JP7210552B2 - リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法 - Google Patents

リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7210552B2
JP7210552B2 JP2020512872A JP2020512872A JP7210552B2 JP 7210552 B2 JP7210552 B2 JP 7210552B2 JP 2020512872 A JP2020512872 A JP 2020512872A JP 2020512872 A JP2020512872 A JP 2020512872A JP 7210552 B2 JP7210552 B2 JP 7210552B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ethylene
ligand
chemical formula
catalyst
producing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020512872A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2021514929A (ja
Inventor
ホソン イ
ヨンナム ジョ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Innovation Co Ltd
Original Assignee
SK Innovation Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SK Innovation Co Ltd filed Critical SK Innovation Co Ltd
Priority claimed from PCT/KR2018/012025 external-priority patent/WO2019168249A1/ko
Publication of JP2021514929A publication Critical patent/JP2021514929A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7210552B2 publication Critical patent/JP7210552B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/50Organo-phosphines
    • C07F9/5022Aromatic phosphines (P-C aromatic linkage)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/50Organo-phosphines
    • C07F9/5027Polyphosphines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • B01J31/14Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • B01J31/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • B01J31/14Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron
    • B01J31/143Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron of aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • B01J31/2404Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/24Phosphines, i.e. phosphorus bonded to only carbon atoms, or to both carbon and hydrogen atoms, including e.g. sp2-hybridised phosphorus compounds such as phosphabenzene, phosphole or anionic phospholide ligands
    • B01J31/2404Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring
    • B01J31/2409Cyclic ligands, including e.g. non-condensed polycyclic ligands, the phosphine-P atom being a ring member or a substituent on the ring with more than one complexing phosphine-P atom
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons
    • C07C2/04Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation
    • C07C2/06Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation of alkenes, i.e. acyclic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C2/08Catalytic processes
    • C07C2/26Catalytic processes with hydrides or organic compounds
    • C07C2/32Catalytic processes with hydrides or organic compounds as complexes, e.g. acetyl-acetonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms
    • C07C2/02Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons
    • C07C2/04Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation
    • C07C2/06Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a smaller number of carbon atoms by addition between unsaturated hydrocarbons by oligomerisation of well-defined unsaturated hydrocarbons without ring formation of alkenes, i.e. acyclic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond
    • C07C2/08Catalytic processes
    • C07C2/26Catalytic processes with hydrides or organic compounds
    • C07C2/36Catalytic processes with hydrides or organic compounds as phosphines, arsines, stilbines or bismuthines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F11/00Compounds containing elements of Groups 6 or 16 of the Periodic Table
    • C07F11/005Compounds containing elements of Groups 6 or 16 of the Periodic Table compounds without a metal-carbon linkage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/50Organo-phosphines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
    • C07F9/50Organo-phosphines
    • C07F9/5045Complexes or chelates of phosphines with metallic compounds or metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2231/00Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
    • B01J2231/20Olefin oligomerisation or telomerisation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/60Complexes comprising metals of Group VI (VIA or VIB) as the central metal
    • B01J2531/62Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2531/00Additional information regarding catalytic systems classified in B01J31/00
    • B01J2531/60Complexes comprising metals of Group VI (VIA or VIB) as the central metal
    • B01J2531/64Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2540/00Compositional aspects of coordination complexes or ligands in catalyst systems
    • B01J2540/20Non-coordinating groups comprising halogens
    • B01J2540/22Non-coordinating groups comprising halogens comprising fluorine, e.g. trifluoroacetate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C11/00Aliphatic unsaturated hydrocarbons
    • C07C11/02Alkenes
    • C07C11/04Ethylene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/02Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
    • C07C2531/12Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
    • C07C2531/14Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides of aluminium or boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • C07C2531/24Phosphines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

