていてもよく、及び/又は、2つの基R9D〜R13D、特に隣接する基はまた結合して5、6、又は7員環を形成してもよく、及び/又は、2つの隣接する基R9D〜R13Dは、結合して、N、P、O、及びSからなる群からの少なくとも一つの原子を含む5、6、又は7員の複素環を形成してもよく;ここで、
基R14Dは、同一か又は異なり、それぞれ、C〜C10アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C15アリール、C〜Cアルコキシ、又はC〜C10アリールオキシであり;
6D〜E10Dは、それぞれ炭素であるか、或いは、E6D〜E10Dの一つ以下はリン又は窒素であり、好ましくは炭素であり;
或いは、ここで、基R4D及びZ1Dは一緒に−R15D −A1D−基を形成し;ここで、
15Dは、
Figure 0005462634
=BR16D、=BNR16D17D、=AlR16D、−Ge−、−Sn−、−O−、−S−、=SO、=SO、=NR16D、=CO、=PR16D、又は=P(O)R16Dであり;ここで、
16D〜R21Dは、同一か又は異なり、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、トリメチルシリル基、C〜C10アルキル基、C〜C10フルオロアルキル基、C〜C10フルオロアリール基、C〜C10アリール基、C〜C10アルコキシ基、C〜C15アルキルアリールオキシ基、C〜C10アルケニル基、C〜C40アリールアルキル基、C〜C40アリールアルケニル基、又はC〜C40アルキルアリール基であり、或いは2つの隣接する基は、それらを結合する原子と一緒に4〜15個の炭素原子を有する飽和又は不飽和環を形成し;
2D〜M4Dは、それぞれ、ケイ素、ゲルマニウム、又はスズ、或いは好ましくはケイ素であり;
1Dは、−O−、−S−、>NR22D、>PR22D、=O、=S、=NR22D、−O−R22D、−NR22D 、−PR22D 、又は、非置換、置換、若しくは縮合複素環系であり;ここで、
基R22Bは、それぞれ、互いに独立して、C〜C10アルキル、C〜C15アリール、C〜C10シクロアルキル、C〜C18アリールアルキル、又はSi(R23Dであり;
23Dは、水素、C〜C10アルキル、置換基としてC〜Cアルキル基を有していてもよいC〜C15アリール、又はC〜C10シクロアルキルであり;
vは、1であるか、或いはA1Dが、非置換、置換、又は縮合複素環系である場合には0であってもよく;
或いは、ここで基R4D及びR12Dは一緒に−R15D−基を形成する)
のシクロペンタジエニルハフニウムコンプレックスを意味すると理解される。
1Dは、例えば橋架基R15Dと一緒に、アミン、エーテル、チオエーテル、又はホスフィンを形成してもよい。しかしながら、A1Dは、また、環炭素に加えて、酸素、イオウ、窒素、及びリンからなる群からのヘテロ原子を含んでいてもよい、非置換、置換、又は縮合の複素環式芳香環系であってもよい。炭素原子に加えて環員として1〜4個の窒素原子及び/又は1個のイオウ若しくは酸素原子を含んでいてもよい5員のヘテロアリール基の例は、2−フリル、2−チエニル、2−ピロリル、3−イソオキサゾリル、5−イソオキサゾリル、3−イソチアゾリル、5−イソチアゾリル、1−ピラゾリル、3−ピラゾリル、5−ピラゾリル、2−オキサゾリル、4−オキサゾリル、5−オキサゾリル、2−チアゾリル、4−チアゾリル、5−チアゾリル、2−イミダゾリル、4−イミダゾリル、5−イミダゾリル、1,2,4−オキサジアゾル−3−イル、1,2,4−オキサジアゾル−5−イル、1,3,4−オキサジアゾル−2−イル、及び1,2,4−トリアゾル−3−イルである。1〜4個の窒素原子及び/又は1個のリン原子を含んでいてもよい6員のヘテロアリール基の例は、2−ピリジニル、2−ホスファベンゼニル、3−ピリダジニル、2−ピリミジニル、4−ピリミジニル、2−ピラジニル、1,3,5−トリアジン−2−イル及び1,2,4−トリアジン−3−イル、1,2,4−トリアジン−5−イル及び1,2,4−トリアジン−6−イルである。5員及び6員のヘテロアリール基は、また、C〜C10アルキル、C〜C10アリール、アルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜10個の炭素原子を有するアルキルアリール、トリアルキルシリル、又はフッ素、塩素、若しくは臭素のようなハロゲンによって置換されていてもよく、或いは、1以上の芳香環又はヘテロ芳香環と縮合してもよい。ベンゾ縮合5員ヘテロアリール基の例は、2−インドリル、7−インドリル、2−クマロニル、7−クマロニル、2−チオナフテニル、7−チオナフテニル、3−インダゾリル、7−インダゾリル、2−ベンズイミダゾリル、及び7−ベンズイミダゾリルである。ベンゾ縮合6員ヘテロアリール基の例は、2−キノリル、8−キノリル、3−シンノリル、8−シンノリル、1−フタラジル、2−キナゾリル、4−キナゾリル、8−キナゾリル、5−キノキサリル、4−アクリジル、1−フェナントリジル、及び1−フェナジルである。複素環の命名及び付番は、L. Fieser及びM. Fieser, Lehrbuch der organischen Chemie, 第3改訂版, Verlag Chemie, Weinheim 1957からとった。
一般式(VII)中の基Xは、好ましくは同一であり、好ましくは、フッ素、塩素、臭素、C〜Cアルキル又はアラルキル、特に塩素、メチル、又はベンジルである。
かかるコンプレックスの合成は、それ自体公知の方法によって行うことができ、適当に置換された環式炭化水素アニオンとハフニウムのハロゲン化物との反応が好ましい。適当な製造法の例は、例えば、Journal of Organometallic Chemistry, 369 (1989), 359-370に記載されている。
ハフノセンは、ラセミ又は偽ラセミ形態で用いることができる。偽ラセミという用語は、コンプレックスの全ての他の置換基を無視した場合に、二つのシクロペンタジエニルリガンドが互いに対してラセミ配列であるコンプレックスを指す。