説明

複素環式有機リガンドのハフニウム錯体

脂肪族炭化水素溶媒での改善された溶解度を有する複素環式有機リガンドのハフニウム錯体及びオレフィン重合触媒の成分としてのその使用、並びにその成分部の新規合成が開示される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
(相互参照の記載)
本出願は、2006年5月5日に出願された米国仮出願第60/798,108号の利益を主張する。
【0002】
本発明は、あるハフニウム錯体に、ハフニウム錯体を含む触媒組成物に、このようなハフニウム錯体を配位重合触媒組成物の一成分として使用する付加重合工程、特にオレフィン重合工程に関する。
【背景技術】
【0003】
重合及び触媒作用の進歩は、多種多様の優れた製品及び用途で有用な改善された物理的及び化学的特性を有する多くの新たなポリマーを製造する能力をもたらしている。新たな触媒の開発によって、特定のポリマーを製造するための重合型(溶液、スラリー、高圧又は気相)の選択は、大幅に拡張されている。また重合技術の進歩は、より効率的で、非常に生産的で、経済的に強化された工程を与えた。近年、多価金属中心ヘテロアリールドナーリガンドに基づく金属錯体に関する複数の新たな開示が公開された。これらの中にはUSP 6,103,657、USP 6,320,005、USP 6,653,417、USP 6,637,660、USP 6,906,160、USP 6,919,407、USP 6,927,256、USP 6,953,764、US−A−2002/0142912、US−A−2004/0220050、US−A−2004/0005984、EP−A−874,005、EP−A−791,609、WO 2000/020377、WO2001/30860、WO2001/46201、WO2002/24331、及びWO 2002/038628がある。
【0004】
この新たなクラスの触媒によって与えられたポリオレフィン産業における技術的進歩とは無関係に、一般的な問題はもちろんのこと、工程実現性に関連する新たな課題が存在する。例えばドナーリガンドに基づく公知の4族金属錯体は、脂肪族炭化水素溶媒での溶解度が制限されていることが多く、制限は溶液重合において、増加した量の触媒溶液を扱う、又は芳香族溶媒、例えばトルエンを使用する必要が生じうる。加えて、より高い重合温度の使用は、工程の効率を改善するために望ましい。しかしながら不都合なことに、より高い反応温度は、活性を低下させうるのはもちろんのこと、特に高アイソタクチックポリマーが製造されるときに、低下した分子量、立体規則性又は結晶性を有するポリマーを産生しうる。
【0005】
それゆえ高い温度及び効率での操作が可能であり、脂肪族炭化水素溶媒への改善された溶解度を有するドナーリガンドに基づく具体的な金属錯体を使用するオレフィンモノマーの重合のための溶液重合工程を提供することが好都合である。その上、タクチックポリマー、特にプロピレン及び/又はC4-20オレフィン並びに場合によりエチレンを含むアイソタクチックホモポリマー及びコポリマーを調製する溶液重合工程を提供することが好都合であり、該工程は、高温での操作が可能であり、比較的高い分子量、立体規則性及び/又は結晶性を有するポリマーを製造するのに適している。
【発明の概要】
【0006】
本発明により、付加重合触媒組成物の触媒成分としての使用のための複素環式有機リガンドのハフニウム錯体が提供され、前記錯体は式、
【化1】

に相当し、
式中、Xは各出現で独立して、C4-20ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル基であり;
Yは、水素をカウントせずに合計2〜50個の原子を有するC2-3ヒドロカルビレン架橋基又はその置換誘導体であり、−C−N=C−と共に5又は6員脂肪族又は芳香族環式又は多環式基を形成し;
Tは、1又はそれ以上の環を含有する脂環式又は芳香族基であり;
1は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR1基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
2は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR2基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
ただし、金属錯体が20℃(±1℃)にて少なくとも5パーセントの、さらに好ましくは少なくとも7パーセントの、なおさらに好ましくは少なくとも10パーセントの、最も好ましくは少なくとも12パーセントのメチルシクロヘキサン溶解度を有するという条件である。この点で最も好ましい錯体は、Xが各出現においてC4-20n−アルキルである錯体である。
【0007】
加えて本発明により、1又はそれ以上の上述の式(I)のハフニウム錯体及び前記金属錯体を付加重合のための活性触媒に変換できる活性化共触媒を含む触媒組成物が提供される。このような触媒組成物の追加の成分は、担体又は支持体、液体溶媒又は希釈剤、第3成分(tertiary component)、例えばスカベンジャー又は2次アクチベーター(secondary activator)、並びに/或いは1又はそれ以上の添加剤又はアジュバント、例えば加工助剤、金属イオン封鎖剤、連鎖移動剤、及び/又は鎖シャトリング剤(chain shuttling agent)を含みうる。
【0008】
加えて、本発明は、高分子量ポリマーを形成するための、1又はそれ以上の付加重合性モノマーが上述の触媒組成物の存在下で重合される付加重合工程、特にオレフィン重合工程を、好ましい及びさらに好ましいその実施形態を含めて提供する。好ましい重合工程は溶液重合であり、最も好ましい溶液重合ではエチレン、プロピレン、エチレン及びプロピレンの混合物、或いはエチレン及び/又はプロピレンと1又はそれ以上のC4-20オレフィン又はジオレフィンとの混合物が重合又は共重合される。望ましくは、工程は、所望の物理的特性を有するポリマーを調製するために高い重合温度における操作が可能である。
【0009】
非常に望ましくは、本発明は、高分子量タクチックポリマー、特にアイソタクチック又は高アイソタクチックであるポリマーを形成するための、改善された操作効率及び非芳香族溶媒の使用を伴う、1又はそれ以上の付加重合性モノマーが比較的高い重合温度にて上述の触媒組成物の存在下で重合される工程を提供する。加えて本発明者らは、高純度ホルミルイミダゾール、新たなクラスのアルキルベンゾフランの安定性ボラートエステル、及び高純度ブロモアルキルベンゾフランを合成するための改善された技法を発見した。
【0010】
本発明の金属錯体及び触媒は単独で、或いは他の金属錯体又は触媒組成物と組合せて使用されることができ、重合工程は1又はそれ以上の他の重合工程と連続又は並列で使用されうる。本発明の金属錯体と組合せた使用のために適切な付加重合触媒組成物は、従来のチーグラー・ナッタ型遷移金属重合触媒はもちろんのこと、π結合遷移金属化合物、例えばメタロセン型触媒、束縛構造又は他のドナーリガンド錯体を含む他の遷移金属錯体も含む。
【0011】
本発明の金属錯体がオレフィン重合触媒の成分としての使用に好ましいのは、該金属錯体がより高いリアクタ温度にてポリマーを製造できるのと同時に、該金属触媒をリアクタ内に運搬するために脂肪族又は脂環式炭化水素溶媒を利用できるためである。本発明の追加の利点は、脂肪族炭化水素と一緒の粉砕又は洗浄による金属塩、特に合成によるマグネシウム塩副生成物のほぼ完全な除去のために、金属錯体を極めて高い純度で、そして続く高い活性で調製する能力である。別の利点は、比較的高いアイソタクチック性を維持しながら65パーセント又はそれ以上の重合プロピレン部分を含有するプロピレンホモポリマー又はプロピレン/エチレンインターポリマーを調製する能力である。本発明のポリマー及びコポリマーは改善された靭性を所有し、該ポリマー及びコポリマーを射出成形用途での使用にはもちろんのこと、特にメルトブロー又は押出スピニング工程による繊維の調製での使用にも十分に適切にしている。その上、該ポリマーは、接着調合物において、又は多層フィルム及び積層体において有用に使用され、ポリエチレン基材、層又はフィルムに対して改善された適合性及び接着を示している。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本明細書での元素周期律表(Periodic Table of the Elements)への参照は全て、2003年にCRC Press,Inc.によって出版され、版権所有されている元素周期律表を指すものとする。文脈から明らかであることと、又は当分野で慣習的であることと反対のことを明記しない限り、全ての部及びパーセントは重量に基づく。また族又は複数の族へのいずれの参照も、IUPAC system for numbering groupsを使用してこの元素周期律表に反映されているような族又は複数の族であるものとする。
【0013】
「含む(comprising)」という用語及びその派生語は、いずれの追加の成分、ステップ又は手順が本明細書で開示されていてもいなくても、いずれの追加の成分、ステップ又は手順の存在を排除するものではない。いずれの疑念も回避するために、「含む」という用語の使用を通じて本明細書で主張される全ての組成物は、反対のことを明記しない限り、ポリマー性又はポリマー性以外であろうとも、いずれの追加の添加剤、アジュバント、又は化合物も含みうる。反対に、「本質的になる(consisting essentially of)」という用語は、いずれの続いての列挙の範囲からも、実施可能性(operability)又は新規性(novelty)に必須ではないものを除いて、他のいずれの成分、ステップ又は手順も排除する。「なる(consisting of)」という用語は、特に描写又は記載されていない、いずれの成分、ステップ又は手順も排除する。「又は」という用語は、別途明記しない限り、個別にはもちろんのこと、いずれかの組合せで列挙された構成要素を指す。
【0014】
「ヘテロ」又は「ヘテロ原子」という用語は、非炭素原子、特にSi、B、N、P、S、又はOを指す。「ヘテロアリール」、「ヘテロアルキル」、「ヘテロシクロアルキル」及び「ヘテロアラルキル」は、少なくとも1個の炭素原子がヘテロ原子によって置換されたアリール、アルキル、シクロアルキル、又はアラルキル基をそれぞれ指す。「不活性置換された」は、本発明の実現可能性(operability)も、リガンドの同一性も無効にしないリガンドの置換基を指す。例えばアルコキシ基は、置換アルキル基ではない。好ましい不活性置換基は、ハロ、ジ(C1-6ヒドロカルビル)アミノ、C2-6ヒドロカルビレンアミノ、C1-6ハロヒドロカルビル、及びトリ(C1-6ヒドロカルビル)シリルである。「アルキル」という用語は、式Cn2n+1の1価ヒドロカルビルリガンドを示すために使用される。「アルキル化(alkylation)」という用語は、アルキル又は置換アルキル基が有機又は有機金属化合物中に組み入れられる(incorporated)化学工程を指す。「ポリマー」という用語は、本明細書で使用されるように、ホモポリマー、すなわち単一の反応性化合物から調製されたポリマー、及びコポリマー、すなわち反応性の単量体化合物を形成する少なくとも2のポリマーの反応によって調製されたポリマーの両方を含む。「結晶性(crystalline)」という用語は、25℃にてX線回折パターンを示すポリマーを指し、示差走査熱量測定加熱曲線からの一次転移又は結晶融点(Tm)を有する。該用語は、「半結晶性の(semicrystalline)」という用語と互換的に使用されうる。
【0015】
「連鎖移動剤(chain transfer agent)」という用語は、成長ポリマー鎖(growing polymer chain)を連鎖移動剤の全部又は一部に移動させて、それにより活性触媒部位を触媒能のない種で置換できる化学物質を指す。「鎖シャトリング剤(chain shuttling agent)」という用語は、成長ポリマー鎖を連鎖移動剤に移動させて、その後ポリマー鎖を、重合が再開しうる、同じ又は異なる活性触媒部位に再び移動させる連鎖移動剤を意味する。鎖シャトリング剤は、ポリマー成長が中断される(interrupted)が、前記剤との相互作用のために一般に停止(generally terminated)されないという点で、連鎖移動剤と区別される。
【0016】
本発明は、先に同定された新規金属錯体及び新規金属錯体を含む触媒組成物に関するものである。本発明は、本金属錯体を使用する改善された実現可能性及び製造能力を有する、オレフィン重合工程、特にプロピレンの重合工程にも関する。最後に本発明は、本金属錯体を合成するのに使用されるリガンド基のいくつかを作製する新規方法に関する。
【0017】
本発明による好ましい金属錯体は、上述の式(I)による錯体であり、式中、XはC4-20アルキル基であり、さらに好ましくは全てのX基は同じであり、C4-12n−アルキル基であり、最も好ましくはn−ブチル、n−オクチル又はn−ドデシルである。
【0018】
本発明によるさらに好ましい金属錯体は、式、
【化2】

に相当するイミダゾールジイル誘導体であり、
式中、R1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり、好ましくは各R1はイソプロピルであり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり、好ましくは少なくとも1のオルト−R2基が、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されるメチル又はC3-12アルキルであり;
3は、水素、ハロ又はR1であり;
4は、水素、1〜20個の炭素のアルキル、アリール、アラルキル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルメチルであり;及び
X及びTは、式(I)の化合物で先に定義した通りである。
【0019】
なおさらに好ましい金属錯体は、式、
【化3】

