JP5990591B2 - 触媒組成物およびニトリルゴムの水素化のためのそれらの使用 - Google Patents

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Description

本発明は、ある一定のモル比でのメタセシス活性を持ったルテニウムまたはオスミウムベースの錯体触媒と特異的な共触媒とをベースにする新規触媒組成物に、およびニトリルゴムをかかる新規触媒組成物の存在下で選択的に水素化する方法に関する。
略して「NBR」とも命名される、用語「アクリロニトリル−ブタジエンゴム」または「ニトリルゴム」は、広範に解釈されるものとし、少なくとも1つのα,β−不飽和ニトリルと、少なくとも1つの共役ジエンと、必要ならば、1つ以上のさらなる共重合性モノマーとのコポリマーまたはターポリマーであるゴムを意味する。
略して「HNBR」とも言われる、水素化NBRは、NBRの水素化によって商業的に生産されている。したがって、ジエンベースのポリマー中の炭素−炭素二重結合の選択的な水素化が、ニトリル基および(他の共重合性モノマーがポリマー鎖中へ導入されたときのカルボキシル基などの)他の官能基に影響を及ぼすことなく行われなければならない。
HNBRは、非常に良好な耐熱性、優れた耐オゾン性および耐化学薬品性ならびにまた優れた耐油性を有する特殊ゴムである。HNBRの上述の物理的および化学的特性は、非常に良好な機械的特性、特に高い耐摩耗性と関係している。こういう訳で、HNBRは様々な用途で幅広い使用を見いだしている。HNBRは、たとえば、自動車部門でシール、ホース、ベルトおよび減衰エレメント用に、およびまた石油探査の分野で固定子、油井シールおよびバルブシール用に、およびまた航空機産業、エレクトロニクス産業、機械工学および造船での多数の部品用に使用されている。水素化反応中の架橋なしの、95%よりも高い水素化転化率、または5%未満の残存二重結合(RDB)含有量および得られたHNBR中の約2.5%未満のゲルレベルが、これらの分野でのHNBRの高性能用途を確実にし、かつ、最終生成物の優れた加工性を保証する閾値である。
HNBR中の共重合ジエン単位の水素化率は、50〜100%の範囲で変わってもよいが、所望の水素化率は、約80〜約100%、好ましくは約90〜約99.9%である。HNBRの商用グレードは、18%よりも下の不飽和の残存レベルとおおよそ約50%以下のアクリロニトリルの含有量とを典型的には有する。
NBRの水素化を、均一水素化触媒または不均一水素化触媒のいずれかを使って実施することが可能である。使用される触媒は通常、ロジウム、ルテニウムまたはパラジウムをベースとするが、白金、イリジウム、レニウム、オスミウム、コバルトまたは銅を金属として、または好ましくは金属化合物の形態としてのいずれかで使用することもまた可能である(たとえば、(特許文献1)、(特許文献2)、(特許文献3)、(特許文献4)、(特許文献5)、(特許文献6)、(特許文献7)、(特許文献8)、(特許文献9)および(特許文献10)を参照されたい)。均一相での水素化のための好適な触媒および溶媒は、(特許文献2)および(特許文献11)から公知である。
また商業目的のためには、NBRの水素化によるHNBRの製造は、多くの場合ロジウムまたはパラジウムをベースとする不均一遷移金属触媒または均一遷移金属触媒のいずれかを使用することによって有機溶媒中で行われる。かかる方法は、触媒金属についての高価格および触媒金属除去/リサイクルに関わるコストなどの欠点に悩まされる。これは、オスミウムおよびルテニウムなどの、より安価な貴金属をベースとする代わりの触媒の研究開発につながってきた。
代わりのNBR水素化方法は、Osベースの触媒を使用して行うことができる。NBR水素化に優れて好適な一触媒は、(非特許文献1)に記載されているようなOsHCl(CO)(O)(PCyである。この触媒を使用する水素化の速度は、研究された反応条件の全体範囲にわたってWilkinson触媒(RhCl(PPh)によってもたらされるものよりも優れている。
Ruベースの錯体もまた、ポリマー溶液水素化のための良好な触媒であり、Ru金属についての価格は、さらにより安価である。Ru−PPh錯体およびRuHCl(CO)L(Lは嵩高いホスフィンである)触媒系は、(非特許文献2)に開示されているようにNBRの定量的水素化をもたらす。かかる水素化中に、触媒活性を維持するために遊離ホスフィン配位子を添加することは必要ではない。しかし、それらは、ゲル形成する傾向があり、水素化中にある程度の架橋を引き起こす可能性がある。
しかし、これらの上述のOsまたはRu触媒は、水素化のみのための活性触媒であり、メタセシス反応のためには活性ではない。それ故、これらのタイプのOsまたはRu触媒は、NBRメタセシス/分解のために使用して低下した分子量のNBRを製造することができない。
HNBR製造の別の問題は、低いMooney粘度のHNBRが商業的に入手可能なNBRの直接水素化によって製造するのが困難であることである。比較的高いMooney粘度は、HNBRの加工性を制限する。多くの用途が、より低い分子量およびより低いMooney粘度のHNBRグレードを理想的には使用するであろう。これは、加工性の決定的な改善を与えるであろう。
長い間、主として2つの理由で、確立された直接NBR水素化方法を用いて55よりも下の範囲のMooney粘度(100℃でのML1+4)に相当するまたは約Mw<200,000g/molの重量平均分子量の低いモル質量を有するHNBRを大規模に製造することは可能ではなかった:第1に、大幅に増加したMooney粘度のHNBRポリマーが得られることを意味するMooney粘度の激しい増加が、NBRの水素化中に起こる。Mooney増加率(MIR)は、NBRグレード、水素化レベルおよびNBR原料の特質に依存して、一般に約2またはさらに上である。こうして、市販されるHNBRのMooney粘度範囲は、NBR出発原料のMooney粘度の下限によって限定される。第2に、水素化のために使用されるNBR原料のモル質量は、ゴムが余りにも粘着性になるためにさもなければ利用可能なNBR工業プラントでのワークアップがもはや可能ではないので、意のままに低下させることがでない。確立された工業プラントで難なくワークアップすることができるNBR原料の最低のMooney粘度は、約30Mooney単位(100℃でのML1+4)の範囲にある。かかるNBR原料を使用して得られる水素化ニトリルゴムのMooney粘度は、ほぼ55程度のMooney単位(100℃でのML1+4)である。Mooney粘度は、ASTM標準D 1646に従って測定される。
さらに最近の先行技術では、この問題は、30未満のMooney単位のMooney粘度(100℃でのML1+4)またはMw<200000g/molの重量平均分子量までの減成により水素化前にニトリルゴムの分子量を低下させることによって解決される。分子量の低下は、メタセシス触媒の存在下でのNBRのメタセシスによって達成される。(特許文献12)および(特許文献13)は、たとえば、オレフィンメタセシスによるニトリルゴム出発ポリマーの分解とその後の水素化とを含む方法を記載している。ニトリルゴムは、第1工程で共オレフィンとオスミウム、ルテニウム、モリブデンまたはタングステン錯体をベースとする特異的な触媒との存在下で反応させられ、第2工程で水素化される。得られた水素化ニトリルゴムは、30000〜250000の範囲の重量平均分子量(Mw)、3〜50の範囲のMooney粘度(100℃でのML 1+4)および2.5未満の多分散指数PDIを有する可能性がある。メタセシス反応は、分解したニトリルゴムが、分解反応が完了した後に溶媒から必ずしも単離される必要がないように、その後の水素化と同じ溶媒中で有利には実施される。たとえば、Grubbs I(ベンジリデンビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム)、Grubbs II(ベンジリデン[1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]トリシクロヘキシルホスフィンジクロロルテニウム)、Grubbs III(ベンジリデン[1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ−ビス(3−ブロモピリジン)ルテニウム)、Hoveyda−Grubbs II([1,3−ビス−(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン]ジクロロ(o−イソプロポキシフェニルメチレン)ルテニウム)(たとえば(特許文献14)を参照されたい)および多数のフルオレニリデンベースの錯体触媒(たとえば(特許文献15)を参照されたい)のような多数のRuベースのメタセシス触媒が、ニトリルゴムのメタセシスのためによく知られている。
(特許文献16)は、一般構造
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムであり、
およびXはそれぞれ、クロロまたはRCOOであり、かかるRCOO中のRはC〜C20アルキルもしくはそれらの誘導体であり、
Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、電子供与性錯体配位子であり、
Yは、酸素、硫黄、窒素またはリンであり;
Rは、H、ハロゲン原子、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、C〜C20シラニル、C〜C20シラニルオキシ、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20複素環、C〜C20複素環式アリール、スルフィニル、スルホニル、ホルミル、C〜C20カルボニル、C〜C20エステル、C〜C20アミド、C〜C20ウラミドもしくは誘導体またはC〜C20スルホンアミド基であり;
およびRはそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C20アルキルもしくは誘導体、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、C〜C20シラニルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20複素環式アリール、C〜C20エステル、C〜C20アミド、C〜C20ウラミドもしくは誘導体またはC〜C20スルホンアミド基であり;
は、H、C〜C20アルキルもしくは誘導体、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、C〜C20シラニル、C〜C20シラニルオキシ、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ.C〜C20複素環、C〜C20複素環式アリール、スルフィニル、スルホニル、C〜C20カルボニル、C〜C20エステル、C〜C20アミド、C〜C20ウラミドもしくは誘導体またはC〜C20スルホンアミド基であり;
EWGは、C〜C20アミノスルホニル(SONR)、ホルミル、C〜C20カルボニル、C〜C20エステル、C〜C20アミノカルボニル(CONR)、アミド、クロロ、フルオロ、C〜C20ウラミドもしくは誘導体またはC〜C20スルホンアミド基である]
を有するルテニウム錯体触媒を開示している。
(特許文献16)はさらに、これらの触媒が、閉環オレフィンメタセシス反応、分子間オレフィンメタセシス反応、およびオレフィンメタセシス重合反応などのオレフィンメタセシス反応に使用できると述べている。実施例は、ある種の広く開示された触媒の存在下での分子内閉環メタセシスによる低分子量物質の製造を示している。(特許文献16)は、これらの触媒がポリマー、特にニトリルゴムの分子量を減成するために使用できるという開示も、それらが任意の水素化活性を示すという開示も提供していない。
さらにその上同時メタセシスおよび水素化方法は、先行技術から公知である。(特許文献17)では、低い分子量と当該技術分野で公知のものよりも狭い分子量分布とを有する水素化ニトリルゴムの製造は、ニトリルゴムをメタセシス反応および水素化反応に同時にかけることによって実施されている。反応は、ルテニウムまたはオスミウムベースの5配位錯体触媒、特に1,3−ビス(2,4,6−トリメチルフェニル)−2−イミダゾリジニリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(フェニルメチレン)ジクロリド(Grubbs第2世代触媒とも呼ばれる)の存在下で行われる。しかし、(特許文献17)は、2つの同時に起こる反応、すなわち、メタセシスおよび水素化に影響を与える方法、またはメタセシスおよび水素化に関してそれぞれの触媒の活性を制御する方法のいかなる開示も教示も提供していない。
(特許文献18)はまた、当該技術分野で公知のものよりも低い分子量と狭い分子量分布とを有する水素化ニトリルゴムを製造するために、ニトリルゴムを特異的に画定された6配位ルテニウムまたはオスミウムベースの触媒の存在下で、水素の存在下で組み合わせたそして同時のメタセシスおよび水素化反応にかける方法を開示している。かかる方法は、一般式(I)〜(III)
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
およびXは、同一であるかまたは異なる配位子、好ましくはアニオン性配位子であり、
およびZは、同一であるかまたは異なり、かつ中性の電子供与体配位子であり、
およびRはそれぞれ独立して、Hまたはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、カルボキシレート、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルおよびアルキルスルフィニルラジカルからなる群から選択される置換基であり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよく、
Lは配位子である]
の少なくとも1つの触媒を使用することによって行われる。
(特許文献19)はまた、低い分子量と狭い分子量分布とを有する水素化ニトリルゴムを製造するために、ニトリルゴムを特異的に画定された5配位ルテニウムまたはオスミウムベースの触媒の存在下で、水素の存在下で組み合わせたそして同時のメタセシスおよび水素化反応にかける別法を開示している。かかる方法は、一般式(I)
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RラジカルまたはP−Rラジカルであり、
およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、
は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニル、CR13C(O)R14もしくはアルキルスルフィニル部分であり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよく、
13は、水素またはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニル部分であり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよく;
14は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニル部分であり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよく;
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、H、有機もしくは無機ラジカルであり、
は、Hまたはアルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールラジカルであり、
Lは配位子である]
の少なくとも1つの化合物の存在下で行われる。
しかし、(特許文献18)も(特許文献19)も、2つの同時に起こる反応、すなわち、メタセシスおよび水素化に影響を与える方法またはメタセシスおよび水素化についてそれぞれの触媒の二重活性を制御する方法のいかなる開示も教示も提供していない。
(特許文献20)は、その一般構造が本明細書で下に示される幅広い様々な触媒を開示している。
Figure 0005990591
かかる触媒は、解重合によって変性ニトリルブタジエンゴム(NBR)またはスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を提供するために使用できることが述べられている。本触媒は、それらの触媒の1つ以上を添加して先ずNBRの解重合を実施し、引き続き、水素化のために高圧下に反応器へ水素を加えることによる解重合HNBRまたはスチレン−ブタジエンゴムの製造方法に使用できることがさらに述べられている。別の実施形態では、先ず高圧下に水素を加え、次に引き続き上記の触媒の1つ以上を添加することによってHNBRを製造することが開示されている。しかし、(特許文献20)は、解重合(メタセシス)および水素化について触媒の異なる触媒活性に影響を与える方法のいかなる開示も教示も提供していない。水素化が同時に起こりながら、メタセシスが抑えられないやり方で分子量の減成をもたらすことは受け入れられている。
多数の参考文献は、先ず開環メタセシス重合(ROMP)で始まり、水素化反応がそれに続く2段階反応(いわゆる「タンデム重合/水素化反応」)でのメタセシス触媒の使用を記載している。
(非特許文献3)によれば、メタセシス触媒Grubbs Iは、先ずシクロオクテンまたはノルボルネン誘導体のROMP、次に引き続くポリマーの水素化のために使用することができる。NEtのような塩基の添加は水素化反応での触媒活性を高めることが報告されている。
(非特許文献4)はまた、官能化ノルボルネンから始まるタンデムROMP−水素化反応に関わっており、かかるタンデム反応での3つのルテニウムベースの触媒、すなわち、Grubbs I、Grubbs IIおよびGrubbs III触媒の使用を比較している。ポリマー骨格の末端上のルテニウムベース触媒は、遊離し、H、塩基(NEt)、およびメタノールとの反応によって水素化活性化学種へ変換されると記載されている。
(特許文献21)は、オルガノルテニウムまたはオスミウム化合物の存在下でシクロオレフィンを重合させ、その後重合中に得られた不飽和ポリマーを水素化触媒の添加下に水素化にかけることによる水素化ポリマーの製造方法を開示している。(特許文献21)は、いかなるクロスメタセシスも記載しておらず、メタセシスによるポリマーのいかなる分解にも関わっていない。
(非特許文献5)はまた、タンデムROMP重合/水素化反応を研究している。焦点は、ルテニウムベースのメタセシス触媒Grubbs Iの水素化分解のメカニズムにある。かかる触媒は、水素化化学に関連する条件下に二水素化物、二水素および水素化物化学種へ変換されることが示されている。しかし、不飽和ポリマーのメタセシスまたは水素化によるポリマー分解についてはまったく開示がない。
さらなる参考文献で、ビニル化合物でのメタセシス反応のクエンチングが記載されている:メタセシス反応によるニトリルゴムの分子量減成に言及する(特許文献22)、(特許文献14)、(特許文献23)、(特許文献24)、(特許文献25)、(特許文献26)、(特許文献27)、(特許文献15)、(特許文献28)、(特許文献29)ならびに通し番号(特許文献30)および(特許文献31)の2つのまだ公開されていない特許出願のような多数の特許出願は、反応混合物がメタセシス触媒を破壊するためにメタセシス反応後にビニルエチルエーテルで処理される実験を含有している。使用されるビニルエチルエーテル対メタセシス触媒のモル比は、触媒の失活によってメタセシス反応を効率的に停止するために非常に高い。前述の出願では、かかるモル比は、567:1〜17.000超:1の範囲にある。それらの特許出願のどれも、失活剤対メタセシス触媒のより低い比を選ぶことによって選択的水素化に極めて好適である、すなわち、メタセシス分解を触媒し続けることがない触媒組成物が得られるといういかなる開示もヒントも提供していない。
(非特許文献6)に、オレフィンメタセシスについてのルテニウムベースの触媒のメカニズムが開示されている。さらにその上、ルテニウムカルベンとエチルビニルエーテルとの反応は、開環メタセシス重合のクエンチング方法として利用できることが記載されている。次のスキームに示されるように、いわゆるFischerカルベン錯体が構築されると報告されている。
Figure 0005990591
(非特許文献7)に、ジ(エチレングリコール)ビニルエーテルおよびそれのアミン誘導体がまたオレフィンメタセシス触媒のための失活試薬として使用できることが開示されている。メタセシス触媒を基準として4当量のジ(エチレングリコール)ビニルエーテルの使用がメタセシス触媒を効率的に失活させるのに十分であることが実験で示されている。2当量でさえも十分であると報告されている。しかし、この参考文献は、オレフィンメタセシスに続く水素化プロセスにまったく取り組んでいない。
(非特許文献8)に、ビニルエーテル基で末端官能化されたポリイソブチレン(「PIB」)が、反応性ルテニウムアルキリデン錯体の相固定化Fischerカルベン錯体への変換によって錯体触媒を封鎖するのに役立ち得ることが示されている。さらに、動力学研究が、2当量のPIBビニルエーテルおよび15だけでなく6当量のエチルビニルエーテルとGrubbs II触媒との反応に関して提示されている。
上記から、