触媒(D)として好適なハフノセン(D)の例は、とりわけ、メチレンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、メチレンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(3−フェニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、イソプロピリデンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、エチレンビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、エチレンビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、エチレンビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、テトラメチルエチレン−9−フルオレニルシクロペンタジエニルハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−tert−ブチル−5−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−tert−ブチル−5−エチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−イソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−tert−ブチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジエチルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジブロミド、ジメチルシランジイルビス(3−メチル−5−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(3−エチル−5−イソプロピルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、メチルフェニルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、メチルフェニルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−メチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−エチル−4,5−ベンズインデニル)ハフニウムジクロリド、ジフェニルシランジイルビス(2−メチルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−プロピル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−i−ブチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−プロピル−4−(9−フェナントリル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−イソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2,7−ジメチル)−4−イソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4,6−ジイソプロピルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−[p−トリフルオロメチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−[3’,5’−ジメチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジエチルシランジイルビス(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−プロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−n−ブチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイルビス(2−ヘキシル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−フェニルインデニル)(2−メチル−4−フェニルインデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−(1−ナフチル)インデニル)(2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−エチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[3’,5’−ビス−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、ジメチルシランジイル(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[1’−ナフチル]インデニル)ハフニウムジクロリド、及びエチレン(2−イソプロピル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)(2−メチル−4−[4’−tert−ブチルフェニル]インデニル)ハフニウムジクロリド、並びに、対応するジメチルハフニウム、モノクロロモノ(アルキルアリールオキシ)ハフニウム、及びジ(アルキルアリールオキシ)ハフニウム化合物である。コンプレックスは、ラセミ形態、メソ形態で、或いはこれらの混合物として用いることができる。
一般式(VII)のハフノセンの中で、式(VIII):
Figure 0005462634
のものが好ましい。
式(VIII)の化合物の中で、
が、フッ素、塩素、臭素、C〜Cアルキル、又はベンジルであるか、或いは2つの基Xが、置換又は非置換ブタジエンリガンドを形成し;
tが、1又は2、好ましくは2であり;
1D〜R5Dが、それぞれ、水素、C〜Cアルキル、C〜Cアリール、NR8D 、OSiR8D 、又はSi(R8Dであり;
9D〜R13Dが、それぞれ、水素、C〜Cアルキル若しくはC〜Cアリール、NR14D 、OSiR14D 、又はSi(R14Dであり;
或いは、それぞれの場合において、2つの基R1D〜R5D及び/又はR9D〜R13Dは、C環と一緒に、インデニル、フルオレニル、又は置換インデニル若しくはフルオレニル系を形成する;
ものが好ましい。
シクロペンタジエニル基が同一である式(VIII)のハフノセンが特に有用である。式(VIII)の特に好適な触媒(D)の例は、とりわけ、ビス(シクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(インデニル)ハフニウムジクロリド、ビス(フルオレニル)ハフニウムジクロリド、ビス(テトラヒドロインデニル)ハフニウムジクロリド、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリメチルシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリメトキシシリルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(エチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(イソブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(3−ブテニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1,3−ジ−tert−