に相当し、
式中、
1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり、さらに好ましくは、各R1はイソプロピルであり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり、さらに好ましくは少なくとも1のオルト−R2基が、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたメチル又はC3-12アルキルであり;
4は、メチル又はイソプロピルであり;
5は、水素又はC1-6アルキル、最も好ましくはエチルであり;
6は、水素、C1-6アルキル又はシクロアルキルであり、或いは2個のR6基が一緒になって縮合芳香族環を形成し、好ましくは2個のR6基は共にベンゾ置換基であり;
T’は、酸素、硫黄、或いはC1-20ヒドロカルビル置換窒素又はリン基であり;
T”は、窒素又はリンであり;
Xは、式(I)に関して先に定義した通りであり、最も好ましくはXは、n−ブチル、n−オクチル又はn−ドデシルである。
【0020】
金属錯体は、周知の有機金属合成手順を利用することによって調製される。置換ベンゾフランの形成に使用された技法は、当分野で進歩であると見なされ、本クラスの有機化合物の一般的な合成に利用できる。本質的に、溶媒又は希釈剤、例えばジエチルエーテル中の2−アルキル置換ベンゾフラン、例えば2−エチルベンゾフランは、20℃未満、好ましくは10℃未満の、さらに好ましくは5℃未満の低温にて、カルボン酸のアルキルエステル、特にエチルアセテートの存在下で、元素臭素(elemental bromine)との接触によって3位置で臭素化される。臭素化生成物は通例の様式で回収される。通常、反応は水の添加によって停止され、有機層は分離されて、ナトリウムチオサルフェート飽和溶液によってすすがれて、MgSO4又は同様の乾燥剤で乾燥される。溶媒の除去により、所望の臭素化反応生成物が得られる。
【0021】
3−ブロモ−2−アルキルベンゾフランは、特にn−ブチルリチウムを用いたメタル化と、それに続くアルキルピナコラートボロナート、特に2級アルキルピナコラートボロナート、例えばイソプロピルピナコラートボロナートとの反応によって、対応するアルキルピナコラートブロナート化合物に変換されうる。反応は不活性希釈剤、特にジアルキルエーテル、例えばジエチルエーテル中で、−60℃未満、好ましくは−70℃未満の低温にて、反応混合物の加熱を防止する条件下で実施される。一般に、アルキルピナコラートボロナートの低速での十分に撹拌されたリアクタへの添加で十分である。生成物の2−アルキルベンゾフラン−3−ピナコラートボロナートはいったん形成されると、0〜30℃まで加温されて、有機溶媒、特にエチルアセテート中での抽出によって回収されうる。有機溶媒、例えばメチレンクロライドへの溶解及び水性苛性溶液による処理は、副生成物(by product)を除去するために使用されうる。
【0022】
アルキルベンゾフラン−3−ピナコラートボロナート化合物は、2−アルキルベンゾフラン−3−イル官能基を、標準有機合成技法を使用した対応する臭素化イミダゾール化合物との反応によって、イミダゾールに移動するために使用される。最終的に、合成は対応する2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミン−4−(2−エチルベンゾフラン)−(l)N−メチルイミダゾール(複素環式リガンドと呼ばれる)を形成し、これはハフニウム化合物、例えばハフニウムテトラハライド又はハフニウムテトラアミドによってメタル化されて、次に例えばグリニャール試薬を用いる反応によってアルキル化される。改善されたメチルシクロへキサン溶解度を有する該化合物、特にC4-20n−アルキルリガンドを含有する化合物は、最終アルキル化ステップ後に金属錯体を抽出するために脂肪族又は脂環式炭化水素希釈剤を使用して直ちに調製される。これは、グリニャールアルキル化剤から生じるマグネシウム塩副生成物を含まない、高純度の錯体の回収を助ける。それゆえ本発明はHfCl4の、複素環式リガンドのリチオ化誘導体との化合、それに続くC4-20アルキルマグネシウムブロミド又はクロライドを使用するアルキル化及びアルキル化生成物が脂肪族炭化水素を使用してマグネシウム塩副生成物から抽出されるアルキル化生成物の回収、それに続く金属錯体の回収による、有機複素環式リガンドのハフニウム錯体の、特に式(I)〜(II)及びその具体的な実施形態のハフニウム錯体の、高度に純粋な形での調製の工程もさらに提供する。より長鎖のアルキル含有金属錯体、特にn−ブチル、n−オクチル及びn−ドデシル含有錯体は、それらが液体脂肪族炭化水素抽出剤を使用して反応副生成物塩から直ちに抽出されるために、本方式での調製に特に適している。
【0023】
得られた生成物は、100ppm又はそれ以下のマグネシウム塩副生成物を含有する、極めて高い純度で回収される。例えば、100ppm未満の残留マグネシウム塩含有率を有する(滴定によって、又はX線蛍光技法によって決定)、ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル);ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル);ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル);ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)、その混合物、又は本発明の他の金属錯体は、脂肪族炭化水素、例えばヘキサン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ヘプタン、又はその混合物を抽出剤として使用して本方式で直ちに調製されうる。
【0024】
金属錯体は通常、反応副生成物から回収及び分離される。「T」基の隣接炭素、特にベンゾフラン−3−イルリガンドのC4炭素が関与するオルトメタル化は、所望ならば実施することができ、3個の最初に形成された「X」リガンドのうちの1個の消失を生じる。工程は周囲温度にて静置しているときに行われうるが、工程は高温の使用によって促進される。あるいはオルトメタル化ステップは、金属錯体の回収前に実施することができ、本発明の錯体は合成において中間体としてのみ形成される。得られた金属錯体における1個のXリガンドの消失及び内部結合の形成は、著しい特性の改善、特に代表的なオレフィン重合で使用したときに触媒寿命の延長及びピーク活性における時間(TPA)の拡大を与えると考えられる。
【0025】
3又はより高級なα−オレフィンから生成される本発明のポリマーは、実質的にアイソタクチックのポリマー配列を有しうる。「実質的にアイソタクチックのポリマー配列」及び同様の用語は、配列が、13C NMRによって測定された、0.85を超える、好ましくは0.90を超える、さらに好ましくは0.93を超える、最も好ましくは0.95を超えるアイソタクチックトライアド(triad)(mm)を有することを意味する。上述の技法によるアイソタクチックトライアドの測定は当分野で公知であり、USP 5,504,172、WO 00/01745及び他で先に開示されている。
【0026】
本発明による上述の金属錯体は通例、各種の方法で活性化されて、付加重合性モノマー、特に(複数の)オレフィンを配位、挿入、及び重合する空の配位部位を有する触媒化合物を与える。本特許明細書及び添付の特許請求の範囲の目的では、「アクチベーター」又は「共触媒」は、上記のように本発明の触媒化合物のいずれも活性化しうるいずれの化合物又は成分又は方法であると定義される。適切なアクチベーターの非制限的な例は、中性触媒化合物を触媒活性種に変換しうるルイス酸、非配位イオン性アクチベーター、イオン化アクチベーター、有機金属化合物、及び上述の物質の組合せを含む。
【0027】
このような考えによって縛られたくはないが、本発明の一実施形態において、触媒活性化はプロトン移動、酸化、又は他の適切な活性化工程による、カチオン性、部分カチオン性、又は両性イオン性種の生成を含みうることが考えられる。本発明は、このような同定可能なカチオン性、部分カチオン性、又は両性イオン性種が、本明細書で互換的に「イオン化」工程又は「イオン活性化工程」とも呼ばれる活性化工程の間に実際に生じるかどうかにかかわらず操作可能で、十分に実現可能である。
【0028】
有機金属アクチベーター又は共触媒の1つの適切なクラスは、アルキルアルミノキサンとも呼ばれるアルモキサンである。アルモキサンは、付加重合触媒を調製するためにメタロセン型触媒化合物と使用する周知のアクチベーターである。アルモキサン及び修飾アルモキサンを調製する各種の方法があり、その非制限的な例は、米国特許第4,665,208号、第4,952,540号、第5,091,352号、第5,206,199号、第5,204,419号、第4,874,734号、第4,924,018号、第4,908,463号、第4,968,827号、第5,308,815号、第5,329,032号、第5,248,801号、第5,235,081号、第5,157,137号、第5,103,031号、第5,391,793号、第5,391,529号、第5,693,838号、第5,731,253号、第5,731,451号、第5,744,656号;欧州公開公報第EP−A−561476号、第EP−A−279586号及び第EP−A−594218号;並びにPCT公開公報第WO 94/10180号に記載されている。好ましいアルモキサンは、トリ(C3-6)アルキルアルミニウム修飾メチルアルモキサン、特にAkzo Nobel,Inc.から、MMAO−3Aとして市販されているトリ(イソブチル)アルミニウム修飾メタアルモキサン又はMMAO−12として市販されているトリ(n−オクチル)アルミニウム修飾メタアルモキサンである。
【0029】
(複数の)アルモキサン又は(複数の)修飾アルモキサンをアクチベーターとして、又は第3成分として本発明の工程で使用することは、本発明の範囲内である。すなわち、化合物は単独で、或いは他の中性又はイオン性アクチベーター、例えばトリ(アルキル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート化合物、トリスパーフルオロアリール化合物、ポリハロゲン化ヘテロボランアニオン(WO 98/43983)、及びその組合せと組合せて使用されうる。第3成分として使われるとき、使用されたアルモキサンの量は一般に、単独で使用されるときに金属錯体を有効に活性化するのに必要な量よりも少ない。本実施形態において、このような考えに縛られたくはないが、アルモキサンが実際の触媒活性化に著しく寄与しないことが考えられる。上述にもかかわらず、アルモキサンの活性化工程への多少の関与は必ずしも排除されないことが理解される。
【0030】
イオン化共触媒は、活性プロトン、或いはイオン化化合物のアニオンに結合されているが、配位されていない、又はごく弱く配位されているいくつかの他のカチオンを含有しうる。このような化合物は、欧州公開公報第EP−A−570982号、第EP−A−520732号、第EP−A−495375号、第EP−A−500944号、第EP−A−277 003号及び第EP−A−277004号、並びに米国特許第5,153,157号、第5,198,401号、第5,066,741号、第5,206,197号、第5,241,025号、第5,384,299号及び第5,502,124号に記載されている。上述のアクチベーターのうち好ましいのは、塩を含有するアンモニウムカチオン、特に1又は2のC10-40アルキル基を含有するトリヒドロカルビル置換アンモニウムカチオン、特にメチルビス(オクタデシル)アンモニウム−及びメチルビス(テトラデシル)−アンモニウム−カチオン並びに非配位アニオン、特にテトラキス(パーフルオロ)アリールボラートアニオン、特にテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートを含有する塩である。カチオンは各種の長さのヒドロカルビル基の混合物を含みうることがさらに理解される。例えばプロトン化アンモニウムカチオンは、2個のC14、C16又はC18アルキル基及び1個のメチル基の混合物を含む市販の長鎖アミンに由来した。このようなアミンは、Chemtura Corp.から商標名Kemamine(商標)T9701で、Akzo−Nobelから商標名Armeen(商標)M2HTで入手できる。最も好ましいアンモニウム塩アクチベーターは、メチルジ(C14-20アルキル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートである。
【0031】
活性プロトンを含有しないが、活性触媒組成物を形成できるイオン化イオン性化合物、例えば上述の非配位アニオンのフェロセニウム塩を使用する活性化方法も本明細書で使用するために考慮され、EP−A−426637、EP−A−573403及びU.S.Patent 5,387,568に記載されている。
【0032】
総称してエキスパンデッドアニオン(expanded anion)と呼ばれ、U.S.Patent 6,395,671にさらに開示されている非配位アニオンを含む共触媒のクラスは、オレフィン重合のために本発明の金属錯体を活性化するのに適切に使用されうる。一般にこれらの共触媒(イミダゾリド、置換イミダゾリド、イミダゾリニド、置換イミダゾリニド、ベンズイミダゾリド、又は置換ベンズイミダゾリドアニオンを有する共触媒によって例証される)は、次のように描くことができる。
【化4】

