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JP4167254B2 - アリール置換インデニル誘導体をリガンドとして含んだメタロセンの合成のための中間体およびその使用方法 - Google Patents

アリール置換インデニル誘導体をリガンドとして含んだメタロセンの合成のための中間体およびその使用方法 Download PDF

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Description

発明の詳細な説明
産業上の利用分野
本発明は、アリール置換インデニル誘導体をリガンドとして含んだ新規なメタロセンに関する。前記メタロセンは、高いアイソタクチシティ、狭い分子量分布、および極めて高い分子量を有するポリオレフィンを製造する際の触媒成分として非常に有利に使用することができる。
従来の技術および発明が解決しようとする課題
フィルム、シート、または大形の中空物品もしくは成形品(例えばパイプ)の製造に対しては、高い分子量のポリオレフィンが特に重要である。
文献によれば、溶解性のメタロセン化合物をアルミノキサン(aluminoxane)もしくは他の助触媒(そのルイス酸性により、中性のメタロセンをカチオンに転化させ、それを安定化させることができる)と組み合わせて使用してポリオレフィンを製造することが開示されている。
ビス(シクロペンタジエニル)ジアルキルジルコニウムまたはビス(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジハライドをベースとした溶解性のメタロセン化合物をアルミノキサンオリゴマーと組み合わせると、エチレンを良好な活性で、またプロピレンを適度な活性で重合させることができる。狭い分子量分布と中程度の分子量を有するポリエチレンが得られる。この方法で製造されたポリプロピレンはアタクチックであり、かなり低い分子量を有する。
アイソタクチックポリプロピレンの製造は、懸濁重合にて二塩化エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ジルコニウムとアルミノキサンとを併用することによって達成される(EP 185 918 を参照)。こうして得られるポリマーは狭い分子量分布を有する。該プロセスの欠点は、工業的に適用される重合温度では、極めて低い分子量を有するポリマーだけしか製造されない、という点である。
メタロセンとアルミノキサンとを併用する特殊な予備活性化法も提唱されており、この方法によれば、触媒系の活性が大幅に増大し、またポリマーのグレインモルホロジー(grain morphology)がかなり改良される(DE 37 26 067 を参照)。しかしながら、この予備活性化法では、分子量は殆ど増大しない。
二塩化エチレンビスインデニルハフニウム、二塩化エチレンビス(4,5,6,7−テトラヒドロ−1−インデニル)ハフニウム、およびメチルアルミノキサンをベースとした触媒も知られており、この触媒を使用することによって、比較的高い分子量のポリプロピレンを懸濁重合により製造することができる〔J.Am.Chem.Soc.(1987),109,6544 を参照〕。しかしながら、工業的に適用される重合条件下にてこの方法で得られるポリマーのグレインモルホロジーは満足できるものではなく、また使用される触媒系の活性も比較的低い。触媒のコストが高いため、これらの触媒系を使用した重合は費用がかかる。
ブリッジによって固定された芳香族π−リガンドが、2−位(DE 40 35 886 を参照)に、または2−位と4−位(DE 41 28 238 を参照)に置換基を有しているというメタロセンを使用することによって、分子量の大幅な増大が達成された。
2−、4−、および6−位に置換基を有する芳香族π−リガンドを使用することによって(DE 41 39 596 を参照)、また4,5−ベンゾインデニルのタイプの芳香族π−リガンドを使用することによって(DE 41 39 595 を参照)分子量のさらなる増大が達成された。
置換基を有する上記メタロセンは、70℃の重合温度にて既にかなり有効である。しかしながら、70℃という工業的に最適な重合温度にて得られる分子量は、多くの工業的用途(例えば、パイプや大形中空物品用、および特に繊維用ポリマーの製造)に対してはまだ低すぎる。