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(トリフルオロメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(tert−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(フェニルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(N,N−ジメチルアミノメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1,3−ジメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(1−n−ブチル−3−メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(メチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(メチルシクロペンタジエニル)(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、(シクロペンタジエニル)(1−メチル−3−n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、ビス(テトラメチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、並びに対応するジメチルハフニウム化合物である。更なる例は、1つ又は2つのクロリドリガンドがブロミド又はヨージドによって置き換えられている対応するハフノセン化合物である。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)とオレフィン重合触媒(D)とのモル比は、通常、1:100〜100:1、好ましくは1:10〜10:1、特に好ましくは1:5〜5:1の範囲である。触媒組成物の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに遷移金属コンプレックス(D)の活性化は、同じ活性化化合物(B)、又は活性化剤の混合物、或いは異なる活性化剤を用いて行うことができる。
触媒(A)/(A’)及び(D)の両方に関して同じ活性化化合物(B)を用いることがしばしば有利である。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)又は遷移金属コンプレックス(D)と反応させてそれを触媒的に活性か又はより活性の化合物に転化させることのできる好適な活性化化合物(B)は、例えば上記に記載のもののような化合物である。特に、アルミノキサン、非荷電の強ルイス酸、ルイス酸カチオンを有するイオン性化合物、或いはカチオンとしてブレンステッド酸を含むイオン性化合物のような化合物が好適である。
活性化化合物(B)は、本発明の触媒組成物のコンプレックス(A)/(A’)及び(D)を基準として任意の量で用いることができる。これらは、好ましくは、それぞれの場合においてそれらが活性化するコンプレックス(A)/(A’)又は(D)を基準として過剰量又は化学量論量で用いる。用いる1種類又は複数の活性化化合物の量は、活性化化合物(B)のタイプによって定まる。一般に、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)と活性化化合物(B)とのモル比は、1:0.1〜1:10000、好ましくは1:1〜1:2000であってよい。また、遷移金属コンプレックス(D)と活性化化合物(B)とのモル比も、通常、1:0.1〜1:10000、好ましくは1:1〜1:2000の範囲である。
好ましくは、触媒成分(A)/(A’)及び(D)の両方のための共通の活性化化合物(B)としてアルミノキサンが用いられる。また、ハフノセン(D)のための活性化剤(B)として、一般式(V)のカチオンの塩様化合物、特にN,N−ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルシクロヘキシルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N−ジメチルベンジルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、又はトリチルテトラキスペンタフルオロフェニルボレートを、特に金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)のための活性化化合物(B)としてのアルミノキサンと組み合わせることも好ましい。(B)の好ましい態様を(A)/(A’)及び/又は(D)の好ましい態様と組みあわせることが特に好ましい。更なる特に有用な共通の活性化化合物(B)は、式(IV)のアルミニウム化合物とペルフッ素化アルコール類及びフェノール類との反応生成物である。少なくとも1種類の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、少なくとも1種類の遷移金属コンプレックス(D)、少なくとも1種類の活性化化合物(B)、及び少なくとも1種類の担体(C)を含む触媒系が特に好ましい。
本発明の好ましい触媒組成物は1種類以上の担体(C)を含む。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに触媒(D)の両方を担持させることが可能であり、或いは2つの成分の一方のみを担持させることができる。好ましい態様においては、成分(A)/(A’)及び(D)の両方を担持させる。この場合においては、2つの成分(A)/(A’)及び(D)は、異なる担体か、又は共通の担体の一緒に施すことができる。成分(A)/(A’)及び(D)は、好ましくは、種々の触媒中心の比較的接近した空間的近接状態を確保して、それにより形成される異なるポリマーの良好な混合を確保するために、共通の担体に施す。本発明の触媒系を製造するためには、1つの成分(A)/(A’)及び1つの成分(D)及び/又は活性化化合物(B)又は担体(C)を、物理吸着によるか、又は化学反応を用いる、即ち成分を担体表面上の反応性基と共有結合させることによって固定化することが好ましい。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、活性化化合物(B)、担体(C)、並びに遷移金属コンプレックス(D)を化合させる順番は、原則として重要ではない。個々のプロセス工程の後に、種々の中間体を脂肪族又は芳香族炭化水素のような好適な不活性溶媒で洗浄することができる。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、活性化化合物(B)、並びに遷移金属コンプレックス(D)は、互いに独立して、例えば逐次的か、又は同時に固定化することができる。