式中、
*+はカチオン、特にプロトン含有カチオンであり、好ましくは1又は2個のC10-40アルキル基を含有するトリヒドロカルビルアンモニウムカチオン、特にメチルジ(C14-20アルキル)アンモニウムカチオンであり、
4は各出現で独立して、水素又は水素をカウントせずに原子30個までのハロ、ヒドロカルビル、ハロカルビル、ハロヒドロカルビル、シリルヒドロカルビル、或いはシリル(モノ、ジ及びトリ(ヒドロカルビル)シリルを含む)基、好ましくはC1-20アルキルであり、及び
*は、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン又はトリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)である。
【0033】
これらの触媒アクチベーターの例は、トリヒドロカルビルアンモニウム塩、特に、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−2−ヘプタデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ジメチルベンズイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンズイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ウンデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−2−ヘプタデシルイミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ウンデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−4,5−ビス(ヘプタデシル)イミダゾリニド、
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ジメチルベンズイミダゾリド、及び
ビス(トリス(ペンタフルオロフェニル)アルマン)−5,6−ビス(ウンデシル)ベンズイミダゾリド
の、メチルジ(C14-20アルキル)アンモニウム塩を含む。
【0034】
他のアクチベーターは、PCT公開公報第WO 98/07515号に記載されているもの、例えばトリス(2,2’2”−ノナフルオロビフェニル)フルオロアルミナートを含む。アクチベーターの組合せ、例えば組合されたアルモキサン及びイオン化アクチベーターも本発明によって考慮される。例えばEP−A−0 573120、PCT公開公報第WO 94/07928号及び第WO 95/14044号並びに米国特許第5,153,157号及び第5,453,410号を参照。WO 98/09996は、ペルクロラート、ペルヨージド及びヨージドによる活性化触媒化合物を、その水和物を含めて記載している。WO 99/18135は、オルガノボロアルミニウムアクチベーターの使用について記載している。EP−A−781299は、非配位適合性アニオンと組合せたシリリウム塩の使用について記載している。触媒化合物を活性化する他のアクチベーター又は方法は、例えば米国特許第5,849,852号、第5,859,653号、第5,869,723号、EP−A−615981、及びPCT公開公報第WO 98/32775号に記載されている。
【0035】
上記の金属錯体が1より多い上記のアクチベーター又は活性化方法と組合されうることも、本発明の範囲内である。本発明の触媒組成物における(複数の)アクチベーター成分の金属錯体に対するモル比は、適切には0.3:1〜2000:1の、好ましくは1:1〜800:1の、最も好ましくは1:1〜500:1の範囲内にある。アクチベーターがイオン化アクチベーター、例えばアニオンのテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボロン又は強ルイス酸のトリスペンタフルオロフェニルボロンに基づくアクチベーターである場合、アクチベーター成分の金属又はメタロイドの、金属錯体に対するモル比は、好ましくは0.3:1〜3:1の範囲にある。
【0036】
(第3成分)
金属錯体及び共触媒又はアクチベーターに加えて、改善された触媒性能又は他の利点を得るために、ある第3成分又はその混合物が触媒組成物又は反応混合物に添加されうることが考慮される。このような第3成分の例は、触媒不活性化を防止するために反応混合物中の汚染物質と反応するように設計されたスカベンジャーを含む。適切な第3成分はまた、触媒組成物で使用される金属錯体の1又はそれ以上の活性化を活性化又は補助しうる。
【0037】
例は、ルイス酸、例えばトリアルキルアルミニウム化合物、ジアルキル亜鉛化合物、ジアルキルアルミニウムアルコキシド、ジアルキルアルミニウムアリールオキシド、ジアルキルアルミニウムN,N−ジアルキルアミド、ジ(トリアルキルシリル)アルミニウムN,N−ジアルキルアミド、ジアルキルアルミニウムN,N−ジ(トリアルキルシリル)アミド、アルキルアルミニウムジアルコキシド、アルキルアルミニウムジ(N,N−ジアルキルアミド)、トリ(アルキル)シリルアルミニウムN,N−ジアルキルアミド、アルキルアルミニウムN,N−ジ(トリアルキルシリル)アミド、アルキルアルミニウムジアリールオキシド、アルキルアルミニウムμ−架橋ビス(アミド)、例えばビス(エチルアルミニウム)−1−フェニレン−2−(フェニル)アミドμ−ビス(ジフェニルアミド)、及び/又はアルモキサンはもちろんのこと;ルイス塩基、例えば有機エーテル、ポリエーテル、アミン、及びポリアミン化合物も含む。上述の化合物の多く及び重合でのその使用は、米国特許第5,712,352及び5,763,543、並びにWO 96/08520に開示されている。上述の第3成分の好ましい例は、トリアルキルアルミニウム化合物、ジアルキルアルミニウムアリールオキシド、アルキルアルミニウムジアリールオキシド、ジアルキルアルミニウムアミド、アルキルアルミニウムジアミド、ジアルキルアルミニウムトリ(ヒドロカルビルシリル)アミド、アルキルアルミニウムビス(トリ(ヒドロカルビルシリル)アミド)、アルモキサン、及び修飾アルモキサンを含む。非常に好ましい第3成分は、アルモキサン、修飾アルモキサン、或いは式Re2Al(ORf)又はRe2Al(NRg2)に相当する化合物であり、式中、ReはC1-20アルキルであり、Rfは各出現で独立して、C6-20アリール、好ましくはフェニル又は2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル、及びRgは、C1-4アルキル又はトリ(C1-4アルキル)シリル、好ましくはトリメチルシリルである。最も非常に好ましい第3成分は、メチルアルモキサン、トリ(イソブチルアルミニウム)−修飾メチルアルモキサン、ジ(n−オクチル)アルミニウム2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノキシド、及びジ(2−メチルプロピル)アルミニウムN,N−ビス(トリメチルシリル)アミドを含む。
【0038】
適切な第3成分の別の例はヒドロキシカルボキシラート金属塩であり、ヒドロキシカルボキシラート金属塩は、金属部分が元素周期律表の1〜13族の金属のカチオン性誘導体であるいずれのヒドロキシ置換モノ、ジ又はトリカルボン酸塩を意味する。本化合物は、特に気相重合でポリマーの形態を改善するために使用されうる。非制限的な例は、カルボキシラートリガンドが1〜3個のヒドロキシ置換基及び1〜24個の炭素原子を有する飽和、不飽和、脂肪族、芳香族又は飽和環式、置換カルボン酸塩を含む。例は、ヒドロキシアセテート、ヒドロキシプロピオナート、ヒドロキシブチラート、ヒドロキシバレラート、ヒドロキシピバレート、ヒドロキシカプロアート、ヒドロキシカプリレート、ヒドロキシヘプタナート、ヒドロキシペラルゴナート、ヒドロキシウンデカノアート、ヒドロキシオレアート、ヒドロキシオクトアート、ヒドロキシアルミテート、ヒドロキシミリステート、ヒドロキシマルガラート、ヒドロキシステアラート、ヒドロキシアラケート及びヒドロキシテルコサノアートを含む。金属部分の非制限的な例は、Al、Mg、Ca、Sr、Sn、Ti、V、Ba、Zn、Cd、Hg、Mn、Fe、Co、Ni、Pd、Li及びNaからなる群より選択される金属を含む。好ましい金属塩は亜鉛塩である。
【0039】
一実施形態において、ヒドロキシカルボキシラート金属塩は、次の一般式、
M(Q)x(OOCR)yによって表され、式中
Mは、1〜16族並びにランタニド及びアクチニド系列からの、好ましくは1〜7及び12〜16族からの、さらに好ましくは3〜7及び12〜14族からの、なおさらに好ましくは12族からの金属、最も好ましくはZnであり;
Qは、ハロゲン、水素、ヒドロキシド、或いは水素をカウントしない原子20個までのアルキル、アルコキシ、アリールオキシ、シロキシ、シラン、スルホナート又はシロキサン基であり;
Rは、1〜50個の炭素原子、好ましくは1〜20個の炭素原子を有し、場合により1又はそれ以上のヒドロキシ、アルコキシ、N,N−ジヒドロカルビルアミノ、又はハロ基によって置換されたヒドロカルビルラジカルであり、ただし、1回の出現においてRがヒドロキシ又はN,N−ジヒドロカルビルアミノ基、好ましくは金属Mにその非共有電子によって配位されているヒドロキシ基によって置換されるという条件であり;
xは、0〜3の整数であり;
yは、1〜4の整数である。
【0040】
好ましい実施形態において、MはZnであり、xは0であり、yは2である。
【0041】
上述のヒドロキシカルボキシラート金属塩の好ましい例は、式、
【化5】

の化合物を含み、
式中、RA及びRBは独立して各出現において、水素、ハロゲン、又はC1-6アルキルである。
【0042】
他の添加剤は、触媒組成物中に包含されうるか、或いは1又はそれ以上の有益な目的のために重合反応で同時に使用されうる。当分野で周知である添加剤の例は、脂肪酸の金属塩、例えばアルミニウム、亜鉛、カルシウム、チタン又はマグネシウムモノ、ジ及びトリステアレート、オクトアート、オレアート及びシクロヘキシルブチラートを含む。このような添加剤の例は、アルミニウムステアレート#18、アルミニウムステアレート#22、アルミニウムステアレート#132及びアルミニウムステアレートEA食品グレードを含み、その全てはChemtura Corp.から入手できる。このような添加剤の触媒組成物での使用はU.S.Patent 6,306,984に開示されている。
【0043】
追加の適切な添加剤は、帯電防止剤、例えば脂肪アミン、例えばまたChemtura Corp.より入手可能である、AS 990 エトキシ化ステアリルアミン、亜鉛添加剤、エトキシ化ステアリルアミン及び亜鉛ステアレートのブレンドであるAS 990/2、又は、エトキシ化ステアリルアミン、亜鉛ステアレート及びオクタデシル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメートのブレンドであるAS 990/3を含む。
【0044】
上記の触媒化合物及び触媒組成物は、当分野で周知の、又は下記のような支持方法の1つを使用して1又はそれ以上の支持材料又は担体と組合されうる。このような支持触媒は、スラリー又は気相重合で特に有用である。触媒組成物又はその個々の成分のどちらも、被支持形で、例えば支持体又は担体に被着されうる、接触しうる、或いは支持体又は担体内に包含されうる。
【0045】
「支持体(support)」又は「担体(carrier)」という用語は互換的に使用され、いずれの多孔性又は非孔性支持材料、好ましくは多孔性支持材料、例えば無機オキシド、カーバイド、ニトリド、及びハライドである。他の担体は、樹脂状支持材料、例えばポリスチレン、官能化又は架橋有機支持体、例えばポリスチレンジビニルベンゼンポリオレフィン又はポリマー性化合物、或いは他のいずれかの有機又は無機支持材料、或いはその混合物を含む。
【0046】
好ましい担体は、これらの2、3、4、5、13又は14族金属オキシドを含む無機オキシドである。好ましい支持体は、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、シリコンカーバイド、ボロンニトリド、及びその混合物を含む。他の有用な支持体は、マグネシア、チタニア、ジルコニア、及び粘土を含む。またこれらの支持材料の組合せ、例えばシリカ−クロム及びシリカ−チタニアが使用されうる。
【0047】
担体は10〜700m2/gの範囲の表面積と、0.1〜4.0cc/gの範囲の孔容積と、10〜500μmの範囲の平均粒径を有することが好ましい。さらに好ましくは、担体の表面積は50〜500m2/gの範囲に、孔容積は0.5〜3.5cc/gの範囲に、及び平均粒径は20〜200μmの範囲にある。最も好ましくは、担体の表面積は100〜400m2/gの範囲に、孔容積は0.8〜3.0cc/gの範囲に、及び平均粒径は20〜100μmの範囲にある。本発明の担体の平均孔径は通例、1〜100nmの、好ましくは5〜50nmの、そして最も好ましくは7.5〜35nmの範囲にある。
【0048】
本発明で適切に使用される支持触媒組成物の例は、米国特許第4,701,432号、第4,808,561号、第4,912,075号、第4,925,821号、第4,937,217号、第5,008,228号、第5,238,892号、第5,240,894号、第5,332,706号、第5,346,925号、第5,422,325号、第5,466,649号、第5,466,766号、第5,468,702号、第5,529,965号、第5,554,704号、第5,629,253号、第5,639,835号、第5,625,015号、第5,643,847号、第5,665,665号、第5,698,487号、第5,714,424号、第5,723,400号、第5,723,402号、第5,731,261号、第5,759,940号、第5,767,032号及び第5,770,664号;並びにPCT公開公報第WO 95/32995号、第WO 95/14044号、第WO 96/06187号及び第WO 97/02297号に記載されている。
【0049】
本発明でも使用されうる従来の種類の触媒組成物を支持する技法の例は、米国特許第4,894,424号、第4,376,062号、第4,395,359号、第4,379,759号、第4,405,495号、第4,540758号及び第5,096,869号に記載されている。本発明の触媒化合物が同じ支持体にアクチベーターと共に被着されうること、或いはアクチベーターが非支持形で使用されうること、又は本発明の支持触媒化合物とは異なる支持体に被着されうること、又は任意のその組合せが考慮される。
【0050】
当分野には本発明での使用に適した重合触媒化合物又は触媒組成物を支持する各種の他の方法がある。例えば本発明の触媒化合物は、USP 5,473,202及びUSP 5,770,755に記載されているように、ポリマー結合リガンドを含みうる。本発明の触媒組成物と共に使用される支持体は、欧州公開公報第EP−A−802 203号に記載されているように官能化されうる。触媒の少なくとも1の置換基又は離脱基は、USP 5,688,880に記載されているように選択されうる。支持された触媒組成物は、WO 96/11960に記載されているような表面改質剤を含みうる。
【0051】
本発明による支持触媒組成物を製造する好ましい方法は、PCT公開公報第WO 96/00245号及び第WO 96/00243号に記載されている。この好ましい方法において、触媒化合物及びアクチベーターは別の液体中で組合される。液体はいずれかの適合性の溶媒或いは触媒化合物及び/又はアクチベーターと溶液又はスラリーを形成できる他の液体でありうる。最も好ましい実施形態において、液体は同じ直鎖又は環式脂肪族又は芳香族炭化水素であり、最も好ましくはヘキサン又はトルエンである。触媒化合物及びアクチベーター混合物又は溶液は共に混合されて、場合により多孔性支持体に添加されるか、或いは多孔性支持体が各混合物に添加される。得られた支持組成物は所望ならば希釈剤を除去するために乾燥されうるか、或いは個別に又は組合されて重合に利用されうる。非常に望ましくは、触媒化合物溶液及びアクチベーター溶液又はその混合物の総体積は、多孔性支持体の孔容積の5倍未満、さらに好ましくは4倍未満、なおさらに好ましくは3倍未満である;最も好ましい範囲は、支持体の孔容積の1.1倍〜3.5倍である。
【0052】
本発明の触媒組成物は、構造補強剤、例えばあるシリカ又はアルミナ化合物、特にヒュームドシリカを場合により含有する多孔性微粒子固体を製造するために、USP 5,648,310に記載されている技法を使用してスプレー乾燥させることもできる。これらの組成物では、シリカは液滴生成及び分粒のためのチキソトロープ剤としてはもちろんのこと、得られたスプレー乾燥粒子中での補強剤としても作用する。
【0053】
多孔性材料の総孔容積を測定する手順は、当分野で周知である。好ましい手順はBET窒素吸収である。当分野で周知の別の適切な方法は、Innes,Total Porosity and Particle Density of Fluid Catalysts By Liquid Titration,Analytical Chemistry. (1956)28, 332-334に記載されている。
【0054】
本発明により他の触媒が本発明の触媒化合物と組合されうることがさらに考慮される。このような他の触媒の例は、米国特許第4,937,299号、第4,935,474号、第5,281,679号、第5,359,015号、第5,470,811号、第5,719,241号、第4,159,965号、第4,325,837号、第4,701,432号、第5,124,418号、第5,077,255号、第5,183,867号、第5,391,660号、第5,395,810号、第5,691,264号、第5,723,399号及び第5,767,031号;並びにPCT公開公報第WO 96/23010号に開示されている。特に、本発明の一実施形態におけるポリマーの混合物を製造するために本発明の金属錯体と組合せされうる化合物は、従来のチーグラー・ナッタ遷移金属化合物はもちろんのこと、遷移金属錯体を含む配位錯体を含む。
【0055】
従来のチーグラー・ナッタ遷移金属化合物は、周知のマグネシウムジクロライド支持化合物、バナジウム化合物、及びクロム触媒(「フィリップス型触媒」としても公知)を含む。これらの触媒の例は、米国特許第4,115,639号、第4,077,904号、第4,482,687号、第4,564,605号、第4,721,763号、第4,879,359号及び第4,960,741号で議論されている。本発明で使用されうる適切な遷移金属錯体は、不活性リガンド基を含有し、共触媒との接触によって活性化が可能である元素周期律表の3〜8族、好ましくは4族からの遷移金属化合物を含む。
【0056】
適切なチーグラー・ナッタ触媒化合物は、上述の金属、特にチタンのアルコキシ、フェノキシ、ブロミド、クロライド及びフルオリド誘導体を含む。好ましいチタン化合物は、好ましくは不活性支持体、通常はMgCl2に支持された、TiCl4、TiBr4、Ti(OC253Cl、Ti(OC25)Cl3、Ti(OC493Cl、Ti(OC372Cl2、Ti(OC252Br2、TiCl3・I/3AlCl3及びTi(OC1225)Cl3、並びにその混合物を含む。他の例は、例えば米国特許第4,302,565号、第4,302,566号、及び第6,124,507号に記載されている。
【0057】
バナジウム触媒化合物の非制限的な例は、バナジルトリハライド、アルコキシハライド及びアルコキシド、例えばVOCl3、VOCl2(OBu)(式中、Buは、ブチル及びVO(OC253である);バナジウムテトラハライド及びバナジウムアルコキシハライド、例えばVCl4及びVCl3(OBu);バナジウム及びバナジルアセチルアセトナート並びにクロロアセチルアセトナート、例えばV(AcAc)3及びVOCl2(AcAc)(式中、(AcAc)はアセチルアセトナートである)を含む。
【0058】
本発明での使用に適した従来型のクロム触媒化合物は、CrO3、クロモセン、シリルクロメート、クロミルクロライド(CrO2Cl2)、クロム−2−エチル−ヘキサノアート、及びクロムアセチルアセトナート(Cr(AcAc)3)を含む。非制限的な例は、米国特許第2,285,721号、第3,242,099号及び第3,231,550号に開示されている。
【0059】
本発明での使用に適したなお他の従来型遷移金属触媒化合物は、米国特許第4,124,532号、第4,302,565号、第4,302,566号及び第5,763,723号並びにEP−A−416815及びEP−A−420436に開示されている。
【0060】
上の従来型触媒化合物と共に使用するための共触媒化合物は、通例、1、2、12又は13族の金属の有機金属誘導体である。非制限的な例は、メチルリチウム、ブチルリチウム、ジヘキシル水銀、ブチルマグネシウム、ジエチルカドミウム、ベンジルカリウム、ジエチル亜鉛、トリ−n−ブチルアルミニウム、ジイソブチルエチルボロン、ジエチルカドミウム、ジ−n−ブチル亜鉛及びトリ−n−アミルボロン、そして特にアルミニウムトリアルキル化合物、例えばトリ−ヘキシルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリメチルアルミニウム、及びトリイソブチルアルミニウムを含む。他の適切な共触媒化合物は、13族金属のモノオルガノハライド及びヒドリド、並びに13族金属のモノ又はジオルガノハライド及びヒドリドを含む。このような従来型共触媒化合物の非制限的な例は、ジイソブチルアルミニウムブロミド、イソブチルボロンジクロライド、メチルマグネシウムクロライド、エチルベリリウムクロライド、エチルカルシウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムヒドリド、メチルカドミウムヒドリド、ジエチルボロンヒドリド、ヘキシルベリリウムヒドリド、ジプロピルボロンヒドリド、オクチルマグネシウムヒドリド、ブチル亜鉛ヒドリド、ジクロロボロンヒドリド、ジブロモアルミニウムヒドリド及びブロモカドミウムヒドリドを含む。従来型有機金属共触媒化合物は当分野で公知であり、これらの化合物のさらに完全な議論は米国特許第3,221,002号及び第5,093,415号に見出されうる。
【0061】
適切な遷移金属配位錯体は、シクロペンタジエニル型構造又は他の同様の機能構造、例えばペンタジエン、シクロオクタテトラエンジイル及びイミドを含む1又はそれ以上のπ結合リガンドを有する、半及び完全サンドイッチ(half and full sandwich)化合物である、メタロセン触媒化合物を含む。代表的な化合物は一般に、元素周期律表の3〜8族、好ましくは4、5又は6族から、又はランタニド及びアクチニド系列から選択される遷移金属と組合された、遷移金属原子へのπ結合が可能である1又はそれ以上のリガンド、通常はシクロペンタジエニル由来リガンド又は部分を含有する配位錯体として説明される。メタロセン型触媒化合物の例は、例えば米国特許第4,530,914号、第4,871,705号、第4,937,299号、第5,017,714号、第5,055,438号、第5,096,867号、第5,120,867号、第5,124,418号、第5,198,401号、第5,210,352号、第5,229,478号、第5,264,405号、第5,278,264号、第5,278,119号、第5,304,614号、第5,324,800号、第5,347,025号、第5,350,723号、第5,384,299号、第5,391,790号、第5,391,789号、第5,399,636号、第5,408,017号、第5,491,207号、第5,455,366号、第5,534,473号、第5,539,124号、第5,554,775号、第5,621,126号、第5,684,098号、第5,693,730号、第5,698,634号、第5,710,297号、第5,712,354号、第5,714,427号、第5,714,555号、第5,728,641号、第5,728,839号、第5,753,577号、第5,767,209号、第5,770,753号及び第5,770,664号;欧州公開公報第EP−A−0 591 756号、第EP−A−0 520 732号、第EP−A−0 420 436号、第EP−A−0 485 822号、第EP−A−0 485 823号、第EP−A−0 743 324号、第EP−A−0 518 092号;並びにPCT公開公報第WO 91/04257号、第WO 92/00333号、第WO 93/08221号、第WO 93/08199号、第WO 94/01471号、第WO 96/20233号、第WO 97/15582号、第WO 97/19959号、第WO 97/46567号、第WO 98/01455号、第WO 98/06759号及び第WO 98/011144号に記載されている。
【0062】
本発明の金属錯体と組合せて使用されるメタロセンの好ましい例は、式、
【化6】