コストのかからない大規模生産という制約条件下で、可能な最も高い反応温度で重合を行わなければならない。なぜなら、比較的高い重合温度にて生成される反応熱は、ごくわずかな冷却媒体を使用すれば消散できるからである。したがって、冷却水回路をかなり小さなスケールでつくることができる。
ポリマーがソリッドとして形成されるプロセスにおいて、溶解性の(均質な)メタロセン/メチルアルミノキサン触媒系を使用したときに生じる欠点は、反応器の器壁や撹拌機に厚い付着物が形成されるということである。これらの付着物は、メタロセン、またはアルミノキサン、またはその両方が懸濁媒体中の溶液という形をとっている場合に、ポリマー粒子の凝集によって形成される。反応器システムにおけるこうした種類の付着物は定期的に除去しなければならない。なぜなら、付着物はすぐに相当な厚さとなり、高い強度を有し、冷却媒体との熱交換を妨げるからである。
したがって、メタロセンを担持された形態で使用するのが有利である。あらゆる重合プロセスにおいて広く使用することのできるメタロセンを担持するための効率的且つ簡単な方法が提唱されている(EP 92 107331.8 を参照)。
メタロセン触媒を使用して、プロキラルモノマー(例えばプロピレン)の立体特異重合を行ったときのさらなる欠点は、アイソタクチシティが比較的低いということであり、この結果、アイソタクチックポリプロピレンの場合には融点が低くなる。2−位と4−位に置換基を有する特定のメタロセン、特に二塩化rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−イソプロピルインデニル)ジルコニウムとメチルアルミノキサンとを組み合わせると、プロピレンの場合、高いアイソタクチシティを有する(したがって高い融点を有する)ポリマーが得られる(DE 41 28 238 を参照)。それにもかかわらず、達成される融点は、いくつかの産業用途向けとして工業的に適用される重合温度(例えば70℃)に対して低すぎる。
しかしながら、低い融点が必要とされる産業用途もある。
本発明の目的は、極めて高い分子量を有するポリマーを製造するプロセスおよび/または触媒系を見いだすことにある〔プロキラルモノマーのアイソスペシフィック重合(isospecific polymerization)の場合には、高いアイソタクチシティのポリマーを高収率で得ること〕。担体を使用すると、付着物の形成と高い割合の微細粒子によって引き起こされる、従来技術からの公知の欠点が防止される。水素を分子量調節剤として使用すると、工業的に興味ある分子量の全範囲を単一のメタロセンでカバーすることが可能となる。
特定のインデニル誘導体をリガンドとして含んだメタロセンが、高分子量のポリオレフィン(特に、プロキラルモノマーの使用による、極めて高い分子量と極めて高いアイソタクチシティを有するアイソタクチックポリオレフィン)の製造において適切な触媒(触媒成分)であることが見いだされている。
これらの溶解性メタロセンと担持された有機アルミニウム触媒成分とを反応させると、活性化のための追加の助触媒を必要とせず、且つ反応器付着物の形成を完全に防止する触媒系が得られる。
したがって本発明は、式I
Figure 0004167254
(式中、
1は、周期表の第IVb、Vb、またはVIb族からの金属であり;
1とR2は同一または異なっていて、水素原子、C1〜C10アルキル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10アリールオキシ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、C8〜C40アリールアルケニル基、OH基、またはハロゲン原子であり;
2つのR3基は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基、C6〜C10アリール基、−NR16 2基、−SR16基、−OSiR16 3基、−SiR16 3基、または−PR16 2基であって、このとき前記R16は、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基、またはC6〜C10アリール基であり;