而して、担体(C)をまず1種類又は複数の活性化化合物(B)と接触させることができ、或いは、担体(C)をまず金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)及び/又は遷移金属コンプレックス(D)と接触させることができる。担体(C)と混合する前に、1種類以上の活性化化合物(B)を用いて金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を予備活性化することもできる。金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、例えば遷移金属コンプレックス(D)と同時に活性化化合物(B)と反応させることができ、或いは後者を用いて別に予備活性化することができる。予備活性化させた金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を、予備活性化させた遷移金属コンプレックス(D)の前又は後に担体(C)に施すことができる。1つの可能な態様においては、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)及び/又は遷移金属コンプレックス(D)を担体(C)の存在下で製造することもできる。更なる固定化方法は、担体(C)に予め施すか又は施さずに触媒系を予備重合することである。固定化は、一般に不活性溶媒中で行い、これは固定化の後に濾過又は蒸発によって除去することができる。個々のプロセス工程の後、固体を、脂肪族又は芳香族炭化水素のような好適な不活性溶媒で洗浄し、乾燥することができる。しかしながら、未だ湿潤状態の担持触媒を用いることも可能である。
担持触媒系を製造する好ましい方法においては、少なくとも1種類の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を活性化化合物(B)と接触させ、次に脱水又は不動態化した担体(C)と混合する。遷移金属コンプレックス(D)を同様に、好適な溶媒中で少なくとも1種類の活性化化合物(B)と接触させて、好ましくは可溶性の反応生成物、付加体、又は混合物を与える。このようにして得られる調製物を、次に固定化した鉄コンプレックスと混合し、これを直接か又は溶媒を分離除去した後に用い、溶媒を完全か又は部分的に除去する。得られる担持触媒系は、好ましくは乾燥して溶媒の全部又は殆どが担体材料の孔から除去されることを確保する。担持触媒は好ましくは自由流動粉末として得られる。上記のプロセスの工業的な実施の例は、WO−96/00243、WO−98/40419、又はWO−00/05277に記載されている。更なる好ましい態様は、まず担体(C)上で活性化化合物(B)を製造し、次に担持化合物を金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに遷移金属コンプレックス(D)と接触させることを含む。
触媒系には更に、更なる成分として一般式(IX):
(R1ErE(R2EsE(R3EtE (IX)
(式中、
は、Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、タリウム、亜鉛、特にLi、Na、K、Mg、ホウ素、アルミニウム、又はZnであり;
1Eは、水素、C〜C10アルキル、C〜C15アリール、それぞれアルキル部分に1〜10個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有するアルキルアリール又はアリールアルキルであり;
2E及びR3Eは、それぞれ、水素、ハロゲン、C〜C10アルキル、C〜C15アリール、それぞれアルキル部分に1〜20個の炭素原子及びアリール部分に6〜20個の炭素原子を有する、アルキルアリール、アリールアルキル、又はアルコキシ、或いはC〜C10アルキル又はC〜C15アリールを有するアルコキシであり;
は、1〜3の整数であり;
及びtは、0〜2の整数であり、r+s+tの合計はMの価数に相当する)
の金属化合物(E)を含ませることもでき、ここで式(IX)の金属化合物は、通常、活性化化合物(B)と同一ではない。また、式(IX)の種々の金属化合物の混合物を用いることもできる。一般式(IX)の金属化合物の中で、Mが、リチウム、マグネシウム、ホウ素、又はアルミニウムであり、R1EがC〜C20アルキルであるものが好ましい。
式(IX)の特に好ましい金属化合物は、メチルリチウム、エチルリチウム、n−ブチルリチウム、メチルマグネシウムクロリド、メチルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムクロリド、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、n−ブチル−n−オクチルマグネシウム、n−ブチル−n−ヘプチルマグネシウム、特にn−ブチル−n−オクチルマグネシウム、トリ−n−ヘキシルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリ−n−ブチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ジメチルアルミニウムクロリド、ジメチルアルミニウムフルオリド、メチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、及びトリメチルアルミニウム、並びにこれらの混合物である。アルミニウムアルキルとアルコールとの部分加水分解生成物を用いることもできる。
金属化合物(IX)を用いる場合には、好ましくは、式(IX)からのMと金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属とのモル比が、3000:1〜0.1:1、好ましくは800:1〜0.2:1、特に好ましくは100:1〜1:1となるような量で触媒系中に存在させる。
一般に、一般式(IX)の金属化合物は、オレフィンの重合又は共重合のための触媒系の構成成分として用いる。ここで、金属化合物(IX)は、例えば、担体(C)を含む触媒固体を製造するために用いることができ、及び/又は、重合中又は重合の直前に加えることができる。用いる複数の金属化合物(IX)は、同一であっても異なっていてもよい。また、特に触媒固体が活性化成分(B)を含まない場合には、触媒系が、触媒固体に加えて、触媒固体中に存在する化合物(IX)と同一であるか又は異なる1種類以上の活性化化合物(B)を含んでいてもよい。
