JP6598846B2 - 1−ヘキセンおよび/または1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物および方法 - Google Patents

1−ヘキセンおよび/または1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物および方法 Download PDF

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Description

本開示は、オリゴマー化、特に、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物および方法に関する。
コモノマーグレードの1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンを含めて、直鎖状アルファオレフィン(LAO)の製造のための既存の方法は、エチレンのオリゴマー化に依存しており、4、6、8などの鎖長を有するエチレンオリゴマーの混合物に導く。特定の理論に束縛されるものではないが、これは、シュルツ−フローリーまたはポアソン生成物分布に導く、競合的連鎖成長および置換反応ステップによって主に支配される化学的メカニズムに起因する。工業的観点からは、この生成物分布は、全ての範囲の直鎖状アルファオレフィン製造業者に、大変な課題を提起する。その理由は、対象マーケット(served market)セグメントの各々が、マーケットの大きさおよび成長、地域、細分化などの点で非常に異なる動きを示すからである。その結果、製品の範囲の一部は、所定の経済的状況で大きな需要があるかもしれないが、他方、同時に、他の製品フラクションは、全く売れないか、または些末な隙間市場において売れるだけであるかもしれないので、LAO製造業者が、マーケットの要求に順応するのは非常に困難である。
1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンのようなLAOは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含めて、ポリエチレンの製造に適している。現在、ポリエチレンの製造に使用されている主なLAOは、1−ブテン、次いで、1−ヘキセンである。後者の需要は増加しており、これは、1−ヘキセンから製造されるポリエチレンの優れた特性に帰すことができる。同時に、特定のグレードのポリエチレン材料は、1−オクテンの存在を必要とする、優れた引張り強さおよび耐クラック性のような改善された物理的特性を求められる。
エチレンのオリゴマー化は、通常、適切な触媒の存在下で進行する。いくつかの既存のエチレンオリゴマー化、すなわち、2量化、3量化または4量化の触媒は、1つ以上の不都合を有する。これらの欠点(これらは、これらの触媒が使用される、対応する方法に影響を及ぼし得る)は、望まれる生成物、すなわち、1−ヘキセンまたは1−オクテンに対する低い選択率(副反応による望ましくない副生成物の形成に起因する);生成物自体の低い純度、すなわち、特定のC6−またはC8−留分内のLAO異性体に対する低い選択率(異性化、分岐状オレフィンの生成など);ろう状物の生成、すなわち、重質の長鎖(高炭素数)生成物の生成;LAO生成物収率をかなり低下させ、さらには設備のファウリングに導き得る、ポリマーの生成(分岐状および/または架橋PEを含めてのポリエチレン);1kgの生成物あたりのコストを増大させる不良な回転率/触媒活性;高い触媒または配位子コスト;不良な触媒可使用性および高い触媒コストをもたらす、複雑なマルチステップの配位子合成;活性と選択率の両方の点で、痕跡量の不純物に触媒性能が影響を受け易いこと(例えば、触媒のロス/被毒に繋がる);技術的/工業的環境における触媒成分の取扱いの難しさ(例えば、触媒錯体合成、前混合、不活性化、触媒回収、または配位子回収の間);特殊な設備(投資、維持、およびエネルギーコストの増大)を必要とする過酷な反応条件、すなわち、高い温度および圧力;高い助触媒(co−catalyst)/活性化剤コストまたは消費;大量の比較的不明確な化合物が活性化剤(例えば、特定のMAO品種)として使用される場合によくある、助触媒の品質の変動しやすさの1つ以上を含む。
したがって、高い選択率で1−オクテンまたは1−ヘキセンを生成できるエチレンオリゴマー化のための触媒系が、当技術分野において依然として求められている。さらに、1−オクテンおよび1−ヘキセンの組合せを提供できる触媒系が、当技術分野において依然として求められている。同時に、所定の比率の1−オクテンおよび1−ヘキセンの組合せを提供できる触媒系であって、所定の比率が、その触媒系がやはり提供する利用可能な比の範囲にある触媒系が、当技術分野において依然として求められている。高純度で、様々な比率の1−オクテンおよび1−ヘキセンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための方法もまた依然として求められている。
1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物であって、
クロム化合物と、

(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R
[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、あるいはC〜C20ヒドロカルビル、好ましくは、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリールまたはC〜C20アルキル置換フェニルであり、任意選択で、配位子は、配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であり、環系は、配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換によって形成される]
のNPNPN配位子と、
活性化剤または助触媒と
を含む、触媒組成物を、本明細書中に開示する。