4〜R12は同一または異なっていて、R3に関して規定したとおりであるか、あるいはR4〜R12の隣接基が、それらを連結する原子と一緒になって1つ以上の芳香族環または脂肪族環を形成するか、あるいはR5とR8もしくはR5とR12が、それらを連結する原子と一緒になって1つの芳香族環または脂肪族環を形成し;そして
13は、
Figure 0004167254
=BR14、=AIR14、−Ge−、−O−、−S−、=SO、=SO2、=NR14、=CO、=PR14、または=P(O)R14であって、このときR14とR15は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基、C1〜C10フルオロアルキル基、C1〜C10アルコキシ基、C6〜C10アリール基、C6〜C10フルオロアリール基、C6〜C10アリールオキシ基、C2〜C10アルケニル基、C7〜C40アリールアルキル基、C7〜C40アルキルアリール基、またはC8〜C40アリールアルケニル基であるか、あるいはR14とR15が、それぞれの場合において、それらを連結する原子と一緒になって1つ以上の環を形成し、そしてM2はケイ素、ゲルマニウム、または錫である)
で示される化合物に関する。
本発明はさらに、式Ra−CH=CH−Rb(式中、RaとRbは同一または異なっていて、水素原子または1〜14個の炭素原子を有する炭化水素基であるか、あるいはRaとRbは、それらを連結する原子と一緒になって1つ以上の環を形成することができる)で示されるオレフィンを、−60〜200℃の温度および0.5〜100バールの圧力で、溶液中、懸濁液中、または気相中において、遷移金属化合物としてのメタロセンから形成される触媒と助触媒との存在下にて重合もしくは共重合させることによるオレフィンポリマーの製造法に関するものであって、このとき前記メタロセンが前記式Iの化合物である。
本発明による化合物は式I
Figure 0004167254
で示されるメタロセンであり、このときM1は、周期表の第IVb、Vb、またはVIb族からの金属であって、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、またはタングステンであり、好ましいのはジルコニウム、ハフニウム、またはチタンである。
1とR2は同一または異なっていて、水素原子、C1〜C10アルキル基(好ましくはC1〜C3アルキル基)、C1〜C10アルコキシ基(好ましくはC1〜C3アルコキシ基)、C6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8アリール基)、C6〜C10アリールオキシ基(好ましくはC6〜C8アリールオキシ基)、C2〜C10アルケニル基(好ましくはC2〜C4アルケニル基)、C7〜C40アリールアルキル基(好ましくはC7〜C10アリールアルキル基)、C7〜C40アルキルアリール基(好ましくはC7〜C12アルキルアリール基)、C8〜C40アリールアルケニル基(好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基)、またはハロゲン原子(好ましくは塩素原子)である。
3〜R12は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子(好ましくはフッ素、塩素、または臭素原子)、ハロゲン化されていてもよいC1〜C10アルキル基(好ましくはC1〜C4アルキル基)、C6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8アリール基)、−NR16 2基、−SR16基、−OSiR16 3基、−SiR16 3基、または−PR16 2基であって、このとき前記R16は、ハロゲン原子(好ましくは塩素原子)、C1〜C10アルキル基(好ましくはC1〜C4アルキル基)、またはC6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8アリール基)である。
4〜R12の隣接基は、それらを連結する原子と一緒になって、芳香族環(好ましくは6員の芳香族環)または脂肪族環(好ましくは4〜8員の脂肪族環)を形成することができる。
13は、
Figure 0004167254
=BR14、=AIR14、−Ge−、−O−、−S−、=SO、=SO2、=NR14、=CO、=PR14、または=P(O)R14であり、好ましくは、
Figure 0004167254