(1)今まで、ニトリルゴムの選択的水素化のために非常に活性である水素化触媒は公知であり、RhおよびPdベースの触媒は工業的水素化プロセスに既に使用されている;しかし、より安価なRuベースの水素化触媒は、NBR水素化のために使用されるときにゲル形成問題に依然として直面している。最も重要なことに、高い分子量のHNBRのみが、NBR水素化を触媒できるにすぎないこれらの触媒を使用することによって製造することができる。最終HNBRの分子量は、水素化触媒によってではなく、原料NBRの分子量によって決定される;
(2)ルテニウムまたはオスミウムベースのメタセシス触媒を使用するメタセシスによるニトリルゴムの分解、引き続く水素化ニトリルゴムを与えるための分解ニトリルゴムの水素化は公知であり;同じ触媒がメタセシスのためにおよび水素化のために使用される場合、かかる触媒は、NBRメタセシスのためには非常に活性であり、一方、NBR水素化のためにはそれほど活性ではない;ならびに
(3)両方を、すなわち、メタセシスおよび水素化の両方についての触媒活性を有する触媒は、制御されたやり方で使用することができない。
ことが分かる。
それ故、現在の商業的製造プロセスでは、別個の水素化触媒がNBRメタセシス工程後にNBR水素化のために反応系へ添加される。このようにして、制御された分子量のHNBRは製造することができるが、2つの触媒(メタセシス用の1つおよび水素化用の1つ)が高い反応効率を達成するために必要とされる。
しかし、今まで、そのメタセシス活性について別に知られている一種のルテニウムまたはオスミウムベースの触媒を使用するだけで制御された分子量、それ故制御可能なMooney粘度の水素化ニトリルゴムの製造を報告するただ1つの文献もない。また、今まで、高い転化率へのNBR水素化のために非常に低い濃度で使用することができる水素化触媒はまったくない。今までのところ、触媒除去またはリサイクル工程が水素化後に必要とされる。
米国特許第3,700,637号明細書 独国特許出願公開第A−2539132号明細書 欧州特許出願公開第A−0134023号明細書 独国特許出願公開第A−3541689号明細書 独国特許出願公開第A−3540918号明細書 欧州特許出願公開第A−0298386号明細書 独国特許出願公開第A−3529252号明細書 独国特許出願公開第A−3433392号明細書 米国特許第4,464,515号明細書 米国特許第4,503,196号明細書 欧州特許出願公開第A−0471250号明細書 国際公開第A−02/100905号パンフレット 国際公開第A−02/100941号パンフレット 米国特許出願公開第2008/0064882号明細書 米国特許出願公開第2009/0076226号明細書 欧州特許出願公開第A−1905777号明細書 国際公開第A−2005/080456号パンフレット 国際公開第A−2011/023788号パンフレット 国際公開第A−2011/029732号パンフレット 国際公開第A−2011/079799号パンフレット 欧州特許出願公開第A−1197509号明細書 米国特許出願公開第2007/0049700号明細書 米国特許出願公開第2007/0208206号明細書 米国特許出願公開第2008/0076881号明細書 米国特許出願公開第2009/054597号明細書 米国特許出願公開第2009/0069516号明細書 米国特許出願公開第2009/0076227号明細書 米国特許出願公開第2010/0087600号明細書 米国特許出願公開第2010/0093944号明細書 EP 11153437.6号明細書 PCT/EP2011/063570号明細書
Ind.Eng.Chem.Res.,1998,37(11),4253−4261 Journal of Molecular Catalysis A:Chemical,1997,126(2−3),115−131 Organometallics,2001,20(26),5495−5497 J.Am.Chem.Soc 2007,129,4168−9 Inorg.Chem 2000,39,5412−14 J.Am.Chem.Soc.2001,123,6543−54 Tetrahedron Letters 50(2009),6103−5 Macromol.Symp.2010,297,25−32
したがって、低い触媒濃度でニトリルゴムの選択的水素化を可能にする改善された触媒組成物を提供することが本発明の目的であった。さらに、かかる改善された触媒組成物は、必要ならば、触媒組成物中に含有されるものと同じ触媒を使用して、上流メタセシス反応を可能にするように設計されるべきである。
本発明による触媒組成物は、錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(1〜550)、好ましくは1:(20〜550)の範囲の錯体触媒対共触媒のモル比で接触させることによって得られ、ここで、共触媒は、少なくとも1つのビニル基を含有しなければならず、かつ錯体触媒は、一般式(A)
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、
Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、電子供与性配位子であり、
は、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールであり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素または有機もしくは無機置換基であり、
は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)RまたはYに結合している炭素原子に隣接したC=OまたはC=Sのいずれかの構造要素を含有する基であり、
nは、0もしくは1であり、
ここで、n=1の場合、前記要素
Figure 0005990591
は、Yおよび(E)が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
(i)Yおよび(E)が単結合で結合している場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
EはCHであり、または
(ii)Yおよび(E)が二重結合で結合している場合、
Yは、NまたはPであり、
EはCHであり、
ここで、n=0の場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
かつここで、一般式(A)のすべての上記の出現において、
Rは、水素またはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールである]
を有する。
本発明はさらにその上、
a)一般式(A)による錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の錯体触媒対共触媒のモル比で接触させる工程であって、共触媒が触媒組成物を形成するために少なくとも1つのビニル基を含有しなければならない工程と、その後
b)ニトリルゴムを工程a)で形成された新規触媒組成物の存在下で水素化する工程と
を含むニトリルゴムの水素化方法に関する。
本発明の具体的な実施形態は、先ず、ニトリルゴムを共オレフィンの不在もしくは存在下で一般式(A)による錯体触媒と接触させることによってニトリルゴムをメタセシス反応での分子量減成にかける工程と、次に
a)メタセシス反応後に反応混合物中に存在する錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(1〜550)、好ましくは1:(20〜550)の範囲の錯体触媒対共触媒のモル比で接触させる工程であって、共触媒が触媒組成物を形成するために少なくとも1つのビニル基を含有しなければならない工程と、その後
b)ニトリルゴムを工程a)で形成された新規触媒組成物の存在下で水素化する工程と
を含む別法に関する。
有利なことに、新規触媒組成物は、ニトリルゴムの同時メタセシス分解なしに、ニトリルゴムの水素化反応を行うことを初めて可能にする。これは、遷移金属ベースのメタセシス触媒を使用するニトリルゴムの水素化が制御されたやり方で、すなわち、制御可能な分子量の水素化ニトリルゴムの形成下に実施できることを意味する。ニトリルゴムの分子量を水素化の間ずっと一定に保つことが可能である。あるいは、新規触媒組成物を調製するときにメタセシス触媒と共触媒との間のモル比を制御するおよび選ぶことによって所望のやり方でニトリルゴムの分子量を調整するおよび調節することもまた可能である。特に本発明は、具体的な実施形態で、第1工程でメタセシス反応のために1つのおよび同じ触媒を使用し、次にメタセシス反応の反応混合物に共触媒を添加し、それによって新規触媒組成物を調製し、その後第2工程で、メタセシスされたニトリルゴムを水素化することをうまく利用することを可能にする。共触媒は、遷移金属ベースのメタセシス触媒を含有する反応混合物に任意のメタセシス程度で添加することができ、それ故商業的に魅力的なやり方で目的に合った水素化ニトリルゴムを製造することを可能にする。さらに、本発明の水素化方法は、遷移金属ベースの触媒を非常に低い濃度で使用することを可能にし、その結果水素化後に遷移金属ベースの触媒を除去するかまたはリサイクルする必要はまったくない。
本発明に従って調製され、使用される触媒組成物は、その高い水素化活性で特徴づけられる。高い水素化率が短い反応時間で達成され得る。
本発明の上記のおよび他の態様、特徴および利点は、下記を示す添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう:
実施例1での水素化中の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例2での水素化中の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例3での水素化中の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例1〜3での水素化プロセス中の(H)NBR試料の水素化率である。 実施例5での水素化前後の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例5での水素化中の(H)NBR試料の水素化率である。 実施例6での水素化前後の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例7での水素化前後の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例8での水素化前後の(H)NBR試料のFT−IRスペクトルである。 実施例8での水素化中の(H)NBR試料の水素化率である。
本特許出願の目的のために用いられる用語「置換された」は、指示されたラジカルまたは原子上の水素原子が、指示された原子の原子価が超過されず、かつ、置換が安定な化合物をもたらすという条件で、各場合に指示された基の1つによって置き換えられていることを意味する。
本特許出願および発明の目的のためには、一般用語でまたは好ましい範囲で上にまたは下に与えられる部分、パラメータまたは説明の定義はすべて、何らかの方法で、すなわち、それぞれの範囲および好ましい範囲の組み合わせを含めて、互いに組み合わせることができる。
定義共触媒:
好ましい実施形態では、共触媒は、一般式(1)
CH=CRR’ (1)
[式中、RおよびR’は、同一であるかまたは異なり、
水素、
OR(ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール、C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CH−X]、−[(CH−X]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRを意味し、
は、同一であるかまたは異なり、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表し、
は、同一であるかまたは異なり、C〜Cアルキルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1〜5の範囲にあり、
mは、1〜10の範囲にあり、
pは、0〜5の範囲にある、または
またはここであるいは、RおよびR’が両方とも基ORを表す場合、両Rは互いに結合し、2価基−(C(R−を一緒に表してもよく、qは2、3もしくは4であり、Rは同一であるかまたは異なり、上に定義された意味を有する)、
SR、SOR、SO
(ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表す)、
N(R)、P(R
(ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、もしくは
ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜7個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1、2もしくは3つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる)、または
P(=O)(OR
(ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールを意味するものとする)
を意味するものとするが、
ただし、RおよびR’は両方とも、同時に水素を表してはならない]
を有する。
一般式(1)による共触媒において、R、R、R、R、R、R、R、RもしくはR中のすべてのアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール部分は、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アルケニルオキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的にさらに置換されていてもよい。すべての前述の部分、特にアルキル、アルケニルおよび/またはアルキニル部分は、化学的に妥当な程度に直鎖または分岐のいずれかであり得る。もちろん、指示される原子の原子価が超過されず、かつ、置換が安定な化合物をもたらすという上記の条件は、満たされるものとする。
RおよびR’がORを表す場合、両方のかかるRは互いに結合し、2価基−(C(R−を一緒に表すことができ、qは、2、3、4もしくは5であり、Rは、同一であるかまたは異なり、上に式(1)に関して定義された意味を有する。かかる場合には、2価基が結合している2個の酸素原子および隣接ビニル炭素原子と一緒に2価基によって環状構造が形成される。
本発明の別の実施形態では、触媒組成物は、一般式(1)
CH=CRR’ (1)
[式中、Rは水素であり、R’は、
OR(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C24ヘテロアリール、−C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CHX]、−[(CHX]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRであり、
は、同一であるかまたは異なり、H、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C20ヘテロアリールを表し、
は、同一であるかまたは異なり、C〜Cアルキルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1〜4の範囲にあり、
mは、1〜5の範囲にあり、
pは、0〜5の範囲にある)、
SR、SOR、SO
(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを表す)、
N(R)、P(R
(ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、または
ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜7個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1、2もしくは3つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる)、または
P(=O)(OR
(ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとする)
を意味するものとする]
を有する少なくとも1つ、好ましくは1つの共触媒を使用して得られる。
本発明の別の実施形態では、触媒組成物は、一般式(1)
CH=CRR’ (1)
[式中、RおよびR’は、同一であるかまたは異なり、
OR(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C24ヘテロアリール、−C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CHX]、−[(CHX]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRであり、
は、同一であるかまたは異なり、H、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C20ヘテロアリールを表し、
は、同一であるかまたは異なり、C〜Cアルキルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1〜4の範囲にあり、
mは、1〜5の範囲にあり、
pは、0〜5の範囲にあり、
またはここであるいは、RおよびR’が両方とも基ORを表す場合、両Rは互いに結合し、2価基−(C(R−を一緒に表してもよく、qは2、3もしくは4であり、Rは同一であるかまたは異なり、上に定義された意味を有する)、
SR、SOR、SO
(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを表す)、
N(R)、P(R
(ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、または
ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜7個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1、2もしくは3つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる)、または
P(=O)(OR
(ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、C〜C16アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとする)
を意味するものとする]
を有する少なくとも1つ、好ましくは1つの共触媒を使用して得られる。
本発明の別の好ましい実施形態では、触媒組成物は、上に記載された一般式(1)
CH=CRR’ (1)
[式中、Rは水素であり、R’は、
OR(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CHX]、−[(CHX]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRであり、
は、同一であるかまたは異なり、H、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを表し、
は、同一であるかまたは異なり、メチル、エチルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1、2もしくは3であり、
mは、1、2、3、もしくは4であり、
pは、0、1、2、3もしくは4である)、
SR、SOR、SO
(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを表す)、
N(R)、P(R
(ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、または
ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜5個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1もしくは2つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる)、または
P(=O)(OR
(ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14−ヘテロアリールを意味するものとする)
を意味するものとする]
を有する少なくとも1つ、好ましくは1つの共触媒を使用して得られる。
本発明の別の好ましい実施形態では、触媒組成物は、上に記載された一般式(1)
CH=CRR’ (1)
[式中、RおよびR’は、同一であるかまたは異なり、
OR(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CHX]、−[(CHX]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRであり、
は、同一であるかまたは異なり、H、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを表し、
は、同一であるかまたは異なり、メチル、エチルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1、2もしくは3であり、
mは、1、2、3、もしくは4であり、