本発明は、エチレンの三量体化や四量体化のようなオリゴマー化反応に用いるための、高活性および高選択的なエチレンオリゴマー化触媒を製造するためのリガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いた1-ヘキセンまたは1-オクテンの製造方法に関する。
オリゴマー、具体的に、1-ヘキセンおよび1-オクテンは、直鎖状低密度ポリエチレンを作製するためのモノマーまたはコモノマーとして重合工程で広く用いられている重要な商業的原料であって、エチレンのオリゴマー化反応によって生成された製品を精製することで得られる。しかしながら、既存のエチレンのオリゴマー化反応は、1-ヘキセンおよび1-オクテンとともに、相当な量のブテン、高級オリゴマーとポリエチレンが生成されるという非効率的な点があった。かかる従来のエチレンのオリゴマー化技術では、通常、シュルツ-フローリー(Schulze-Flory)またはポイズン(Poisson)生成物の分布によって種々のα-オレフィンが生成されるため、所望の生成物の収率が制限されていた。
近年、エチレンを遷移金属触媒の作用により選択的に三量体化して1-ヘキセンを生産したり、または選択的に四量体化して1-オクテンを生産したりすることに関する研究が行われているが、公知の殆どの遷移金属触媒はクロム系触媒である。
国際特許公開第WO02/04119号には、エチレンの三量体化触媒として、一般式(R)(R)X-Y-X(R)(R)のリガンドを用いたクロム系触媒が開示されており、ここで、Xは、リン、ヒ素、またはアンチモンであり、Yは、-N(R)-などのような連結基であり、R、R、R、およびRの少なくとも1つが、極性または電子授与置換体を有する。
また、他の公知文献には、触媒条件下で、1-ヘキセンに対して触媒活性を示すリガンドとして、(o-メトキシフェニル)PN(Me)P(o-メトキシフェニル)のように、リンに結合されたフェニル環のオルト位に極性置換体であるメトキシが結合されたPNPリガンドについて公知されている(Antea Carter et al.,Chem.Commun.,2002,p.858-859)。
また、韓国特許公開第2006-0002741号には、(o-エチルフェニル)PN(Me)P(o-エチルフェニル)のように、リンに付着されたフェニル環のオルト位上に非極性置換体を含有するPNPリガンドを用いて、優れたエチレンの三量体化活性および選択性が実際に可能であるということが公知されている。
一方、国際特許公開第WO04/056479号には、リンに付着されたフェニル環に置換体が省略されたPNPリガンドを含有するクロム系触媒によりエチレンを四量体化することで、1-オクテンを生成するにおける選択度を向上させるということが公知されており、これらのエチレンの四量体化のための四量体化触媒に用いられるヘテロ原子リガンドの例として、(フェニル)PN(イソプロピル)P(フェニル)などが開示されている。
上記の先行技術には、窒素およびリンをヘテロ原子として有するヘテロ原子リガンドを含有するクロム系触媒が、リン原子に結合されたヒドロカルビルまたはヘテロヒドロカルビル基に対する極性置換体がなくてもエチレンを四量体化し、70質量%を超える選択性で1-オクテンを生産可能であることが開示されている。
しかし、従来の先行技術らは、ヘテロ原子を含むリガンドの構造に係わり、具体的にどのような形態が、エチレンを高選択的に四量体化して1-オクテンを生成するのであるかや、エチレンを三量体化して1-ヘキセンを生成するのであるかに関する明確な例は提示できておらず、70質量%程度の1-オクテン選択性を有するリガンドとして、(R)(R)P-(R)N-P(R)(R)のようなPNP型骨格の構造しか提示していない。また、ヘテロ原子リガンドの中で、置換可能な置換体の形態も制限的に開示しているだけである。
一方、エチレンの四量体化のための触媒系では、高い反応温度で触媒活性が低下し、相当な重合体副産物が生成されるため、選択性が低くなり、重合工程において深刻な問題を誘発する。
具体的に、四量体化触媒系は、高い温度で触媒活性が低下し、オレフィン、特に、1-オクテンの生産量および選択性が低下して、副産物の生成が多くなるため、管詰まりおよびファウリングが発生することとなる。これにより、工程中断が不可避に発生し、オレフィン重合工程において深刻な問題を引き起こす。
したがって、高い温度でもオレフィンのオリゴマー化触媒活性を低下させないとともに、高活性および高選択的にエチレンをオリゴマー化して1-ヘキセンや1-オクテンを生成することができる構造のオリゴマー化触媒の開発が強く求められている。
本発明の目的は、エチレンの三量体化や四量体化のようなオリゴマー化反応時に高温でも活性が維持されることで、高活性および高選択的にオリゴマーを製造することができる新規なリガンド、それを含むエチレンオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法を提供することにある。
本発明は、オレフィンのオリゴマー化、具体的に、エチレンの三量体化や四量体化反応に用いるために、高い温度でも高活性および高選択的にエチレンをオリゴマー化することができる新規なリガンドを提供し、リガンドは、下記化学式1で表される。
[化学式1]
Figure 0007210552000001
上記化学式1中、
はヒドロカルビルであり;
およびRは、それぞれ独立して、ヒドロカルビルであり;
pおよびqは、それぞれ独立して、0~5の整数であり;
mおよびnは、それぞれ独立して、0~5の整数であって、1≦m+n≦10である。
本発明の一実施形態において、前記リガンドは、下記化学式2で表されてもよい。
[化学式2]
Figure 0007210552000002
前記化学式2中、R、m、およびnは、前記化学式1での定義のとおりである。
本発明の一実施形態において、前記リガンドは、下記化学式3、化学式4、または化学式5で表されてもよい。
[化学式3]
Figure 0007210552000003
[化学式4]
Figure 0007210552000004
[化学式5]
Figure 0007210552000005
前記化学式3~5中、R、R、R、p、およびqは、前記化学式1での定義のとおりである。
より好ましくは、前記化学式3~5中、前記Rは、C1-C7アルキルまたはC6-C12アリールであってもよい。
また、本発明は、前記化学式1のリガンドおよび遷移金属を含むエチレンオリゴマー化触媒を提供する。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化触媒において、前記オリゴマー化触媒は、単核または二核性であってもよい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化触媒において、前記遷移金属は、特に制限されないが、4族、5族、または6族の遷移金属であってもよい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化触媒において、前記遷移金属は、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、タンタル、バナジウム、またはジルコニウムであってもよい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化触媒において、前記遷移金属はクロムであってもよい。
また、本発明は、前記エチレンオリゴマー化触媒を含む触媒組成物を用いたエチレンオリゴマーの製造方法を提供し、前記エチレンオリゴマー化触媒組成物をエチレンと接触させることでエチレンオリゴマーを製造することができる。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマーの製造方法において、前記触媒組成物は助触媒をさらに含んでもよい。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマーの製造方法において、前記助触媒は、有機アルミニウム化合物、有機ホウ素化合物、有機塩、またはこれらの混合物であってもよいが、これらに限定されない。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマーの製造方法において、前記有機アルミニウム化合物は、アルミノキサン系化合物、AlR(ここで、Rは、それぞれ独立して、C1-C12アルキル、C6-C20アリール、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C12アルコキシ、またはハロゲンである。)の化合物、またはLiAlHなどを含んでもよく、前記助触媒は、具体的に、メチルアルミノキサン(MAO)、変性メチルアルミノキサン(mMAO)、エチルアルミノキサン(EAO)、テトライソブチルアルミノキサン(TIBAO)、イソブチルアルミノキサン(IBAO)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ-n-オクチルアルミニウム、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、アルミニウムイソプロポキシド、エチルアルミニウムセスキクロリド、またはメチルアルミニウムセスキクロリドであってもよいが、これらに限定されない。
本発明の一実施形態に係る前記エチレンオリゴマーの製造方法において、前記エチレンオリゴマーは、1-ヘキセン、1-オクテン、またはこれらの混合物であってもよい。
本発明の一実施形態に係る前記エチレンオリゴマーの製造方法において、脂肪族炭化水素を反応溶媒として用いてもよい。
本発明の一実施形態に係る前記エチレンオリゴマーの製造方法において、前記脂肪族炭化水素は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、テトラデカン、2,2-ジメチルペンタン、2,3-ジメチルペンタン、2,4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタン、2,2,4-トリメチルペンタン、2,3,4-トリメチルペンタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、2,2-ジメチルヘキサン、2,4-ジメチルヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン、3,4-ジメチルヘキサン、2-メチルヘプタン、4-メチルヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、1,4-ジメチルシクロヘキサン、および1,2,4-トリメチルシクロヘキサンから選択される1種以上であってもよいが、これらに限定されない。
本発明に係るオリゴマー化触媒は、ビス(ジフェニルホスフィノ)エテンにおいて、リン原子と結合されたフェニルに少なくとも1つのフッ素が置換され、1つの炭素原子に、水素以外の置換されているかまたは置換されていないヒドロカルビル基が置換された非対称形態の前記化学式1のリガンドを含んでいるため、エチレンのオリゴマー化時に、高い温度でも優れた触媒活性および選択性を示す。
特に、化学式1のリガンドにおいて、フッ素がフェニルのオルト位に結合される場合、エチレンのオリゴマー化時に高温でも優れた触媒活性および選択性を示す。
また、本発明のオリゴマー化触媒は、高温でも優れた触媒活性を示し、オリゴマーの大量生産時に副産物のポリマーによって発生するファウリングおよび管詰まりが起こらないため、工程中断(shut down)が不要であって非常に経済的である。
さらに、本発明のオリゴマーの製造方法は、高温でも高活性および高選択性でオリゴマーを製造することができるだけでなく、ファウリングおよび管詰まりが起こらないため、非常に効率的な工程によりオレフィンの製造が可能である。
本明細書に記載の「ヒドロカルビル」または「ヘテロヒドロカルビル」は、ヒドロカーボンまたはヘテロヒドロカーボンから1つの水素原子を除去して形成された1価の基を意味し、「ヘテロ」は、炭素がO、S、およびN原子から選択される1つ以上の原子で置換されたものを意味する。