=BR14、=AIR14、−Ge−、−O−、−S−、=SO、=SO2、=NR14、=CO、=PR14、または=P(O)R14であり、このときR14とR15は同一または異なっていて、水素原子、ハロゲン原子、C1〜C10アルキル基(好ましくはC1〜C4アルキル基、特にメチル基)、C1〜C10フルオロアルキル基(好ましくはCF3基)、C6〜C10アリール基(好ましくはC6〜C8アリール基)、C6〜C10フルオロアリール基(好ましくはペンタフルオロフェニル基)、C1〜C10アルコキシ基(好ましくはC1〜C4アルコキシ基、特にメトキシ基)、C2〜C10アルケニル基(好ましくはC2〜C4アルケニル基)、C7〜C40アリールアルキル基(好ましくはC7〜C10アリールアルキル基)、C8〜C40アリールアルケニル基(好ましくはC8〜C12アリールアルケニル基)、またはC7〜C40アルキルアリール基(好ましくはC7〜C12アルキルアリール基)であるか、あるいはR14とR15が、それぞれの場合において、それらを連結する原子と一緒になって1つ以上の環を形成する。
2はケイ素、ゲルマニウム、または錫であり、好ましくはケイ素またはゲルマニウムである。
式Iの化合物に対し、
1はジルコニウムまたはハフニウムであること;
1とR2は同一であって、C1〜C3アルキル基またはハロゲン原子であること;
2つのR3基は同一であって、C1〜C4アルキル基であること;
4〜R12は同一または異なっていて、水素またはC1〜C4アルキル基であること;そして
13
Figure 0004167254
であること(式中、M2はケイ素又はゲルマニウムであり、R14とR15は同一または異なっていて、C1〜C4アルキル基またはC6〜C10アリール基である);
が好ましい。
式Iの化合物に対してはさらに、R4とR7が水素であり、そしてR5、R6、およびR8〜R12がC1〜C4アルキル基または水素であるのが好ましい。
式Iの化合物に対しては、M1がジルコニウムであり、R1とR2が同一であって塩素原子であり、R3が同一であってC1〜C4アルキル基であり、R4とR7が水素であり、R5、R6、およびR8〜R12が同一または異なっていて、C1〜C4アルキル基または水素であり、そしてR13
Figure 0004167254
(式中、M2はケイ素であり、R14とR15は同一または異なっていて、C1〜C4アルキル基またはC6〜C10アリール基である)であるのが特に好ましい。
メタロセンIの製造は、文献にて公知となっているプロセスによって行われ、以下の反応スキームで示される。
Figure 0004167254
Figure 0004167254
Figure 0004167254
式Aの2−フェニルベンジルのハロゲン化誘導体は市販されており、また文献にて公知の方法によって製造することもできる。
式Bの化合物への転化は、塩基性の条件下にて(例えば、ナトリウムエトキシドのエタノール溶液において)置換マロン酸エステルと反応させることによって行われる。
式Bの化合物がアルカリ金属水酸化物(例えば、水酸化カリウムや水酸化ナトリウム)によって加水分解され、そして生成したジカルボン酸が、高温での処理によって脱炭酸されて式Cの化合物が得られる。
式Dの対応するフェニル−1−インダノンを得るための閉環は、塩素化試剤(例えば、SOCl2)と反応させて対応する酸塩化物を生成させ、引き続き不活性溶媒中でフリーデル・クラフツ触媒(例えば、塩化メチレンまたはCS2中にてAlCl3またはポリリン酸)を使用して環化させることによって行われる。
式Eの7−フェニルインデン誘導体への転化は、不活性溶媒(例えば、ジエチルエーテルやテトラヒドロフラン)中にて、水素化物イオン移動試剤(例えば、ホウ水素化ナトリウムや水素化アルミニウムリチウム)もしくは水素および適切な触媒を使用して還元して対応するアルコールを生成させ、引き続き酸性条件下にて(例えば、p−トルエンスルホン酸または鉱酸水溶液の存在下にて)脱水反応を起こさせるか、あるいは脱水用物質(例えば、硫酸マグネシウム、無水硫酸銅、またはモレキュラーシーブ)と反応させることによって行われる。