pは、0、1、2、3もしくは4である、
またはここであるいは、RおよびR’が両方とも基ORを表す場合、両Rは互いに結合し、2価基−(C(R−を一緒に表してもよく、qは、2、もしくは3であり、Rは、同一であるかまたは異なり、水素またはC〜Cアルキルを表す)、
SR、SOR、SO
(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを表す)、
N(R)、P(R
(ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、または
ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜5個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1もしくは2つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる)、または
P(=O)(OR
(ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、C〜C12アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C12アルケニル、C〜C12アルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを意味するものとする)
を意味するものとする]
を有する少なくとも1つ、好ましくは1つの共触媒を使用して得られる。
本発明の別のより好ましい実施形態では、触媒組成物は、式中、
Rが水素であり、R’が、
OR(ここで、Rは、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル、−C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CHO]、−[(CHO]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
ここで、
は、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニルを表し、
は、同一であるかまたは異なり、メチル、エチルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
は、(CH−O−CH=CHを表し、
nは、1、もしくは2であり、
mは、1、2、もしくは3であり、
pは、0、1、もしくは3である)
を表す上に記載された一般式(1)を有する1つの共触媒を使用して得られる。
一般式(1)による共触媒の上述の好ましい、より好ましいおよび最も好ましい実施形態すべてで、R、R、R、R、R、R、R、RもしくはR中のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール部分は、1つ以上のC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル部分で任意選択的にさらに置換されていてもよい。すべての前述の置換基、特にアルキル、アルケニルおよび/またはアルキニル部分は、化学的に妥当な程度に直鎖または分岐のいずれかであり得る。
本発明のさらにより好ましい実施形態では、次式:
Figure 0005990591
Figure 0005990591
Figure 0005990591
を有する1つ以上の共触媒が、新規触媒組成物の調製のために使用される。
本発明の別のまた好ましい実施形態では、共触媒は、RおよびR’が両方ともOR(ここで、かかるRは一緒に、上に定義されたような2価基を形成する)を表す新規触媒組成物の調製のために使用され、ここで、かかる特異的な共触媒は次式を有し、Rは一般式(1)について概要を記載されたのと同じ意味を有する。
Figure 0005990591
触媒:
本発明による触媒組成物は、一般式(A)
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、
Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、電子供与性配位子であり、
は、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールであり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素または有機もしくは無機置換基であり、
は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)RまたはYに結合している炭素原子に隣接したC=OまたはC=Sのいずれかの構造要素を含有する基であり、
nは、0もしくは1であり、
ここで、n=1の場合、前記要素
Figure 0005990591
は、Yおよび(E)が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
(i)Yおよび(E)が単結合で結合している場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
EはCHであり、または
(ii)Yおよび(E)が二重結合で結合している場合、
Yは、NまたはPであり、
EはCHであり、
ここで、n=0の場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
かつここで、一般式(A)のすべての上記の出現において、
Rは、水素またはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールである]
の触媒を使用することによって得られる。
一般式(A)に従った触媒の上述の、そしてさらに下に定義される好ましい、より好ましいおよび最も好ましい実施形態すべてで、それぞれの部分中のアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール部分は、1つ以上のC〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、ハロゲン、アリール、好ましくはフェニル、ヘテロアリール、好ましくはピリジニル、イミダゾリル、もしくはトリアゾリル置換基で任意選択的にさらに置換されていてもよい。すべての上述の置換基、特にアルキル、アルケニルおよび/またはアルキニル部分は、化学的に妥当な程度に直鎖もしくは分岐であり得る。
一般式(A)の触媒は、原則として公知である。このクラスの化合物の代表的なものは、たとえば、米国特許出願公開第2002/0107138 A1号明細書およびAngew Chem.Int.Ed.2003,42,4592にHoveydaらによって記載されている触媒、ならびに国際公開第A−2004/035596号パンフレット、Eur.J.Org.Chem 2003,963−966およびAngew.Chem.Int.Ed.2002,41,4038にそしてまたJ.Org.Chem.2004,69,6894−96およびChem.Eur.J 2004,10,777−784にGrelaによって記載されている触媒である。このクラスの触媒のさらなる代表的なものは、欧州特許出願公開第A−1905777号明細書に記載されている触媒である。これらの触媒は、商業的に入手可能であるか、引用された参考文献に記載されているように調製することできるかのいずれかである。
一般式(A)に従った触媒の次の一般的な、好ましい、より好ましいまたは最も好ましい定義のいずれかが、意味「C〜C20複素環」および「C〜C20ヘテロアリール」に言及する限りでは、これは、それぞれの複素環もしくはヘテロアリール環が所与の炭素原子の数に加えて、安定な複素環もしくはヘテロアリール構造が形成されるような追加の数のヘテロ原子を含有することを常に暗示するものとする:安定な「C複素環」はたとえば、環中に2個の炭素原子と3個の窒素原子とを含むトリアゾリル部分であろう。
Lの定義:
一般式(A)で、Lは電子供与性配位子である。一般式(A)の触媒の一実施形態では、Lは、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子である(後者2つはまた、合わせて「Im」配位子とも言われる)。
用語「ホスフィナイト」には、たとえば、フェニルジフェニルホスフィナイト、シクロヘキシルジシクロヘキシルホスフィナイト、イソプロピルジイソプロピルホスフィナイトおよびメチルジフェニルホスフィナイトが含まれる。
用語「ホスファイト」には、たとえば、トリフェニルホスファイト、トリシクロヘキシルホスファイト、トリ第三ブチルホスファイト、トリイソプロピルホスファイトおよびメチルジフェニルホスファイトが含まれる。
用語「スチビン」には、たとえば、トリフェニルスチビン、トリシクロヘキシルスチビンおよびトリメチルスチビンが含まれる。
用語「スルホネート」には、たとえば、トリフルオロメタンスルホネート、トシレートおよびメシレートが含まれる。
用語「スルホキシド」には、たとえば、(CHS(=O)および(CS=Oが含まれる。
用語「チオエーテル」には、たとえば、CHSCH、CSCH、CHOCHCHSCHおよびテトラヒドロチオフェンが含まれる。
本出願の目的のためには、用語「ピリジン」は、たとえば、国際公開第A−03/011455号パンフレットにGrubbsによって述べられているようなすべての窒素含有配位子に対する総称として用いられる。例は、ピリジン、ピコリン(α−、β−およびγ−ピコリンを含む)、ルチジン(2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−および3,5−ルチジンを含む)、コリジン(2,4,6−トリメチルピリジン)、トリフルオロメチルピリジン、フェニルピリジン、4−(ジメチルアミノ)ピリジン、クロロピリジン、ブロモピリジン、ニトロピリジン、キノリン、ピリミジン、ピロール、イミダゾールおよびフェニルイミダゾールである。
Lがイミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子(特に明記しない限り本出願では「Im」とも合わせて言われる)である場合、これは通常、一般式(IIa)もしくは(IIb)
Figure 0005990591
[式中、
8、、R10およびR11は、同一であるかまたは異なり、水素、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C25アルカリール、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20ヘテロシクリル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニルオキシ、C〜C20アルキニルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アルコキシカルボニル、C〜C20アルキルチオ、C〜C20アリールチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、−O−C(=O)R、C(=O)R、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)、−S(=O)R、−S(=O)R、−O−S(=O)R、ハロゲン、ニトロもしくはシアノを表し;ここで、R、R、R10およびR11の意味に関するすべての上記の出現において、基Rは、同一であるかまたは異なり、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表す]
に相当する構造を有する。
適切な場合には、R、R、R10、およびR11の1つ以上は互いに独立して、1つ以上の置換基、好ましくは好ましくは直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリール、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20複素環、ならびにヒドロキシ、チオール、チオエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ニトロ、カルボン酸、ジスルフィド、カーボネート、イソシアネート、カルボジイミド、カルボアルコキシ、カルバメートおよびハロゲンからなる群から選択される官能基で置換することができ、ここで、これらの上述の置換基は、化学的な可能である程度に、ハロゲン、特に塩素もしくは臭素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から好ましくは選択される、1つ以上の置換基で順繰りに置換されていてもよい。
単に明確にするために、本特許出願において一般式(IIa)および(IIb)で記載されるイミダゾリンおよびイミダゾリジン配位子の構造は、それぞれ、このイミダゾリンおよびイミダゾリジン配位子について文献で頻繁にまた見いだされ、そしてイミダゾリンおよびイミダゾリジンのカルベン特徴を強調する構造(IIa’)および(IIb’)と等しいことが書き加えられてもよい。これは、以下に記載される関連した好ましい構造(IIIa)〜(IIIu)にも類似して適用される。
Figure 0005990591
Lが、一般式(A)の触媒においてイミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子である場合、
およびRは、同一であるかまたは異なり、好ましくは水素、C〜C24アリール、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルを表すか、またはそれらが結合している炭素原子と一緒にシクロアルキルもしくはアリール構造を形成する。
より好ましくは、
およびRは同一であり、水素、メチル、プロピル、ブチルおよびフェニルからなる群から選択される。
およびRの好ましいおよびより好ましい意味は、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルもしくはC〜C10アルコキシ、C〜Cシクロアルキル、C〜C24アリールからなる群から選択される1つ以上のさらなる置換基、ならびにヒドロキシ、チオール、チオエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ニトロ、カルボン酸、ジスルフィド、カーボネート、イソシアネート、カルボジイミド、カルボアルコキシ、カルバメートおよびハロゲンからなる群から選択される官能基で置換されていてもよく、ここで、すべてのこれらの置換基は、ハロゲン、特に塩素もしくは臭素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から好ましくは選択される、1つ以上の置換基で順繰りに置換されていてもよい。
Lが、一般式(A)の触媒においてイミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子である場合、
10およびR11は、同一であるかまたは異なり、好ましくは直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C24アリール、特に好ましくはフェニル、C〜C10アルキルスルホネート、C〜C10アリールスルホネートを表す。
より好ましくは、
10およびR11は、同一であるかまたは異なり、i−プロピル、ネオペンチル、アダマンチル、フェニル、2,6−ジイソプロピルフェニル、2,6−ジメチルフェニル、もしくは2,4,6−トリメチルフェニルからなる群から選択される。
10およびR11のこれらの好ましい意味は、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルもしくはC〜C10アルコキシ、C〜Cシクロアルキル、C〜C24アリールからなる群から選択される1つ以上のさらなる置換基、ならびにヒドロキシ、チオール、チオエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ニトロ、カルボン酸、ジスルフィド、カーボネート、イソシアネート、カルボジイミド、カルボアルコキシ、カルバメートおよびハロゲンからなる群から選択される官能基で置換されていてもよく、ここで、すべてのこれらの置換基は、ハロゲン、特に塩素もしくは臭素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から好ましくは選択される、1つ以上の置換基で順繰りに置換されていてもよい。
特に好ましいイミダゾリンおよびイミダゾリジン配位子は、次の構造(IIIa)〜(IIIu)を有し、ここで、「Ph」は各場合にフェニルを意味し、「Bu」はブチルを意味し、「Mes」は各場合に2,4,6−トリメチルフェニルを表し、「Dipp」はすべての場合に2,6−ジイソプロピルフェニルを意味し、「Dimp」は2,6−ジメチルフェニルを意味する。
Figure 0005990591
さらに好ましい実施形態では、Lは、一般式(IIc)および(IId)
Figure 0005990591
[式中、
、RおよびR10は、一般式(IIa)および(IIb)に関して上に定義されたようなすべての一般的な、好ましい、より好ましいおよび最も好ましい意味を有してもよく、
12、R13およびR14は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、もしくは複素環基を表してもよい]
を有してもよい。
一般式(IIc)および(IId)で、R、R、R10、R12、R13およびR14は、直鎖もしくは分岐C〜Cアルキル、特にメチル、C〜Cアルコキシ、アリールからなる群から選択される1つ以上のさらなる置換基、ならびにヒドロキシ、チオール、チオエーテル、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ニトロ、カルボン酸、ジスルフィド、カーボネート、イソシアネート、カルボジイミド、カルボアルコキシ、カルバメートおよびハロゲンからなる群から選択される官能基でまた置換されていてもよい。
より好ましい実施形態では、配位子Lは、一般式(IId)[式中、
12、R13およびR14は、同一であるかまたは異なり、さらにより好ましくは同一であり、C〜C20アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ヘテロアリールもしくはC〜C20複素環基を表すことができる]
を有する。
さらにより好ましい実施形態では、配位子Lは、一般式(IId)[式中、
12、R13およびR14は同一であり、それぞれ、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、第二ブチル、第三ブチル、n−ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、ネオフェニル、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、フェニル、ビフェニル、ナフチル、フェナントレニル、アントラセニル、トリル、2,6−ジメチルフェニル、およびトリフルオロメチルからなる群から選択される]
を有する。
配位子Lが一般式(IId)を有する場合、それは最も好ましくは、PPh、P(p−Tol)、P(o−Tol)、PPh(CH、P(CF、P(p−FC、P(p−CF、P(C−SONa)、P(CH−SONa)、P(イソプロピル)、P(CHCH(CHCH))、P(シクロペンチル)、P(シクロヘキシル)、P(ネオペンチル)またはP(ネオフェニル)を表す。
およびXの定義
一般式(A)の触媒において、XおよびXは、同一であるかまたは異なる配位子、好ましくはアニオン性配位子である。
一般式(A)の触媒の一実施形態では、XおよびXは、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを表す。
およびXについての意味としてリストされた上述の部分はまた、1つ以上のさらなる置換基で、たとえばハロゲン、好ましくはフッ素、C〜C10アルキル、C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリールで置換することができ、ここで、これらの基は、また、ハロゲン、好ましくはフッ素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から選択される1つ以上の置換基で順繰りにまた置換されていてもよい。
好ましい実施形態では、XおよびXは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、ハロゲン、具体的にはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素、ベンゾエート、C〜Cカルボキシレート、C〜Cアルキル、フェノキシ、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C24アリールもしくはC〜Cアルキルスルホネートである。
特に好ましい実施形態では、XおよびXは、同一であり、それぞれ、ハロゲン、特に塩素、CFCOO、CHCOO、CFHCOO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO(フェノキシ)、MeO(メトキシ)、EtO(エトキシ)、トシレート(p−CH−C−SO)、メシレート(CHSO)またはトリフルオロメタンスルホネート(CFSO)である。
の定義
一般式(A)で、Rは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールを意味するものとする。Rは好ましくは、水素、C〜C30アルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニルもしくはC〜C24アリールを表す。Rは特に好ましくは水素である。