の化合物を含み、
式中、
Mは、+2又は+4形式酸化状態のチタン、ジルコニウム又はハフニウム、好ましくはジルコニウム又はハフニウムであり;
3は各出現において独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ及びその組合せからなる群より選択され、前記R3は最大20個の非水素原子を有し、又は隣接R3基は共に2価誘導体(すなわち、ヒドロカルバジイル、シラジイル、又はゲルマジイル基)を形成してそれにより縮合環形を形成し、
X”は各出現で独立して、最大40個の非水素原子のアニオン性リガンド基であり、或いは2個のX”基は、最大40個の非水素原子の2価アニオン性リガンド基を共に形成するか、又は共に、Mとπ錯体を形成する4〜30個の非水素原子を有するコンジュゲートジエンであり、ここでMは+2形式酸化状態にあり、
*は各出現で独立して、C1-4アルキル又はフェニルであり、及び
Eは各出現で独立して、炭素又はケイ素であり、
xは、1〜8の整数である。
【0063】
本発明の金属錯体と組合せて使用される配位錯体のさらなる例は、式、
【化7】

の錯体であり、
式中、
Mは、+2、+3又は+4形式酸化状態のチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり;
3は各出現において独立して、水素、ヒドロカルビル、シリル、ゲルミル、シアノ、ハロ及びその組合せからなる群より選択され、前記R3は最大20個の非水素原子を有し、又は隣接R3基は共に2価誘導体(すなわち、ヒドロカルバジイル、シラジイル、又はゲルマジイル基)を形成してそれにより縮合環形を形成し、
各X”は、ハロ、ヒドロカルビル、ヒドロカルビルオキシ、ヒドロカルビルアミノ、又はシリル基であり、前記基は最大20個の非水素原子を有するか、あるいは2個のX”基は共に中性C5-30コンジュゲートジエン又はその2価誘導体を形成し;
Yは、−O−、−S−、−NR*−、−PR*−であり;
Zは、SiR*2、CR*2、SiR*2SiR*2、CR*2CR*2、CR*=CR*、CR*2SiR*2、又はGeR*2であり、ここでR*は先に定義した通りであり、及び
nは、0〜3の整数である。
【0064】
配位錯体の上記の種類は、例えば米国特許第5,703,187号、第5,965,756号、第6,150,297号、第5,064,802号、第5,145,819号、第5,149,819号、第5,243,001号、第5,239,022号、第5,276,208号、第5,296,434号、第5,321,106号、第5,329,031号、第5,304,614号、第5,677,401号及び第5,723,398号、PCT公開公報第WO 93/08221号、第WO 93/08199号、第WO 95/07140号、第WO 98/11144号、第WO02/02577号、第WO 02/38628号;並びに欧州公開公報第EP−A−578838号、第EP−A−638595号、第EP−A−513380号及び第EP−A−816372号に記載されている。
【0065】
本発明の金属錯体と組合せて使用される追加の適切な金属配位錯体は、遷移金属、置換又は非置換π結合リガンド、及び1又はそれ以上のヘテロアリール部分の錯体、例えば米国特許第5,527,752号及び第5,747,406号、並びにEP−B−0 735 057に記載されている錯体である。好ましくは、これらの触媒化合物は、次の式、
【化8】