本明細書に記載の「置換された」とは、基または部分の構造的骨格に付着された1つ以上の置換基を有する基または部位を指す。非制限的に、言及された基または構造的骨格に、重水素、ヒドロキシ、ハロゲン、カルボキシル、シアノ、ニトロ、オキソ(=O)、チオ(=S)、アルキル、ハロアルコキシ、アルケニル、アルキニル、アリール、アリールオキシ、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルケニルカルボニルオキシ、アルキニルカルボニルオキシ、アミノカルボニル、アルキルカルボニルアミノ、アルケニルカルボニルアミノ、アルキニルカルボニルアミノ、チオアルキル、チオアルケニル、チオアルキニル、アルキルシリル、アルケニルシリル、アルキニルシリル、アリールシリル、アリールアルキル、アリールアルケニル、アリールアルキニル、シクロアルキル、シクロアルキルアルキル、シクロアルケニル、アミノ、アルキルアミノ、ジアルキルアミノ、ヘテロアリール、ヘテロシクロアルキル環、ヘテロアリールアルキル、およびヘテロシクロアルキルから選択される何れか1つ以上が置換されることを意味する。
前記「置換された」は、具体的に、重水素、ヒドロキシ、ハロゲン、カルボキシル、シアノ、ニトロ、オキソ(=O)、チオ(=S)、C1-C10アルキル、ハロC1-C10アルコキシ、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C6-C20アリール、C6-C20アリールオキシ、C1-C10アルコキシカルボニル、C1-C10アルキルカルボニルオキシ、C2-C10アルケニルカルボニルオキシ、C2-C10アルキニルカルボニルオキシ、アミノカルボニル、C1-C10アルキルカルボニルアミノ、C2-C10アルケニルカルボニルアミノ、C2-C10アルキニルカルボニルアミノ、チオC1-C10アルキル、チオC2-C10アルケニル、チオC2-C10アルキニル、C1-C10アルキルシリル、C2-C10アルケニルシリル、C2-C10アルキニルシリル、C6-C20アリールシリル、C6-C20アリールC1-C10アルキル、C6-C20アリールC2-C10アルケニル、C6-C20アリールC2-C10アルキニル、C3-C10シクロアルキル、C3-C10シクロアルキルC1-C10アルキル、C2-C10シクロアルケニル、アミノ、C1-C10アルキルアミノ、ジC1-C10アルキルアミノ、C6-C20ヘテロアリール、C3-C20ヘテロシクロアルキル環、C3-C10ヘテロアリールC1-C10アルキル、およびC3-C10ヘテロシクロアルキルから選択される何れか1つ以上で置換されることを意味する。
本明細書に記載の「アルキル」は、炭素および水素原子のみから構成された1価の直鎖または分枝鎖の飽和炭化水素ラジカルを意味し、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t-ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ノニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、本発明に記載のアルキルラジカルは、1~10個の炭素原子、好ましくは1~7個、より好ましくは1~5個の炭素原子を有する。
また、本明細書に記載の「アリール」は、1つの水素除去によって芳香族炭化水素から誘導された1価の有機ラジカルであって、各環に、一例として、4~7個、好ましくは5または6個の環原子を含む単一または融合環系を含み、多数個のアリールが単一結合により連結されている形態も含む。具体例として、フェニル、ナフチル、ビフェニル、アントリル、インデニル(indenyl)、フルオレニルなどが挙げられるが、これらに限定されない。また、本発明に記載のアリールラジカルは、6~20個の炭素原子、好ましくは6~12個の炭素原子を有する。
本明細書において、「エチレンオリゴマー化」は、エチレンが多量体化(oligomerized)されることを意味する。重合されるエチレンの個数に応じて、三量化(trimerization)、四量化(tetramerization)と呼ばれる。特に、本明細書では、エチレンからLLDPE(linear low density polyethylene)の主要共単量体である1-ヘキセン、1-オクテン、またはこれらの混合物を製造することを意味する。
本明細書において、「オリゴマー化触媒」は、リガンドおよび遷移金属から製造された遷移金属錯体の形態、およびリガンドと遷移金属組成物の形態をいずれも含むものと定義する。
本明細書において、「オリゴマー化触媒組成物」は、上述の「オリゴマー化触媒」に、助触媒または添加剤をさらに含むものと定義する。
本発明は、従来の触媒と異なって、高い温度でも高活性を維持するオリゴマー化触媒を製造するためのリガンドを提供し、本発明のリガンドは、下記化学式1で表される。
[化学式1]
Figure 0007210552000006
前記化学式1中、
は、置換されているかまたは置換されていないヒドロカルビルであり;
およびRは、それぞれ独立して、ヒドロカルビルであり;
pおよびqは、それぞれ独立して、0~5の整数であり;
mおよびnは、それぞれ独立して、0~5の整数であって、1≦m+n≦10である。
本発明のリガンドは、従来の先行文献とは異なって、ビス(ジフェニルホスフィノ)エテン(bis(diphenylphosphino)ethene)において、リン原子と結合されたフェニルに少なくとも1つのフッ素が置換され、1つの炭素原子に、水素以外の置換されているかまたは置換されていないヒドロカルビル基が置換された非対称形態の前記化学式1のリガンドであって、少なくとも1つのフッ素が置換されたフェニルを含む前記化学式1のリガンドにより、エチレンのオリゴマー化時に、高い温度でも優れた触媒活性および選択性を示す利点がある。
本発明の一実施形態において、好ましくは、前記リガンドは下記化学式2で表されてもよい。
[化学式2]
Figure 0007210552000007
前記化学式2中、R、m、およびnは、前記化学式1での定義のとおりである。
本発明の一実施形態において、好ましくは、前記リガンドは、下記化学式3、化学式4、または化学式5で表されてもよい。
[化学式3]
Figure 0007210552000008
[化学式4]
Figure 0007210552000009
[化学式5]
Figure 0007210552000010
前記化学式3~5中、R、R、R、p、およびqは、前記化学式1での定義のとおりである。
より好ましくは、本発明の一実施形態において、前記化学式1または2中、mおよびnは、それぞれ独立して、0~1の整数であって、1≦m+n≦2であってもよく、フッ素はオルト位に置換されてもよい。
具体的に、前記化学式1または2中、mは0であり、nは1であってもよい。
具体的に、前記化学式1または2中、mは1であり、nは0であってもよい。
具体的に、前記化学式1または2中、mは1であり、nは1であってもよい。
本発明の一実施形態において、前記RおよびRは、それぞれ独立して、C1-C10アルキル、C6-C20アリール、C6-C20アリールC1-C10アルキル、またはC1-C10アルキルC6-C20アリールであってもよく、pおよびqは、それぞれ独立して、0~2の整数であってもよい。
より好ましくは、本発明の一実施形態において、前記pおよびqは、それぞれ独立して、0の整数であってもよい。
好ましくは、本発明の一実施形態において、前記Rは、C1-C10アルキル、C6-C20アリール、C6-C20アリールC1-C10アルキル、またはC1-C10アルキルC6-C20アリールであってもよく、さらに好ましくは、Rは、C1-C7アルキルまたはC6-C12アリールであってもよい。
本発明の一実施形態に係る前記リガンドは、下記構造で例示されるものであってもよいが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007210552000011
また、本発明は、前記化学式1のリガンドおよび遷移金属を含むエチレンオリゴマー化触媒を提供する。
前記遷移金属は、特に制限されないが、4族、5族、または6族の遷移金属であってもよく、好ましくは、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、タンタル、バナジウム、またはジルコニウムから選択されてもよく、さらに好ましくはクロムである。
前記遷移金属は、遷移金属前駆体から誘導されてもよい。
前記遷移金属前駆体は、具体的に、4族、5族、または6族の遷移金属前駆体であって、好ましくは、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、タンタル、バナジウム、またはジルコニウム前駆体から選択されてもよく、クロム前駆体を用いることがより好ましい。
前記クロム前駆体は、特に制限されないが、クロム(III)アセチルアセトネート、三塩化クロムトリステトラヒドロフラン、およびクロム(III)2-エチルヘキサノエートからなる群から選択されることが好ましい。
本発明に係るオリゴマー化触媒は、遷移金属または遷移金属前駆体に、化学式1のヘテロ原子リガンドが配位結合された単核または二核性のオリゴマー化触媒であってもよく、具体的に、ML(L)(X)またはM (L)(X)で表されることができる。ここで、前記Mは遷移金属であり、Lは前記化学式1のリガンドであり、XおよびXは、それぞれ独立して、遷移金属前駆体に起因する官能基であって、例えばハロゲンであり、Lは有機リガンドであり、aは0以上の整数であり、bは(Mの酸化数-a)の整数であり、yは0以上の整数であり、zは(2×Mの酸化数)-2-yの整数であってもよい。
本発明に係るオリゴマー化触媒は、さらに好ましくは、前記化学式3、化学式4、または化学式5中、pおよびqが0であるリガンドをクロムまたはクロム前駆体に配位結合させることで、オリゴマー化反応活性を安定して保ちながら、高温で高活性、高選択的に1-ヘキセンおよび1-オクテンを製造することができる。
本発明に係るオリゴマー化触媒は、具体的に、下記構造で例示されるものであってもよいが、これらに限定されない。
Figure 0007210552000012
(前記構造中、Rは、C1-C7アルキルまたはC6-C12アリールであり、Xはハロゲンであり、Lは有機リガンドであり、aは0~3の整数であり、cおよびdは、それぞれ独立して、0~2の整数である。)
具体的に、本発明の一実施形態に係る有機リガンドLは、下記構造式から選択されるものであってもよいが、これらに限定されない。
Figure 0007210552000013
前記構造式中、R41およびR42は、それぞれ独立して、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル,または置換されたヘテロヒドロカルビルであり、R43は,水素、ハロゲン、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、または置換されたヘテロヒドロカルビルであり;
44およびR45は、それぞれ独立して、水素、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、または置換されたヘテロヒドロカルビルである。
本発明に係るオリゴマー化触媒を構成するリガンドは、当業者に公知の様々な方法により製造されることができる。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化触媒は、優れた触媒活性を有し、オレフィンのオリゴマー化時に選択性が非常に高く、触媒投入量の調節が可能であり、さらに、高温でも優れた活性が維持されるため、オレフィン製造工程における管詰まりおよびファウリングが起こらず、非常に経済的および効率的である。
また、本発明は、前記オリゴマー化触媒を含む触媒組成物を用いて、エチレンから高活性および高選択的に1-ヘキセンまたは1-オクテンを製造する方法を提供し、前記エチレンオリゴマー化触媒組成物をエチレンと接触させてエチレンオリゴマーを製造することができる。
本発明の一実施形態に係る前記エチレンオリゴマー化触媒組成物は、より効果的な活性および高選択度のために、助触媒をさらに含んでもよい。
前記エチレンオリゴマー化触媒組成物は、遷移金属または遷移金属前駆体と、化学式1のリガンドと、を含むオリゴマー化触媒、および助触媒を含むオリゴマー化触媒系であってもよい。