の定義
一般式(A)で、Rは、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)Rまたは式(A)でYに結合している炭素原子に隣接するC=O構造要素またはC=S構造要素のいずれかを含有する基を意味するものとし、ここで、Rはすべての出現において、同一であるかまたは異なり、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表す。RならびにRに対して与えられた意味は各場合に、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよい。
は典型的には、C〜C30アルキル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、S(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)R、−CH(R61)−C(=O)(R62)もしくは−CH(R61)−C(=S)(R62)であり、ここで、R61およびR62は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルを表すか、またはここで、R61は、あるいはまた水素を表してもよいか、またはここであるいはR61およびR62は、それらが結合している炭素原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成することができ、そしてここで、すべての出現において、Rは、同一であるかまたは異なり、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表す。
、R、R61およびR62に対して与えられる好ましい意味は各場合に、1つ以上のC〜C30アルキル、フルオロ、クロロ、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールもしくはC〜C20ヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよい。
好ましい一実施形態では、Rは、
〜Cシクロアルキル、
〜C24アリール、
直鎖もしくは分岐C〜C12アルキル、後者は、適切な場合には、1つ以上の二重もしくは三重結合または1つ以上のヘテロ原子、好ましくは酸素もしくはN−Rで割り込まれることができ、Rは、式(A)について上に定義された通りである、ならびに
−CH(R61)−C(=O)(R62)、もしくは−CH(R61)−C(=S)(R62)(ここで、R61およびR62は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルを表し、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよく、ここで、R61は、あるいはまた水素を表してもよいか、またはここであるいはR61およびR62は、それらが結合している炭素原子と一緒に環状構造を形成することができる)
からなる群から選択される。
〜Cシクロアルキルは、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、シクロヘプチルおよびシクロオクチルを包含する。
〜C24アリールは、6〜24個の骨格炭素原子を有する芳香族部分を意味するものとする。6〜10個の骨格炭素原子を有する好ましい単環式、二環式または三環式炭素環芳香族ラジカルとして、例としてフェニル、ビフェニル、ナフチル、フェナントレニルもしくはアントラセニルが挙げられてもよい。
〜C12アルキルは、たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、第二ブチル、第三ブチル、n−ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシルもしくはn−ドデシルであり得る。
は、特に好ましくは直鎖もしくは分岐C〜C12アルキル、最も好ましくはメチルもしくはイソプロピルである。
、R、RおよびRの定義
一般式(B)で、R、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素または有機もしくは無機部分であり得る。
適切な実施形態では、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロシクリル、ヘテロアリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルチオ、アリールチオ、−N(R)、−Si(R)、−O−Si(R)、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表すか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい。R、R、R、Rに対して与えられるこれらの意味は各場合に、1つ以上のアルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよい。
好ましい実施形態では、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、水素、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C20ヘテロシクリル、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニルオキシ、C〜C20アルキニルオキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルコキシカルボニル、C C〜C20アルキルチオ、C〜C24アリールチオ、−N(R)、−Si(R)、−O−Si(R)、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rを表してもよく、ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとするか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい。R、R、R、Rに対して与えられるこれらの好ましい意味は各場合に、1つ以上のC〜C30アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲン、C〜C24アリールもしくはヘテロアリール部分で任意選択的に置換されていてもよい。
特に好ましい実施形態では、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、ニトロ、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、C〜Cシクロアルキル、直鎖もしくは分岐C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリール、最も好ましくはフェニルもしくはナフチルである。C〜C10アルキルおよびC〜C10アルコキシ部分は、1つ以上の二重もしくは三重結合および/または1つ以上のヘテロ原子、好ましくは酸素もしくは−N(R)−で任意選択的に割り込まれていてもよく、Rは、上に定義された通りである。
さらに、R、R、RもしくはRの2つ以上はまた、脂肪族もしくは芳香族構造によって橋架けすることができる。たとえば、RおよびRは、それらが式(B)のフェニル環で結合している炭素原子と一緒に、全体として、ナフチル構造が生じるように追加縮合フェニル環を形成することができる。
好適な触媒組成物はまた、一般式(A1)
Figure 0005990591
(式中、M、L、X、X、R、R、R、R、R、nおよびEは、一般式(A)について記載された一般的な、好ましいおよび特に好ましい意味を有することができる)
の触媒を使用しても得られる。
一般式(A1)の触媒は、たとえば、米国特許出願公開第2002/0107138A1号明細書(Hoveydaら)から原則として公知であり、そこに示されている調製方法によって得ることができる。
式中、
Mがルテニウムであり、
およびXが両方ともハロゲン、特に両方とも塩素であり、
が、直鎖もしくは分岐C〜C12アルキルラジカルであり、
、R、R、Rが、一般式(A)について記載された一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有し、
Lが、一般式(A)について記載された一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有し、
EがCHであり、
nが、0もしくは1、より好ましくは0である
一般式(A1)の触媒を含む触媒系が特に好ましい。
式中、
Mがルテニウムであり、
およびXが両方とも塩素であり、
がイソプロピルラジカルであり、
、R、R、Rがすべて水素であり、
Lが、式(IIa)もしくは(IIb)
Figure 0005990591
[式中、
、R、R10、R11は、同一であるかまたは異なり、水素、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C25アルカリール、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20ヘテロシクリル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニルオキシ、C〜C20アルキニルオキシ、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アルコキシカルボニル、C〜C20アルキルチオ、C〜C20アリールチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、−O−C(=O)R、C(=O)R、−C(=O)N(R)、−SON(R)、−S(=O)R、−S(=O)R、−O−S(=O)R、ハロゲン、ニトロもしくはシアノを表す]
の置換もしくは非置換イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子であり、
EがCHであり、
nが、0もしくは1、より好ましくは0である
一般式(A1)の触媒を含む触媒系が特別に好ましい。
式(A1)の特に好ましい触媒におけるR、R、R10、およびR11のかかる意味は、それぞれの場合に、1つ以上のさらなる置換基、好ましくは直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリールで置換されていてもよく、そしてこれらの上述の置換基は、ハロゲン、特に塩素もしくは臭素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から好ましくは選択される、1つ以上の部分で順繰りに置換されていてもよい。
一般式(A1)下に入る触媒を使用することによって得られる触媒系が非常に特に好ましく、式中、Mesが2,4,6−トリメチルフェニルである、次の構造を有する。
Figure 0005990591
この触媒はまた、文献では「Hoveyda触媒」とも言われている。
一般式(A1)下に入るさらなる好適な触媒は、式中、Mesが各場合に2,4,6−トリメチルフェニルである、次式を有する。
Figure 0005990591
本発明によるさらなる触媒系は、一般式(A2)
Figure 0005990591
(式中、M、L、X、X、R、R、R、R、R、nおよびEは、式(A)について記載された一般的なおよび好ましい意味を有する)
の触媒を使用して得られる。
一般式(A2)の触媒は、たとえば、国際公開第A−2004/035596号パンフレット(Grela)から原則として公知であり、そこに示されている調製方法によって得ることができる。
式中、
Mがルテニウムであり、
およびXが両方とも、ハロゲン、特に両方とも塩素であり、
Rが水素であり、
が、直鎖もしくは分岐C〜C12アルキルであり、
、R、およびRが、式(A)について記載された一般的なおよび好ましい意味を有し、
Lが、一般式(A)について記載された意味を有し、
EがCHであり、
nが、0もしくは1、より好ましくは0である
一般式(A2)の触媒を使用して得られる触媒系が特に好ましい。
式中、
Mがルテニウムであり、
およびXが両方とも塩素であり、
がイソプロピルであり、
Lが、式(IIa)もしくは(IIb)(式中、R、R、R10、R11は、同一であるかまたは異なり、一般式(A1)の非常に特に好ましい触媒について記載された意味を有する)の置換もしくは非置換イミダゾールもしくはイミダゾリジン配位子であり、
EがCHであり、
nが、0もしくは1、より好ましくは0である
一般式(A2)の触媒を使用することによって得られる触媒系が非常に特に好ましい。
一般式(A2)下に入る特に有用な触媒は、式中、Mesが各場合に2,4,6−トリメチルフェニルである、次の構造を有する。
Figure 0005990591
左側に記載される触媒はまた、文献では「Grela触媒」としても知られている。
代わりの実施形態では、一般式(A3)
Figure 0005990591
[式中、
およびXは、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを意味するものとし、
Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、電子供与性配位子であり、
は、クロロ、フルオロ、ブロモ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
は、H、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)Rもしくは−S(=O)Rであり、
およびRはそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
は、H、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
nは、0もしくは1であり、
ここで、n=1の場合、要素
Figure 0005990591
は、Yおよび(E)が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
(i)Yおよび(E)が単結合で結合している場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
EはCHであり、または
(ii)Yおよび(E)が二重結合で結合している場合、
Yは、NまたはPであり、
EはCHであり、
ここで、n=0の場合、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A3)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
かつここで、式(A3)でのすべての上記の出現において、
Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとするか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい]
の触媒を本発明の方法に使用することができる。
一般式(A3)に従った触媒の一般的な、好ましい、より好ましいまたは最も好ましい定義が、「C〜C20複素環」および「C〜C20ヘテロアリール」に言及する限り、これは、それぞれの複素環が炭素原子の数に加えて、安定な複素環構造が形成されるような数のヘテロ原子を含有することを常に暗示するものとする:安定な「C複素環」はたとえば、環中に2個の炭素原子と3個の窒素原子とを含むトリアゾリル部分であろう。
一般式(A3)についてのXおよびXの定義
上に記載された式(A3)で、XおよびXについての意味としてリストされる部分はまた、1つ以上のさらなる基で、たとえばハロゲン、好ましくはフッ素、C〜C10アルキル、C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリールで置換することができ、ここで、これらの基は、また、ハロゲン、好ましくはフッ素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から選択される1つ以上の置換基でまたしても置換されていてもよい。
好ましい実施形態では、XおよびXは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、ハロゲン、具体的にはフッ素、塩素、臭素もしくはヨウ素、ベンゾエート、C〜Cカルボキシレート、C〜Cアルキル、フェノキシ、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C24アリールもしくはC〜Cアルキルスルホネートである。
特に好ましい実施形態では、XおよびXは同一であり、それぞれ、ハロゲン、特に塩素、CFCOO、CHCOO、CFHCOO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO(フェノキシ)、MeO(メトキシ)、EtO(エトキシ)、トシレート(p−CH−C−SO)、メシレート(CHSO)またはトリフルオロメタンスルホネート(CFSO)である。
本発明の好ましい実施形態では、式中、
Yが、酸素または硫黄であり;
およびXが、同一であり、それぞれ、クロロ、CFCOO、CHCOO、CFHCOO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO(フェノキシ)、MeO(メトキシ)、EtO(エトキシ)、トシレート(p−CH−C−SO)、メシレート(CHSO)またはトリフルオロメタンスルホネート(CFSO)であり、
が、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、クロロ、フルオロ、ブロモ,−NR−C(=O)−N(R)、もしくは−SON(R)であり、
が、水素、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C14アルキル、C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C14アリール、C〜C14アリールオキシ、C〜C14複素環、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
およびRがそれぞれ、水素、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C14アルキル、C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C14アリールオキシ、C〜C14アリール、C〜C14複素環、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)であり、
が、H、C〜C14アルキル、C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C14アリール、C〜C14アリールオキシ、C〜C14複素環、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)であり、
nが、0もしくは1であり、
EがCHであり、
ここで、n=1の場合、Yが、単結合によってEに結合しており、
ここで、n=0の場合、Yが、式(A3)に記載されるフェニル部分に直接結合しており、
ここで、この好ましい実施形態のすべての上記の出現において、
Rが、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、C〜C14アリール、もしくはC〜C14ヘテロアリールを意味するものとする
一般構造(A3)を有する錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
さらにより好ましい実施形態では、式中、
Yが酸素であり、
およびXが同一であり、それぞれクロロまたはそれぞれR’COOであり、R’がC〜Cアルキルであり、
が、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、クロロ、フルオロ、ブロモ、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)もしくは−N(SO−R)
およびRがそれそれ水素であり、
が、H、クロロ、フルオロ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)もしくは−N(SO−R)であり、
が、C〜Cアルキル、特にイソプロピルもしくはイソブチルであり、
nが、0もしくは1であり、
EがCHであり、
ここで、n=1の場合、Yが、単結合によってEに結合しており、
ここで、n=0の場合、Yが、式(A3)に記載されるフェニル部分に直接結合しており、
ここで、式(A3)でのすべての上記の出現において、
Rが、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル部分を意味するものとする
一般構造(A3)を有する錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
本発明の別の好ましい実施形態では、Lが、次の構造(IIa)、(IIb)、(IIc)および(IId)
Figure 0005990591
[式中、