成分(IX)は、同様に、任意の順番で、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、並びに場合によっては活性化化合物(B)及び担体(C)と反応させることができる。例えば、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を、重合するオレフィンと接触させる前か又は後のいずれかにおいて、1種類又は複数の成分(B)及び/又は(C)と接触させることができる。また、オレフィンと混合する前に1種類以上の活性化化合物(B)を用いて予備活性化し、この混合物をオレフィンと接触させた後に、同じか又は他の活性化化合物(B)及び/又は(C)を更に加えることもできる。予備活性化は、一般に、10〜100℃、好ましくは20〜80℃の温度で行う。他の好ましい態様においては、触媒固体を、上記に記載のようにして、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、活性化化合物(B)、及び担体(C)から製造し、これを、重合中、重合の開始時、又は重合の直前に金属化合物(IX)と接触させる。まず金属化合物(IX)を重合する1−オレフィンと接触させ、次に、金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、活性化
化合物(B)、及び担体(C)を含む触媒固体を上記に記載のようにして加えることが好ましい。更なる好ましい態様においては、まず担体(C)を金属化合物(IX)と接触させ、次に金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)並びに任意の更なる活性化化合物(B)を上記に記載のように取り扱う。
また、触媒系を、まず1−オレフィン、好ましくは線状のC〜C10−1−アルケン、特にエチレン又はプロピレンで予備重合し、次に得られた予備重合触媒固体を実際の重合において用いることもできる。予備重合において用いる触媒固体とその上に重合するモノマーとの質量比は、通常、1:0.1〜1:1000、好ましくは1:1〜1:200の範囲である。更に、変性成分として少量のオレフィン、好ましくはα−オレフィン、例えばビニルシクロヘキサン、スチレン、又はフェニルジメチルビニルシラン、静電防止化合物又は好適な不活性化合物、例えばワックス又はオイルを、触媒系の製造中又は製造後に添加剤として加えることができる。添加剤と金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)とのモル比は、通常、1:1000〜1000:1、好ましくは1:5〜20:1である。
金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)は、好ましくは、最終触媒系中の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)からの金属の濃度が、担体(C)1gあたり1〜200マイクロモル、好ましくは5〜100マイクロモル、特に好ましくは10〜70マイクロモルとなるような量で施す。遷移金属コンプレックス(D)は、好ましくは、最終触媒系中の遷移金属コンプレックス(D)からの遷移金属の濃度が、担体(C)1gあたり1〜200マイクロモル、好ましくは5〜100マイクロモル、特に好ましくは10〜70マイクロモルとなるような量で施す。
オレフィン重合用の触媒のための固体担体(C)としては、その寸法及び構造によってこれらがオレフィン重合のための担体として好適である粒子をこの材料から製造することができるので、シリカゲルを用いることが好ましい。比較的小さい顆粒状粒子、即ち一次粒子の球状凝集物である噴霧乾燥シリカゲルが、特に有用であることが分かった。シリカゲルは、使用前に乾燥及び/又はか焼することができる。
本発明の更なる態様は、本発明の触媒組成物の存在下でオレフィンを重合する方法である。本触媒組成物及び本触媒系は、エチレンのホモポリマー及びコポリマーを製造するために特に有用である。
本発明の共重合プロセスにおいては、エチレンを、3〜12個の炭素原子を有するα−オレフィンと一緒に重合する。好ましい1−オレフィンは、線状又は分岐鎖のC〜C12−1−アルケン、特に線状のC〜C10−1−アルケン、例えばエテン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−デセン、或いは分岐鎖のC〜C10−1−アルケン、例えば4−メチル−1−ペンテンである。特に好ましい1−オレフィンは、C〜C12−1−アルケン、特に線状のC〜C10−1−アルケンである。また、種々の1−オレフィンの混合物を重合することもできる。エテン、プロペン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、及び1−デセンからなる群から選択される少なくとも1種類のα−オレフィンを重合することが好ましい。少なくとも50モル%のエテンを含むモノマー混合物が好ましく用いられる。
エチレンを重合するか又はエチレンを1−オレフィンと共重合するための本発明方法は、全ての工業的に公知の重合法を用いて、−60〜350℃、好ましくは0〜200℃、特に好ましくは25〜150℃の範囲の温度、及び0.5〜4000bar、好ましくは1〜100bar、特に好ましくは3〜40barの圧力下で行うことができる。平均滞留時間は、通常、0.5〜5時間、好ましくは0.5〜3時間である。重合を行うために有利な圧力及び温度の範囲は、通常は重合方法によって定まる。重合は、公知の方法で、バルク中、懸濁液中、気相中、或いは超臨界媒体中で、オレフィンの重合のために用いられる通常の反応器内において行うことができる。これは、バッチ式か、又は好ましくは1以上の段階で連続的に行うことができる。管状反応器又はオートクレーブ内での高圧重合法、溶液法、懸濁法、撹拌気相法、及び気相流動床法が全て可能である。
通例は、1000〜4000bar、特に2000〜3500barの圧力で行う高圧重合法の場合においては、一般に高い重合温度も設定される。これらの高圧重合法のために有利な温度範囲は、200〜320℃、特に220〜290℃である。低圧重合法の場合においては、通常、ポリマーの軟化温度よりも少なくとも数度低い温度が設定される。特に、これらの重合法においては、50〜180℃、好ましくは70〜120℃の温度が設定される。懸濁重合の場合においては、重合は、通常、懸濁媒体、好ましくはイソブタンのような不活性炭化水素又は複数の炭化水素の混合物中、或いはモノマーそれ自体の中で行う。重合温度は一般に−20〜115℃の範囲であり、圧力は一般に1〜100barの範囲である。懸濁液の固形分含量は一般に10〜80%の範囲である。重合は、例えば撹拌オートクレーブ内でバッチ式か、或いは例えば管状反応器、好ましくはループ反応器内で連続的のいずれかで行うことができる。US−A−3,242,150及びUS−A−3,248,179に記載されているフィリップスPF法を用いることが特に好ましい。気相重合は、一般に30〜125℃の範囲で1〜50barの圧力において行う。
上記記載の重合法の中で、特に気相流動床反応器内での気相重合、特にループ反応器及び撹拌タンク反応器内での溶液重合及び懸濁重合が特に好ましい。気相重合は、また、循環気体の一部を露点より低く冷却し、二相混合物として反応器に再循環する凝縮又は超凝縮モードで行うこともできる。更に、2つの重合領域が互いに接続されており、ポリマーが、これらの2つの領域を複数回交互に通過する多領域反応器を用いることができる。2つの領域が異なる重合条件を有することもできる。かかる反応器は、例えばWO−97/04015に記載されている。また所望の場合には、異なるか又は同一の重合プロセスを直列に接続して、例えばHostalenプロセスにおけるような重合カスケードを形成することもできる。また、2以上の同一か又は異なるプロセスを用いる並行の反応器配列も可能である。更に、モル質量調整剤、例えば水素、或いは静電防止剤のような通常の添加剤を重合において用いることもできる。ビニル基の高い割合を得るためには、重合は、好ましくは、より少量の水素を存在させるか又は水素を存在させないで行う。