前記助触媒は、原則的に、化学式1のリガンドが配位された遷移金属錯体を活性化する任意の化合物であってもよい。助触媒は、また、混合物としても用いられることができる。助触媒として好適な化合物としては、有機アルミニウム化合物、有機アルミノキサン、有機ホウ素化合物、有機塩などが挙げられる。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマー化触媒組成物において活性剤として好適に使用可能な有機アルミニウム化合物は、AlR(ここで、Rは、それぞれ独立して、C1-C12アルキル、C6-C20アリール、C2-C10アルケニル、C2-C10アルキニル、C1-C12アルコキシ、またはハロゲンである。)の化合物またはLiAlHなどを含んでもよい。
前記有機アルミニウム化合物は、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ-n-オクチルアルミニウム、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、アルミニウムイソプロポキシド、エチルアルミニウムセスキクロリド、メチルアルミニウムセスキクロリド、およびアルミノキサンから選択される1つまたは2つ以上の混合物を含んでもよい。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマー化触媒組成物において活性剤として好適に使用可能な有機アルミノキサンは、水とアルキルアルミニウム化合物、例えば、トリメチルアルミニウムに水を添加して製造可能なオリゴマー化合物であって、生成されたアルミノキサンオリゴマー化合物は、直鎖状、環状、ケージ(cage)、またはこれらの混合物であってもよい。
前記有機アルミノキサンは、アルキルアルミノキサン、例えば、メチルアルミノキサン(MAO)、エチルアルミノキサン(EAO)、テトライソブチルアルミノキサン(TIBAO)、およびイソブチルアルミノキサン(IBAO)だけでなく、変性アルキルアルミノキサン、例えば、変性メチルアルミノキサン(MMAO)から選択されるものであってもよい。変性メチルアルミノキサン(Akzo Nobel製)は、メチル基の他に、イソブチルまたはn-オクチル基のような混成アルキル基を含有する。具体例として、メチルアルミノキサン(MAO)、変性メチルアルミノキサン(MMAO)、エチルアルミノキサン(EAO)、テトライソブチルアルミノキサン(TIBAO)、イソブチルアルミノキサン(IBAO)から選択される1つまたは2つ以上の混合物であってもよい。
本発明の一実施形態に係るエチレンオリゴマー化触媒組成物において活性剤として好適に使用可能な有機ホウ素化合物は、ボロキシン、NaBH、トリエチルボラン、トリフェニルボラン、トリフェニルボランアンモニア錯化合物、トリブチルボレート、トリイソプロピルボレート、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン、トリチル(テトラペンタフルオロフェニル)ボレート、ジメチルフェニルアンモニウム(テトラペンタフルオロフェニル)ボレート、ジエチルフェニルアンモニウム(テトラペンタフルオロフェニル)ボレート、メチルジフェニルアンモニウム(テトラペンタフルオロフェニル)ボレート、エチルジフェニルアンモニウム(テトラペンタフルオロフェニル)ボレート、またはこれらの混合物であってもよく、これらの有機ホウ素化合物は、上記の有機アルミニウム化合物との混合物として用いてもよい。
好ましくは、前記助触媒は、メチルアルミノキサン(MAO)、変性メチルアルミノキサン(mMAO)、エチルアルミノキサン(EAO)、テトライソブチルアルミノキサン(TIBAO)、イソブチルアルミノキサン(IBAO)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ-n-オクチルアルミニウム、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、アルミニウムイソプロポキシド、エチルアルミニウムセスキクロリド、およびメチルアルミニウムセスキクロリドからなる群から選択される1つまたは2つ以上の混合物であってもよく、好ましくは、メチルアルミノキサン(MAO)または変性メチルアルミノキサン(mMAO)であってもよい。
本発明の一実施形態において、オリゴマー化触媒と助触媒の割合は、助触媒の金属:遷移金属のモル比を基準として、1:1~10,000:1であり、より好ましくは1:1~2,000:1であってもよく、さらに好ましくは、オリゴマー化触媒とアルミノキサン助触媒の割合は、アルミニウム:遷移金属のモル比を基準として、1:1~10,000:1であり、より好ましくは1:1~1,000:1であってもよい。
前記エチレンオリゴマー化触媒組成物は、オリゴマー化触媒および助触媒の他に、本発明の本質を損なわない限り、他の成分をさらに含んでもよい。
前記エチレンオリゴマー化触媒組成物の個別成分であるオリゴマー化触媒および助触媒は、溶媒の存在下で、同時にまたは任意の順に順次配合され、活性触媒を提供することができる。触媒組成物の各成分の混合は、-20~250℃の温度で行ってもよい。各成分が混合される間に、通常、オレフィンの存在が保護効果を奏し、向上した触媒性能を提供することができる。より好ましい温度範囲は20~160℃である。
本発明に開示された反応生成物、換言すれば、エチレンオリゴマー、特に、1-ヘキセンまたは1-オクテンは、本発明に係るオリゴマー化触媒またはオリゴマー化触媒組成物と通常の装置および接触技術を用いて、不活性溶媒の存在下で、均一液相反応、2相液体/液体反応、または生成物のオレフィンが主媒質として作用するバルク相反応または気相反応により製造されてもよいが、不活性溶媒の存在下で均一液相反応が好ましい。
本発明に係る一実施形態に係るオリゴマーの製造方法は、不活性溶媒中で行ってもよい。すなわち、本発明のオリゴマー化触媒および助触媒と反応しない任意の不活性溶媒が使用可能である。前記不活性溶媒は、触媒活性を向上させる点から、脂肪族炭化水素であってもよい。本発明に係るオリゴマー化触媒系は、触媒溶液を連続して投入する時に、触媒量を調節しやすいだけでなく、優れた触媒活性を示す。
前記脂肪族炭化水素は、好ましくは、飽和脂肪族炭化水素であって、C2n+2(この際、nは1~15の整数)で表される直鎖状の飽和脂肪族炭化水素、C2m(この際、mは3~8の整数)で表される脂環族飽和脂肪族炭化水素、および炭素原子数1~3の低級アルキル基が1つまたは2つ以上置換された直鎖状または環状の飽和脂肪族炭化水素を含んでもよい。これらを具体的に挙げると、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、テトラデカン、2,2-ジメチルペンタン、2,3-ジメチルペンタン、2,4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタン、2,2,4-トリメチルペンタン、2,3,4-トリメチルペンタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、2,2-ジメチルヘキサン、2,4-ジメチルヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン、3,4-ジメチルヘキサン、2-メチルヘプタン、4-メチルヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、1,4-ジメチルシクロヘキサン、および1,2,4-トリメチルシクロヘキサンから選択される1種以上であるが、これらに限定されるものではない。前記飽和脂肪族炭化水素として、メチルシクロヘキサン、シクロヘキサン、ヘキサン、またはヘプタンを用いることがより好ましい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマー化反応は、-20~250℃の温度、好ましくは20~160℃の温度、より好ましくは60~160℃の温度で行ってもよく、反応圧力は、大気圧~100barの圧力、好ましくは10~70barの圧力で行ってもよい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造方法において、オリゴマーは、1-ヘキセン、1-オクテン、またはこれらの混合物であってもよい。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造方法において、前記オリゴマー化反応によりエチレンから形成されたC8生成物の総重量に対して、1-オクテンが60重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは80重量%以上得られることができる。この際、収率は、形成されたC8生成物の総重量に対する、形成された1-オクテンの重量%を意味する。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造方法において、前記オリゴマー化反応によりエチレンから形成されたC6生成物の総重量に対して、1-ヘキセンが50重量%以上、好ましくは70重量%以上、より好ましくは90重量%以上得られることができる。この際、収率は、形成されたC6生成物の総重量に対する、形成された1-ヘキセンの重量%を意味する。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造方法において、オリゴマー化触媒および反応条件によって、1-ヘキセンまたは1-オクテンの他に、異なる量の1-ブテン、2-ヘキセン、1-デセン、メチルシクロペンタン、メチレンシクロペンタン、プロピルシクロペンタン、および多数の高級オリゴマーおよびポリエチレンを提供することができる。
本発明の一実施形態に係るオリゴマーの製造方法は、任意の形態の反応器を含むプラントで行ってもよい。このような反応器の例としては、回分式反応器、半回分式反応器、および連続式反応器が挙げられるが、これらに限定されない。プラントは、反応器、該反応器内のオレフィン反応器およびオリゴマー化触媒組成物の注入口、この反応器からオリゴマー化反応生成物を流出させるためのライン、およびオリゴマー化反応生成物を分離するための少なくても1つの分離器を組み合わせて含んでもよい。この際、触媒組成物は、本発明に開示されたオリゴマー化触媒および助触媒を含むか、遷移金属または遷移金属前駆体、化学式1のリガンド、および助触媒を含んでもよい。
本発明に係るオリゴマー化触媒またはオリゴマー化触媒組成物を用いることで、エチレンのオリゴマー化時に高い温度でも触媒の活性が維持され、1-ヘキセン、1-オクテン、またはこれらの混合物を高活性、高選択的に生産することができる。
下記実施例により、本発明の効果を具体的に説明する。但し、下記実施例は、本発明を例示するためのものにすぎず、本発明の範囲を限定するためのものではない。
リガンドの製造
[製造例A]クロロ(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの製造
Figure 0007210552000014
N,N-ジエチルアミノクロロ(フェニル)ホスフィンの製造
N,N-ジエチルアミノクロロ(フェニル)ホスフィンは、公知の文献(M.Oliana et.al.,J.Org.Chem.,2006,p.2472-2479)を参考して製造した。
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、ジクロロ(フェニル)ホスフィン(8.949g、50mmol)をn-ヘキサン(400mL)に希釈させた後、常温でジエチルアミン(7.314g、100mmol)をゆっくりと添加した。混合物を1時間以上反応させた後、セライト濾過を経て揮発性物質を減圧除去することで、無色透明の液体として標題の化合物を得た(10.2g、94.6%)。
H NMR (500 MHz, C) δ 7.74 (m, 2H, aromatics), 7.10 (m, 2H, aromatics), 7.03 (m, 1H, aromatics), 2.85 (m, 4H, -CH-), 0.79 (m, 6H, -CH).