10およびR11はそれぞれ、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C25アルカリール、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20複素環、−C(=O)R、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、もしくは−SON(R)であり、
およびRはそれぞれ、水素、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ヘテロアリール、C〜C20複素環、C(=O)R、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、もしくは−SON(R)、−S(=O)R、−S(=O)Rもしくは−O−S(=O)R、ハロゲン、ニトロもしくはシアノ基であり;
12、R13およびR14はそれぞれ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20ヘテロアリールもしくはC〜C20複素環基であり;
ここで、構造(IIa)、(IIb)、(IIc)および(IId)に関するすべての上記の出現において、
Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとする]
から選択することができる、一般構造(A3)を有するルテニウム錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
さらにより好ましい実施形態では、配位子Lが構造(IIa)もしくは(IIb)(式中、R10およびR11はそれぞれ、アリール基、より好ましくはそれぞれ、置換フェニル基、最も好ましくはそれぞれ、2,4,6−トリメチルフェニルであり、RおよびRは、それぞれ、各水素である)を有する、一般式(A3)を有する錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
別の好ましい実施形態では、配位子Lが構造(IId)(式中、R12、R13およびR14は、それぞれ、各シクロヘキシルである)を有する、一般式(A3)を有する錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
本発明の別の好ましい実施形態では、式中、
およびXがそれぞれクロロであり;
Lが、上に定義されたような一般構造(IIa)もしくは(IIb)を有し;
Yが酸素であり;
が、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、クロロ、フルオロ、ブロモ、−NR−C(=O)−N(R)、もしくは−SON(R)
が、H、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C14アルキル、C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C14アリール、C〜C14アリールオキシ、C〜C14複素環、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)Rもしくは−SON(R)であり、
およびRがそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C14アルキル、C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−O−Si(R)、C〜C14アリールオキシ、C〜C14アリール、C〜C14複素環、C〜C14ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
が、H、C〜C14アルキル C〜C14アルコキシ、C〜C14アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C12アリール、C〜C12アリールオキシ、C〜C12複素環、C〜C12ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)N(R)、−NR−C(=O)−N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)であり、
ここで、すべての上記の出現において、
Rが、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル部分を意味するものとする、
一般構造(A3)を有するルテニウム錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
本発明のさらにより好ましい実施形態では、式中、
およびXがそれぞれクロロであり、
Lが、一般構造(IIa)もしくは(IIb)を有し、
Yが酸素であり、
が、クロロ、フルオロ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
が、H、クロロ、フルオロ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
およびRがそれぞれ水素であり、
が、C〜Cアルキル、特にイソプロピルもしくはイソブチルであり、
ここで、すべての上記の出現において、
Rが、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル部分を意味するものとする、
一般構造(A3)を有する錯体触媒が、新規触媒組成物を得るために好適である。
本発明の特に好ましい実施形態では、次の構造:
Figure 0005990591
Figure 0005990591
Figure 0005990591
Figure 0005990591
から選ばれる触媒が、新規触媒組成物の調製のために使用される。
その好ましい、より好ましい、特に好ましいおよび最も好ましい実施形態での一般式(A3)の上記触媒は、欧州特許出願公開第A−1905777号明細書に記載されている調製方法に従って調製されてもよい。
本発明の一実施形態では、nが1である一般式(I)下に入る一般式(A4)
Figure 0005990591
(式中、M、L、Y、X、X、R、R、R、R、R、Rおよびnは、一般式(A)に対して与えられたようなすべての一般的な、好ましい、より好ましいおよび特に好ましい意味を有する)
の触媒を使用することができる。
一般式(A4)はそれ故、本発明の触媒組成物を調製するために両方とも使用することができる一般式(A4−1)(n=0の)および(A4−2)(n=1の)
Figure 0005990591
(式中、M、L、Y、X、X、R、R、R、R、R、およびRは、一般式(A)に対して与えられたようなすべての一般的な、好ましい、より好ましいおよび特に好ましい意味を有する)
に従った触媒を包含する。
本発明による触媒組成物を調製するために使用される好ましい触媒において、Mはルテニウムであり、Yは酸素またはNHであり、L、X、X、R、R、R、R、R、Rおよびnは、一般式(A)に対して与えられたようなすべての一般的な、好ましい、より好ましいおよび特に好ましい意味を有する。
一般式(A4)下におよび特に一般式(A4−2)下に入る好適な触媒は、次の構造:
Figure 0005990591
Figure 0005990591
を有する。
本発明の具体的な実施形態では、式中、
が、アリール基、好ましくは、C〜C10アルコキシまたは−N(R)のいずれかで2位に置換されたフェニル基を意味し、Rが、同一であるかまたは異なり、水素または直鎖もしくは分岐C〜Cアルキルを表し、
M、L、Y、X、X、R、R、R、R、およびRが、一般式(A4)に対して与えられたのと同じ意味を有する
一般式(A4)の触媒が使用されてもよい。
かかる具体的な実施形態では、置換基Rは、アルコキシ基中の酸素、またはN(R)置換基中の窒素を介して錯体触媒の金属にそのとき配位してもよい。それ故に、かかる特異的な触媒は、その結果一般式(A5)
Figure 0005990591
[式中、
Yは、酸素(O)または−NRであり、Rは、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表し、
Wは、酸素(O)またはNRであり、Rは、水素または直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルであり、
15は、直鎖もしくは分岐アルキルを表し、
16、R17、R18およびR19は、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表し、
L、R、R、R、R、Rは、一般式Aに対して与えられた一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有するものとする]
を有する。
一般式(A5)は、本発明の触媒組成物を調製するために両方とも使用することができる一般式(A5−1)(n=0の)および(A5−2)(n=1の)
Figure 0005990591
(式中、L、Y、X、X、R、R、R、R、R、R15、R16、R17、R18およびR19は、一般式(A5)に対して与えられたのと同じ意味を有する)
に従った触媒を包含する。
本発明による触媒組成物を調製するために使用される一般式(A5)の好ましい触媒において、
Yは、酸素(O)または−NRであり、Rは、水素、C〜C10アルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリールもしくはC〜C20ヘテロアリールを表し、
Wは、酸素(O)または−NRであり、Rは、水素または直鎖もしくは分岐C〜Cアルキルであり、
15は、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルを表し、
16、R17、R18およびR19は、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、C〜Cシクロアルキル、直鎖もしくは分岐C〜C10アルコキシ、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリールもしくはC〜C20ヘテロアリールを表し、
L、R、R、R、R、Rは、一般式Aに対して与えられた一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有するものとし、
nは、0もしくは1である。
より好ましくは、式中、
Yが、酸素(O)または−NRであり、Rが、水素またはC〜Cアルキルを表し、
Wが、酸素(O)または−NRであり、Rが、水素または直鎖もしくは分岐C〜Cアルキルを表し、
15が、直鎖もしくは分岐C〜Cアルキルを表し、
16、R17、R18およびR19が、同一であるかまたは異なり、水素、クロロ、直鎖もしくは分岐C〜C10アルキル、または直鎖もしくは分岐C〜C10アルコキシを表し、
nが、0もしくは1である
一般式(A5)の触媒を使用することができる。
一般式(A5)下に入る好適な触媒は、次の構造:
Figure 0005990591
Figure 0005990591
Figure 0005990591
を有する。
さらなる代わりの実施形態は、一般式(A6)
Figure 0005990591
[式中、
Mは、ルテニウムまたはオスミウム、好ましくはルテニウムであり、
Zは、酸素(O)または硫黄(S)であり、
Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、ここで、Rは、下に示される意味を有し、
およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、
は、H、アルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールであり、
、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素、有機もしくは無機置換基であり、
61は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよく、
62は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよく、
またはここであるいは、R61およびR62は、それらが結合している2個の隣接炭素原子と一緒に環状構造を形成してもよく、
Lは配位子であり、
は、それぞれ1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよいアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、
nは、0もしくは1である]
の触媒を使用することによって得られる本発明による触媒系を提供する。
一般式(A6)の触媒は、原則として公知である。このクラスの化合物の代表的なものは、国際公開第A1−2008/034552号パンフレットにArltらによっておよび国際公開第A−2011/079799号パンフレットにZhanによって記載されている触媒である。これらの触媒は、商業的に入手可能であるか、または引用された参考文献に記載されているように調製することができる。
一般式(A6)は、本発明の触媒組成物を調製するために両方とも使用することができる一般式(A6−1)(n=0の)および(A6−2)(n=1の)
Figure 0005990591
(式中、L、M、X、X、R、R、R、R、R、Y、R61およびR62は、一般式(A6)に対して与えられたのと同じ意味を有する)
に従った触媒を包含する。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の触媒において、Lは、配位子、通常、電子供与体機能を有する配位子である。Lは、一般式(A)に関して上に記載されたようなすべての意味を有することができる。それは特に、P(X配位子(ここで、Xはそれぞれ、互いに独立して、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキルもしくはアリールである)を表すことができるか、またはLは、一般式(A)の触媒に関して上でさらに一般式(IIa)、(IIb)、および(IIIa)〜(IIIn)で定義されたような置換もしくは非置換イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子である。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)でのアルキルは好ましくは、たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、第二ブチル、第三ブチル、n−ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピルもしくはn−ヘキシルであるC〜Cアルキルを意味する。一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)でのシクロアルキルは好ましくは、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、シクロヘプチルおよびシクロオクチルを包含するC〜Cシクロアルキルを意味する。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)でのアリールは、6〜24個の骨格炭素原子を有する芳香族ラジカルを包含する。6〜10個の骨格炭素原子を有する好ましい単環式、二環式または三環式炭素環芳香族ラジカルは、たとえば、フェニル、ビフェニル、ナフチル、フェナントレニルおよびアントラセニルである。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の触媒において、XおよびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、たとえば、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルであり得る。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の触媒において、上述の配位子XおよびXはまた、1つ以上のさらなる置換基で、たとえば、ハロゲン、好ましくはフッ素、C〜C10アルキル、C〜C10アルコキシもしくはC〜C24アリールで置換することができ、ここで、これらの置換基はまた、ハロゲン、好ましくはフッ素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシおよびフェニルからなる群から選択される1つ以上の置換基で任意選択的に順繰りに置換されていてもよい。
触媒(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の好ましい実施形態では、XおよびXは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、ハロゲン、特にフッ素、塩素もしくは臭素、ベンゾエート、C〜Cカルボキシレート、C〜Cアルキル、フェノキシ、C〜Cアルコキシ、C〜Cアルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C24アリールもしくはC〜Cアルキルスルホネートである。
触媒(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の特に好ましい実施形態では、XおよびXは同一であり、それぞれ、ハロゲン、特に塩素、CFCOO、CHCOO、CFHCOO、(CHCO、(CF(CH)CO、(CF)(CHCO、PhO(フェノキシ)、MeO(メトキシ)、EtO(エトキシ)、トシレート(p−CH−C−SO)、メシレート(2,4,6−トリメチルフェニル)またはCFSO(トリフルオロメタンスルホネート)である。
一般式(A6)ならびに(A6−1)および(A6−2)の触媒において、R61およびR62は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルを表し、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよいが、R61はまた、あるいは水素を表してもよい。
一般式(A6)の好ましい触媒において、R61およびR62は、同一であるかまたは異なり、好ましくはC〜C30アルキル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニルオキシ、C〜C20アルキニルオキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルコキシカルボニル、C〜C20アルキルアミノ、C〜C20アルキルチオ、C〜C24アリールチオ、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを表し、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよいが、R61はまた、あるいは水素を表してもよく、またはここであるいはR61およびR62は、それらが結合している2個の隣接炭素原子と一緒に環状構造を形成してもよい。
より好ましくは、R61は水素であり、R62は、C〜C20シクロアルキル、C〜C24アリールまたは直鎖もしくは分岐C〜C12アルキルであり、後者は、1つ以上の二重もしくは三重結合または1つ以上のヘテロ原子、好ましくは酸素もしくは窒素で任意選択的に割り込まれることができるか、またはここであるいはR61およびR62は、それらが結合している2個の隣接炭素原子と一緒に環状構造を形成してもよい。かかる好ましい定義では、C〜C20シクロアルキルはそのとき、たとえば、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、シクロヘプチルおよびシクロオクチルを包含し、C〜C12アルキルは、たとえば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、第二ブチル、第三ブチル、n−ペンチル、1−メチルブチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、ネオペンチル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−デシルもしくはn−ドデシルであり得、C〜C24アリールラジカルは、6〜24個の骨格炭素原子を有する芳香族ラジカル、より好ましくは6〜10個の骨格炭素原子を有する単環式、二環式または三環式炭素環芳香族ラジカル、最も好ましくはフェニル、ビフェニル、ナフチル、フェナントレニルもしくはアントラセニルである。
一般式(A6)で、Rは、水素またはアルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールラジカルである。Rは、好ましくは水素またはC〜C30アルキルラジカル、C〜C20アルケニルラジカル、C〜C20アルキニルラジカルもしくはC〜C24アリールラジカルである。Rは、特に好ましくは水素である。