重合は、好ましくは単一の反応器内、特に気相反応器内で行う。本発明の触媒を用いると、エチレンと3〜12個の炭素原子を有するα−オレフィンとの重合によって本発明のポリエチレンが与えられる。反応器から直接得られるポリエチレン粉末は非常に高い均一性を示すので、カスケードプロセスの場合とは異なり、均一な生成物を得るためにその後の押出は必要ない。反応器内での本発明のポリエチレンの製造は、エネルギー消費を減少し、その後の配合プロセスを必要とせず、分子量分布及び種々のポリマーの分子量フラクションの簡単な制御を可能にする。更に、ポリエチレンの良好な混合が達成される。
本金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、特に鉄コンプレックス(A)、並びに触媒系は、オレフィン、特にエチレンの単独重合及び共重合のために好ましく用いることができる新規な高反応性触媒である。本発明のこれらの金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、好ましくは鉄コンプレックス(A)、特に好ましくはコンプレックス1、2、及び3は、多峰性生成物、特に二峰性生成物の低分子量成分を製造するために特に有利である。多峰性生成物は少なくとも二峰性の分子量分布を有する、これは、本特許出願の目的のためには、分子量分布が最大点から始まる1つの側部上に少なくとも2つの変曲点を有することを意味する。単峰性分子量分布は、分子量分布が単一の最大点を有することを意味する。
本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を用いることにより、特に好ましい態様を用いることにより、単峰性分子量分布を有するエチレンの低分子量ホモポリマー及びコポリマーを製造することができる。特に、100000以下の分子量Mを有するポリエチレンを製造することができる。好ましくは50000以下、特に40000以下、より好ましくは5000〜35000の間の分子量Mを有するポリエチレンを製造することができる。本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を用いることによって、特に鉄コンプレックス(A)を用いることによって、特にコンプレックス1、2,及び3を用いることによって製造されるポリエチレンの重量平均分子量Mと数平均分子量Mとの間の比である多分散指数Qは、25以下、好ましくは20以下である。特に多分散指数Qは、5〜18の間、好ましくは5〜15の間である。
触媒系、特に上記に記載の好ましい触媒系の活性成分として本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)を用いることにより、記載した方法にしたがってエチレンのホモポリマー及びコポリマー並びに両方の混合物を製造することができる。本発明にしたがって製造されるポリエチレンの分子量分布は、単峰性、二峰性、又は多峰性であることができる。特に、分子量分布は単峰性又は二峰性である。特に、1000000以下の分子量Mを有するポリエチレンを製造することができる。好ましくは、500000以下、特に300000以下、より好ましくは70000〜250000の間の分子量Mを有するポリエチレンを製造することができる。本発明の金属コンプレックス(A)及び/又は(A’)、好ましくは金属コンプレックス(A)、特にコンプレックス1、2、及び3を含む触媒系を用いることによって製造することができるポリエチレンの多分散指数Qは、50以下、好ましくは30以下、特に好ましくは25以下である。5〜25の間の多分散指数Qが更により好ましい。
本発明の金属コンプレックス及び触媒系を用いることによって、特に好ましい態様を用いることによって製造されるポリエチレンは、繊維、フィルム、及び成形品を製造するために用いることができる。
以下の実施例により発明の範囲を限定することなく本発明を説明する。
合成及び重合は全てアルゴン雰囲気下で行った。全ての溶媒は、使用前にアルゴンでフラッシュしモレキュラーシーブ上で乾燥した。
記載されている測定値は以下のようにして測定した。
ポリマー濃度を0に外挿することによる粘度数の限界値である固有粘度[η]の測定は、EN−ISO−1628−1にしたがって、自動Ubbelohde粘度計(Lauda PVS1)を用い、溶媒としてデカリンを用いて、130℃において行った。
モル質量分布、及びM、M、並びにそれらから誘導されるQ=M/Mの測定は、DIN−55672−1に基づく方法、及び直列に接続した以下のカラム:3×SHODEX AT 806MS、1×SHODEX UT 807、及び1×SHODEX AT-Gを用いて、以下の条件:溶媒=1,2,4−トリクロロベンゼン(0.025重量%の2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールによって安定化);流量=1mL/分;注入体積=500μL;温度=135℃;ポリエチレン標準試料を用いて較正;において、WATERS 150C上での高温ゲル透過クロマトグラフィーを用いて行った。評価は、WIN-GPC(HS-Entwicklungsgesellschaft fur wissenschaftliche Hard- und Software mbH, Ober-Hilbersheim)を用いて行った。
密度[g/cm]はISO−1183にしたがって測定した。
下表中の略号は次の通りである。
[η]:固有粘度;
t(poly):重合時間;
polymer(ポリマー):ポリマーの量;
pol.:重合;
density(密度):ポリマー密度;
compl.(コンプレックス):鉄コンプレックス;
cat.:触媒;
eq:当量;
activ.(活性):1時間あたりの用いた触媒1gあたりに得られたポリマーのグラム数での触媒の生産性;
MAO:メチルアルミノキサン;
IPRA:イソプレニルアルミノキサン;
THF:テトラヒドロフラン;
Mw:重量平均分子量;
Mn:数平均分子量;
Q=Mw/Mn:多分散指数。
リガンドの製造:
Figure 0005462634
ジアセチルピリジン(35g、0.214ミリモル、1当量)、2,4−ジメチル−6−クロロアニリン(76.77g、0.493ミリモル、2.3当量)、及びSicapent(45g)を、25℃においてTHF(1200mL)中に溶解した。溶液を20時間還流した。還流下で20時間後、更なる量のアニリン(25g)及びSicapent(25g)を加えた。還流下で40時間後、黄色の懸濁液を濾過し、ケーキをTHF(2×75mL)で洗浄した。THFの85%〜90%を除去するために母液を濃縮した。次に、MeOH(430mL)を加えた。得られた懸濁液を45℃に加熱し、同じ温度で濾過した。フリット上の黄色の粉末を、25℃においてMeOH(2×50mL)で洗浄し、真空下で乾燥した。68.7gの黄色の粉末が回収された(ジアセチルピリジンに対して73%)。