式Gのリガンド系の作製、式Hの橋かけしたキラルメタロセンへの転化、および所望のラセミ体の単離については、すでに知られているとおりである。式Eのフェニルインデン誘導体が、不活性溶媒中にて強塩基(例えば、ブチルリチウムや水素化カリウム)を使用して脱プロトンされ、式Fの試剤と反応して式Gのリガンド系を生成する。引き続きこのリガンド系が、不活性溶媒中にて2当量の強塩基(例えば、ブチルリチウムや水素化カリウム)によって脱プロトンされ、そして適切な溶媒中で適切な金属四塩化物(例えば、四塩化ジルコニウム)と反応される。適切な溶媒としては、脂肪族もしくは芳香族溶媒(例えば、ヘキサンやトルエン)、エーテル溶媒(例えば、テトラヒドロフランやジエチルエーテル)、ハロゲン化炭化水素(例えば塩化メチレン)、およびハロゲン化芳香族炭化水素(例えばo−ジクロロベンゼン)などがある。ラセミ体とメソ体の分離は、適切な溶媒を使用して抽出または再結晶することによって行われる。
式Iのメタロセンを得るための誘導は、例えば、アルキル化剤(例えばメチルリチウム)と反応させることによって行うことができる。
本発明によるメタロセンIは、オレフィンの重合に対して高活性の触媒成分である。キラルメタロセンをラセミ化合物として使用するのが好ましい。しかしながら、(+)体または(−)体の純粋な鏡像異性体も使用することができる。純粋な鏡像異性体を使用すると、光学活性のポリマーの製造が可能となる。しかしながら、メタロセンのメソ体は取り除かなければならない。なぜなら、これらの化合物における重合活性中心(金属原子)は、中心金属原子での鏡対称(mirror symmerty)によってもはやキラルではなく、したがって高アイソタクチックのポリマーを得ることができないからである。メソ体を除去しない場合は、アイソタクチックポリマーの他にアタクチックポリマーが形成される。ある特定の用途に対しては(例えばソフトモールディング)、メソ体を除去しないことが望ましい場合もある。
本発明によれば、使用する助触媒は、線状タイプとしての式IIa
Figure 0004167254
のアルミノキサンおよび/または環状タイプとしての式IIb
Figure 0004167254
のアルミノキサンであるのが好ましい。このとき式IIaとIIbにおいて、複数のR17基は同一または異なっていて、C1〜C6アルキル基、C6〜C18アリール基、ベンジル基、または水素原子であり、pは2〜50の整数(好ましくは10〜35の整数)である。
基R17は同一であるのが好ましく、メチル、イソブチル、フェニル、またはベンジルが好ましく、特に好ましいのはメチルである。
基R17が異なる場合は、R17はメチルと水素、またはメチルとイソブチルが好ましく、このとき水素とイソブチルは0.01〜40%の程度(基R17の数)で存在するのが好ましい。
アルミノキサンは、公知のプロセスにしたがって種々の方法で作製することができる。例えば1つの方法は、不活性溶媒(例えばトルエン)中で、アルミニウム炭化水素化合物(aluminum hydrocarbon compound)および/またはヒドリドアルミニウム炭化水素化合物と水とを〔気体、固体、液体、または結合形(例えば結晶水として)にて〕反応させる、という方法である。異なった基R17を含んだアルミノキサンを作製するためには、2種の異なったトリアルキルアルミニウム化合物を、例えば所望の組成にしたがって水と反応させる。
アルミノキサンIIaとIIbの正確な構造は明らかでない。
作製方法にかかわりなく、アルミノキサン溶液はいずれも、共通して種々の含量の未反応アルミニウム出発化合物を、遊離形態または付加物として含む。
メタロセンを重合反応において使用する前に、式IIaおよび/またはIIbのアルミノキサンによってメタロセンを再活性化することができる。これにより、重合活性が大幅に増大し、グレインモルホロジーが改良される。遷移金属化合物の再活性化は溶液中にて行われる。メタロセンは、アルミノキサンの不活性炭化水素溶液中に溶解するのが好ましい。適切な不活性炭化水素は、脂肪族炭化水素または芳香族炭化水素である。トルエンが好ましい。
溶液中のアルミノキサンの濃度は、約1重量%〜飽和限界、好ましくは5〜30重量%であり、いずれの場合も溶液の総重量を基準としている。メタロセンは同じ濃度で使用することができるが、アルミノキサン1モル当たり10-4〜1モルの量にて使用するのが好ましい。予備活性化(preactivation)は、5分〜60時間(好ましくは5〜60分)行われる。温度は−78〜100℃(好ましくは0〜70℃)である。