一般式(A6)の触媒において、R、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、H、有機もしくは無機置換基であり得る。好ましい実施形態では、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、H、ハロゲン、ニトロ、CF、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、アルコキシ、ハロゲン、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよい。より好ましくは、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、H、ハロゲン、好ましくは塩素もしくは臭素、ニトロ、CF、C〜C30アルキル、C〜C20シクロアルキル、C〜C20アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルケニルオキシ、C〜C20アルキニルオキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルコキシカルボニル、C〜C20アルキルアミノ、C〜C20アルキルチオ、C〜C24アリールチオ、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のC〜C30アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲン、C〜C24アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよい。特に好ましい実施形態では、R、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、ニトロ、直鎖もしくは分岐C〜C12アルキルもしくはC〜C20シクロアルキルラジカル、直鎖もしくは分岐C〜C20アルコキシラジカルもしくはC〜C24アリールラジカル、最も好ましくはフェニルもしくはナフチルである。C〜C12アルキルおよびC〜C20アルコキシ基は、1つ以上の二重もしくは三重結合または1つ以上のヘテロ原子、好ましくは酸素もしくは窒素で任意選択的に割り込まれていてもよい。
さらに、R、R、RもしくはRの2つ以上は、脂肪族もしくは芳香族構造によって橋架けすることができる。たとえば、RおよびRは、それらが式(Q)のフェニル環で結合している炭素原子を含めて、全体でナフチル構造が生じるように追加縮合フェニル環を形成することができる。
式中、
Mがルテニウムであり、
Yが酸素(O)であり、
Zが酸素(O)であり、
およびXが両方ともハロゲン、特に、両方とも塩素であり、
が水素であり、
、R、R、Rが、一般式(A6)に対して与えられた一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有し、
61、R61が、一般式(A6)に対して与えられた一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有し、
Lが、一般式(A6)に対して与えられた一般的な、好ましいおよびより好ましい意味を有する
一般式(A6)の触媒が特に好ましい。
式中、
Mがルテニウムであり、
Yが酸素(O)であり、
Zが酸素(O)であり、
およびXが両方とも塩素であり、
が水素であり、
、R、R、Rがすべて水素であり、
61がメチルであり、
62がメチルであり、
Lが、一般式(A)について定義されたような一般式(IIa)、(IIb)、(IIIa)〜(IIIu)の置換もしくは非置換イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子である
一般式(A6)の触媒が非常に特に好ましい。
一般構造式(A6)下に入る非常に特に好ましい触媒は、次の構造を有し、「Arlt触媒」とも言われる。
Figure 0005990591
一般式(A6)下に入るさらなる好適な触媒は、式中、Mesが各場合に2,4,6−トリメチルフェニルである以下に記載される式を有する。これが下式に示されていない場合でさえ、二重結合酸素はまた、錯体触媒の中心金属に配位(バック−バイト)し得る。
Figure 0005990591
Figure 0005990591
Figure 0005990591
さらなる実施形態では、一般式(A7)
Figure 0005990591
[式中、
およびXは、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを意味するものとし、
Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、電子供与性配位子であり、
Yは、NRまたはPR、好ましくはNRであり、
は、クロロ、フルオロ、ブロモ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
は、H、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)Rもしくは−S(=O)Rであり、
およびRはそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
は、H、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−SON(R)、−N(SO−R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
ここで、式(A7)でのすべての上記の出現において、
Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとするか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい]
の触媒を、新規触媒組成物を調製するために使用することができる。
次の触媒:
Figure 0005990591
は、一般式(A7)下に入り、新規触媒組成物を調製するために使用することができる。
さらなる代わりの実施形態では、一般式(A)に従ったすべての触媒は、固定化形態で使用することができる。固定化は、支持体の表面への錯体触媒の化学結合によって好都合に起こる。たとえば、以下に記載されるような一般式(支持体−1)、(支持体−2)、(支持体−3)、または(支持体−4)を有する錯体触媒が好ましく、式中、M、Y、L、X、X、R、R、R、R、R、R、nおよびEは、一般式(A)について本出願で上にリストされたすべての一般的な、好ましい、より好ましい、特に好ましいおよび最も好ましい意味を有してもよく、そして式中、「supp」は支持体を表す。好ましくは支持体は、高分子材料、またはシリカゲルを表す。高分子材料として、合成ポリマーもしくは樹脂が使用されてもよく、ポリエチレングリコール、ポリスチレンもしくは架橋ポリスチレン(たとえば、ポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)コポリマー(PS−DVB))がさらにより好ましい。かかる支持体は、たとえば、以下に記載される式に示されるように配位子LもしくはXにまたは置換基RもしくはRにのように、錯体触媒の配位子もしくは置換基の1つに共有結合を形成することができる官能基をその表面上に含む。
Figure 0005990591
同様に、一般式(A1)、(A2)、(A3)、(A4)、(A5)、(A6)および(A7)の好ましい触媒も、また、固定化形態でまた使用することができる。
一般式式(支持体−1)、(支持体−2)、(支持体−3)または(支持体−4)の固定化触媒において、「supp」はより好ましくは、たとえば上の式に示されるようなL、RもしくはXのような、配位子の1つに共有結合を形成することができる1つ以上の官能基「X」をそれらの表面上に有するポリマー支持体、樹脂、ポリエチレングリコール、またはシリカゲルを表す。
表面上の好適な官能基「X」は、ヒドロキシル、アミノ、チオール、カルボキシル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C14アリールオキシ、C〜C14複素環、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−SON(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、ここで、XでのRのすべての上記の出現において、同一であるかまたは異なり、H、C〜Cアルキル、C〜Cシクロアルキル、C〜Cアルケニル、C〜Cアルキニル、フェニル、イミダゾリル、トリアゾリル、もしくはピリジニル部分を意味するものとする。
ポリスチレンもしくは架橋ポリスチレン、さらにより好ましくは触媒への容易なカップリングを可能にするために表面上にヒドロキシル基を持ったものが好ましい支持体である。
具体的な実施形態では、次式
Figure 0005990591
[式中、記号●は、支持体、好ましくはポリ(スチレン−ジビニルベンゼン)コポリマーを表す]
を有する触媒を使用することができる。かかるタイプの触媒は、Chem.Eur.J.2004 10,777−784から原則として公知であり、そこに記載されている調製方法によって得ることができる。
本発明の方法の工程a)
本方法の工程a)での新規触媒組成物の調製は、適切な温度で行われる。温度の選択は、共触媒の特質およびその沸騰温度によって左右される。典型的には、この調製工程a)は、−20℃〜160℃の範囲の、好ましくは20℃〜80℃の範囲の温度で行われる。ビニル含有物質を使用する触媒前処理のための好適な時間は、約1分〜48時間の範囲である。
共触媒対遷移金属触媒の比は、1:(1〜550)、好ましくは1:(20〜550)、より好ましくは1:(20〜500)、非常に好ましくは1:(25〜475)、さらにより好ましくは1:(25〜450)、最も好ましくは1:(30〜450)、特に1:(30〜100)である。
新規触媒組成物の調製は、使用される触媒を失活させず、そしてまた他に何も水素化に悪影響を及ぼさない好適な溶媒中で実施することができる。好ましい溶媒には、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、シクロヘキサンおよびクロロベンゼンが含まれるが、それらに限定されない。特に好ましい溶媒は、クロロベンゼンおよびメチルエチルケトンである。
新規触媒組成物の形成は、水素が反応系に持ち込まれる前に行われる。
本発明の方法の工程b)
ニトリルゴムの水素化は、ニトリルゴムを水素の存在下で本方法の工程a)で形成された触媒組成物と接触させることによって実施することができる。
水素化は、60℃〜200℃、好ましくは80℃〜180℃、最も好ましくは100℃〜160の範囲の温度で、および0.5MPa〜35MPaの、より好ましくは3.0MPa〜10MPaの範囲の水素圧で好ましくは実施される。
好ましくは、ニトリルゴムの水素化時間は、10分〜24時間、好ましくは15分〜20時間、より好ましくは30分〜4時間、さらにより好ましくは1時間〜8時間、最も好ましくは1時間〜3時間である。
工程b)でのニトリルゴムに対するメタセシス触媒の量は、メタセシス触媒の特質および触媒活性に依存する。工程1に用いられる触媒の量は、使用されるニトリルゴムを基準として、1〜1000ppm、好ましくは2〜500ppm、特に5〜250ppmの貴金属の範囲で典型的には選ばれる。
本方法の代わりの実施形態では、新規触媒組成物の調製の前にメタセシス反応、そしてその後の水素化を行うことが可能である。かかる別法(本明細書では以下、「タンデム方法」とも言われる)は、上記の工程a)およびb)の前にメタセシス工程を行うことを含む。
これは、かかる別法が、先ず、ニトリルゴムを共オレフィンの不在もしくは存在下で一般式(A)の錯体触媒と接触させることによるメタセシス反応での分子量減成にニトリルゴムをかける工程と、次に、
a)メタセシス反応後に得られる反応混合物中に存在する一般式(A)の錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の遷移金属対共触媒のモル比で接触させることによって本発明による触媒組成物を調製する工程であって、共触媒が上におよび本明細書で後に定義されるような一般式(1)もしくは(2)を有する工程と、その後
b)ニトリルゴムを新規触媒組成物の存在下で水素化する工程と
を含むことを意味する。
かかる別法は、メタセシス工程によって特に制御され得る分子量の水素化ニトリルゴムの製造を可能にする。
タンデム方法のメタセシス工程:
タンデム方法の第1工程としてのNBRメタセシスは、共オレフィンの不在もしくは存在下で実施することができる。
この共オレフィンは好ましくは、直鎖もしくは分岐C〜C16オレフィンである。好適な共オレフィンは、たとえば、エチレン、プロピレン、イソブテン、スチレン、1−ヘキセンおよび1−オクテンである。1−ヘキセンまたは1−オクテンを使用することが特に好ましい。
あるいは、次の共オレフィンを使用することができる:
Figure 0005990591
共オレフィンが液体である場合(たとえば、1−ヘキセンの場合のように)、共オレフィンの量は、使用されるニトリルゴムを基準として、好ましくは0.2〜20重量%の範囲にある。たとえば、エチレンの場合のように、共オレフィンが気体である場合、共オレフィンの量は、1×10Pa〜1×10Paの範囲の圧力、好ましくは5.2×10Pa〜4×10Paの範囲の圧力が室温で反応容器に確立されるように選択される。
メタセシス反応は、使用される触媒を失活させず、そしてまた他に何も反応に悪影響を及ぼさない好適な溶媒中で実施することができる。好ましい溶媒には、ジクロロメタン、ベンゼン、トルエン、メチルエチルケトン、アセトン、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、ジオキサン、シクロヘキサンおよびクロロベンゼンが含まれるが、それらに限定されない。特に好ましい溶媒はクロロベンゼンである。共オレフィンそれ自体が溶媒として機能できる幾つかの場合には、たとえば、1−ヘキセンの場合には、さらなる追加の溶媒の添加は免除することができる。
本発明によるタンデム方法に使用されるニトリルゴムを基準とする触媒の量は、具体的な錯体触媒の特質および触媒活性に依存する。使用される触媒の量は通常、使用されるニトリルゴムを基準として、1〜1000ppm、好ましくは2〜500ppm、特に5〜250ppmの貴金属である。
メタセシスの反応混合物中の使用されるニトリルゴムの濃度は、重要であるわけではないが、反応混合物の過度に高い粘度および関連する混合問題によって反応が悪影響を受けないことは当然確実にされるべきである。反応混合物中のNBRの濃度は、全反応混合物を基準として、好ましくは1〜25重量%の範囲に、特に好ましくは5〜20重量%の範囲にある。
メタセシス分解は通常、10℃〜150℃の範囲の温度で、好ましくは20〜80℃の範囲の温度で実施される。
メタセシス反応時間は、多数の要因に、たとえばNBRのタイプ、触媒のタイプ、用いられる触媒濃度および反応温度に依存する。クロスメタセシスの進行は、標準分析方法によって、たとえば、GPC測定によってまたは粘度の測定によって監視することができる。反応は典型的には、標準条件下に約15分間〜6時間行われるに任せられる。反応が触媒の失活によって終わるまでメタセシス反応を行うこともまた可能である。.
かかるメタセシス工程後に、メタセシス触媒を含有する反応混合物は取り出され、一般式(1)または(2)を有する共触媒と接触させられる。典型的には共触媒は、好ましくはメタセシスが行われた同じ溶媒中の、反応混合物に簡単に添加される。
タンデム方法でのメタセシス後の新規触媒組成物の調製のための適切な温度はまた、−20℃〜160℃の範囲で、好ましくは20℃〜80℃の範囲で選ぶことができる。ビニル基含有共触媒を使用するメタセシス停止のための好適な時間は、約5分〜48時間の範囲である。好ましい時間は、10分〜12時間の範囲である。
ニトリルゴムのその後の水素化は、水素化反応について上に記載されたのと同じ方法で実施することができる。
本発明の1つの大きな利点は、最終HNBR生成物中の触媒残渣が触媒金属除去もしくはリサイクル工程を軽減させるかもしくはさらに不必要にするのに十分に低いものであり得るように、使用される触媒系が非常に活性であるという事実にある。
しかし、望ましい程度まで、本発明のプロセス中に使用された触媒は除去されてもよい。かかる除去は、欧州特許出願公開第A−2072532A1号明細書および欧州特許出願公開第A−2072533A1号明細書に記載されているように、たとえば、イオン交換樹脂を使用することによって行うことができる。水素化反応の完了後に得られた反応混合物は、取り出し、窒素下に、たとえば100℃で48時間イオン交換樹脂で処理し、次に冷メタノール中で沈澱させることができる。
本発明の目的のためには、水素化は、少なくとも50%、好ましくは70〜100%、より好ましくは80〜100%;さらにより好ましくは90〜100%の程度までの出発ニトリルゴム中に存在する二重結合の反応である。
本発明による水素化の完了後に、1〜130、好ましくは10〜100の範囲の、ASTM標準D 1646に従って測定される、Mooney粘度(100℃でのML1+4)を有する水素化ニトリルゴムが得られる。これは、範囲2000〜400000g/molの、好ましくは範囲20000〜200000の重量平均分子量に相当する。得られた水素化ニトリルゴムはまた、範囲1〜5の、好ましくは範囲1.5〜3の、多分散性PDI=Mw/Mn(ここで、Mwは重量平均分子量であり、Mnは数平均分子量である)を有する。
ニトリルゴム:
本発明の方法に使用されるニトリルゴムは、少なくとも1つのα,β−不飽和ニトリルと、少なくとも1つの共役ジエンと、必要ならば、1つ以上のさらなる共重合性モノマーとのコポリマーまたはターポリマーである。
共役ジエンは、あらゆる特質のものであり得る。(C〜C)共役ジエンを使用することが好ましい。1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチルブタジエン、ピペリレンまたはそれらの混合物が特に好ましい。1,3−ブタジエンおよびイソプレンまたはそれらの混合物が非常に特に好ましい。1,3−ブタジエンがとりわけ好ましい。
α,β−不飽和ニトリルとして、任意の公知のα,β−不飽和ニトリル、好ましくは、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、エタクリロニトリルまたはそれらの混合物などの(C〜C)α,β−不飽和ニトリルを使用することが可能である。
本発明の方法に使用される特に好ましいニトリルゴムは、したがってアクリロニトリルと1,3−ブタジエンとに由来する繰り返し単位を有するコポリマーである。
共役ジエンおよびα,β−不飽和ニトリルは別として、水素化ニトリルゴムは、当該技術分野で公知の1つ以上のさらなる共重合性モノマー、たとえば、α,β−不飽和(好ましくはモノ不飽和)モノカルボン酸、それらのエステルおよびアミド、α,β−不飽和(好ましくはモノ不飽和)ジカルボン酸、それらのモノもしくはジエステル、ならびに前記α,β−不飽和ジカルボン酸のそれぞれの酸無水物またはアミドの繰り返し単位を含んでもよい。
α,β−不飽和モノカルボン酸として、アクリル酸およびメタクリル酸が好ましくは使用される。
α,β−不飽和モノカルボン酸のエステル、特にアルキルエステル、アルコキシアルキルエステル、アリールエステル、シクロアルキルエステル、シアノアルキルエステル、ヒドロキシアルキルエステル、およびフルオロアルキルエステルがまた使用されてもよい。
アルキルエステルとして、α,β−不飽和モノカルボン酸のC〜C18アルキルエステルが好ましくは、より好ましくはメチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、第三ブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、n−ドデシルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、第三ブチルメタクリレートおよび2−エチルヘキシル−メタクリレートなどの、アクリル酸もしくはメタクリル酸のC〜C18アルキルエステルが使用される。
アルコキシアルキルエステルとして、α,β−不飽和モノカルボン酸のC〜C18アルコキシアルキルエステルが好ましくは、より好ましくはメトキシメチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレートおよびメトキシエチル(メタ)アクリレートなどのアクリル酸もしくはメタクリル酸のアルコキシアルキルエステルが使用される。
アリールエステル、好ましくはC〜C14アリール、より好ましくはC〜C10アリールエステル、最も好ましくはアクリレートおよびメタクリレートの前述のアリールエステルを使用することもまた可能である。
別の実施形態では、シクロアルキルエステル、好ましくはC〜C12、より好ましくはC〜C12シクロアルキル、最も好ましくは前述のシクロアルキルアクリレートおよびメタクリレートが使用される。
シアノアルキルエステル、特に、シアノアルキル基中に2〜12個のC原子を持った、シアノアルキルアクリレートもしくはシアノアルキルメタクリレート、好ましくはα−シアノエチルアクリレート、β−シアノエチルアクリレートもしくはシアノブチルメタクリレートを使用することもまた可能である。
別の実施形態では、ヒドロキシアルキルエステル、特に、ヒドロキシルアルキル基中に1〜12個のC原子を持ったヒドロキシアルキルアクリレートおよびヒドロキシアルキルメタクリレート、好ましくは2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートもしくは3−ヒドロキシプロピルアクリレートが使用される。
フルオロベンジルエステル、特にフルオロベンジルアクリレートもしくはフルオロベンジルメタクリレート、好ましくはトリフルオロエチルアクリレートおよびテトラフルオロプロピルメタクリレートを使用することもまた可能である。ジメチルアミノメチルアクリレートおよびジエチルアミノエチルアクリレートのような置換アミノ基含有アクリレートおよびメタクリレートがまた使用されてもよい。