N,N-ジエチル-1-(2-フルオロフェニル)-1-フェニルホスフィンアミンの製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、1-ブロモ-2-フルオロベンゼン(7.0g、40mmol)を無水THF(30mL)に希釈させた後、-78℃に温度を下げ、1.6Mのn-ブチルリチウム(25.0mL、40mmol、アルドリッチ製)をゆっくりと添加した。低温を維持させながら混合物を1時間以上反応させた後、上記で得たN,N-ジエチルアミノクロロ(フェニル)ホスフィン(8.195g、38mmol)をゆっくりと添加した後、2時間以上反応させた。混合物の反応温度を常温に上げ、揮発性物質を減圧除去した後、ヘキサン:ジクロロメタン(1:1v/v)溶液で希釈してからシリカ濾過することで、無色透明の液体として標題の化合物を得た(8.967g、85.7%)。
H NMR (500 MHz, C) δ 7.45 (m, 2H, aromatics), 7.34 (m, 1H, aromatics), 7.14 (m, 3H, aromatics), 6.94 (m, 3H, aromatics), 3.00 (m, 4H, -CHN), 0.83 (t, 6H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 164.3, 138.8, 132.6, 131.2, 130.3, 128.0, 123.9, 115.0, 44.6, 14.4; 19F NMR (500 MHz, C) δ -103.7; 31P NMR (500 MHz, C) δ 49.7.
クロロ(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、上記で得たN,N-ジエチル-1-(2-フルオロフェニル)-1-フェニルホスフィンアミン(8.967g、32.6mmol)を無水ジエチルエテール(70mL)に希釈させた後、1Mの塩化水素/ジエチルエテール(68.4mL)をゆっくりと添加した。混合物を1時間以上反応させた後、活性アルミナで濾過することで、無色透明の液体として標題の化合物を得た(7.377g、94.9%)。
H NMR (500 MHz, C) δ 7.51 (m, 3H, aromatics), 6.97 (m, 3H, aromatics), 6.80 (m, 1H, aromatics), 6.73 (m, 1H, aromatics), 6.58 (m, 1H, aromatics); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 164.4, 137.3, 132.5-128.9, 124.6, 115.4; 19F NMR (500 MHz, C) δ -104.8; 31P NMR (500 MHz, C) δ 71.4.
[製造例B](2-フルオロフェニル)(フェニル)ホスフィンの製造
Figure 0007210552000015
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、前記製造例Aで得たクロロ(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィン(2.3863g、10mmol)をn-ヘキサン(20mL)に希釈させた後、トリメチルスズヒドリド(4.0163g、11mmol)をゆっくりと添加した。混合物を30分間反応させた後、セライト濾過してから揮発性物質を減圧除去することで、液体として標題の化合物を得た(2.0418g、100%)。
H NMR (500 MHz, C) δ 7.37 (m, 2H, aromatics), 7.11 (m, 1H, aromatics), 6.97 (m, 3H, aromatics), 6.80 (m, 1H, aromatics), 6.68 (m, 1H, aromatics), 5.51-5.07 (d, 1H, -P).
[製造例1]リガンド(1)の製造
Figure 0007210552000016
(3,3-ジメチル-1-ブチニル)(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、3,3-ジメチル-1-ブチン(0.2875g、3.5mmol、アルドリッチ製)を無水THF(6mL)に希釈させた後、-78℃に温度を下げ、1.6Mのn-ブチルリチウム(1.75mL、2.8mmol、アルドリッチ製)をゆっくりと添加した。低温を維持させながら混合物を1時間以上反応させた後、前記製造例Aで得たクロロ(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィン(0.5345g、2.24mmol)をゆっくりと添加した後、2時間以上反応させた。混合物の反応温度を常温に上げ、揮発性物質を減圧除去した後、ヘキサン溶液で希釈し、セライト濾過してから乾燥することで、黄色の固体として標題の化合物を得た(0.6214g、97.6%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.68 (m, 3H, aromatics), 7.27 (m, 4H, aromatics), 7.13 (m, 1H, aromatics), 6.96 (m, 1H, aromatics); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.1, 135.6, 133.1, 132.4, 130.9, 128.4, 124.4, 119.5, 115.2, 72.3, 30.8, 28.8; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -105.5; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -47.0; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C1819FP: 285.1208; found: 285.1206.
リガンド(1)の製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、上記で製造された(3,3-ジメチル-1-ブチニル)(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィン(0.1422g、0.5mmol)、ヨウ化第一銅(0.0048g、5mol%)、炭酸セシウム(0.0163g、10mol%)をジメチルホルムアミド(1mL)に希釈させた後、ジフェニルホスフィン(0.1117g、0.6mmol)をゆっくりと添加し、温度を90℃に昇温させて3時間反応させた。混合物をn-ヘキサン:酢酸エチル(9:1v/v)の溶液でシリカカラム精製することで、無色透明なオイルとしてリガンド(1)を得た(0.2236g、95.1%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.70 (m, 1H, aromatics), 7.65 (m, 1H, aromatics), 7.46 (m, 4H, aromatics), 7.29 (m, 4H, aromatics), 7.21 (m, 4H, aromatics), 7.21-6.99 (m, 4H, aromatics), 6.85 (m, 1H, aromatics), 1.28 (s, 9H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.2, 163.1, 138.9, 135.8, 134.1, 133.0, 128.6, 126.2, 123.8, 119.6, 115.2; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -11.0, -39.0; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3029FP: 470.1729; found: 470.1718.
[製造例2]リガンド(2)の製造
Figure 0007210552000017
(2-フルオロフェニル)(3-メチル-1-ブチン)(フェニル)ホスフィンの製造
出発物質として、3,3-ジメチル-1-ブチンの代わりに3-メチル-1-ブチンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、標題の化合物を得た(80.93%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.62 (m, 3H, aromatics), 7.28 (m, 4H, aromatics), 7.09 (m, 1H, aromatics), 6.93 (m, 1H, aromatics), 2.77 (q, 1H, -CH-), 1.26 (d, 2H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.1, 135.4, 133.2, 131.1, 128.9, 124.3, 116.8, 115.2, 73.2, 22.7, 22.0; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -105.5; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -46.5; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C1717FP: 271.1052; found: 271.1049.
リガンド(2)の製造
出発物質として、(3,3-ジメチル-1-ブチニル)(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの代わりに上記で得た(2-フルオロフェニル)(3-メチル-1-ブチン)(フェニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(2)を得た(90.54%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.30 (m, 18H, aromatics), 7.05 (m, 1H, aromatics), 6.98 (m, 1H, =CH-), 2.50 (m, 1H, -CH-), 0.88 (t, 6H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.3, 162.2, 138.9, 136.3, 134.8, 133.6, 132.2, 130.7, 128.4, 127.8, 126.3, 124.1, 115.6, 33.5, 24.1; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.6; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -4.9, -35.3; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C2927FP: 456.1572; found: 456.1567.
[製造例3]リガンド(3)の製造
Figure 0007210552000018
(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィンの製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、3-メチル-1-ブチン(3.406g、50mmol)を無水ジエチルエテール(40mL)に希釈させた後、-78℃に温度を下げ、1.6Mのn-ブチルリチウム(26.5mL、42.5mmol、アルドリッチ製)をゆっくりと添加した。低温を維持させながら混合物を1時間以上反応させた後、クロロジフェニルホスフィン(8.44g、38.2mmol)をゆっくりと添加し、2時間以上反応させた。混合物の反応温度を常温に上げ、揮発性物質を減圧除去した後、ヘキサン溶液で希釈し、セライト濾過してから乾燥することで、無色液体の標題の化合物を得た(8.9g、92.23%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.59 (m, 4H, aromatics), 7.30 (m, 6H, aromatics), 2.77 (m, 1H, -CH-), 1.26 (d, 6H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 137.1, 132.3, 128.6, 115.6, 74.7, 22.7, 21.9; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -33.8; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C1718: 253.1146; found: 253.1143.