エチレンのオリゴマー化のための方法であって、エチレンを、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するのに効果的なエチレンオリゴマー化条件下で触媒組成物と接触させることを含む、方法も、本明細書中に開示する。
少なくとも、
クロム化合物と、

(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R
[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、あるいはC〜C20ヒドロカルビル、好ましくは、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリールまたはC〜C20アルキル置換フェニルであり、任意選択で、配位子は、配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であり、環系は、配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換によって形成される]
のNPNPN配位子と、
活性化剤または助触媒と
を一緒にすることによって得られる触媒組成物も、本明細書中にさらに開示する。
1−ヘキセンおよび1−オクテンを生成するエチレンオリゴマー化反応であって、1−ヘキセンまたは1−オクテンに対する選択率が少なくとも約90%である、エチレンオリゴマー化反応も、本明細書中にさらに開示する。
エチレンオリゴマー化方法により得られる直鎖状アルファオレフィン組成物であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が、少なくとも約0.2から約8である、直鎖状アルファオレフィン組成物も、本明細書中にさらに開示する。
本発明者等は、1−ヘキセンまたは1−オクテンを、すなわち、ヘキセン、1−オクテン、またはこれらの少なくとも1つまたは両方を含む組合せを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物を見出した。触媒組成物は、(i)クロム化合物と、(ii)式(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R)のNPNPN配位子と、および(iii)活性化剤または助触媒とを含む。触媒組成物は、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための方法に有用である。本発明者等は、さらに、触媒組成物がプロセスに使用された場合、1−ヘキセンまたは1−オクテンが、優れた選択率、生産性、および純度で製造できることを見出した。さらに、1−ヘキセンおよび1−オクテンを含む組合せが製造でき、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比は、約0.1から約10、好ましくは約0.2から約8、より好ましくは約0.3から約7の範囲で予め決定できる。
クロム化合物は、有機塩、無機塩、配位錯体、またはCr(II)もしくはCr(III)の有機金属錯体である。一実施形態において、クロム化合物は、好ましくはCr(II)またはCr(III)の、有機金属錯体である。クロム化合物の例には、Cr(III)アセチルアセトナート、Cr(III)オクタノエート、CrCl(テトラヒドロフラン)、Cr(III)−2−エチルヘキサノエート、クロムヘキサカルボニル、Cr(III)クロリド、ベンゼン(トリカルボニル)−クロムが含まれる。これらのクロム化合物の少なくとも1つを含む組合せが使用されてもよい。
NPNPN配位子において、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、またはC〜C20ヒドロカルビルであり得る。好ましくは、C〜C20ヒドロカルビルは、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリール、またはC〜C20アルキル置換フェニルである。より好ましくは、R、R、R、R、R、R、およびRの各々は、独立に、水素(H)、クロロ(Cl)、メチル(Me)、エチル(Et)、イソプロピル(Pr)、tert−ブチル(Bu)、n−ヘキシル(C11)、またはフェニル(Ph)である。
任意選択で、配位子は、配位子のPまたはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPまたはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であってもよい。環系は、NPNPN配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換により、すなわち、構成要素である化合物あたり、R〜R(定義された通り)の2つの基全体、R〜R(定義された通り)の2つの基のそれぞれから1原子、または、R〜R(定義された通り)の1つの基全体とR〜R(定義された通り)の別の基から1原子、のいずれかを形式的に無くし、そのようにして生じる原子価が満たされていないサイトを、構成要素である化合物あたり1つの共有結合によって形式的に結び付けて、所定のサイトに元々あったものと同じ原子価をもたせることによって、形成できる。
具体的な適切なNPNPN配位子は、Et(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Et、C11(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)C11Pr(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Pr、H(Bu)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Bu)H、(C11N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(C11Pr(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)Pr、H(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)H、H(Pr)N−P(Ph)−N(Pr)−P(Ph)−N(Pr)H、Et(Me)N−P(Ph)−N(C11)−P(Ph)−N(Me)Et、および、Et(Me)N−P(Me)−N(Me)−P(Me)−N(Me)Etである。これらのNPNPN配位子の少なくとも1つを含む組合せが使用されてもよい。