たとえば、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール(メタ)アクリレート、グリシジルメタクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシメチル)アクリルアミドもしくはウレタン(メタ)アクリレートのような、α,β−不飽和カルボン酸の様々な他のエステルがまた使用されてもよい。
α,β−不飽和カルボン酸のすべての前述のエステルの混合物を使用することもまた可能である。
さらに、α,β−不飽和ジカルボン酸、好ましくはマレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸およびメサコン酸が使用されてもよい。
別の実施形態では、α,β−不飽和ジカルボン酸の無水物、好ましくは無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸および無水メサコン酸が使用される。
さらなる実施形態では、α,β−不飽和ジカルボン酸のモノもしくはジエステルを使用することができる。好適なアルキルエステルは、たとえば、C〜C10アルキル、好ましくはエチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、第三ブチル、n−ペンチルもしくはn−ヘキシルモノもしくはジエステルである。好適なアルコキシアルキルエステルは、たとえば、C〜C12アルコキシアルキル、好ましくはC〜Cアルコキシアルキルモノもしくはジエステルである。好適なヒドロキシアルキルエステルは、たとえば、C〜C12ヒドロキシアルキル、好ましくはC〜Cドロキシアルキルモノもしくはジエステルである。好適なシクロアルキルエステルは、たとえば、C〜C12シクロアルキル、好ましくはC〜C12シクロアルキルモノもしくはジエステルである。好適なアルキルシクロアルキルエステルは、たとえば、C〜C12アルキルシクロアルキル、好ましくはC〜C10アルキルシクロアルキルモノもしくはジエステルである。好適なアリールエステルは、たとえば、C〜C14アリール、好ましくはC〜C10アリールモノもしくはジエステルである。
α,β−エチレン系不飽和ジカルボン酸モノエステルモノマーの明確な例には、
・マレイン酸モノアルキルエステル、好ましくはモノメチルマレエート、モノエチルマレエート、モノプロピルマレエート、およびモノn−ブチルマレエート;
・マレイン酸モノシクロアルキルエステル、好ましくはモノシクロペンチルマレエート、モノシクロヘキシルマレエート、およびモノシクロヘプチルマレエート;
・マレイン酸モノアルキルシクロアルキルエステル、好ましくはモノメチルシクロペンチルマレエート、およびモノエチルシクロヘキシルマレエート;
・マレイン酸モノアリールエステル、好ましくはモノフェニルマレエート;
・マレイン酸モノベンジルエステル、好ましくはモノベンジルマレエート;
・フマル酸モノアルキルエステル、好ましくはモノメチルフマレート、モノエチルフマレート、モノプロピルフマレート、およびモノn−ブチルフマレート;
・フマル酸モノシクロアルキルエステル、好ましくはモノシクロペンチルフマレート、モノシクロヘキシルフマレート、およびモノシクロヘプチルフマレート;
・フマル酸モノアルキルシクロアルキルエステル、好ましくはモノメチルシクロペンチルフマレート、およびモノエチルシクロヘキシルフマレート;
・フマル酸モノアリールエステル、好ましくはモノフェニルフマレート;
・フマル酸モノベンジルエステル、好ましくはモノベンジルフマレート;
・シトラコン酸モノアルキルエステル、好ましくはモノメチルシトラコネート、モノエチルシトラコネート、モノプロピルシトラコネート、およびモノn−ブチルシトラコネート;
・シトラコン酸モノシクロアルキルエステル、好ましくはモノシクロペンチルシトラコネート、モノシクロヘキシルシトラコネート、およびモノシクロヘプチルシトラコネート;
・シトラコン酸モノアルキルシクロアルキルエステル、好ましくはモノメチルシクロペンチルシトラコネート、およびモノエチルシクロヘキシルシトラコネート;
・シトラコン酸モノアリールエステル、好ましくはモノフェニルシトラコネート;
・シトラコン酸モノベンジルエステル、好ましくはモノベンジルシトラコネート;
・イタコン酸モノアルキルエステル、好ましくはモノメチルイタコネート、モノエチルイタコネート、モノプロピルイタコネート、およびモノ−n−ブチルイタコネート;
・イタコン酸モノシクロアルキルエステル、好ましくはモノシクロペンチルイタコネート、モノシクロヘキシルイタコネート、およびモノシクロヘプチルイタコネート;
・イタコン酸モノアルキルシクロアルキルエステル、好ましくはモノメチルシクロペンチルイタコネート、およびモノエチルシクロヘキシルイタコネート;
・イタコン酸モノアリールエステル、好ましくはモノフェニルイタコネート;
・イタコン酸モノベンジルエステル、好ましくはモノベンジルイタコネート
が挙げられる。
α,β−エチレン系不飽和ジカルボン酸モジエステルモノマーとして、上に明確に記載されたモノエステルモノマーをベースとする類似のジエステルが使用されてもよく、ここで、しかし、酸素原子を介してC=O基に結合している2つの有機基は同一であっても異なってもよい。
さらなるターモノマーとして、スチロール、α−メチルスチロールおよびビニルピリジンのようなビニル芳香族モノマー、ならびに4−シアノシクロヘキセンおよび4−ビニルシクロヘキセンのような非共役ジエン、ならびに1−もしくは2−ブチンのようなアルキンが使用されてもよい。
以下に記載される式:
Figure 0005990591
(式中、
は、水素もしくはメチル基であり、
、R、R、Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C12アルキル、シクロアルキル、アルコキシアルキル、ヒドロキシアルキル、エポキシアルキル、アリール、ヘテロアリールを表してもよい)
から選ばれるターモノマーが特に好ましい。
使用されるNBRポリマー中の共役ジエンおよびα,β−不飽和ニトリルの割合は、幅広い範囲内に変わることができる。共役ジエンもしくは共役ジエン類の合計の割合は通常、全ポリマーを基準として、40〜90重量%の範囲に、好ましくは60〜85重量%の範囲にある。α,β−不飽和ニトリルもしくはα,β−不飽和ニトリル類の合計の割合は通常、全ポリマーを基準として、10〜60重量%、好ましくは15〜40重量%である。各場合にモノマーの割合は、合計して100重量%になる。追加のモノマーは、全ポリマーを基準として、0〜40重量%、好ましくは0.1〜40重量%、特に好ましくは1〜30重量%の量で存在することができる。この場合に、共役ジエンもしくはジエン類および/またはα,β−不飽和ニトリルもしくはα,β−不飽和ニトリル類の相当する割合は、追加のモノマーの割合で取って替わられ、すべてのモノマーの割合は各場合に合計して100重量%になる。
上述のモノマーの重合によるニトリルゴムの製造は、当業者に十分に知られており、文献に包括的に記載されている。本発明の目的にために使用することができるニトリルゴムはまた、たとえば、Lanxess Deutschland GmbHのPerbunan(登録商標)およびKrynac(登録商標)グレードの製品範囲からの製品として、商業的に入手可能である。
メタセシスのために使用されるニトリルゴムは、30〜70、好ましくは30〜50の範囲のMooney粘度(100℃でのML1+4)を有する。これは、範囲150000〜500000の、好ましくは範囲180000〜400000の重量平均分子量に相当する。さらに、使用されるニトリルゴムは、範囲2.0〜6.0の、好ましくは範囲2.0〜4.0の、多分散性PDI=Mw/Mn(ここで、Mwは重量平均分子量であり、Mnは数平均分子量である)を有する。Mooney粘度の測定は、ASTM標準D 1646に従って実施される。
ルテニウムまたはオスミウムベースの触媒のメタセシス活性は、触媒を一般式(1)のビニル化合物で処理することによって抑えられ、こうして水素化後に得られる水素化ニトリルゴムの分子量は、元のNBR原料に匹敵し、水素化中にさらに低下しない。それと同時に、新規触媒組成物の水素化活性は、ルテニウムまたはオスミウムベースの触媒の存在下のみで行われる相当する方法よりも明らかに高い。
タンデム方法では、ニトリルゴムが初めに、共オレフィンの不在もしくは存在下で少なくとも1つのルテニウムまたはオスミウムベースの触媒を使用して分解される。一般式(1)のビニル化合物は、メタセシス反応が終わったかまたは完了まで進んだときに加えられるか、メタセシスをある程度で停止するために前に加えられるかのいずれかである。その後、水素化を、水素ガスを導入することによって実施して水素化ニトリルゴムを与えることができる。一連のメタセシス、触媒組成物形成および水素化で、メタセシス度は、完全に制御することができ、最終水素化ニトリルゴムの分子量は、要望に応じて調節できる。
本発明は、以下の実施例によってさらに例示されるが、それらによって限定されることを意図せず、実施例ではすべての部および百分率は、特に明記しない限り重量による。
実施例に使用される触媒:
触媒(1)および(2)は、Sigma AldrichまたはStrem Chemicals Inc.から購入した。触媒(3)は、Xian Kaili Co.(China)から購入した。これらの触媒の構造は下に示され、式中、「Mes」は、メシチル(2,4,6−トリメチルフェニル)を意味し、「Cy」はシクロヘキシルを意味する:
Figure 0005990591
これらの触媒は、次の分子量を有する:
Figure 0005990591
実施例に使用されるニトリルブタジエンゴム:
実施例に使用されたニトリルブタジエンゴムは、Lanxess Deutschland GmbHから商業的に入手可能であり、表1に概要を示されるような特性を有する。
Figure 0005990591
ビニルエチルエーテル(VEE)は、Sigma−Aldrichから購入した。
分析試験:
GPC試験:見かけ分子量MnおよびMwは、Waters 1515高速液体クロマトグラフィーポンプ、Waters 717プラス自動サンプラー、PLゲル10μm混合BカラムおよびWaters 2414 RI検出器を備えたWaters GPCシステムによって測定した。GPC試験は、溶出液としてのTHFの1mL/分の流量で、40℃で実施し、GPCカラムは、狭いPS標準試料で較正した。
FT−IR試験:水素化反応前、反応中、および反応後のニトリルゴムのスペクトルを、Perkin Elmerスペクトル100 FT−IR分光計で記録した。MCB中のニトリルブタジエンゴムの溶液を、KBrディスク上へキャストし、乾燥させて試験用のフィルムを形成した。水素化転化率は、ASTM D 5670−95方法に従って、FT−IR分析によって測定する。
省略形:
phr:百ゴム当たり(重量)
rpm:1分間当たりの回転数
Mn:数平均分子量
Mw:重量平均分子量
PDI:Mw/Mnと定義される多分散性指数
PPh:トリフェニルホスフィン
MCB:モノクロロベンゼン
VEE:ビニルエチルエーテル
RT:室温(22±2℃)
実施例1:(触媒(3)を使用する、比較例)
282gのMCB中の18gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(6重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングし、次に120℃に加熱した。Wilkinson触媒(15mg)およびPPh(18mg)を別の22gの脱気MCBに溶解させ、次に反応器へ添加した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。5時間の水素化後に、水素化率は90.3%に達し、反応器を室温に冷却し、圧力を解除した。最終分子量およびPDIは、Mn=76,286、Mw=260,572、PDI=3.42であった。
実施例2:(前処理なしの触媒(2)を使用する、比較例)
291gのMCB中の9gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(3重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングし、次に120℃に加熱した。触媒(2)(9mg)を別の22gの脱気MCBに溶解させ、次に反応器へ添加した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。4時間の水素化後に、水素化率は98.6%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=5,560、Mw=14,407、PDI=2.59であった。
実施例3:(前処理なしの触媒(2)を使用する、比較例)
282gのMCB中の18gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(6重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングし、次に120℃に加熱した。触媒(2)(18mg)を別の22gの脱気MCBに溶解させ、次に反応器へ添加した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。18時間の水素化後に、水素化率は92.6%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=10,103、Mw=19,964、PDI=1.98であった。
実施例4:(発明;Perbunan(登録商標)3431VP;触媒(2)およびVEE前処理)
触媒(2)(18mg)をフラスコ中で22gの脱気MCBに溶解させた。ビニルエチルエーテルをフラスコ中へ注入し、溶液を12時間攪拌した。282gのMCB中の18gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(6重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングし、次に120℃に加熱した。フラスコ中の触媒溶液を、注射器によって反応器へ移した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。2時間の水素化後に、水素化率は99%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=74,495、Mw=229,568、PDI=3.08であった。
実施例5:(発明;Perbunan(登録商標)3431VP;触媒(2)およびVEE前処理)
触媒(2)(9mg)をフラスコ中で22gの脱気MCBに溶解させた。ビニルエチルエーテル(100μL)をフラスコ中へ注入し、溶液を12時間攪拌した。282gのMCB中の18gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(6重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングし、次に120℃に加熱した。フラスコ中の触媒溶液を、注射器によって反応器へ移した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。4時間の水素化後に、水素化率は95%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=71,220、Mw=224,342、PDI=3.15であった。
実施例6:(発明;Krynac(登録商標)3330 F;触媒(2)およびVEE前処理)
条件および操作はすべて、NBR原料がKrynac(登録商標)3330 Fであったことを除いては実施例5と同じものであった。4時間での水素化率は96%であった。最終分子量およびPDIは、Mn=78,125、Mw=256,043、PDI=3.28であった。
実施例7:(発明;Perbunan(登録商標)3430 F;触媒(2)およびVEE前処理)
条件および操作はすべて、NBR原料がPerbunan(登録商標)3430 Fであったことを除いては実施例5と同じものであった。4時間での水素化率は99%であった。最終分子量および分布は、Mn=78,514、Mw=222,813、PDI=2.84であった。
実施例8:(発明;Krynac(登録商標)X146;触媒(2)およびVEE前処理)
条件および操作はすべて、触媒(2)の用量が18mgであり、水素圧が6.895MPaであり、そして使用されたNBRがKrynac(登録商標)X1.46であったことを除いては実施例5と同一であった。3時間での水素化率は98%であった。最終分子量およびPDIは、Mn=107,058、Mw=261,844、PDI=2.44であった。
実施例9:(発明;Perbunan(登録商標)3431VP;触媒(1)およびVEE前処理)
条件および操作はすべて、触媒(1)(9mg)を使用したことを除いては実施例5と同じものであった。3時間での水素化率は97%であった。最終分子量およびPDIは、Mn=77473、Mw=219498、PDI=2.83であった。
実施例1〜9についての条件および結果を表2に示す。
かかる表2で、比較例は星印でマークする。さらにその上省略形P3431VPは、Perbunan(登録商標)3431VPを表し、K3330 Fは、Krynac(登録商標)3330Fを表し、P3430Fは、Perbunan(登録商標)3430Fを表し、K X 1.46はKrynac(登録商標)X1.46を表す。比較理由のためだけに、数および重量平均分子量ならびにPDIが、出発ニトリルゴムに関して表2の下部に含められており、次に実施例1〜9で水素化にかけられた。
Figure 0005990591
実施例10:(発明、Perbunan(登録商標)3431VP;触媒(2);メタセシスおよびその後の水素化)
282gのMCB中の18gのPerbunan(登録商標)3431VPの溶液(6重量%のPerbunan(登録商標)3431VP濃度)を、30分間600mLのParrオートクレーブ中で窒素でバブリングした。触媒(2)(9mg)を室温で22gの脱気MCBに溶解させ、次に反応器へ添加した。メタセシスを室温で1時間行うに任せた。次に0.5mLのVEEをオートクレーブに加えた。10分間攪拌した後、試料を、GPC分析のために反応器から採取した。オートクレーブの温度を120℃に上げた。次に水素ガスをオートクレーブ中へ導入した。水素化を、4.137MPaの水素圧および800rpmの攪拌速度下に行った。試料を、FT−IR分析のために間隔を置いて反応器から採取して水素化率を測定した。VEEの添加後の分子量およびPDIは、Mn=54,262、Mw=141,533、PDI=2.61であった。3時間の水素化後に、水素化率は99%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=56,391、Mw=140,641、PDI=2.49であった。
実施例11:(発明、Perbunan(登録商標)3431VP;触媒(2);メタセシスおよびその後の水素化)
条件および操作はすべて、メタセシスを2時間行うに任せたことを除いては実施例10でと同じものであった。VEEの添加後の分子量およびPDIは、Mn=41,534、Mw=95,791、PDI=2.31であった。3時間の水素化後に、水素化率は99%に達した。最終分子量およびPDIは、Mn=46,540、Mw=105,983、PDI=2.28であった。
実施例10および11についての条件および結果を表3に示す。
Figure 0005990591
実施例は、触媒の前処理が別々に、または水素の添加前の反応混合物でのその場メタセシス反応後のいずれかで行われる、前処理Ruベースのメタセシス触媒の存在下でのNBRの水素化によってHNBRが製造できることを示す。触媒のメタセシス活性は、この前処理方法によって抑えられ、こうして本発明による前処理方法によって得られる水素化ニトリルゴムの分子量は、元のNBR原料に匹敵する。意外にも、触媒を共触媒と接触させることによって得られる組成物は、前処理されなかった同じ触媒よりもニトリルゴムの水素化でより高い水素化活性を示す。これは、実施例3と実施例4および5との比較から理解することができる。実施例3では、前処理されなかった触媒(2)を使用する水素化は、18時間後に92.6%の水素化率をもたらし、一方本発明に従って前処理された触媒(2)を両方とも使用する実施例4および5は、それぞれ、たった2または4時間の水素化時間後に、それぞれ、99%および95%の水素化率をもたらした。

Claims (7)

  1. 錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の前記錯体触媒対前記共触媒のモル比で接触させることによって得られる、ニトリルゴムの水素化用触媒組成物であって、前記錯体触媒が、一般式(A)
    Figure 0005990591
    [式中、
    Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
    およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であって、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを表し、
    Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子から成る群より選択される電子供与性配位子であり、
    は、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールであり、
    、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素または有機もしくは無機置換基であり、