リガンド(3)の製造
窒素雰囲気下で乾燥されたフラスコに、上記で製造された(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィン(0.1261g、0.5mmol)、ヨウ化第一銅(0.0048g、5mol%)、炭酸セシウム(0.0163g、10mol%)をジメチルホルムアミド(1mL)に希釈させた後、前記製造例Bで製造された(2-フルオロフェニル)(フェニル)ホスフィン(0.1225g、0.6mmol)をゆっくりと添加し、温度を90℃に昇温させて3時間反応させた。混合物をn-ヘキサン:酢酸エチル(9:1v/v)の溶液でシリカカラム精製することで、無色透明なオイルとしてリガンド(3)を得た(0.2282g、100.0%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.24 (m, 17H, aromatics), 7.05 (m, 2H, aromatics), 6.95 (s, 1H, =CH-), 2.45 (s, 1H, -CH-), 0.99 (t, 3H, -CH), 0.83 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.3, 161.6, 139.5, 134.3, 133.4, 132.8, 130.5, 128.3, 124.0, 115.2, 33.8, 24.1, 23.6; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -101.6; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -16.4, -26.9; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C2927FP: 456.1572; found: 456.1570.
[製造例4]リガンド(4)の製造
Figure 0007210552000019
出発物質として、(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィンの代わりに(2-フルオロフェニル)(3-メチル-1-ブチン)(フェニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(4)を得た(63.99%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.30-6.99 (m, 15H, aromatics), 7.10 (m, 3H, aromatics), 6.99 (s, 1H, =CH-), 2.47 (s, 1H, -CH-), 1.02 (t, 3H, -CH), 0.86 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.3, 163.4, 161.5, 138.6, 134.8, 133.5, 132.2, 130.8, 128.5, 125.8, 115.3, 33.9, 24.1; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -101.6, -102.6; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -17.0, -36.0; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C2926: 474.1478; found: 474.1471.
[製造例5]リガンド(5)の製造
Figure 0007210552000020
(2-フルオロフェニル)(1-ヘキシニル)(フェニル)ホスフィンの製造
出発物質として、3,3-ジメチル-1-ブチンの代わりに1-ヘキシンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、標題の化合物を得た(79.45%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.69-7.62 (m, 3H, aromatics), 7.32 (m, 4H, aromatics), 7.15 (t, 1H, aromatics), 6.97 (m, 1H, aromatics), 2.43 (t, 2H, -CH-), 1.62 (q, 2H, -CH-), 1.45 (q, 2H, -CH-), 0.93 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.1, 135.4, 133.3, 132.5, 131.1, 129.0, 124.1, 115.1, 111.6, 74.1, 30.5, 21.9, 20.0, 13.5; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -105.5; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -45.7; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C1819FP: 285.1208; found: 285.1206.
リガンド(5)の製造
出発物質として、(3,3-ジメチル-1-ブチニル)(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの代わりに(2-フルオロフェニル)(1-ヘキシニル)(フェニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(5)を得た(51.01%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.29-7.18 (m, 16H, aromatics), 7.10 (s, 1H, =CH-), 7.02 (m, 1H, aromatics), 6.95 (m, 1H, aromatics), 2.12 (t, 2H, -CH-), 1.24 (m, 2H, -CH-), 1.10 (m, 2H, -CH-), 0.69 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 163.5, 156.5, 138.5, 136.3, 134.6, 133.2, 132.1, 130.6, 128.5, 127.9, 125.9, 115.5, 36.5, 30.9, 22.3, 13.7; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.5; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -7.9, -35.1; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3029FP: 470.1729; found: 470.1729.
[製造例6]リガンド(6)の製造
Figure 0007210552000021
1-ヘキシニルジフェニルホスフィンの製造
出発物質として、3-メチル-1-ブチンの代わりに1-ヘキシンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、標題の化合物を得た(8.6g、84.42%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.60 (t, 4H, aromatics), 7.30 (m, 6H, aromatics), 2.44 (t, 2H, -CH-), 1.60 (q, 2H, -CH-), 1.46 (m, 2H, -CH-), 0.90 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 137.0, 132.2, 128.4, 110.4, 75.6, 30.5, 21.9, 20.0, 13.5; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -33.0; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C1820: 267.1303; found: 267.1300.
リガンド(6)の製造
出発物質として、(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィンの代わりに上記で製造された1-ヘキシニルジフェニルホスフィンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(6)を得た(0.1469g、62.43%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.25 (m, 16H, aromatics), 6.99 (m, 4H, aromatics, =CH-), 2.13 (m, 2H, -CH-), 1.26 (m, 2H, -CH-), 1.10 (m, 2H, -CH-), 0.70 (t, 3H, -CH); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.2, 155.5, 140.1, 139.3, 134.9, 134.0, 133.3, 130.5, 128.2, 124.0, 115.3, 37.0, 30.9, 22.4, 13.7; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.3; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -19.2, -26.2; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3029FP: 470.1729; found: 470.1721.
[製造例7]リガンド(7)の製造
Figure 0007210552000022
(2-フルオロフェニル)(フェニル)(フェニルエチニル)ホスフィンの製造
出発物質として、3,3-ジメチル-1-ブチンの代わりにエチニルベンゼンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、標題の化合物を得た(70.95%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.72 (m, 3H, aromatics), 7.54 (m, 2H, aromatic), 7.36 (m, 7H, aromatics), 7.17 (m, 1H, aromatics), 7.00 (m, 1H, aromatics); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.1, 134.6, 132.8, 131.8, 129.2, 128.2, 124.5, 122.5, 115.4, 108.6, 84.2; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -105.1; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -45.9; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C2015FP: 305.0895; found: 305.0894.
リガンド(7)の製造
出発物質として、(3,3-ジメチル-1-ブチニル)(2-フルオロフェニル)フェニルホスフィンの代わりに(2-フルオロフェニル)(フェニル)(フェニルエチニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(1)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(7)を得た(97.13%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.40-6.90 (m, 25H, aromatics, =CH-); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.2, 155.7, 145.9, 142.3, 139.1, 135.8, 133.3, 128.3, 126.8, 115.6; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.3; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -4.9, -25.9; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3225FP: 490.1416; found: 490.1418.
[製造例8]リガンド(8)の製造
Figure 0007210552000023
ジフェニル(フェニルエチニル)ホスフィンの製造
出発物質として、3-メチル-1-ブチンの代わりにエチニルベンゼンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、標題の化合物を得た(7.865g、92.29%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.68 (m, 4H, aromatics), 7.54 (m, 2H, aromatic), 7.35 (m, 9H, aromatics); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 136.3, 132.6, 131.8, 128.9, 128.5, 122.7, 107.7, 85.8; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -33.4; FT-ICR MS: m/z [M+H] calcd for C2016: 287.0990; found: 287.0987.
リガンド(8)の製造
出発物質として、(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィンの代わりに上記で製造されたジフェニル(フェニルエチニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(8)を得た(0.2113g、86.16%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.40-6.79 (m, 25H, aromatics, =CH-); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.3, 154.8, 145.3, 142.1, 138.5, 133.4, 132.5, 128.3, 123.8, 114.9; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.2; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -25.9; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3225FP: 490.1416; found: 490.1415.
[製造例9]リガンド(9)の製造
Figure 0007210552000024
出発物質として、(3-メチル-1-ブチニル)ジフェニルホスフィンの代わりに(2-フルオロフェニル)(フェニル)(フェニルエチニル)ホスフィンを使用したことを除き、リガンド(3)の製造方法と同様に反応を行い、リガンド(9)を得た(0.244g、99.9%)。
H NMR (500 MHz, CDCl) δ 7.42-6.77 (m, 24H, aromatics); 13C NMR (600 MHz, CDCl) δ 165.4, 154.9, 143.9, 142.1, 137.9, 133.5, 132.5, 130.5, 128.5, 127.9, 125.1, 124.2, 115.7, 124.2, 115.7, 114.8; 19F NMR (500 MHz, CDCl) δ -102.2; 31P NMR (500 MHz, CDCl) δ -16.8, -35.0; FT-ICR MS: m/z [M・] calcd for C3224: 508.1321; found: 508.1322.