NPNPN配位子の構造は、また、次の構造式(A)
Figure 0006598846
[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、上で定義された通りである]
によって示すことができる。
NPNPN配位子の具体例の構造は、次の構造式(A1)から(A10)で示される。
Figure 0006598846
式(A1)から(A10)の少なくとも1つを含む組合せが使用されてもよい。
NPNPN配位子は、当業者に知られた合成手法によって製造できる。いくつかの実施形態において、(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R)配位子は、スキーム1に示された反応経路によって入手可能である。
Figure 0006598846
スキームIにおいて、RからRは、上で記載された意味を有する。
活性化剤(当技術分野では、助触媒としても知られている)は、アルミニウム化合物、例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミノキサンである。異なるアルミニウム化合物の組合せが使用されてもよい。前記アルミニウム化合物の少なくとも1つを含む組合せが使用されてもよい。ある実施形態では、活性化剤は、好ましくは修飾メチルアルミノキサン、より好ましくはMMAO−3A(CAS No. 146905−79−5)であり、これは、7%のアルミニウムを含む(約18%のMMAO−3Aの濃度に相当する)トルエン溶液としてAkzo Nobelから入手可能な、修飾メチルアルミノキサン、3A型である。
触媒組成物は、さらに、溶媒を含み得る。例示的な溶媒は、芳香族炭化水素、直鎖および環状脂肪族炭化水素、直鎖オレフィン、エーテルなどである。これらの溶媒の少なくとも1つを含む組合せが使用されてもよい。好ましくは、溶媒は、トルエン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、クロロシクロヘキサン、クロロヘキサン、多ハロゲン化芳香族混合物、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せである。トルエン溶媒が、より好ましい。
クロム化合物の濃度は、使用される特定の化合物、および望まれる反応速度に応じて変わり得る。ある実施形態では、クロム化合物の濃度は、約0.01から約100ミリモル/リットル(mmol/l)、約0.01から約10mmol/l、約0.01から約1mmol/l、約0.1から約100mmol/l、約0.1から約10mmol/l、約0.1から約1.0mmol/l、約1から約10mmol/l、および約1から約100mmol/lである。好ましくは、クロム化合物の濃度は、約0.1から約1.0mmol/lである。
配位子/Crのモル比は、約0.5から50、約0.5から5、約0.8から約2.0、約1.0から5.0、または、好ましくは約1.0から約1.5であり得る。
Al/Crのモル比は、約1から約1000、約10から約1000、約1から500、約10から500、約10から約300、約20から約300、または、好ましくは50から約300であってもよい。
いくつかの実施形態において、触媒組成物は、クロム化合物としてのCr(III)アセチルアセトナートと、NPNPN配位子としてのEt(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Etと、活性化剤としてのMMAO−3Aとを含む。
本明細書に開示されている触媒組成物は、エチレンのオリゴマー化のための方法に使用できる。一実施形態において、この方法は、エチレンを、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するのに効果的なエチレンオリゴマー化条件下で、触媒組成物と接触させることを含む。当業者は、1−ヘキセンを生成するエチレンのオリゴマー化は、エチレンの3量化によって可能であり、1−オクテンを生成するエチレンのオリゴマー化は、エチレンの4量化によって可能であることを理解するであろう。
エチレンのオリゴマー化は、約1から約200bar、約10から約200bar、約10から約100bar、約20から約70bar、および、約10から50barの圧力で行うことができる。好ましくは、オリゴマー化は、約20から約70barの圧力で行われる。
エチレンのオリゴマー化は、また、約10から約200℃、約20から約100℃、約30から約100℃、約40から約100℃、約40から約80℃、好ましくは約40から約70℃の温度で、行うことができる。
別の実施形態において、方法は、連続的に、半連続的に、または不連続的に行われる。
方法は、通常、適切な反応器で行われる。プロセスが、通常は反応器で、行われるのに要する時間は、また、滞留時間としても知られている。プロセスの平均滞留時間は、約10分から約20時間、約20分から20時間、約1時間から約16時間、約1時間から約8時間、好ましくは、約1から約4時間であり得る。
当業者は理解できるように、触媒組成物の成分として必要であるクロム化合物、NPNPN配位子、および活性化剤はまた、出発材料と見なすことができる。このため、特定の理論に束縛されるものではないが、これらの3つの成分は、例えば混合することによって、接触させられた時、変化または変換を受けることができ、これによって、触媒組成物が通常形成される。こうして、触媒は、少なくとも、クロム化合物と、式(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R)のNPNPN配位子(式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、上で定義された通りである)と、活性化剤または助触媒とを一緒にすることによって得ることができるという有利な特徴である。