1H-NMR, CDCl3: 8.49 (d, 2H, pyr), 7.92 (t, 1H, pyr), 7.12 (brs, 2H, Ar), 6.96 (brs, 2H, Ar), 2.31 (s, 12H, 4xCH3Ar), 2.08 (s, 6H, 2xCH3イミン)。
鉄コンプレックス(A)の製造:
実施例1:
コンプレックス1の製造:
ペンタン中のMeSiCHLi/1Mの溶液(1.79mL、1.79ミリモル、2.1当量)を、撹拌下、−30℃において、ジエチルエーテル(15mL)中のFeCl(THF)1.5(0.2g、0.85モル、1当量)の懸濁液に滴加した。−30℃において30分間撹拌した後、同様に−30℃に保持したジエチルエーテル(10mL)中のモノ脱プロトン化リガンド[[2,6−((4,6−(Me)−2−Cl−C)N−C=CH)][2,6−((4,6−(Me)−2−Cl−C)N=C(CH)]−CN]Li(0.38g、0.85モル、1当量)の溶液(Organometallics 2002, 21, 3088-90にしたがって2工程で製造した;第1工程:25℃においてジエチルエーテル中のリガンドにMeLi(1当量)を加える;第2工程:後者を還流下においてトルエン中で15分間撹拌し、濃縮し、ジエチルエーテル中で希釈する)を加えた。−30℃において1時間後、懸濁液を撹拌して25℃にし、濾過した。溶媒を濃縮し、残渣をTHF中に溶解した。撹拌下でヘキサンを加えて懸濁液を与え、これを濾過した。褐色の粉末を真空下で乾燥し、回収した(0.34g、48%)。
実施例2:
コンプレックス2の製造:
ペンタン中のMeSiCHLi/1Mの溶液(2.28mL、2.28ミリモル、2当量)を、25℃において、THF(8mL)中の2,6−((4,6−(Me)−2−Cl−C)N=C(CH))−CN(0.5g、1.14ミリモル)の溶液に1滴づつ加えた。1時間撹拌した後、室温において、THF(8mL)中のFeCl(0.184g、1.14ミリモル、1当量)の溶液をジ脱プロトン化リガンドに加えた。混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を蒸発させた後、得られた残渣をトルエン(2×15mL)で抽出し、濾過してLiClを除去した。トルエンを濃縮して5gにし、0℃において一晩保存した。沈殿物を濾過し、真空下で乾燥して、コンプレックス2の緑色の粉末を得た(0.509g、85%)。
実施例3:
コンプレックス3の製造:
リチウムジイソプロピルアミドの溶液(2M/THF、0.29mL、0.57ミリモル、1当量)を、−30℃において、ジエチルエーテル(5mL)中の2,6−((4,6−(Me)−2−Cl−C)N=C(CH))−CN(0.25g、0.57ミリモル、1当量)の溶液に1滴づつ加えた。添加を行ったら直ぐに、反応液を室温において1時間撹拌した。次に、ジエチルエーテル(5mL)中のFeCl(0.092g、0.57ミリモル、1当量)の溶液を、室温においてモノ脱プロトン化リガンドに加えた。混合物を室温で一晩撹拌した。溶媒を蒸発させた後、得られた残渣をジエチルエーテルで2回(2×2.5mL)洗浄し、真空下で乾燥した(母液は廃棄した)。次に、緑色の粉末をCHClで抽出し、濾過してLiClを除去した。CHClを蒸発させ、残渣をペンタンと共に粉砕した。懸濁液を濾過し、真空下で乾燥して、コンプレックス3の緑色の粉末を得た(0.09g、30%)。
コンプレックス1〜3を用いた重合プロセスA:
接触温度計、テフロンブレード撹拌機、気体導入管、凝縮器、及び加熱マントルを接続した1Lの4口フラスコ内において、触媒1〜3を含む重合実施例1〜9を行った。このフラスコ内に250mLのトルエンを与え、対応する量のコンプレックスをアルゴン下40℃において加えた。溶液を75℃に10分間加熱して、コンプレックスを完全に溶解させた。次に、溶液を40℃に冷却し、表1に記載する対応する量のメチルアルミノキサン溶液(MAO、トルエン中4.75M、Crompton)を加えた。消費に応じて10〜40L/時のエチレンを、溶液を通してパイプで注入した。この溶液を通して、水素を、エチレン流の1/4に相当するような量でパイプで注入した。1−ヘキセンを、最初は10mL加えた。5分後、全量で13mLが加えられるまで、1分あたり1mLの1−ヘキセンを加えた。エチレンの添加を停止して重合を停止し、溶液を通してアルゴンをパイプで注入した。15mLの濃塩酸及び50mLのメタノールの混合物を加えることによってMAOを完全に分解した。15分間撹拌した後、250mLのメタノールを加えて、これによってポリマーを完全に沈殿させた。ガラスフィルターフリットによってポリマーを濾別し、メタノールで3回洗浄し、真空下70℃において乾燥した。全ての重合データ及び生成物データを表1に要約する。
Figure 0005462634
触媒1〜3の製造:
実施例4:
コンプレックス2をSiO担体上に固定化して触媒1を形成した。この目的のために、噴霧乾燥シリカ(XPO-2326、Grace)を予備処理のために600℃において6時間加熱した。次に、5.5mgのコンプレックス2、0.25mLのMAO(トルエン中4.75M、Crompton、895ミリモル)、及び2.5mLのトルエンの混合物を室温において30分間撹拌し、撹拌しながら0.35gの予備処理した担体材料を加え、得られた混合物を室温において更に2時間撹拌した。鉄とアルミニウムとのモル比は1:100であった。固体を、自由流動するまで減圧下で乾燥した。0.4gの触媒1が得られた。
実施例5:
実施例4にしたがってコンプレックス3をSiO担体上に固定化して触媒2を形成した。この目的のために、18.2mgのコンプレックス3、0.7mLのMAO(トルエン中0.85M、Crompton、895ミリモル)、及び1mLのトルエンの混合物を、1.2gの予備処理した担体材料と一緒に用いた。鉄とアルミニウムとのモル比は1:100であった。固体を、自由流動するまで減圧下で乾燥した。2gの触媒2が得られた。
触媒1及び2を用いた重合プロセスB:
触媒1及び2を用いる重合実施例を1Lの気相オートクレーブ内で行った。100gのポリマー種(HDPE、>1mmで篩別、80℃において6時間加熱)をオートクレーブ内に配置した。オートクレーブを排気し、アルゴンで圧力を1.013barに上昇させた。ヘプタン中のCostelan AS 100(Costenobleから)の溶液(50mg/mL)1mL及びヘプタン中のIPRAの溶液(50mg/mL)4mLを加えた。次に、対応する量の触媒をアルゴン下で加えた。その後、アルゴンで10barに、及びエチレンで20barに加圧した。場合によっては、1−ヘキセンを、1Lのエチレンに対して0.07mLの比で連続的に加えた。場合によっては、水素を、1Lのエチレンに対して3mLの比で連続的に加えた。圧力を20barに60分間保持した。次に、圧力を5分間で0mbarに低下させた。全反応中において内部温度を70℃に保持した。次に、生成物を篩別した(0.5mmの篩)。全ての重合及び生成物データを表2に要約する。