触媒の製造およびエチレンオリゴマー化反応
[実施例1]
三塩化クロムトリステトラヒドロフラン(CrCl(THF))(237mg、0.63μmol)をジクロロメタン(2.0mL)に溶かした後、リガンド(1)(製造例1)(298mg、0.63μmol)をジクロロメタン(1.0mL)に溶かして徐々に加えた。反応物を1時間さらに撹拌した後、0.45μmのシリンジフィルター(syringe filter)を用いて濾過した。濾過された液体から揮発物を真空で除去することで、乾燥された青色の固体(390mg、97.9%)を得た。これを、オリゴマー化触媒Iと命名した。
一方、2.1Lのオートクレーブ反応器を窒素、真空で洗浄した後、メチルシクロヘキサン1.0Lを加え、Akzo Nobel社により市販されているmMAO-3A(7wt%-Al)1.0mL(1.87mmol)を添加した後、500rpmの撹拌速度で撹拌した。グローブボックスで、20mLのバイアルに、メチルシクロヘキサン10mLに上記で製造されたオリゴマー化触媒Iを1.9mg(3μmol)入れて分散させた後、前記オートクレーブ反応器に投入した。前記オートクレーブ反応器内の温度を100℃に昇温させた後、エチレンを30barで充填してオリゴマー化反応を開始した。この際、反応熱を制御するために、反応器を内部冷却コイルで冷却し、稼動中に100℃の一定な温度に維持されるようにした。60分経過した後、反応器へのエチレンの供給を中断し、撹拌を止めて反応を中断した。反応器内の過量のエチレンを排出した後、反応器を10℃以下に冷却させた。2-エチルヘキサノール1.5mLが入った排出容器に反応物を排出した後、少量の有機層サンプルをミクロンシリンジフィルターに通過させた後、GC-FIDにより分析した。残りの有機層を濾過し、固体のワックス/ポリマー生成物を分離した。これらの固体生成物を100℃のオーブンで一晩乾燥した後、得られた物を記録した。GC分析し、本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例2]
リガンド(1)の代わりにリガンド(2)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒IIを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例3]
リガンド(1)の代わりにリガンド(3)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒IIIを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例4]
リガンド(1)の代わりにリガンド(4)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒IVを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例5]
リガンド(1)の代わりにリガンド(5)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒Vを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例6]
リガンド(1)の代わりにリガンド(6)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒VIを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例7]
リガンド(1)の代わりにリガンド(7)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒VIIを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例8]
リガンド(1)の代わりにリガンド(8)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒VIIIを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[実施例9]
リガンド(1)の代わりにリガンド(9)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒IXを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本実施例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[比較例1]
リガンド(1)の代わりに下記構造のリガンド(A)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒Aを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本比較例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[比較例2]
リガンド(1)の代わりに下記構造のリガンド(B)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒Bを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本比較例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[比較例3]
リガンド(1)の代わりに下記構造のリガンド(C)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒Cを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本比較例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
[比較例4]
リガンド(1)の代わりに下記構造のリガンド(D)を使用し、前記実施例1と同様の方法により触媒Dを製造した後、前記実施例1と同様の方法によりオリゴマー化反応を行った。本比較例の生成物の分布を下記表1にまとめた。
Figure 0007210552000025
Figure 0007210552000026
前記表1の結果から、エチレンのオリゴマー化反応において、本発明のオリゴマー化触媒は、ビス(ジフェニルホスフィノ)エテンにおいて、リン原子と結合されたフェニルのオルト位にフッ素が置換され、1つの炭素原子に、水素以外のヒドロカルビル基が置換された非対称形態のリガンドを含んでいるため、比較例に比べて高温で非常に優れた活性を有することが分かる。
特に、本発明のオリゴマー化触媒は、オルト位にフッ素が置換されたフェニルがリン原子に結合されたPNPリガンドを含む比較例4の触媒に比べて、高温で3.04倍以上の触媒活性を示した。
本発明のオリゴマー化触媒は、高い温度でも触媒活性が維持され、副産物の生成が少ないため、管詰まりおよびファウリングがなく、それを除去するための重合工程の運転中断が不要であって、非常に経済的である。
さらに、本発明のオリゴマー化触媒は、高い温度でも非常に優れた触媒活性を示すため、オレフィンのオリゴマー化工程時に、少量の触媒および少量の助触媒を使用してオリゴマーを製造することができる利点があるだけでなく、高温でも活性が低下することなく、選択性にも優れるため、エチレンから1-ヘキセンまたは1-オクテンを高選択性で製造可能である。
以上のように本発明の実施形態について詳述したが、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば、添付の特許請求の範囲に定義された本発明の思想および範囲を逸脱することなく本発明を多様に変形して実施可能である。よって、本発明のこれからの実施形態の変更は、本発明の技術を逸脱しない。
本発明に係るオリゴマー化触媒は、ビス(ジフェニルホスフィノ)エテンにおいて、リン原子と結合されたフェニルに少なくとも1つのフッ素が置換され、1つの炭素原子に、水素以外の置換されているかまたは置換されていないヒドロカルビル基が置換された非対称形態の前記化学式1のリガンドを含んでいるため、エチレンのオリゴマー化時に、高い温度でも優れた触媒活性および選択性を示す。
特に、化学式1のリガンドにおいて、フッ素がフェニルのオルト位に結合される場合、エチレンのオリゴマー化時に高温でも優れた触媒活性および選択性を示す。
また、本発明のオリゴマー化触媒は、高温でも優れた触媒活性を示し、オリゴマーの大量生産時に副産物のポリマーによって発生するファウリングおよび管詰まりが起こらないため、工程中断(shut down)が不要であって非常に経済的である。
さらに、本発明のオリゴマーの製造方法は、高温でも高活性および高選択性でオリゴマーを製造することができるだけでなく、ファウリングおよび管詰まりが起こらないため、非常に効率的な工程によりオレフィンの製造が可能である。

Claims (16)

  1. 下記化学式1で表されるリガンド。
    [化学式1]
    Figure 0007210552000027
    (前記化学式1中、
    は、置換されているかまたは置換されていないヒドロカルビルであり;
    およびRは、それぞれ独立して、ヒドロカルビルであり;
    pおよびqは、それぞれ独立して、0~5の整数であり;
    mおよびnは、それぞれ独立して、0~5の整数であって、1≦m+n≦10である。)
  2. 下記化学式2で表される、請求項1に記載のリガンド。
    [化学式2]
    Figure 0007210552000028
    (前記化学式2中、R、m、およびnは、請求項1の化学式1での定義のとおりである。)
  3. 下記化学式3、化学式4、または化学式5で表される、請求項1に記載のリガンド。
    [化学式3]
    Figure 0007210552000029
    [化学式4]
    Figure 0007210552000030
    [化学式5]
    Figure 0007210552000031
    (前記化学式3~5中、R、R、R、p、およびqは、請求項1の化学式1での定義のとおりである。)
  4. 前記Rは、C1-C7アルキルまたはC6-C12アリールである、請求項3に記載のリガンド。
  5. 請求項1から4の何れか一項に記載のリガンドと、
    遷移金属と、
    を含む、エチレンオリゴマー化触媒。
  6. 単核または二核性である、請求項5に記載のエチレンオリゴマー化触媒。
  7. 前記遷移金属は、4族、5族、または6族の遷移金属である、請求項5に記載のエチレンオリゴマー化触媒。
  8. 前記遷移金属は、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、タンタル、バナジウム、またはジルコニウムである、請求項7に記載のエチレンオリゴマー化触媒。
  9. 前記遷移金属はクロムである、請求項8に記載のエチレンオリゴマー化触媒。
  10. 請求項5に記載のエチレンオリゴマー化触媒を含む触媒組成物と、エチレンとを接触させるステップを含む、エチレンオリゴマーの製造方法。
  11. 前記触媒組成物は、助触媒をさらに含む、請求項10に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
  12. 前記助触媒は、有機アルミニウム化合物、有機アルミノキサン、有機ホウ素化合物、有機塩、またはこれらの混合物である、請求項11に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
  13. 前記助触媒は、メチルアルミノキサン(MAO)、変性メチルアルミノキサン(mMAO)、エチルアルミノキサン(EAO)、テトライソブチルアルミノキサン(TIBAO)、イソブチルアルミノキサン(IBAO)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリ-n-オクチルアルミニウム、メチルアルミニウムジクロリド、エチルアルミニウムジクロリド、ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、アルミニウムイソプロポキシド、エチルアルミニウムセスキクロリド、およびメチルアルミニウムセスキクロリドからなる群から選択される1つまたは2つ以上の混合物である、請求項12に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
  14. 前記エチレンオリゴマーは、1-ヘキセンまたは1-オクテンである、請求項13に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
  15. 脂肪族炭化水素を反応溶媒として用いる、請求項10に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
  16. 前記脂肪族炭化水素は、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカン、テトラデカン、2,2-ジメチルペンタン、2,3-ジメチルペンタン、2,4-ジメチルペンタン、3,3-ジメチルペンタン、2,2,4-トリメチルペンタン、2,3,4-トリメチルペンタン、2-メチルヘキサン、3-メチルヘキサン、2,2-ジメチルヘキサン、2,4-ジメチルヘキサン、2,5-ジメチルヘキサン、3,4-ジメチルヘキサン、2-メチルヘプタン、4-メチルヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、1,4-ジメチルシクロヘキサン、および1,2,4-トリメチルシクロヘキサンから選択される1種以上である、請求項15に記載のエチレンオリゴマーの製造方法。