驚くべきことに、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物および方法により、既存の触媒および方法の不都合は、かなり克服できることが見出された。特に驚くべきで予想外であるのは、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比を、かなりの程度まで変えることができるという発見であった。特定の理論に束縛されるものではないが、この変化は、NPNPN配位子のR、R、R、R、R、R、およびRを有利に選択することによって、制御できると考えられる。一実施形態では、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比は、約0.1から約10、好ましくは約0.2から約8、より好ましくは約0.3から約7の範囲にある。1−ヘキセンと1−オクテンの重量比は、約0.1から約9、約0.1から約8、約0.1から約7、約0.1から約6、約0.2から約10、約0.2から約9、約0.2から約7、約0.2から約6、約0.3から約10、約0.3から約9、約0.3から約8、または、約0.3から約6の範囲にあることができる。1−ヘキセンと1−オクテンの重量比は、また、少なくとも約0.1、約0.2、約0.3、約0.4、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、または約1であることができる。1−ヘキセンと1−オクテンの重量比は、約10、約9、約8、約7、約6、約5、約4、約3、約2、約1.5、または約1.2までであることができる。
上で論じられたように、本明細書において開示されている方法および触媒組成物は、高い選択率で、CおよびCフラクションの製造を可能にする。さらに、CまたはCフラクション内で、対応するLAOに対する選択率は高い。これによって、広いLAO生成物分布は観察されず、特定の直鎖状アルファ−オレフィン、すなわち、1−ヘキセンまたは1−オクテンが、選択的に製造できる。1−ヘキセンまたは1−オクテンに対する高い選択率は、それが、より高い生成物純度に導き、それによって、一連の分離過程でのさらなる精製ステップの必要を回避させる故に、有利な特徴である。触媒組成物および方法のさらなる有利な特徴には、望ましくないポリマー生成に繋がるエチレンの重合の抑制、より穏やかな反応条件、および、結果として、より低い、設備のための資本コスト、さらには運転およびエネルギーコストが含まれる。さらに、比較的簡単で、直接的なプロセス設計が可能である。
別の実施形態において、1−ヘキセンまたは1−オクテンに対する選択率は、少なくとも、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%であることができる。少なくとも約90%の選択率が好ましい。
本明細書に開示された発明が、より効率的に理解され得るように、以下の実施例が記載される。これらの実施例は、単に例示のためであるにすぎず、決して本発明を限定すると解釈されるべきではない。
[実施例1]配位子(A1)〜(A10)の調製
1.1 経路A、一般的手順(スキーム1参照)
トルエンに溶かした3mmolのビス(クロロホスフィノ)アミン[RP(Cl)N(R’)P(Cl)R]を、8mmolの適切な第2級または第1級アミン、6mmolのNEt、およびトルエンの混合物に、約0℃で、ゆっくりと移した。溶液を、40℃で24時間撹拌し、その結果、それは、濁った状態になった。全ての揮発化合物を蒸発させた後、残留物を、高温のn−ヘキサンに取り込み、濾過した。溶媒を蒸発させると、無色の油状物または固体になった。望ましい場合、生成物は、純度を上げるために、エタノールまたはn−ペンタンから再結晶できる。
1.2 経路B、一般的手順(スキーム1参照)
6mmolの適切な第2級アミンを、約0℃で、当量のMeLi(EtO中)により、リチウム化した。次いで、溶液を、室温で6時間撹拌し、再び約0℃に冷却し、3mmolのビス(クロロホスフィノ)アミン[RP(Cl)N(R)P(Cl)R]のエーテル溶液により処理し、さらに室温で24時間撹拌した。後の一連の作業は、経路Aと同じである。
前駆体のPhP(Cl)N(Me)P(Cl)Phは、アール ジェファーソン(R. Jefferson)、ジェー エフ ニクソン(J. F. Nixon)、ティー エム ペインター(T. M. Painter)、アール キート(R. Keat)、エル ストッブス(L. Stobbs)、J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1973、1414−1419の手順を変更することによって調製された。
PhP(Cl)N(C11)P(Cl)Ph(MeSiN(C11)SiMe)に代えてPhP(Cl)N(C11)P(Cl)Ph(MeSiN(Me)SiMe)とするとき、PhP(Cl)N(Pr)P(Cl)Ph(MeSiN(Pr)SiMe)に代えてPhP(Cl)N(Pr)P(Cl)Ph(MeSiN(Me)SiMe)とするとき、および、MeP(Cl)N(Me)P(Cl)Me(PhPCl)に代えてMeP(Cl)N(Me)P(Cl)Me(MePCl)とするときにも、同じ手順が用いられた。
MeSiN(Pr)SiMe、および、MeSiN(C11)SiMeの調製は、ワイ ハマダ(Y. Hamada)、ワイ ヤマモト(Y. Yamamoto)、エイチ シミズ(H. Shimizu) J. Organomet. Chem. 1996、510、1−6に従って行われた。
こうして、配位子(A1)から(A10)が調製された。これらは、次のように特徴付けられた:
Et(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Et(A1)、経路A、31P−NMR C:101.6;101.9ppm、異性体;
11(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)C11(A2)、経路B、31P−NMR C:98.2;99.6ppm、異性体;
Pr(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Pr(A3)、経路A、31P−NMR C:99.5;100.3ppm、異性体;
H(Bu)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Bu)H(A4)、経路A、31P−NMR C:64.6ppm、単離された主異性体;
(C11N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(C11(A5)、経路B、31P−NMR C:87.8;88.1ppm、異性体;
Pr(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)Pr(A6)、経路B、31P−NMR C:98.7;100.2ppm、異性体;
H(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)H(A7)、経路A、31P−NMR C:70.0;73.3ppm、異性体;
H(Pr)N−P(Ph)−N(Pr)−P(Ph)−N(Pr)H(A8);31P−NMR C:60.6ppm、単離された主異性体;
Et(Me)N−P(Ph)−N(C11)−P(Ph)−N(Me)Et(A9)、経路A、31P−NMR C:93.4;85.9ppm、異性体;
Et(Me)N−P(Me)−N(Me)−P(Me)−N(Me)Et(A10)、経路A、31P−NMR C:84.0ppm 幅広い、異性体。
[実施例2]触媒調製;一般的手順
適量の配位子、およびクロム前駆体としてのCr(III)アセチルアセトナートを、配位子とCrの比を1.25として、秤量し、不活性雰囲気下のシュレンク管に投入した。75mlの体積の無水溶媒(詳細は表1参照)を加え、溶液を、磁気撹拌子によって撹拌した。Cr−化合物および対応する配位子が溶けた後、5mlのMMAO−3A溶液(7wt%のAl、ヘプタン中(Akzo))を加えた。溶液を直ちに反応器に移し、反応を開始した。最大のエチレン取り込み(80g)に達するか、または、所定の時間後かのいずれかに、エチレン入口バルブを閉めることによって、反応を止め、室温に冷却し、圧力を下げ、反応器を開いた。
液体の生成物混合物を、希薄HClでクエンチし、既知量のドデカヒドロトリフェニレンを内部標準とするガスクロマトグラフィーを用いて分析した。あらゆる固体副生成物、すなわち、ろう状物、ポリエチレンを濾去し、乾燥させ、秤量した。
標準反応条件は、Pエチレン=30bar、T=60℃、助触媒=5mLのMMAO−3A(7wt%のAl、ヘプタン中)、75mLの溶媒、nCr=0.034mmol、[配位子]/[Cr]=1.25mol/mol、である。
[実施例3]オリゴマー化方法
標準的なエチレンオリゴマー化反応が、次のように行われた。
どの実験を行う前にも、300mlの耐圧反応器を、減圧下で数時間100℃に加熱して、痕跡量の水、酸素および含酸素不純物を無くした。
次いで、浸漬管(dip tube)、サーモウエル(thermowell)、気体混入撹拌機(gas entrainment stirrer)、冷却コイル、温度、圧力および撹拌機速度(全て、データ取得システムに取り込まれた)制御ユニットを装備した反応器を、乾燥アルゴンを散布すること(sparging)によって、不活性化した。等圧のエチレン供給は、アルミニウムの加圧ガスシリンダーを天秤上に置くことによって維持した。エチレンの消費は、コンピュータによるデータ取得システムにより、経時的に、シリンダーの重量減少によりモニターした。
オリゴマー化の結果
表1に、これらの標準条件下で、NPNPN−配位子構造体(A1)〜(A10)により調製された触媒系を用いて行われたエチレンオリゴマー化実験の結果をまとめる。表は、C4、C6、C8、およびC10+のオレフィンフラクションに対するそれぞれの選択率を、液相におけるwt%で示す。カッコ内の数字は、C/Cフラクション全体におけるそれぞれの直鎖状アルファ−オレフィンのwt%を示す。これらのLAO純度は、全般に、有利に高いが、他方、1−ヘキセンと1−オクテンの間の比率は、基RからRによって強く支配され、このため、これらの置換基の選択によって、かなりの程度まで変えることができる。さらに、1−C6/1−C8のLAO比のある程度の細かい調節は、溶媒の変更によって達成できる。C10+フラクションは、有利には、副生成物のろう状物およびポリエチレンを設備から洗浄して除くための反応器フラッシング媒体として使用される。
Figure 0006598846
結果は、LAO純度が、全般に、有利に高く、他方、1−ヘキセンと1−オクテンの間の比は、基RからRに応じて変わることを示す。このため、比は、置換基の選択によって、かなりの程度まで変えることができる。比は、また、基RからRを選択することによって所定の値に調節できる。さらに、1−C6/1−C8のLAO比のある程度の細かい調整は、溶媒を選択することによって実現できる。C10+フラクションは、有利には、副生成物のろう状物およびポリエチレンを設備から洗浄して除くための反応器フラッシング媒体として使用される。後者に関して、結果は、形成される固体の量は、有利に、少ないことを示す。
本発明が、以下の実施形態によって、さらに例示される。