Figure 0005462634
複合触媒の製造:
実施例6:
実施例4にしたがって鉄コンプレックス及びハフノセンをSiO担体上に固定化して触媒3を形成した。この目的のために、11.15mg(0.02ミリモル)のコンプレックス3、39.2mg(0.08ミリモル)のビス(n−ブチルシクロペンタジエニル)ハフニウムジクロリド、1.7mLのMAO(トルエン中4.75M、Crompton、895ミリモル)、及び1mLのトルエンの混合物を、1.3gの予備処理した担体と一緒に用いた。(鉄+ハフニウム)とアルミニウムとのモル比は1:100であった。固体を、自由流動するまで減圧下で乾燥した。2gの触媒3が得られた。
重合プロセスC:
触媒1及び3を用いる重合実施例を1Lの気相オートクレーブ内で行った。100gのポリマー種(HDPE、>1mmで篩別、80℃において6時間加熱)をオートクレーブ内に配置した。オートクレーブを排気し、アルゴンで圧力を1.013barに上昇させた。ヘプタン中のCostelan AS 100(Costenobleから)の溶液(50mg/mL)1mL及びヘプタン中のIPRAの溶液(50mg/mL)4mLを加えた。次に、対応する量の触媒をアルゴン下で加えた。その後、アルゴンで10barに、次にエチレンで20barに加圧した。場合によっては、1−ヘキセンを、1Lのエチレンに対して0.07mLの比で連続的に加えた。場合によっては、水素を、1Lのエチレンに対して3mLの比で連続的に加えた。圧力を20barに60分間保持した。次に、圧力を5分間で0mbarに低下させた。全反応中において内部温度を70℃に保持した。最後に、生成物を篩別した(0.5mmの篩)。全ての重合及び生成物データを表3に要約する。
Figure 0005462634

Claims (12)

  1. 式(Ia):
    Figure 0005462634

    (式中、変数は以下の意味を有する;
    1A〜R2Aは、互いに独立して、水素またはC〜C20アルキル;
    3A〜R5A、R8A、およびR10Aは、互いに独立して、水素またはC〜C22アルキル;
    15Aは、水素またはC〜C20アルキル;
    17AおよびR19Aは、互いに独立して、水素またはC〜C22アルキル
    1A〜E3Aは炭素;
    uは1であり;
    は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し
    sは、1、2、3、又は4であり;
    tは0〜4であり;
    1Aは、アミン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、スルフィド、およびホスフィンからなる群より選択される中性ドナーであり;
    7AおよびR16Aは、塩素または臭素であり;
    6A、R9A、R18A、およびR20Aは、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、またはt−ブチルである)
    の鉄コンプレックス(A)
  2. 式(コンプレックス3):
    Figure 0005462634

    で表される、請求項1に記載の鉄コンプレックス(A)。
  3. 式(Ib):
    Figure 0005462634

    (式中、変数は以下の意味を有する;
    1A〜R2Aは、互いに独立して、水素またはC〜C20アルキル;
    3A〜R5A、R8A、およびR10Aは、互いに独立して、水素またはC〜C22アルキル;
    21A〜R22Aは、互いに独立して、水素またはC〜C20アルキル;
    17AおよびR19Aは、互いに独立して、水素またはC〜C22アルキル;
    1A〜E3Aは、炭素を表し;
    uは1であり;
    は、互いに独立して、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、BF 、PF 、又は嵩高の非配位アニオンを表し;
    sは、1、2、3、又は4であり;
    1A、D2Aは、アミン、アルコール、エーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、スルフィド、およびホスフィンからなる群より選択される中性ドナーであり;
    t、yは、0〜4であり;
    は、リチウム、ナトリウム、およびカリウムからなる群より選択される単正荷電のカチオンであり;
    xは、0、1、又は2であり;
    zは、0、−1、又は−2であり;
    7AおよびR16Aは、塩素または臭素であり;
    6A、R9A、R18A、およびR20Aは、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチル、i−ブチル、またはt−ブチルである)
    の請求項1に記載の鉄コンプレックス(A)。
  4. 式(コンプレックス1)または式(コンプレックス2):
    Figure 0005462634

    で表される請求項3に記載の鉄コンプレックス(A)。
  5. 請求項1または3に記載の少なくとも1つの鉄コンプレックス(A)を、少なくとも1種類の活性化剤(B)、及び/又は少なくとも1種類の有機及び/又は無機担体(C)、及び/又は少なくとも1種類のオレフィン重合のために好適な更なる触媒(D)、及び/又は少なくとも1種類の元素周期律表の第1、2、又は13族の金属化合物(E)と組みあわせて含む、オレフィン重合用の触媒系。
  6. 請求項5に記載の触媒系、及び1:0.1〜1:1000の質量比でその上に重合した1種類以上の線状C〜C10−1−アルケンを含む予備重合触媒系。
  7. エチレンと1−オレフィンを重合又は共重合するための請求項1または3に記載の鉄コンプレックスの使用。
  8. エチレンと1−オレフィンを重合又は共重合するための請求項5に記載の触媒系の使用。
  9. 請求項1または3に記載の鉄コンプレックスの存在下でオレフィンを重合又は共重合することによるポリオレフィンの製造方法。
  10. 請求項5に記載の触媒系の存在下でオレフィンを重合又は共重合することによるポリオレフィンの製造方法。
  11. 請求項9又は10のいずれかに記載の方法にしたがってポリオレフィンを製造し、
    当該ポリオレフィンを、繊維、フィルム、又は成形品を製造するために使用する方法。
  12. 請求項9又は10のいずれかに記載の方法によってポリオレフィンを製造し、当該製造したポリオレフィンから繊維、フィルム、又は成形品製造する方法。
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