    は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、−S(=O)RまたはYに結合している炭素原子に隣接したC=OまたはC=Sのいずれかの構造要素を含有する基であり、
    nは、0もしくは1であり、
    ここで、n=1の場合、前記要素
    Figure 0005990591
    は、Yおよび(E)が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
    (i)Yおよび(E)が単結合で結合している場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
    EはCHであり、または
    (ii)Yおよび(E)が二重結合で結合している場合、
    Yは、NまたはPであり、
    EはCHであり、
    ここで、n=0の場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
    かつここで、一般式(A)のすべての上記の出現において、
    Rは、水素またはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールである]
    を有し、
    前記共触媒が、一般式(1)
    CH=CRR’ (1)
    [式中、RおよびR’は、同一であるかまたは異なり、
    水素または
    OR(ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール、C(=O)(R)、−C(=O)N(R、−[(CH−X]、−[(CH−X]−CH=CH、もしくは−(CH−C(Rを意味するものとし、
    ここで、
    Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNRを意味し、
    は、同一であるかまたは異なり、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表し、
    は、同一であるかまたは異なり、C〜Cアルキルもしくは−(CH−O−CH=CHを表し、
    は、(CH−O−CH=CHを表し、
    nは、1〜5の範囲にあり、
    mは、1〜10の範囲にあり、
    pは、0〜5の範囲にある、または
    ここであるいは、RおよびR’が両方とも基ORを表す場合、両Rは互いに結合し、2価基−(C(R−を一緒に表してもよく、qは2、3もしくは4であり、Rは同一であるかまたは異なり、上に定義された意味を有する)、または
    SR、SOR、SO
    (ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表す)、または
    N(R)、P(R
    (ここで、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)(R)を意味するものとするか、もしくは
    ここであるいはRおよびRは、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜7個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1、2もしくは3つは、酸素、硫黄、窒素、N−RまたはP−R(ここで、Rは、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる);または
    P(=O)(OR
    (ここで、Rは、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールを意味するものとする)
    を意味するものとするが、
    ただし、RおよびR’は両方とも、同時に式(1)で水素を表してはならない]
    を有するか、または下式:
    Figure 0005990591
    のいずれか一つの共触媒である、触媒組成物。
  2. 前記共触媒が、式(共触媒−1)〜(共触媒−38)
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    からなる群から選択される請求項1に記載の触媒組成物。
  3. (i)一般式(A1)
    Figure 0005990591
    (式中、M、L、X、X、R、R、R、R、R、nおよびEは、請求項1で一般式(A)について記載された意味を有する)
    の触媒、
    (ii)一般式(A2)
    Figure 0005990591
    (式中、M、L、X、X、R、R、R、R、R、nおよびEは、請求項1で式(A)について記載された意味を有する)
    の触媒、
    (iii)一般式(A3)
    Figure 0005990591
    [式中、
    およびXは、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを意味するものとし、
    Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子から成る群より選択される電子供与性配位子であり、
    は、クロロ、フルオロ、ブロモ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
    は、H、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)Rもしくは−S(=O)Rであり、
    およびRはそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
    は、H、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−SON(R)、もしくは−N(SO−R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
    nは、0もしくは1であり、
    ここで、n=1の場合、前記要素
    Figure 0005990591
    は、Yおよび(E)が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
    (i)Yおよび(E)が単結合で結合している場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
    EはCHであり、または
    (ii)Yおよび(E)が二重結合で結合している場合、
    Yは、NまたはPであり、
    EはCHであり、
    ここで、n=0の場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A3)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
    かつここで、一般式(A3)でのすべての上記の出現において、
    Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとするか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい]
    の触媒、
    (iv)一般式(A4)
    Figure 0005990591
    (式中、M、L、Y、X、X、R、R、R、R、R、Rおよびnは、一般式(A)に対して与えられた意味を有する)
    の触媒、
    (v)一般式(A5)
    Figure 0005990591
    [式中、
    Yは、酸素(O)または−NRであり、Rは、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表し、
    Wは、酸素(O)またはNRであり、Rは、水素または直鎖もしくは分岐C〜C10アルキルであり、
    15は、直鎖もしくは分岐アルキルを表し、
    16、R17、R18およびR19は、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、アルキル、シクロアルキル、アルコキシ、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールを表し、
    L、R、R、R、R、Rおよびnは、一般式Aに対して与えられた意味を有するものとする]
    の触媒、
    (vi)一般式(A6)
    Figure 0005990591
    [式中、
    Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
    Zは、酸素(O)または硫黄(S)であり、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−R(ここで、Rは、下に示される意味を有する)であり、
    およびXは、同一であるかまたは異なる配位子であり、
    は、H、アルキル、アルケニル、アルキニルもしくはアリールであり、
    、R、RおよびRは、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素、有機もしくは無機置換基であり、
    61は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよく、
    62は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、それらのそれぞれは、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよく、
    またはここであるいはR61およびR62は、それらが結合している2個の隣接炭素原子と一緒に環状構造を形成してもよく、
    Lは、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子から成る群より選択される配位子であり、
    は、それぞれ、1つ以上のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、アリールもしくはヘテロアリール置換基で任意選択的に置換されていてもよいアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、アルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルアミノ、アルキルチオ、アリールチオ、アルキルスルホニルもしくはアルキルスルフィニルであり、
    nは、0もしくは1である]
    の触媒、ならびに
    (vii)一般式(A7)
    Figure 0005990591
    [式中、
    およびXは、同一であるかまたは異なり、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C〜C30アルキル、C〜C24アリール、C〜C20アルコキシ、C〜C24アリールオキシ、C〜C20アルキルジケトナート、C〜C24アリールジケトナート、C〜C20カルボキシレート、C〜C20アルキルスルホネート、C〜C24アリールスルホネート、C〜C20アルキルチオール、C〜C24アリールチオール、C〜C20アルキルスルホニルもしくはC〜C20アルキルスルフィニルを意味するものとし、
    Lは、環状構造を形成するためにXと結合してもしなくてもよい、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子から成る群より選択される電子供与性配位子であり、
    Yは、NRまたはPRであり、
    は、クロロ、フルオロ、ブロモ、−C(=O)R、−C(=O)OR、−OC(=O)R、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
    は、H、ハロゲン、ニトロ、シアノ、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリール、C〜C20アリールオキシ、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R)、−S(=O)N(R)、−S(=O)Rもしくは−S(=O)Rであり、
    およびRはそれぞれ、H、ブロモ(Br)、ヨード(I)、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルキルチオ、−Si(R)、−O−Si(R)、C〜C20アリールオキシ、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、もしくは−SON(R)であり、
    は、H、C〜C20アルキル、C〜C20アリール、C〜C20複素環、C〜C20ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R)、−SON(R)、−N(SO−R)、−S(=O)R、もしくは−S(=O)Rであり、
    かつここで、式(A7)でのすべての上記の出現において、
    Rは、同一であるかまたは異なり、H、C〜C20アルキル、C〜C10シクロアルキル、C〜C16アルケニル、C〜C20アルキニル、C〜C24アリール、もしくはC〜C24ヘテロアリールを意味するものとするか、または2つの置換基Rが同じ原子に結合している場合、かかる2つの置換基Rはまた、それらが結合している原子と一緒に飽和もしくは不飽和環状構造を形成してもよい]
    の触媒
    からなる群から選択される触媒が使用される、請求項1に記載の触媒組成物。
  4. 触媒が、式中、Mesが各場合に2,4,6−トリメチルフェニルであり、Phがフェニルである、下に示される式
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    Figure 0005990591
    からなる群から選択される請求項1または2に記載の触媒組成物。
  5. a)請求項1、3または4のいずれか一項に規定される錯体触媒を請求項1または2に規定される少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の前記触媒対前記共触媒のモル比で接触させることによって前記触媒組成物を調製する工程と、その後
    b)ニトリルゴムを工程a)で形成された前記触媒組成物の存在下で水素化する工程と
    を含むニトリルゴムの水素化方法。
  6. ニトリルゴムが、前記ニトリルゴムを請求項1、3または4に規定される錯体触媒と共オレフィンの不在もしくは存在下で接触させる工程を先ず含むメタセシス反応での分子量減成に、次に
    a)前記メタセシス反応後に得られる反応混合物中に存在する前記錯体触媒を、請求項1または2に規定される少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の前記錯体触媒対前記共触媒のモル比で接触させて触媒組成物を形成する工程およびその後
    b)前記ニトリルゴムを前記触媒組成物の存在下で水素化する工程
    にかけられる、水素化ニトリルゴムの製造方法。
  7. 錯体触媒を少なくとも1つの共触媒と、1:(20〜550)の範囲の前記錯体触媒対前記共触媒のモル比で接触させることによる、ニトリルゴムの水素化用触媒組成物の調製方法であって、前記錯体触媒が、一般式(A)
    Figure 0005990591
    [式中、
    Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、
    およびX は、同一であるかまたは異なる配位子であって、水素、ハロゲン、擬ハロゲン、直鎖もしくは分岐C 〜C 30 アルキル、C 〜C 24 アリール、C 〜C 20 アルコキシ、C 〜C 24 アリールオキシ、C 〜C 20 アルキルジケトナート、C 〜C 24 アリールジケトナート、C 〜C 20 カルボキシレート、C 〜C 20 アルキルスルホネート、C 〜C 24 アリールスルホネート、C 〜C 20 アルキルチオール、C 〜C 24 アリールチオール、C 〜C 20 アルキルスルホニルもしくはC 〜C 20 アルキルスルフィニルを表し、
    Lは、環状構造を形成するためにX と結合してもしなくてもよい、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスフェート、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、アミド、スルホネート、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエーテル、イミダゾリンもしくはイミダゾリジン配位子から成る群より選択される電子供与性配位子であり、
    は、水素、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールであり、
    、R 、R およびR は、同一であるかまたは異なり、それぞれ、水素または有機もしくは無機置換基であり、
    は、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)R、−C(=O)OR、−C(=O)N(R) 、−C(=S)R、−C(=S)SR、−C(=S)OR、−C(=S)N(R) 、−S(=O) N(R) 、−S(=O) R、−S(=O)RまたはYに結合している炭素原子に隣接したC=OまたはC=Sのいずれかの構造要素を含有する基であり、
    nは、0もしくは1であり、
    ここで、n=1の場合、前記要素
    Figure 0005990591
    は、Yおよび(E) が単結合または二重結合のいずれかで結合していることを意味するものとし、ここで、
    (i)Yおよび(E) が単結合で結合している場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、
    EはCH であり、または
    (ii)Yおよび(E) が二重結合で結合している場合、
    Yは、NまたはPであり、
    EはCHであり、
    ここで、n=0の場合、
    Yは、酸素(O)、硫黄(S)、N−RまたはP−Rであり、かつ式(A)で上に記載されているフェニル部分に単結合で直接結合しており、
    かつここで、一般式(A)のすべての上記の出現において、
    Rは、水素またはアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリールもしくはヘテロアリールである]
    を有し、
    前記共触媒が、一般式(1)
    CH =CRR’ (1)
    [式中、RおよびR’は、同一であるかまたは異なり、
    水素または
    OR (ここで、R は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリール、C(=O)(R )、−C(=O)N(R 、−[(CH −X] 、−[(CH −X] −CH=CH 、もしくは−(CH −C(R を意味するものとし、
    ここで、
    Xは、同一であるかまたは異なり、酸素(O)またはNR を意味し、
    は、同一であるかまたは異なり、H、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表し、
    は、同一であるかまたは異なり、C 〜C アルキルもしくは−(CH −O−CH=CH を表し、
    は、(CH −O−CH=CH を表し、
    nは、1〜5の範囲にあり、
    mは、1〜10の範囲にあり、
    pは、0〜5の範囲にある、または
    ここであるいは、RおよびR’が両方とも基OR を表す場合、両R は互いに結合し、2価基−(C(R −を一緒に表してもよく、qは2、3もしくは4であり、R は同一であるかまたは異なり、上に定義された意味を有する)、または
    SR 、SOR 、SO
    (ここで、R は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを表す)、または
    N(R )、P(R
    (ここで、R およびR は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、−C(=O)(R )を意味するものとするか、もしくは
    ここであるいはR およびR は、それらが両方とも同時に結合しているかかるNまたはP原子と一緒に、環状構造中に4〜7個の炭素原子を持った飽和、不飽和もしくは芳香族環状構造を形成してもよく、ここで、前記炭素原子の1、2もしくは3つは、酸素、硫黄、窒素、N−R またはP−R (ここで、R は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、もしくはヘテロアリールを意味するものとする)から選択される部分で置き換えることができる);または
    P(=O)(OR
    (ここで、R は、同一であるかまたは異なり、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリールを意味するものとする)
    を意味するものとするが、
    ただし、RおよびR’は両方とも、同時に式(1)で水素を表してはならない]
    を有するか、または下式:
    Figure 0005990591
    のいずれか一つの共触媒である、触媒組成物の調製方法。
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