実施形態1:1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物であって、クロム化合物と、式(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R)のNPNPN配位子[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、あるいはC〜C20ヒドロカルビル、好ましくは、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリールまたはC〜C20アルキル置換フェニルであり、任意選択で、配位子は、配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であり、環系は、配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換によって形成される]と、活性化剤または助触媒とを含む触媒組成物。
実施形態2:実施形態1の触媒組成物であって、前記クロム化合物が、有機塩、無機塩、配位錯体、またはCr(II)もしくはCr(III)の有機金属錯体を含む、触媒組成物。
実施形態3:実施形態1または2の触媒組成物であって、前記クロム化合物が、Cr(III)アセチルアセトナート、Cr(III)オクタノエート、CrCl(テトラヒドロフラン)、Cr(III)−2−エチルヘキサノエート、クロムヘキサカルボニル、Cr(III)クロリド、ベンゼン(トリカルボニル)−クロム、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せを含む、触媒組成物。
実施形態4:実施形態1から3のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、R、R、R、R、R、R、およびRが、それぞれ独立に、水素、メチル(Me)、エチル(Et)、イソプロピル(Pr)、tert−ブチル(Bu)、n−ヘキシル、フェニル(Ph)である、触媒組成物。
実施形態5:実施形態1から4のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、活性化剤または助触媒が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミノキサン、好ましくは修飾メチルアルミノキサン、より好ましくはMMAO−3A、または、これらの少なくとも1つを含む組合せを含む、触媒組成物。
実施形態6:実施形態1から5のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、配位子が、Et(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Et、C11(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)C11Pr(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Pr、H(Bu)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Bu)H、(C11N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(C11Pr(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)Pr、H(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)H、H(Pr)N−P(Ph)−N(Pr)−P(Ph)−N(Pr)H、Et(Me)N−P(Ph)−N(C11)−P(Ph)−N(Me)Et、Et(Me)N−P(Me)−N(Me)−P(Me)−N(Me)Et、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せを含む、触媒組成物。
実施形態7:実施形態1から6のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、溶媒をさらに含み、好ましくは、溶媒が、トルエン、クロロベンゼン、o−ジクロロベンゼン、ブロモベンゼン、クロロシクロヘキサン、クロロヘキサン、多ハロゲン化芳香族混合物、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せである、触媒組成物。
実施形態8:実施形態1から7のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、クロム化合物の濃度が、約0.01から約10mmol/l、好ましくは約0.1から約1.0mmol/lである、触媒組成物。
実施形態9:実施形態1から8のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、配位子/Crのモル比が、約1.0から約5.0、好ましくは約1.0から約1.5である、触媒組成物。
実施形態10:実施形態1から9のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、Al/Crのモル比が、約1から約500、好ましくは約50から約300である、触媒組成物。
実施形態11:実施形態1から10のいずれか1つ以上の触媒組成物であって、クロム化合物がCr(III)アセチルアセトナートであり、NPNPN配位子がEt(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Etであり、活性化剤または助触媒がMMAO−3Aである、触媒組成物。
実施形態12:エチレンのオリゴマー化のための方法であって、エチレンを、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するのに効果的なエチレンオリゴマー化条件下で、実施形態1から11のいずれか1つの触媒組成物と接触させることを含む方法。
実施形態13:実施形態12の方法であって、接触が、約10から約100bar、好ましくは約20から約70barの圧力で行われる、方法。
実施形態14:実施形態12または13の方法であって、接触が、約30℃から約100℃、好ましくは約40℃から約70℃の温度で行われる、方法。
実施形態15:実施形態12から14のいずれか1つ以上の方法であって、平均滞留時間が10分から約20時間である、方法。