の1つによって表され、
式中、M’は、元素周期律表の4、5又は6族からの金属、好ましくはチタン、ジルコニウム又はハフニウム、最も好ましくはジルコニウム又はハフニウムであり;
L’は、M’に配位された、そしてTが存在するときにはTに結合された置換又は非置換π−結合リガンドであり、好ましくはL’は、1〜20個の炭素原子を有する1又はそれ以上のヒドロカルビル置換基を場合により備えたシクロアルカジエニルリガンド、又はその縮合環誘導体、例えばシクロペンタジエニル、インデニル又はフルオレニルリガンドであり;
各Q’は、−O−、−NR’−、−CR’2−及び−S−からなる群より独立して選択され、好ましくは酸素であり;
Y’は、C又はSのどちらか、好ましくは炭素であり;
Z’は、−OR’、−NR’2、−CR’3、−SR’、−SiR’3、−PR’2、−H、及び置換又は非置換アリール基からなる群より選択され、ただし、Qが−NR’−であるときに、そこでZは、−OR’、−NR’2、−SR’、−SiR’3、−PR’2及び−Hからなる群より選択され、好ましくはZは、−OR’、−CR’3及び−NR’2からなる群より選択されるという条件であり;
n’は、1又は2、好ましくは1であり;
A’は、nが2であるときに1価アニオン性基であり、又はA’は、nが1であるときに2価アニオン性基であり、好ましくはA’は、カルバメート、ヒドロキシカルボキシラート、又はQ’、Y’及びZ’の組合せによって記載される他のヘテロアリール部分であり;
各R’は独立して、炭素、ケイ素、窒素、酸素、及び/又はリンを含有する基であり、1又はそれ以上のR’基はL’置換基にも結合でき、好ましくはR’は、1〜20個の炭素原子を含有する炭化水素基、最も好ましくはアルキル、シクロアルキル、又はアリール基であり;
Tは、炭素又は(複数の)ヘテロ原子によって場合により置換される1〜10個の炭素原子を含有するアルキレン及びアリーレン基、ゲルマニウム、ケイ素及びアルキルホスフィンからなる群より選択される架橋基であり;
mは、2〜7、好ましくは2〜6、最も好ましくは2又は3である。
【0066】
上述の式において、Q’、Y’及びZ’によって形成された支持置換基は、シクロペンタジエニルリガンドと同様のその高い分極率のために電子効果を及ぼす非荷電多座リガンドである。本発明の最も好ましい実施形態において、2置換カルバメート及びヒドロキシカルボキシラートが使用される。これらの触媒化合物の非制限的な例は、インデニルジルコニウムトリス(ジエチルカルバメート)、インデニルジルコニウムトリス(トリメチルアセテート)、インデニルジルコニウムトリス(p−トルアート)、インデニルジルコニウムトリス(ベンゾアート)、(1−メチルインデニル)ジルコニウムトリス(トリメチルアセテート)、(2−メチルインデニル)ジルコニウムトリス(ジエチルカルバメート)、(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリス(トリメチルアセテート)、シクロペンタジエニルトリス(トリメチルアセテート)、テトラヒドロインデニルジルコニウトリス(トリメチルアセテート)、及び(ペンタメチル−シクロペンタジエニル)ジルコニウムトリス(ベンゾアート)を含む。好ましい例は、インデニルジルコニウムトリス(ジエチルカルバメート)、インデニルジルコニウムトリス(トリメチルアセテート)、及び(メチルシクロペンタジエニル)ジルコニウムトリス(トリメチルアセテート)である。
【0067】
本発明の別の実施形態では、追加の触媒化合物は、ピリジン又はキノリン部分を含有する2座リガンドに基づく、それらの窒素含有複素環式リガンド錯体、例えばWO 96/33202、WO 99/01481、WO 98/42664及びU.S.Patent 5,637,660に記載されているものである。
【0068】
一実施形態において、論文であるJohnsonら、「New Pd(II)-and Ni(II)-Based Catalysts for Polymerization of Ethylene and a-Olefins」,J.A.C.S.(1995)117,6414-6415及びJohnsonら、「Copolymerization of Ethylene and Propylene with Functionalized Vinyl Monomers by Palladium(II)Catalysts」,J.A.C.S.(1996)118,267-268、並びにWO 96/23010に記載されているNi2+及びPd2+の触媒化合物錯体が、本発明の工程での使用のために本金属錯体と組合されうることは、本発明の範囲内である。これらの錯体は、ジアルキルエーテル付加体、又は下記の本発明の従来型共触媒又はアクチベーターによってカチオン性状態へ活性化されうる記載したジハライド錯体のアルキル化反応生成物のどちらでもよい。
【0069】
上述の混合触媒組成物での使用のための追加の適切な触媒化合物は、PCT公開公報第WO 96/23010号及び第WO 97/48735号並びにGibsonら、Chem.Comm. (1998)849-850に開示されている8〜10族金属化合物を含有するジイミンベースリガンドである。
【0070】
他の触媒は、EP−A−0 816 384及び米国特許第5,851,945号に記載されたそれらの5及び6族金属イミド錯体である。加えて触媒は、D.H.McConvilleら、Organometallics(1995)14,5478-5480によって記載された架橋ビス(アリールアミド)4族化合物を含む。他の触媒はビス(ヒドロキシ芳香族窒素リガンド)として、米国特許第5,852,146号に記載されている。1又はそれ以上の15族原子を含有する他のメタロセン型触媒は、WO 98/46651に記載されているものを含む。なお別のメタロセン型触媒は、WO 99/20665に記載されたようなそれらの多核触媒を含む。
【0071】
一部の実施形態において、上記の本発明の触媒化合物に加えて使用される触媒化合物は、追加の置換基又は置換基の種類によって不斉置換されうる、及び/又はπ結合リガンド基の追加の置換基の数によって不均衡でありうることが考慮される。このような追加の触媒は、その構造又は光学又はエナンチオマー異性体(メソ及びラセミ異性体)及びその混合物を含みうるか、或いはキラル及び/又は架橋触媒化合物でありうることも考慮される。
【0072】
本発明の一実施形態において、1又はそれ以上のオレフィン、好ましくは1又はそれ以上のC2-30オレフィン、好ましくはエチレン及び/又はプロピレンは、主重合の前に触媒組成物の存在下で予備重合される。予備重合は、バッチ式で又は連続的に気相、溶液相又はスラリー相中で高圧を含めて実施されうる。予備重合は、いずれのオレフィンモノマー又は組合せによって、及び/又はいずれの分子量制御剤、例えば水素の存在下でも起こりうる。予備重合手順の例については、米国特許第4,748,221号、第4,789,359号、第4,923,833号、第4,921,825号、第5,283,278号及び第5,705,578号、欧州公開公報第EP−A−279863号、並びにPCT公開公報第WO 97/44371号を参照。本特許明細書及び添付請求項の目的のための予備重合触媒組成物は、好ましくは支持触媒系である。
【0073】
触媒組成物を作製する方法は一般に、場合により重合されるモノマー又は複数のモノマーの存在下での、各触媒成分の組合せ、接触、ブレンド、及び/又は混合を含む。理想的には接触は、0〜200℃の、さらに好ましくは15〜190℃の範囲における温度、そして好ましくは周囲(600kPa)〜1000psig(7MPa)の圧力における不活性条件下又は重合条件下で実施される。しかしながら、接触は望ましくは、不活性気体雰囲気、例えば窒素下で実施され、(複数の)オレフィン、溶媒、及び水素の存在下での組合せが実施されうることも考慮される。
【0074】
本発明の方法での使用で考慮される混合技法及び装置は周知である。混合技法は、任意の機械的混合手段、例えば振とう、撹拌、転動、及び回転を含みうる。考慮された別の技法は、例えば循環気体が混合を与える流動床リアクタ容器内での流動化の使用を含む。
【0075】
支持触媒組成物では、触媒組成物は実質的に乾燥される、及び/又は自由流動する。好ましい実施形態において、各種の成分は回転ミキサ、タンブルミキサ内で、又は流動床混合プロセスにて窒素雰囲気下で接触されて、いずれの液体希釈剤も次に除去される。
【0076】
本触媒組成物が利用されうる適切な付加重合工程は、溶液、気相、スラリー相、高圧、又はその組合せを含む。特に好ましくは、少なくとも1つがエチレン、4−メチル−1−ペンテン、又はプロピレンである1又はそれ以上のオレフィンの溶液又はスラリー重合である。本発明は特に、プロピレン、1−ブテン、又は4−メチル−1−ペンテンがホモ重合される、エチレン及びプロピレンが共重合される、或いはエチレン、プロピレン、又はその混合物が1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、及び1−ブテンからなる群より選択される1又はそれ以上のモノマーと共重合される工程に十分に適している。ブテン−1及び4−メチル−1−ペンテンのホモポリマー及び特にエチレン又はプロピレンとのそのコポリマーは、望ましくは高アイソタクチック性である。
【0077】
本発明の工程で有用な他のモノマーは、エチレン性不飽和モノマー、4〜18個の炭素原子を有するジオレフィン、コンジュゲート又は非コンジュゲートジエン、ポリエン、ビニルモノマー及び環式オレフィンを含む。本発明で有用な非制限的なモノマーは、ノルボルネン、イソブチレン、ビニルベンゾシクロブタン、スチレン、アルキル置換スチレン、エチリデンノルボルネン、イソプレン、1−ペンテン、ジシクロペンタジエン及びシクロペンテンを含む。
【0078】
通例、気相重合工程において、連続サイクルは、リアクタシステムのサイクルの一部分において、そうでなければ再循環流又は流動化媒体として公知である循環気流は、リアクタ内で重合熱によって加熱される場合に使用される。この熱は、サイクルの別の部分において、リアクタ外部の冷却システムによって再循環組成物から除去される。一般に、ポリマーを製造するための気体流動床工程において、1又はそれ以上のモノマーを含有する気体流は、反応性条件で触媒の存在下で流動床を連続して循環される。気流は流動床から吸引されて、リアクタ内へ再循環される。同時に、ポリマー生成物はリアクタから吸引されて、新しいモノマーが添加されて重合したポリマーと置き換わる。このような工程の例は、米国特許第4,543,399号、第4,588,790号、第5,028,670号、第5,317,036号、第5,352,749号、第5,405,922号、第5,436,304号、第5,453,471号、第5,462,999号、第5,616,661号及び第5,668,228号に開示されている。
【0079】
気相工程でのリアクタ圧は、100psig(700kPa)〜500psig(3500kPa)、好ましくは200psig(1400kPa)〜400psig(2800kPa)、さらに好ましくは250psig(1700kPa)〜350psig(2400 kPa)の範囲で変化しうる。気相工程でのリアクタ温度は、30〜120℃、好ましくは60〜115℃、さらに好ましくは70〜110℃、最も好ましくは70〜95℃で変化しうる。
【0080】
スラリー重合工程は一般に、100kPa〜5MPaの範囲の圧力と、0〜120℃の範囲の温度を使用する。スラリー重合では、固体の微粒子ポリマーの懸濁物が液体重合希釈剤で生成されて、そこにモノマー及びしばしば水素が触媒と共に添加される。希釈剤は、揮発性成分がポリマーから分離されるリアクタから間欠的に又は連続的に除去されて、リアクタに再循環される。使用された液体希釈剤は、重合条件下で液体のままであり、比較的不活性であるはずである。好ましい希釈剤は、脂肪族又は脂環式炭化水素であり、好ましくはプロパン、n−ブタン、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、又はその混合物が使用される。本明細書での使用のための適切なスラリー重合工程の例は、米国特許第3,248,179号及び第4,613,484号に開示されている。
【0081】
本発明の触媒組成物によって適切に使用される溶液工程の例は、米国特許第4,271,060号、第5,001,205号、第5,236,998号及び第5,589,555号に記載されている。非常に好ましくは、溶液工程は、高いエチレン変換、好ましくは98パーセント超の、さらに好ましくは99.5パーセント超のエチレン変換で連続又は半連続方式にて操作されるエチレン重合又はエチレン/プロピレン共重合である。溶液重合の代表的な温度は、70〜200℃、さらに好ましくは100〜150℃である。
【0082】
本発明の利点を達成するために使用される工程条件(気相、スラリー又は溶液相)とは無関係に、本重合は望ましくは、100℃以上、さらに好ましくは110℃以上、最も好ましくは115℃以上の温度で実施される。
【0083】
(ポリマーの特性)
本発明の工程によって製造されたポリマーは、多種多様の製品及び最終使用用途で使用されうる。本発明の工程によって製造されたポリマーは、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン(エチレン/α−オレフィンコポリマー)、ポリプロピレン、プロピレン及びエチレンのコポリマー、並びにエチレン/プロピレン/ジエンターポリマーを含む。特に好ましいポリマーは、65パーセント又はそれ以上の、好ましくは85パーセント又はそれ以上の重合プロピレン及び実質的にアイソタクチックプロピレンセグメントを含有するプロピレン/エチレン又はプロピレン/エチレン/ジエンインターポリマーである。
【0084】
本工程によって生成されたエチレンホモポリマー及び高エチレン含量コポリマーは好ましくは、0.85g/cc〜0.97g/ccの範囲の、さらに好ましくは0.86g/cc〜0.92g/ccの範囲の密度を有する。望ましくは、それらはさらにASTM D−1238、Condition Eに従って決定された、1〜100dg/分の、好ましくは2〜10dg/分のメルトインデックス(I2)を有する。本工程に従って調製されたプロピレン/エチレンコポリマーは、望ましくは25〜55の、好ましくは29〜52のΔHf(j/g)を有する。本発明に従って調製された非常に望ましいポリマーは、85〜95パーセントの、好ましくは87〜93パーセントの重合プロピレンと、0.860〜0.885の密度と、ASTM D−1238、Condition Lに従って決定された0.1〜500の、好ましくは1.0〜10のメルトフローレート(MFR)を含有するプロピレン/エチレンコポリマーである。通例、本発明の工程によって製造されたポリマーは、2.0〜15.0の、好ましくは2.0〜10.0の分子量分布又は多分散性インデックス(Mw/Mn又はPDI)を有する。
【0085】
「広い多分散性」、「広い分子量分布」、「広いMWD」及び同様の用語は、0.3以上、好ましくは3.0〜8.0のPDIを意味する。繊維及び押出コーティング用途での使用のためのポリマーは通例、比較的広い多分散性を有する。式(I)による錯体を含む触媒は特に、本最終使用のために広い分子量分布を有するこのようなプロピレン/エチレンインターポリマーを調製するのに適している。
【0086】
「狭い多分散性」、「狭い分子量分布」、「狭いMWD」及び同様の用語は、3.0未満の、好ましくは2.0〜2.7のPDIを意味する。接着剤用途での使用のためのポリマーは、優先的に狭い多分散性を有する。式(I)による錯体を含む触媒は特に、本最終使用のためにこのような狭い分子量分布のプロピレン/エチレンインターポリマーを調製するのに適している。
【0087】
ポリマーの分子量分布を決定するのに適した技法は、リニア混合床カラム(Polymer Laboratories(20μm粒径))を装備したPolymer Laboratories PL−GPC−220高温クロマトグラフィーユニットを使用するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)である。乾燥機温度は160℃に、オートサンプラ高温ゾーンは160℃に、加温ゾーンは145℃に設定される。溶媒は、200ppm 2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを含有する1,2,4−トリクロロベンゼンである。流量は1.0ミリリットル/分であり、注入サイズは100マイクロリットルである。サンプルを160℃にて2.5時間、静かに混合しながら窒素でパージした、200ppm 2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノールを含有する1,2,4−トリクロロベンゼンにサンプルを溶解させることによって、サンプルの約0.2パーセント溶液を注入用に調製する。
【0088】
分子量は、10個の狭い分子量分布のポリスチレン標準(Polymer Laboratories,580〜7,500,000g/モルのEasiCal PS1)を、その溶離量と併せて使用することによって決定される。当量のポリプロピレン分子量は、ポリプロピレン(J. Appl. Polym. Sci., 29,3763-3782 (1984))及びポリスチレン(Macromolecules. 4, 507 (1971))に適切なMark−Houwink係数をMark−Houwink式で使用することによって決定される。{N}=KMa,
式中、Kpp=1.90×10-4、app=0.725及びKps=1.26×10-4、aps=0.702。
【0089】
ポリマーの熱特性を測定するための1つの適切な技法は、示差走査熱量測定(DSC)による。DSC測定の一般原理及びDSCの結晶性ポリマー研究への利用は、標準テキスト、例えばE.A.Turi,ed.,「Thermal Characterization of Polymeric Materials」, Academic Press, (1981)に記載されている。DSC分析を実施するのに適切な技法は、TA Instruments,Inc.からのモデルQ1000 DSC機器を使用することによる。器具を較正するために、最初に、アルミニウムDSCパン中のサンプルは一切なしで、DSCを−90℃〜290℃で運転することによってベースラインが得られる。次に新しいインジウムサンプル7グラムが、サンプルを180℃に加熱することと、サンプルを冷却速度10℃/分で140℃まで冷却することと、続いてサンプルを140℃にて等温的に1分間維持することと、続いてサンプルを140℃から180℃まで加熱速度10℃/分で加熱することとによって分析される。インジウムサンプルの融解熱及び溶融開始は、溶融開始については0.5℃〜156.6℃以内及び融解熱については0.5J/g〜28.71J/g以内であるように判定及び点検される。次に脱イオン水が、新しいサンプルの小滴をDSCパン内で25℃から−30℃まで冷却速度10℃/分で冷却することによって分析される。サンプルは−30℃で2分間維持され、加熱速度10℃/分で30℃まで加熱される。溶融開始は、0.5℃〜0℃以内であるように決定及び点検される。
【0090】
サンプルは、ポリマーを薄膜内に190℃の温度にて押し込むことによって調製される。約5〜8mgのフィルムサンプルが秤量され、DSCパンに置かれる。閉鎖雰囲気を確保するために、蓋はパンに圧着される。サンプルパンはDSCセル内に置かれて、次に約100℃/分の速度で溶融温度を超える約30℃の温度まで加熱される。サンプルはこの温度で約3分間維持されて、次に10℃/分の速度で−40℃まで冷却され、その温度で3分間保持される。次にサンプルは、溶融が完了するまで再度10℃/分の速度で加熱される。得られたエンタルピー曲線は、ピーク溶融温度、開始及びピーク結晶化温度、融解熱、並びに結晶化熱について分析される。
【0091】
プロピレンとエチレン及び場合によりC4-20α−オレフィンとの本インターポリマーは、DSC加熱曲線によって証明されるように比較的幅広い融点を有する。このことはポリマー鎖内でのエチレンポリマー配列の独自の分布によるものであることが考えられる。上述の事実の結果として、融点データTmは、一般に本明細書では報告されず、ポリマー特性を説明するのに利用されない。結晶性は、ΔHf測定に基づいて決定され、結晶性パーセントは式:ΔHf/165(j/g)×100によって決定される。一般に、メタロセン触媒を使用して調製したプロピレン/エチレンインターポリマーでは比較的狭い溶融ピークが観察されるのに対して、本発明によるポリマーは、比較的広範囲の融点曲線を所有する。広がった融点を有するポリマーは、弾性及び高温性能の組合せを必要とする用途、例えばエラストマー繊維又は接着剤で非常に有用であることが見出されている。
【0092】
比較的広範囲の融点を所有するプロピレン/エチレンポリマーのDSC曲線の1つの特徴は、溶融が終了する温度Tmeが本質的に同じままであり、コポリマー中のエチレンの量が増加されるにつれて、ピーク溶融温度Tmaxが低下するということである。このようなポリマーの追加の特徴は、TREF曲線の歪度が一般に−1.6を超え、さらに好ましくは−1.00を超えることである。
【0093】
コポリマー中の結晶性配列長分布の決定は、L.Wildら、Journal of Polymer Science:Polymer.Physics Ed., 20, 441 (1982), Hazlitt, Journal of Applied Polymer Science: Appl. Polym. Symp., 45, 25 (1990)、及び別の場所で開示されているような、昇温溶離分別(TREF)の技法によって測定されうる。本技法の1つのバージョンである分析的昇温溶離分別(ATREF)は画分の実際の単離には関係していないが、画分の重量分布をより正確に決定し、小規模なサンプルサイズでの使用に特に適している。
【0094】
TREF及びATREFは当初はエチレンと高級α−オレフィンとのコポリマーの分析に適用されたが、それらはプロピレンとエチレン(又は高級α−オレフィン)とのコポリマーの分析にも適しうる。プロピレンのコポリマーの分析は、純粋なアイソタクチック性ポリプロピレンの溶解及び結晶化のためのより高温の使用を必要としうるが、対象となる共重合生成物の大半は、エチレンのコポリマーで観察されるのと同様の温度で溶離する。次の表に、プロピレン/エチレンコポリマーの分析に使用した条件をまとめる。
【表1】