JP2020512872A 2018-02-27 2018-10-12 リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法 Active JP7210552B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2018-0023819 2018-02-27
KR20180023819 2018-02-27
KR10-2018-0119906 2018-10-08
KR1020180119906A KR102605188B1 (ko) 2018-02-27 2018-10-08 리간드, 이를 포함하는 올리고머화 촉매 및 이를 이용한 에틸렌 올리고머의 제조방법
PCT/KR2018/012025 WO2019168249A1 (ko) 2018-02-27 2018-10-12 리간드, 이를 포함하는 올리고머화 촉매 및 이를 이용한 에틸렌 올리고머의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021514929A JP2021514929A (ja) 2021-06-17
JP7210552B2 true JP7210552B2 (ja) 2023-01-23

Family

ID=67950419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020512872A Active JP7210552B2 (ja) 2018-02-27 2018-10-12 リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11224870B2 (ja)
EP (1) EP3760634A4 (ja)
JP (1) JP7210552B2 (ja)
KR (1) KR102605188B1 (ja)
CN (1) CN111094308B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112517080B (zh) * 2020-12-25 2023-06-23 中化泉州石化有限公司 一种乙烯选择性四聚催化剂组合物及其应用
CN116328839A (zh) * 2021-12-24 2023-06-27 中国石油化工股份有限公司 一种负载型乙烯齐聚主催化剂及乙烯齐聚催化剂组合物及应用
CN115672406B (zh) * 2022-11-08 2024-05-03 万华化学集团股份有限公司 一种耐高温乙烯四聚催化剂及其应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566041A (zh) 2003-06-13 2005-01-19 中国科学院化学研究所 一种乙烯齐聚催化体系及其制备方法和应用
US20070185362A1 (en) 2006-02-03 2007-08-09 Lattner James R Process for generating alpha olefin comonomers
WO2013137676A1 (en) 2012-03-16 2013-09-19 Sk Innovation Co., Ltd. Catalyst systems for preparing 1-hexene and/or 1-octene from ethylene
CN105562099A (zh) 2014-10-08 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种乙烯四聚催化剂组合物及乙烯四聚方法
CN107282126A (zh) 2016-03-31 2017-10-24 中国石油化工股份有限公司 一种乙烯四聚催化剂组合物及其应用
WO2017204476A1 (ko) 2016-05-27 2017-11-30 에스케이이노베이션 주식회사 올리고머화 촉매 및 이를 이용한 에틸렌 올리고머의 제조방법
WO2020147373A1 (zh) 2019-01-15 2020-07-23 中国石油化工股份有限公司 含卤素化合物及用途和催化剂组合物及乙烯齐聚方法和乙烯三聚方法和乙烯四聚方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0016895D0 (en) 2000-07-11 2000-08-30 Bp Chem Int Ltd Olefin oligomerisation
CA2510190C (en) 2002-12-20 2011-10-11 Sasol Technology (Pty) Limited Trimerisation of olefins
US8003839B2 (en) 2006-02-03 2011-08-23 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for generating linear apha olefin comonomers
ES2750659T3 (es) 2012-05-09 2020-03-26 Sasol Tech Pty Ltd Tetramerización de etileno
KR20160006192A (ko) 2013-05-09 2016-01-18 사솔 테크날러지 (프로프라이어터리) 리미티드 에틸렌의 1-헥센 및 1-옥텐의 혼합물로의 올리고머화 방법
CN104549510A (zh) * 2013-10-18 2015-04-29 中国石油化工股份有限公司 一种乙烯齐聚催化剂及其使用方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1566041A (zh) 2003-06-13 2005-01-19 中国科学院化学研究所 一种乙烯齐聚催化体系及其制备方法和应用
US20070185362A1 (en) 2006-02-03 2007-08-09 Lattner James R Process for generating alpha olefin comonomers
WO2013137676A1 (en) 2012-03-16 2013-09-19 Sk Innovation Co., Ltd. Catalyst systems for preparing 1-hexene and/or 1-octene from ethylene
CN105562099A (zh) 2014-10-08 2016-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种乙烯四聚催化剂组合物及乙烯四聚方法
CN107282126A (zh) 2016-03-31 2017-10-24 中国石油化工股份有限公司 一种乙烯四聚催化剂组合物及其应用
WO2017204476A1 (ko) 2016-05-27 2017-11-30 에스케이이노베이션 주식회사 올리고머화 촉매 및 이를 이용한 에틸렌 올리고머의 제조방법
WO2020147373A1 (zh) 2019-01-15 2020-07-23 中国石油化工股份有限公司 含卤素化合物及用途和催化剂组合物及乙烯齐聚方法和乙烯三聚方法和乙烯四聚方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Kim, Sung-Kwan et al.,Bimetallic Ethylene Tetramerization Catalysts Derived from Chiral DPPDME Ligands: Syntheses, Structural Characterizations, and Catalytic Performance of [(DPPDME)CrCl3]2 (DPPDME = S,S- and R,R-chiraphos and meso-achiraphos),Organometallics,2010年,(2010), 29(22), 5805-5811
Kulangara, Shaneesh Vadake et al.,Synthesis and Catalytic Oligomerization Activity of Chromium Catalysts of Ligand Systems with Switchable Connectivity,Organometallics,(2012), 31(17), 6438-6449,2012年
Lee, Hoseong et al.,Chromium catalysts for ethylene trimerization/tetramerization functionalized with ortho-fluorinated arylphosphine ligand,Catalysis Communications,2019年,(2019), 121, 15-18
Yang, Yun; Gurnham et al.,Selective Ethylene Oligomerization with Chromium Complexes Bearing Pyridine-Phosphine Ligands: Influence of Ligand Structure on Catalytic Behavior,Organometallics,2014年,(2014), 33(20), 5749-5757
Zhang, Jun et al.,Switchable Ethylene Tri-/Tetramerization with High Activity: Subtle Effect Presented by Backbone-Substituent of Carbon-Bridged Diphosphine Ligands,ACS Catalysis,2013年,(2013), 3(10), 2311-2317

Also Published As

Publication number Publication date
US11224870B2 (en) 2022-01-18
CN111094308A (zh) 2020-05-01
KR20190102970A (ko) 2019-09-04
CN111094308B (zh) 2023-09-05
EP3760634A1 (en) 2021-01-06
EP3760634A4 (en) 2021-10-20
KR102605188B1 (ko) 2023-11-24
US20210170381A1 (en) 2021-06-10
JP2021514929A (ja) 2021-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10131590B2 (en) Ethylene tetramerization catalyst system and method for preparing 1-octene using the same
KR101846031B1 (ko) 에틸렌으로부터 1-헥센 및/또는 1-옥텐을 제조하기 위한 촉매계
JP5645279B2 (ja) 高活性及び高選択的なエチレンオリゴマー化触媒及びこれを用いたヘキセンまたはオクテンの製造方法
JP6571190B2 (ja) オレフィンオリゴマー化方法
KR101057576B1 (ko) 선택적 에틸렌 올리머고화 촉매계
JP4266827B2 (ja) クロムを主成分とした触媒を使用したオレフィン類の三量化およびオリゴマー化
KR101065596B1 (ko) 고활성과 고선택적인 에틸렌 올리머고화 촉매 및 이를 이용한 헥센 또는 옥텐의 제조방법
JP7210552B2 (ja) リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびそれを用いたエチレンオリゴマーの製造方法
KR101074223B1 (ko) 에틸렌 삼량체화 촉매계 및 이를 이용한 1-헥센의 제조방법
KR101654432B1 (ko) 1-헥센 및 1-옥텐의 제조방법
CN109476779B (zh) 乙烯的低聚
JP7179027B2 (ja) ヘテロ原子リガンド、それを含むオリゴマー化触媒、およびオリゴマーの製造方法
KR20190057542A (ko) 에틸렌 올리고머화 촉매계
KR20170035618A (ko) 올레핀 올리고머화용 촉매계, 및 이를 이용한 올레핀 올리고머화 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210826

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220726

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220914

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221220

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7210552

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150