実施形態16:実施形態12から15のいずれか1つ以上の方法であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が、約0.1から10、好ましくは約0.2から8の範囲にある、方法。
実施形態17:少なくとも、クロム化合物と、式(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R)のNPNPN配位子[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、あるいはC〜C20ヒドロカルビル、好ましくは、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリールまたはC〜C20アルキル置換フェニルであり、任意選択で、配位子は、配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であり、環系は、配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換によって形成される]と、活性化剤または助触媒とを一緒にすることによって得られる触媒組成物。
実施形態18:1−ヘキセンまたは1−オクテンに対する選択率が少なくとも約90%である、1−ヘキセンおよび1−オクテンを生成するエチレンオリゴマー化反応。
実施形態19:クロムベース触媒系を含む、実施形態18のエチレンオリゴマー化反応。
実施形態20:実施形態19のエチレンオリゴマー化反応であって、クロムベース触媒系が、
クロム化合物と、

(R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R
[式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、ハロゲン、アミノ、トリメチルシリル、C〜C20ヒドロカルビル、好ましくは、直鎖または分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリール、C〜C20アルキル置換フェニルであり、任意選択で、配位子は、配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である環状誘導体、または、NPNPN配位子のPもしくはN原子の少なくとも1つが環系の構成員である、その任意の環状誘導体であり、環系は、配位子の構成要素である化合物の1つ以上から置換によって形成される]
のNPNPN配位子と、
活性化剤または助触媒と
を含む、エチレンオリゴマー化反応。
実施形態21:エチレンオリゴマー化方法により得られる直鎖状アルファオレフィン組成物であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が少なくとも約0.2から約8である直鎖状アルファオレフィン組成物。
実施形態22:実施形態21の直鎖状アルファオレフィン組成物であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が少なくとも約1.64から約5.93である、直鎖状アルファオレフィン組成物。
実施形態23:実施形態22の直鎖状アルファオレフィン組成物であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が少なくとも約5.93である、直鎖状アルファオレフィン組成物。
単数形は、関連する記述が明らかにそうでないことを指示するのでなければ、複数の指示対象を含む。「または」は、「および/または」を意味する。
同じ成分または特性を対象とする全ての範囲の両端点は、範囲に含まれ、独立に組み合わせることができる(例えば、「約25wt%以下、または5wt%から約20wt%」は、両端点と、「5wt%から約25wt%」の範囲の間の全ての値とを含んでいる、等々)。より広い範囲に追加される、より狭い範囲またはより特定の群の開示は、より広い範囲またはより大きな群の否認ではない。
特に断らなければ、本明細書において使用されている技術的および科学的用語は、本発明が属する当業者によって普通に理解されているものと同じ意味を有する。「組合せ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物などを含んでいる。
引用された全ての特許、特許出願、および他の参考文献は、それらの全体を、本願に引用して援用する。しかし、本出願における用語が、援用される参考文献と矛盾する、または相容れない場合、本出願による用語が、援用された参考文献による相容れない用語に優先される。
本発明が、例示的な1つまたは複数の実施形態に関連させて説明されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ること、および、実施形態の要素が等価物で置換され得ることが、当業者によって、理解されるであろう。さらに、本発明の本質的範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適応させるために、多くの変形が、本発明の教示になされ得る。

Claims (17)

  1. 1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するためのエチレンオリゴマー化のための触媒組成物であって、
    クロム化合物と、

    (R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R
    [式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、直鎖または分岐状C〜C10アルキル、C 〜C20アリール、又は〜C20アルキル置換フェニルである]
    のNPNPN配位子と、
    アルミニウム活性化剤または助触媒と
    を含むことを特徴とする触媒組成物。
  2. 請求項1に記載の触媒組成物であって、前記クロム化合物が、有機塩、無機塩、配位錯体、またはCr(II)もしくはCr(III)の有機金属錯体を含むことを特徴とする触媒組成物。