【0095】
TREF又はATREF分析から得られたデータは、溶離温度の関数としてのポリマー重量分率の正規化プロットして表現される。分離機構はエチレンのコポリマーの分離機構と類似しており、それによって結晶性成分(エチレン)のモル含有率が溶離温度を決定する主な因子である。プロピレンのコポリマーの場合、アイソタクチック性プロピレン単位のモル含有率が主に溶離温度を決定する。
【0096】
メタロセン触媒均質プロピレン/エチレンコポリマーのTREF又はATREF曲線は、より高い溶離温度での曲線の鋭さ又は険しさと比較して、より低い溶離温度でのゆるやかなテーリング(tailing)によって特徴付けられる。この種の不斉性を反映する統計値は歪度である。次の式によって決定される歪度指数(skewness index)Sixは、本不斉性の尺度として使用されうる。
【数1】

【0097】
値Tmaxは、TREF曲線の50〜90℃で溶離する最大重量分率の温度として定義される。Ti及びwiは、TREF分布における任意のi番目の画分のそれぞれ溶離温度及び重量分率である。分布は、30℃超で溶離する曲線の総面積に関して正規化される(wiの和は100パーセントに等しい)。それゆえ指数は結晶化したポリマーの特性のみを反映して、非結晶化ポリマー(30℃又はそれ以下でなお溶液のポリマー)によるいずれの影響も計算から除外される。
【0098】
DSC曲線上に比較的幅広い融点を有する本発明によるポリマーのいくつかは望ましくは、−1.6を超える、さらに好ましくは−1.2を超える歪度指数によって特徴付けられる。
【0099】
ポリマー立体規則性、プロピレン含有率、レジオエラー(regio-error)及び他の特性は、標準NMR技法によって決定される。立体規則性(mm)又は(rr)は、メソ−又はレジオ−トライアドに基づいて計算され、1未満の比として又はパーセントとして表されうる。トライアドレベルのプロピレンアイソタクチック性(mm)は、mmトライアド(22.70〜21.28ppm)、mrトライアド(21.28〜20.67ppm)及びrrトライアド(20.67〜19.74)の積分から決定される。mmアイソタクチック性は、mmトライアドの強度をmm、mr、及びrrトライアドの和によって除算することによって決定される。エチレン含有インターポリマーでは、mr領域は37.5〜39ppmピーク積分を減算することによって補正される。mm、mw、及びrrトライアドの領域にピークを産生する他のモノマーを用いたコポリマーでは、これらの領域の積分は、ピークがいったん同定されると標準NMR技法を使用して干渉ピークの強度を減算することによって、同様に補正される。これは例えば、各種のモノマー包含レベルの一連のコポリマーの分析によって、文献代入(literature assignments)によって、同位体標識によって、又は当分野で公知の他の手段によって達成されうる。
【0100】
(具体的な実施形態)
本発明の次の具体的な実施形態及びその組合せは特に望ましく、添付請求項の詳細な開示を与えるために本明細書によって記載されている。
【0101】
1.式、
【化9】

(式中、Xは各出現で独立して、C4-20ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル基であり;
Yは、水素をカウントせずに合計2〜50個の原子を有するC2-3ヒドロカルビレン架橋基又はその置換誘導体であり、−C−N=C−と共に5又は6員脂肪族又は芳香族環式又は多環式基を形成し;
Tは、1又はそれ以上の環を含有する脂環式又は芳香族基であり;
1は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR1基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
2は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR2基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
ただし、金属錯体が20℃(±1℃)にて少なくとも5パーセントの、さらに好ましくは少なくとも7パーセントの、なおさらに好ましくは少なくとも10パーセントの、最も好ましくは少なくとも12パーセントのメチルシクロヘキサン溶解度を有するという条件である)
に相当する金属錯体。
【0102】
2.式、
【化10】

(式中、
1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり、好ましくは各R1はイソプロピルであり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり、好ましくは少なくとも1のオルト−R2基が、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されるメチル又はC3-12アルキルであり;
3は、水素、ハロ又はR1であり;
4は、水素、1〜20個の炭素のアルキル、アリール、アラルキル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルメチルであり;
X及びTは、式(I)の化合物で先に定義した通りである)
に相当する、実施形態1に記載の金属錯体。
【0103】
3.式、
【化11】

(式中、
1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり、さらに好ましくは各R1はイソプロピルであり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり、さらに好ましくは少なくとも1のオルト−R2基が、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されるメチル又はC3-12アルキルであり;
4は、メチル又はイソプロピルであり;
5は、水素又はC1-6アルキル、最も好ましくはエチルであり;
6は、水素、C1-6アルキル又はシクロアルキルであり、或いは2個のR6基が一緒になって縮合芳香族環を形成し、好ましくは2個のR6基は共にベンゾ置換基であり;
T’は、酸素、硫黄、或いはC1-20ヒドロカルビル置換窒素又はリン基であり、
T”は、窒素又はリンであり;
Xは、式(I)に関して先に定義した通りであり、最も好ましくはXは、n−ブチル、n−オクチル又はn−ドデシルである)
に相当する、実施形態2に記載の金属錯体。
【0104】
4.Xが、n−ブチル、n−オクチル又はn−ドデシルである、実施形態1〜3のいずれか一項に記載の金属錯体。
【0105】
5.ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)、又はハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)である、実施形態3に記載の金属錯体。
【0106】
6.100ppm未満のマグネシウム塩副生成物を含有する、実施形態1〜4のいずれか一項に記載の金属錯体。
【0107】
7.HfCl4と、式、
【化12】

(式中、Y、T、R1及びR2は、実施形態1で先に定義した通りである)に相当する複素環式化合物のリチオ化誘導体(lithiated derivative)との組合せと、
続いての4〜20個の炭素を有するヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル基のマグネシウムブロミド又はマグネシウムクロライド誘導体との反応と、生じたアルキル化生成物の回収とによる、実施形態1に記載の有機複素環式リガンドのハフニウム錯体の調製のための工程において、改善(improvement)が脂肪族又は脂環式炭化水素液体を使用してアルキル化の不溶性マグシウム副生成物からアルキル化生成物を抽出するステップと、金属錯体を回収するステップとを含む工程。
【0108】
8.リチオ化誘導体が式、
【化13】

(式中、T、R1、R2及びR3は実施形態2で定義した通りである)
に相当する、実施形態7に記載の工程。
【0109】
9.ハフニウム錯体が、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(l−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)、又は
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)である、実施形態8に記載の工程。
【0110】
10.1又はそれ以上のオレフィンモノマーが重合条件下で触媒組成物と接触される付加重合工程であって、触媒組成物が実施形態1〜4のいずれか一項に記載の金属錯体及び共触媒を含むことを特徴とする、付加重合工程。
【0111】
11.溶液重合工程である、実施形態10に記載の工程。
【0112】
12.プロピレン及びエチレンが共重合され、或いはプロピレン、エチレン、及び1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、及び1−ブテンからなる群より選択される1又はそれ以上のモノマーが、100〜150℃の温度、100kPa〜10MPaの圧力、及び25〜500kPaの水素分圧にて共重合される、実施形態11に記載の工程。
【0113】
13.1又はそれ以上のオレフィンモノマーが重合条件下で触媒組成物と接触される付加重合工程であって、触媒組成物が実施形態5に記載の金属錯体及び共触媒を含むことを特徴とする、付加重合工程。
【0114】
14.溶液重合工程である、実施形態13に記載の工程。
【0115】
15.プロピレン及びエチレンが共重合され、或いはプロピレン、エチレン、及び1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、及び1−ブテンからなる群より選択される1又はそれ以上のモノマーが、100〜150℃の温度、100kPa〜10MPaの圧力、及び25〜500kPaの水素分圧にて共重合される、実施形態14に記載の工程。
【0116】
16.3−ブロモ−2−アルキルベンゾフランを高い純度で形成するための2−C1-4アルキルベンゾフランの選択的臭素化の工程であって、前記工程が、2−(C1-4)ベンゾフランに臭素1.2当量未満を非ハロゲン化極性非プロトン性溶媒中で、−5℃を超える温度にて接触させるステップと、臭素化反応生成物を回収するステップとを含む工程。
【0117】
17.0〜20℃の温度にて実施される、実施形態16に記載の工程。
【0118】
18.溶媒が、最大合計12個の炭素を有する脂肪族又は芳香族カルボン酸のアルキルエステルを含む、実施形態16に記載の工程。
【0119】
19.溶媒がエチルアセテートである、実施形態18に記載の工程。
【0120】
20.式、
【化14】

に相当する安定な2−置換ベンゾフラン−3−イルボラートエステルを調製する工程であって、
前記工程が、式、
【化15】

に相当する3−ブロモ−2−置換ベンゾフランにC1-4アルキルリチウムを−60℃未満の温度にて接触させて3−リチオ−2−置換−ベンゾフランを形成させるステップと、3−リチオ−2−置換−ベンゾフランに−60℃未満の温度にて式、
【化16】

に相当するボラートエステルを接触させるステップと、
得られたボラートエステル生成物を回収するステップと、
を含み、式中、
WはC1-4アルキルであり;
Xは、C1-10ヒドロカルビル又はハロヒドロカルビルであり;及び
Yは各出現で独立して、C1-10ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル又はトリアルキルシリルヒドロカルビルであるか、或いは2RY基は共に最大20個の炭素の2価ヒドロカルビレンである、工程。
【0121】
21.イソプロピルボロナート環式エステルがイソプロピルピナコラートボロナートである、実施形態20に記載の工程。
【0122】
22.アルキルリチウムがt−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム又はn−ブチルリチウムである、実施形態20に記載の工程。
【0123】
23.イソプロピルピナコラートボロナートが−75〜−100℃の温度のメタル化3−ブロモ−2−エチルベンゾフランのジエチルエーテル溶液に添加される、実施形態21に記載の工程。
【0124】
24.式、
【化17】

に相当する2−エチルベンゾフラン−3−イル環式ボラートエステルを調製するための実施形態20に記載の工程であって、
3−リチオ−2−エチルベンゾフランを形成するために−75℃未満の温度にて3−ブロモ−2−エチルベンゾフランにn−ブチルリチウムを接触させるステップと、
−75℃未満の温度にて3−リチオ−2−エチルベンゾフランに式、
【化18】

(式中、RZは各出現で独立して、水素又はC1-4アルキルである)に相当するイソプロピルボロナート環式エステルを接触させるステップと、
得られた環式ボロナートエステルを回収するステップと、
を含む、工程。
【0125】
25.2−エチルベンゾフラン−3−イル環式ボロナートエステルがエチルアセテートによる抽出によって回収される、実施形態24に記載の工程。
【0126】
26.式、
【化19】

に相当する2−ホルミルイミダゾールを調製する工程であって、
2−リチオ化誘導体を形成するために10℃未満の、好ましくは0℃未満の、最も好ましくは−25℃未満の温度にて式、
【化20】

に相当するイミダゾールのほぼ等モル量にリチウムジ(C1-4アルキル)アミドを接触させるステップと、
生じた生成物を分離するステップと、−75℃未満の温度にてほぼ等モル量の生成物をジメチルホルムアミドと接触させるステップと、
得られた生成物を回収するステップと、を含み、式中、
SはC1-4アルキルであり、及び
Tは、ハロ又はC1-4アルキルである、工程。
【0127】
27.RSがメチルであり、RTがブロモであり、反応が−80℃にて脂肪族エーテルを含む有機溶媒中で実施される、実施形態26に記載の工程。
【実施例】
【0128】
本発明は、本発明の制限として見なされるべきでない次の実施例によってさらに例証される。当業者は、本明細書で開示された本発明が、詳細に開示されていないいずれの成分の非存在下でも実施されうることを認識する。「一晩」という用語を用いる場合、約16〜18時間の時間を指し、「室温」及び「周囲温度」という用語は、20〜25℃の温度を指し、「混合アルカン」という用語は、Exxon Mobil Chemical,Inc.から、Isopar E(登録商標)という商品名で入手されるC6-9脂肪族炭化水素の商業的に得られる混合物を指す。この事象では、本明細書の化合物の名称は、その構造的提示には従わず、構造的表現が支配するものとする。全ての金属錯体の合成及び全てのスクリーニング実験の準備は、ドライボックス技法を用いて乾燥窒素雰囲気で実施された。使用した全ての溶媒は、HPLC等級であって、その使用前に乾燥された。
【0129】
[実施例1]
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3,4−ジイル−κ−C4)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)
【化21】

3−ピナコラートボロナート−2−エチルベンゾフランを調製するために、次のスキームが使用される。
【化22】

【0130】
a)磁気攪拌を装備した250mLフラスコに、ジエチルエーテル100mL及び2−エチルベンゾフラン(20.00g、136.8mmol)を添加する。反応フラスコは0℃まで冷却して、臭素(8.40mL、164.2mmol)を、エチルアセテート50mLを含有する添加漏斗に添加する。0℃の温度を維持しながら、混合物をリアクタに滴加する。添加漏斗を追加のエチルアセテート20mLですすぐ。得られた混合物を2時間撹拌して、温度は0℃に維持する。反応は水50mLによって停止させる。次にリアクタの内容を1L分液漏斗に移して、水2×50mLによってすすぐ。有機層を合わせ、飽和ナトリウムチオサルフェート溶液200mLによってすすぐ。層を分離して、有機層をMgSO4で乾燥して、琥珀色溶液を得る。溶媒を真空中で除去して、生成物3−ブロモ−2−エチルベンゾフランを薄黄色液体として得て、これをさらなる精製なしで使用する(収率:27.1g、88パーセント)。
【0131】
b)磁気攪拌を装備した500mLフラスコに、ジエチルエーテル200mL及び3−ブロモ−2−エチルベンゾフラン(50.0g、223mmol)を添加する。反応フラスコを窒素によってパージして、次に−78℃まで冷却する。次に、nBuLi(146mL、234 mmol)は添加漏斗を介して滴加する。反応物をnBuLi添加の間にわたり−78℃に維持して、次に1時間撹拌する。次にイソプロピルピナコラートボロナート(45.8g、245mmol)を添加漏斗に添加して、反応混合物に滴加する。混合物を−78℃にて1.5時間撹拌する。次に冷浴を取り外して、混合物を室温まで徐々に加温する。反応を水200mLによって停止させる。次にリアクタの内容を1L分液漏斗に移し、エチルアセテート4×50mLによって抽出する。有機層を合せて、真空中で溶媒を除去する。生成物をメチレンクロライドに再溶解して、フェノール性副生成物を除去するためにNaOH水溶液で抽出する。次に有機層はMgSO4で乾燥させて、黄色溶液を得る。溶媒は真空中で除去されて、3−ピナコラートボロナート−2−エチルベンゾフラン50.06gを薄黄色液体として得る(収率:82.2パーセント、GC/MSによる純度:96パーセント)。
【0132】
c)撹拌棒を装備した乾燥させてN2パージした500mL3口フラスコに、無水ジエチルエーテル200mL及び4−ブロモ−N−メチルイミダゾール(50.0g、311mmol)を添加する。次にフラスコをアセトン/氷浴で−10℃まで冷却する。次にリチウムジイソプロピルアミド(171mL、342mmol)による2.0Mヘプタン/THF/エチルベンゼン溶液を、反応温度を0℃又はそれ以下に維持しながら注射器によって添加する。1時間後、ジメチルホルムアミド(DMF)(36.1mL、466mmol)を5分間にわたって滴加する。反応混合物を5℃又はそれ以下にて45分間撹拌して、次にクエン酸の飽和水溶液によって停止させる。得られた混合物は、2相が分離するまで激しく撹拌する。有機層を回収して、水(3×200mL)で洗浄する。溶媒を真空中で除去して、所望の生成物を2−ホルミル−4−ブロモ−(l)N−メチルイミダゾールを褐色結晶性固体として得る(収率:55.7g、95パーセント、GCにより86パーセント純度)。追加の精製は、メチレンクロライド溶媒を使用してアルミナによる溶離によって達成されうる。
【0133】
d)3−ピナコラートボロナート−2−エチルベンゾフラン(61.6g、226mmol)、Na2CO3(40.0g、378mmol)及び2−ホルミル−4−ブロモ−(l)N−メチルイミダゾール(28.4g、151mmol)を、脱気水(600mL)及びジメチルエーテル(600mL)の溶液を含有する、機械式撹拌を装備した3Lフラスコに添加する。ドライボックス内でテトラキストリフェニルホスフィン−パラジウム(0)1.41gを無水脱気トルエン40mLに溶解させる。トルエンPd溶液をドライボックスから除去して、N2雰囲気下で注射器によってリアクタに注入する。2相性溶液を激しく撹拌して、73℃まで14時間にわたって加熱する。周囲温度まで冷却すると、有機相が分離する。水相をエチルアセテート150mLで2回洗浄する。全ての有機相を合せて、溶媒を真空中で除去して油を得る。ヘキサンからの再結晶によって、生成物4−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−ホルミル−(1)N−メチルイミダゾールを褐色固体として得る(収率:25.6g、66.8パーセント)。
【0134】
e)乾燥した250mL 1口丸底フラスコに、4−(2−エチルベンゾフラン)−2−ホルミル−(l)−N−メチルイミダゾール(59.9g、236mmol)及び2,6−ジイソプロピルアニリン(41.8g、236mmol)の無水トルエン50mLによる溶液を入れる。触媒量(10mg)のp−トルエンスルホン酸を反応フラスコに添加する。リアクタは、凝縮器及び熱電対鞘を備えたDean Starkトラップを装備している。混合物を110℃にてN2下で12時間加熱する。次に溶媒を真空中で除去して、生成物2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミン−4−3(2−エチルベンゾフラン)−(l)N−メチルイミダゾール103gを褐色固体として得る。本物質を高真空下で乾燥させて、ヘキサンですすぎ、次にヘキサンから再結晶させる(収率:68g、69.7パーセント)。
1H NMR(CDCl3)δ1.2(d,12H)、1.5(t,3H),3.0(七重線,2H),3.15(q,2H)4.2(s,3H),7.2(m,3H),7.35(m,2H),7.6(d,2H),7.85(d,2H)。
GC/MS 413(M+),398,370,227,211,186,170,155,144,128,115,103。
【0135】
f)磁気スターラーを備え、N2を散布した2L 3口フラスコに、2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミン−4−(2−エチルベンゾフラン)−(l)−N−メチルイミダゾール(122g、296mmol)及び無水脱気トルエン700mLを入れる。溶液を−40℃まで冷却して、その後、ジエチルエーテルに溶解させた2,4,6−トリイソプロピルフェニルリチウム(127g、606mmol)の溶液を30分にわたって滴加する。次に溶液を室温まで1時間にわたって加温して、室温にてさらに1時間撹拌する。次に反応を水300mL及びアンモニウムクロライド50mLによって停止させる。有機層を分離して、水の一定分量100mLで3回洗浄する。全ての有機層を合せて、溶媒を真空中で除去して、粗固体200gを得る。固体不純物はヘキサンから沈殿させて、濾過によって除去する。母液を再濃縮して、物質をヘキサンから再結晶して、生成物2−(1)N−メチルイミダゾールメタンアミン、N−[2,6−ビス(1−イソプロピル)フェニル]−α−[2,4,6−(トリイソプロピル)フェニル]4−3(2−エチルベンゾフラン)82.0gを薄黄色固体として得る。クロマトグラフィー分離により、生成物の追加の7.0gを得る(収率:89.0g、48.7パーセント)。
1H NMR(CDCl3)δ0.5(bs,3H),0.7(bs,3H),0.95(d,6H),1.25(d,6H),1.3−1.4(m,12H))1.6(t,3H),2.75(七重線,1H),2.9(七重線,1H),3.0(s,3H),3.1(七重線,2H),3.25(七重線,1H),3.35(q,2H),3.8(bs,1H),5.1(s,1H),5.7(s,1H),6.9(s,1H),6.95−7.1(m,3H),7.2(m,2H),7.45(dd,2H),7.75(dd,2H)ppm。
GC/MS 617(M+),442,425,399,281,227,162,120。
【0136】
g)2−(1)N−メチルイミダゾールメタンアミン、N−[2,6−ビス(1−イソプロピル)フェニル]−α−[2,4,6−(トリイソプロピル)フェニル]4−3(2−エチルベンゾフラン)(トルエン20mLに溶解させた0.81mmol)をガラスフラスコに入れる。本溶液に、n−BuLi 0.81mmol(ヘキサン中2.50M溶液)を注射器で添加する。本溶液を30分間撹拌して、ドライボックスに取り付けられた真空システムを使用してトルエンを除去する。ヘキサンを添加して、真空によって除去し、再度添加して、得られたスラリーを濾過して、リチウム塩を白色固体(0.20g、0.32mmol;40パーセント)として得る。次にガラス瓶に、トルエン30mLに溶解させた白色固体を入れた。本溶液に、固体HfCl4 0.32mmolを添加する。フラスコに空冷式還流凝縮器をかぶせて、混合物を還流下で約4時間加熱する。冷却後にBuMgCl 1.12mmol(3.5当量、ジエチルエーテル中2.0M溶液)を注射器によって添加して、得られた混合物を室温にて一晩撹拌する。溶媒を反応混合物から真空によって除去する。トルエン(30mL)を残渣に添加して、混合物を濾過し、残渣を追加のトルエン(30mL)で洗浄する。溶媒を合せたトルエン溶液から真空によって除去して、ヘキサンを添加し、次に真空によって除去する。本工程をもう1回反復して、トリアルキル化生成物のハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)を白色ガラス状固体として得る。20℃にて測定した錯体のメチルシクロへキサンへの溶解度は、5パーセントより大きい。
1H NMR(C66):δ7.62(d,J=8Hz,1H),7.42(d,J=8Hz,1H),7.25−7.00(多重線,6H),6.93(d,J=2Hz,1H),6.22(s,1H),5.84(s,1H)、3.95(七重線,J=7Hz、1H),3.71(七重線,J=7Hz,1H),3.60(七重線,J=7Hz,1H),2.89(七重線,J=7Hz,1H),2.85(q,J=8Hz,2H),2.72(七重線,J=7Hz,1H),2.32(s,3H),2.0−0.8(多重線,アルキル鎖プロトン),1.55(d,J=7Hz,3H),1.54(d,J=7Hz,3H),1.41(d,J=7Hz,3H),1.40(d,J=7Hz,3H),1.18(d,J=7Hz,3H),1.17(d,J=7Hz,3H),1.05(d,J=7Hz,3H),0.90(t,J=7Hz,9H),0.76(t,J=7Hz,3H),0.72(d,J=7Hz,3H),0.52(d,J=7Hz,3H),0.20,(d,J=7Hz,3H)。
【0137】
金属錯体は、トルエン溶液中で50℃にて一晩加熱することによって、オルトメタル化ジブチル誘導体に変換されうる。
【0138】
[実施例2]
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル−κ−C4)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)
【化23】