  3. 請求項1または2に記載の触媒組成物であって、前記クロム化合物が、Cr(III)アセチルアセトナート、Cr(III)オクタノエート、CrCl(テトラヒドロフラン)、Cr(III)−2−エチルヘキサノエート、クロムヘキサカルボニル、Cr(III)クロリド、ベンゼン(トリカルボニル)−クロム、またはこれらの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする触媒組成物。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、R、R、R、R、R、R、およびRが、それぞれ独立に、水素、メチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチル、n−ヘキシル、またはフェニルであることを特徴とする触媒組成物。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、前記アルミニウム活性化剤または助触媒が、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、ジエチルアルミニウムクロリド、エチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、メチルアルミノキサン、または、これらの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする触媒組成物。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、前記NPNPN配位子が、
    Et(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Et、
    11(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)C11
    Pr(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Pr、
    H(Bu)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Bu)H、
    (C11N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(C11
    Pr(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)Pr、
    H(Ph)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Ph)H、
    H(Pr)N−P(Ph)−N(Pr)−P(Ph)−N(Pr)H、
    Et(Me)N−P(Ph)−N(C11)−P(Ph)−N(Me)Et、
    Et(Me)N−P(Me)−N(Me)−P(Me)−N(Me)Et、
    またはこれらの少なくとも1つを含む組合せを含むことを特徴とする触媒組成物。
  7. 請求項1から6のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、溶媒をさらに含むことを特徴とする触媒組成物。
  8. 請求項1から7のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、前記クロム化合物の濃度が、約0.01から約10mmol/lであることを特徴とする触媒組成物。
  9. 請求項1から8のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、NPNPN配位子/Crのモル比が、約1.0から約5.0であることを特徴とする触媒組成物。
  10. 請求項1から9のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、Al/Crのモル比が、約1から約500であることを特徴とする触媒組成物。
  11. 請求項1から10のいずれか1項に記載の触媒組成物であって、前記クロム化合物がCr(III)アセチルアセトナートであり、前記NPNPN配位子がEt(Me)N−P(Ph)−N(Me)−P(Ph)−N(Me)Etであり、前記アルミニウム活性化剤または助触媒がMMAO−3Aであることを特徴とする触媒組成物。
  12. エチレンのオリゴマー化のための方法であって、エチレンを、1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するのに効果的なエチレンオリゴマー化条件下で、請求項1から11のいずれか1項に記載の触媒組成物と接触させることを含むことを特徴とする方法。
  13. 請求項12に記載の方法であって、前記接触が、約10から約100barの圧力で行われることを特徴とする方法。
  14. 請求項12または13に記載の方法であって、前記接触が、約30℃から100℃の温度で行われることを特徴とする方法。
  15. 請求項12から14のいずれか1項に記載の方法であって、平均滞留時間が約10分から約20時間であることを特徴とする方法。
  16. 請求項12から15のいずれか1項に記載の方法であって、1−ヘキセンと1−オクテンの重量比が、約0.1から約10の範囲にあることを特徴とする方法。
  17. 1−ヘキセンまたは1−オクテンを生成するオリゴマー化反応用の触媒組成物であって、
    少なくとも、
    クロム化合物と、

    (R)(R)N−P(R)−N(R)−P(R)−N(R)(R
    [式中、R、R、R、R、R、R、およびRは、それぞれ独立に、水素、直鎖もしくは分岐状C〜C10アルキル、フェニル、C〜C20アリールまたはC〜C20アルキル置換フェニルである]
    のNPNPN配位子と、
    アルミニウム活性化剤または助触媒と
    を一緒にすることによって得られることを特徴とする触媒組成物。
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