ステップf)において2,6−ジイソプロピルフェニルリチウムによって2,4,6−トリイソプロピルフェニルリチウムを代用することを除いて、実施例1の反応条件を実質的に反復する。さらに詳細には、ガラスフラスコにトルエン20mLに溶解させた2−(2,6−ジイソプロピルフェニル)イミン−4−(2−エチルベンゾフラン)−(1)N−メチルイミダゾール0.78mmolを入れる。本溶液を−35℃に冷却する。本溶液にn−BuLi 0.78mmol(ヘキサン中2.5M溶液)を注射器で添加して、添加直後にトルエンを真空下で除去する。ヘキサンを添加して、真空によって除去し、次に再度添加して、得られたスラリーを濾過して、遊離リガンドのリチウム塩0.21g、0.35mmol;44パーセントを白色固体として得る。固体をガラスフラスコに入れて、トルエン30mLに溶解させる。本溶液に、固体HfCl4 0.35mmolを添加する。フラスコに空冷式還流凝縮器を装着して、混合物を還流下で4時間加熱する。冷却後にBuMgCl 1.23mmol(3.5当量、ジエチルエーテル中2.0M溶液)を注射器によって添加して、得られた混合物を周囲温度にて一晩撹拌する。溶媒(トルエン及びジエチルエーテル)を反応混合物から真空によって除去する。ヘキサン(30mL)を残渣に添加して、次に濾過によって除去し、固体を追加のヘキサン(30mL)によって再度洗浄する。白色ガラス状固体生成物を合せたヘキサン抽出物から回収して、ベンゼン溶液中で50℃にて一晩加熱することによってジブチル誘導体に変換する。
【0139】
20℃にて測定した錯体のメチルシクロへキサンへの溶解度は、5パーセントより大きい。
1H NMR(C66):δ7.61(d,J=8Hz,1H),7.43(d,J=8Hz,1H),7.25−7.05(多重線,7H),6.94(dd,J=2,7Hz,1H),6.22(s,1H),5.84(s,1H),3.96(七重線,J=7Hz,1H),3.75(七重線,J=7Hz,1H),3.59(七重線,J=7Hz,1H),2.86(多重線,3H),2.26(s,3H),2.0−1.15(多重線,アルキル鎖メチレンプロトン),1.55(d,J=7Hz,3H),1.51(d,J=7Hz,3H),1.41(t,J=7Hz,3H),1.02(d,J=7Hz,3H),0.91(t,J=7Hz,9H),0.75(d,J=7Hz,3H),0.72(d,J=7Hz,3H),0.71(d,J=7Hz,3H),0.52(d,J=7Hz,3H),0.27(d,J=7Hz,3H)。
【0140】
金属錯体は、トルエン溶液中で50℃にて一晩加熱することによって、オルトメタル化ジブチル誘導体に変換されうる。
【0141】
(バッチリアクタプロピレンホモ重合)
重合はコンピュータ制御され、撹拌されている、ジャケット付き1.8Lステンレス鋼オートクレーブ溶液バッチリアクタで実施する。リアクタの底に大型オリフィス底排出弁が装着されていて、リアクタの内容を6Lステンレス鋼容器に排出する。容器を30ガロン排出タンクへ排出させて、容器及びタンクの両方を窒素でパージする。重合又は触媒補給に使用する全ての化学薬品は精製カラムを通過させて、いずれの不純物も除去する。プロピレン及び溶媒を2個のカラムに通過させて、第1のカラムはアルミナを含有し、第2のカラムは精製反応物質(Englehardt Corporationから入手可能なQ5(商標))を含有している。窒素及び水素ガスを、Q5(商標)反応物質を含有する1個のカラムに通過させる。
【0142】
オートクレーブを装填前に50℃に冷却する。オートクレーブにマイクロモーション流量計を使用して、混合アルカン667g、水素(較正済み50mLショットタンク及びショットタンクにおける0.41MPaの差圧を使用)、続いてプロピレン286gを入れる。次に触媒組成物の添加前に、リアクタを90℃にする。
【0143】
金属錯体(触媒)は、トルエン中0.20mM溶液(実験1)として、メチルシクロヘキサン675mgに溶解させた75.0mg(実験2)として、又はメチルシクロヘキサン659mg及びトリエチルアルミニウムの1.00Mヘキサン溶液19.0μlの混合物に溶解させた75.0mg(実験3)として使用する。金属錯体の溶液及びアクチベーターのトルエン溶液及び第3成分を不活性グローブボックス内で扱い、バイアル内で共に混合して、注射器内に吸引して、触媒ショットタンク内へ圧力移動する。これに各回5mLのトルエンでのすすぎを3回続ける。使用した共触媒は、メチルジ(オクタデシル)アンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラート(MDB)とほぼ化学量論的に等しい長鎖アルキルアンモニウムボラートである。使用した第3成分は、1:1.2:30のモル比(金属錯体:共触媒:第3成分)での、トリ(i−プロピル)アルミニウム修飾メチルアルモキサン(PMAO−IP(商標)、Akzo Noble,Inc.より入手可能)である。ショットタンクをN2によってリアクタ圧よりも0.6MPa高く加圧して、内容をリアクタ内に迅速に吹き入れる。反応発熱及び圧力降下の両方を反応実験時間にわたって監視する。
【0144】
10分間の重合の後、撹拌器を停止させて、リアクタ圧をN2によって3.4MPaまで上昇させて、底バルブを開いてリアクタの内容を収集容器に排出する。内容をトレーに注いで、実験室のフード内に置いて、そこで溶媒を一晩蒸発させる。次にトレーを真空乾燥器に移し、そこでトレーを真空下で145℃まで加熱して、残存する溶媒を全て除去する。トレーを周囲温度まで冷却した後、ポリマーを定量及び分析する。結果を表1に含めて、より高い活性(温度の大幅な上昇)及び本発明の金属錯体を使用したはるかに高い分子量のポリマーの調製を示す。
【表2】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
式、
【化24】

(式中、Xは各出現で独立して、C4-20ヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル基であり;
Yは、水素をカウントせずに合計2〜50個の原子を有するC2-3ヒドロカルビレン架橋基又はその置換誘導体であり、−C−N=C−と共に5又は6員脂肪族又は芳香族環式或いは多環式基を形成し;
Tは、1又はそれ以上の環を含有する脂環式又は芳香族基であり;
1は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR1基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
2は各出現で独立して、水素、ハロゲン、又は1価、多原子アニオン性リガンドであり、或いは2又はそれ以上のR2基が共に結合されてそれにより多価縮合環系を形成し;
ただし、金属錯体が20℃(±1℃)において少なくとも5パーセントのメチルシクロヘキサン溶解度を有するという条件である)
に相当する金属錯体。
【請求項2】
式、
【化25】

(式中、R1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり;
3は、水素、ハロ又はR1であり;
4は、水素、1〜20個の炭素のアルキル、アリール、アラルキル、トリヒドロカルビルシリル、又はトリヒドロカルビルシリルメチルであり;
X及びTは、式(I)の化合物で先に定義した通りである)
に相当する、請求項1に記載の金属錯体。
【請求項3】
式、
【化26】

(式中、
1は各出現で独立して、フェニル環に結合された炭素が2級又は3級置換されたC3-12アルキル基であり;
2は各出現で独立して、水素又はC1-12アルキル基であり;
4は、メチル又はイソプロピルであり;
5は、水素又はC1-6アルキルであり;
6は、水素、C1-6アルキル又はシクロアルキルであり、或いは2個のR6基が一緒になって縮合芳香環を形成し;
T’は、酸素、硫黄、或いはC1-20ヒドロカルビル置換窒素又はリン基であり、
T”は、窒素又はリンであり;
Xは、式(I)について先に定義した通りである)
に相当する、請求項2に記載の金属錯体。
【請求項4】
Xが、n−ブチル、n−オクチル又はn−ドデシルである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の金属錯体。
【請求項5】
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)、又は
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)である、請求項3に記載の金属錯体。
【請求項6】
100ppm未満のマグネシウム塩副生成物を含有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属錯体。
【請求項7】
HfCl4と、式、
【化27】

(式中、Y、T、R1及びR2は、請求項1で先に定義した通りである)に相当する複素環式化合物のリチオ化誘導体との組合せと、
続いての4〜20個の炭素を有するヒドロカルビル、トリヒドロカルビルシリル又はトリヒドロカルビルシリルヒドロカルビル基のマグネシウムブロミド又はマグネシウムクロライド誘導体との反応と、生じたアルキル化生成物の回収とによる、請求項1に記載の有機複素環式リガンドのハフニウム錯体の調製工程において、改善が脂肪族又は脂環式炭化水素液体を使用してアルキル化の不溶性マグシウム副生成物からアルキル化生成物を抽出するステップと、金属錯体を回収するステップとを含む工程。
【請求項8】
リチオ化誘導体が式、
【化28】

(式中、T、R1、R2及びR3は請求項2で定義した通りである)
に相当する、請求項7に記載の工程。
【請求項9】
ハフニウム錯体が、ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−ブチル)、
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,4,6−トリ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)、又は
ハフニウム,[N−[2,6−ビス(1−メチルエチル)フェニル]−α−[2,6−ジ(1−メチルエチル)フェニル]−5−(2−エチルベンゾフラン−3−イル)−2−(N’−メチル)イミダゾール−2−イル)メタンアミナート(2−)−κN1,κN2]トリ(n−オクチル)である、請求項8に記載の工程。
【請求項10】
1又はそれ以上のオレフィンモノマーが重合条件下で触媒組成物と接触される付加重合工程であって、触媒組成物が請求項1〜4のいずれか一項に記載の金属錯体及び共触媒を含むことを特徴とする、付加重合工程。
【請求項11】
溶液重合工程である、請求項10に記載の工程。
【請求項12】
プロピレン及びエチレンが共重合され、或いはプロピレン、エチレン、及び1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、及び1−ブテンからなる群より選択される1又はそれ以上のモノマーが、100〜150℃の温度、100kPa〜10MPaの圧力、及び25〜500kPaの水素分圧にて共重合される、請求項11に記載の工程。
【請求項13】
1又はそれ以上のオレフィンモノマーが重合条件下で触媒組成物と接触される付加重合工程であって、触媒組成物が請求項5に記載の金属錯体及び共触媒を含むことを特徴とする、付加重合工程。
【請求項14】
溶液重合工程である、請求項13に記載の工程。
【請求項15】
プロピレン及びエチレンが共重合され、或いはプロピレン、エチレン、及び1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、ブタジエン、ノルボルネン、エチリデンノルボルネン、1,4−ヘキサジエン、1,5−ヘキサジエン、ノルボルナジエン、及び1−ブテンからなる群より選択される1又はそれ以上のモノマーが、100〜150℃の温度、100kPa〜10MPaの圧力、及び25〜500kPaの水素分圧にて共重合される、請求項14に記載の工程。
【請求項16】
3−ブロモ−2−アルキルベンゾフランを高い純度で形成するための2−C1-4アルキルベンゾフランの選択的臭素化の工程であって、前記工程が、2−(C1-4アルキル)−ベンゾフランに臭素1.2当量未満を非ハロゲン化極性非プロトン性溶媒中で、−5℃を超える温度にて接触させるステップと、臭素化反応生成物を回収するステップとを含む工程。
【請求項17】
0〜20℃の温度にて実施される、請求項16に記載の工程。
【請求項18】
溶媒が最大12個の炭素を有する脂肪族又は芳香族カルボン酸のアルキルエステルを含む、請求項16に記載の工程。
【請求項19】
溶媒がエチルアセテートである、請求項18に記載の工程。
【請求項20】
式、
【化29】

に相当する安定な2−置換ベンゾフラン−3−イルボラートエステルを調製する工程であって、
前記工程が、式、
【化30】

に相当する3−ブロモ−2−置換ベンゾフランにC1-4アルキルリチウムを−60℃未満の温度にて接触させて、3−リチオ−2−置換−ベンゾフランを形成させるステップと、3−リチオ−2−置換−ベンゾフランに−60℃未満の温度にて式、
【化31】

に相当するボラートエステルを接触させるステップと、
得られたボラート生成物を回収するステップと、を含み、
式中、
WはC1-4アルキルであり;
Xは、C1-10ヒドロカルビル又はハロヒドロカルビルであり;及び
Yは各出現で独立して、C1-10ヒドロカルビル、ハロヒドロカルビル又はトリアルキルシリルヒドロカルビルであるか、或いは2RY基は共に最大20個の炭素の2価ヒドロカルビレンである、工程。
【請求項21】
イソプロピルボロナート環式エステルがイソプロピルピナコラートボロナートである、請求項20に記載の工程。
【請求項22】
アルキルリチウムがt−ブチルリチウム、s−ブチルリチウム又はn−ブチルリチウムである、請求項20に記載の工程。
【請求項23】
イソプロピルピナコラートボロナートが−75〜−100℃の温度のメタル化3−ブロモ−2−エチルベンゾフランのジエチルエーテル溶液に添加される、請求項21に記載の工程。
【請求項24】
式、
【化32】

に相当する2−エチルベンゾフラン−3−イル環式ボラートエステルを調製するための請求項20に記載の工程であって、
3−リチオ−2−エチルベンゾフランを形成するために−75℃未満の温度にて3−ブロモ−2−エチルベンゾフランにn−ブチルリチウムを接触させるステップと、
−75℃未満の温度にて3−リチオ−2−エチルベンゾフランに式、
【化33】

(式中、RZは各出現で独立して、水素又はC1-4アルキルである)
に相当するイソプロピルボロナート環式エステルを接触させるステップと、
得られた環式ボロナートエステルを回収するステップとを含む、工程。
【請求項25】
2−エチルベンゾフラン−3−イル環式ボロナートエステルがエチルアセテートによる抽出によって回収される、請求項24に記載の工程。
【請求項26】
式、
【化34】

に相当する2−ホルミルイミダゾールを調製する工程であって、
2−リチオ化誘導体を形成するために10℃未満の温度にて式、
【化35】

に相当するイミダゾールのほぼ等モル量にリチウムジ(C1-4アルキル)アミドを接触させるステップと、
生じた生成物を分離するステップと、−75℃未満の温度にてほぼ等モル量の生成物をジメチルホルムアミドと接触させるステップと、得られた生成物を回収するステップとを含み、
式中、RSはC1-4アルキルであり、及びRTは、ハロ又はC1-4アルキルである、
工程。
【請求項27】
Sがメチルであり、RTがブロモであり、反応が−80℃にて脂肪族エーテルを含む有機溶媒中で実施される、請求項26に記載の工程。

【公表番号】特表2009−536200(P2009−536200A)
【公表日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−509569(P2009−509569)
【出願日】平成19年3月29日(2007.3.29)
【国際出願番号】PCT/US2007/007882
【国際公開番号】WO2007/130242
【国際公開日】平成19年11月15日(2007.11.15)
【出願人】(502141050)ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド (1,383)
【Fターム(参考)】