メタロセンを使用し、そして好ましくは重合において使用されるオレフィン(または複数種のオレフィンのうちの1種)を使用して、予備重合(prepolymerization)を行うことができる。
メタロセンを担体に施すこともできる。適切な担体物質としては、例えば、シリカゲル、酸化アルミニウム、固体アルミノキサン、または他の無機担体物質(例えば塩化マグネシウム)などがある。他の適切な担体物質としては、微粉形態のポリオレフィン粉末がある。
担体(例えば、シリカゲル、酸化アルミニウム、固体アルミノキサン、他の無機担体物質、または微粉形態のポリオレフィン粉末)に助触媒(すなわち有機アルミニウム化合物)を施し、次いでこれをメタロセンと反応させるのが好ましい。
使用することのできる無機担体は、酸素−水素炎中でのハロゲン元素の燃焼による火炎熱分解(flame pyrolysis)によって生成される酸化物であるか、あるいは特定の粒径分布と特定の粒子形状をもったシリカゲルとして作製することもできる。
担持された助触媒の作製は、例えば、EP 92 107 331.8 に記載の説明にしたがって以下のような方法で行うことができる。60バールのポンプシステムを装備した防爆式のステンレス鋼製反応器を使用し、不活性ガスを供給し、ジャケット冷却および強制循環システムによる熱交換を介しての別の冷却回路によって温度制御を行う。ポンプシステムが、反応器底部の連結部を介して反応器内容物を吸引し、強制的にミキサー中に送り込み、そして熱交換器を経て上昇ラインを通って反応器に戻される。混合は、供給ラインが狭いチューブ交差部分を含むよう設計され、このとき増大した流量が生成され、そしてその乱流ゾーンにおいて、狭い供給ラインが軸方向に且つ流れ方向とは反対向きに設けられ、そしていずれの場合も、40バールのアルゴンの加圧下、規定量の水と共にサイクルの形で供給することができる。反応は、ポンプ回路中のサンプラーによりモニターされる。
しかしながら一般には、他の反応器も適切である。
16dm3の容積を有する上記反応器では、不活性条件下で5dm3のデカンを導入する。0.5dm3(=5.2モル)のトリメチルアルミニウムを25℃にて加える。アルゴン流動床において120℃であらかじめ乾燥しておいた250gのシリカゲルSD3216−30(Grace AG)を、固体漏斗(solid funnel)を介して反応器中に計量し、スターラーとポンプシステムによって均質に分配する。トータルで76.5gの水を、3.25時間にわたって、15秒ごとに0.1cm3ずつ反応器に導入する。アルゴンと発生ガスによって引き起こされる圧力を、圧力調整弁により10バールにて一定に保持する。全ての水を導入した後、ポンプシステムのスイッチを切り、25℃にて撹拌をさらに5時間継続する。
このようにして得られる担持助触媒を、n−デカン中の10%濃度懸濁液として使用する。アルミニウムの含量は、懸濁液1cm3当たり1.06ミリモルのAlである。単離された固体は31重量%のアルミニウムを含有し、懸濁媒体は0.1重量%のアルミニウムを含有する。
担持助触媒を作製する他の方法がEP 92 107331.8 に記載されている。
次いで、溶解したメタロセンを担持助触媒と共に撹拌することによって、本発明によるメタロセンを担持助触媒に施す。溶媒を除去し、助触媒とメタロセンの両方が不溶である炭化水素で置き換える。
担持触媒系を得るための反応は、−20〜+120℃(好ましくは0〜100℃、特に好ましくは15〜40℃)の温度にて行われる。脂肪族の不活性懸濁媒体(例えば、n−デカン、ヘキサン、ヘプタン、またはディーゼル油)中、1〜40重量%濃度(好ましくは5〜20重量%濃度)の懸濁液としての助触媒を、不活性溶媒(例えば、トルエン、ヘキサン、ヘプタン、またはジクロロメタン)中のメタロセン溶液と、あるいは微粉固体状のメタロセンとを混合することによって、メタロセンを担持助触媒と反応させる。これとは逆に、メタロセンの溶液を固体状の助触媒と反応させることもできる。
反応は、不活性条件下にて強力なミキシングによって、例えば100/1〜10,000/1(好ましくは100/1〜3,000/1)のAl/M1モル比で、5〜120分(好ましくは10〜60分、特に好ましくは10〜30分)の反応時間にて撹拌することによって行われる。
担持触媒系を作製するための反応時間中、特に可視領域に最大吸収を有する本発明のメタロセンの使用において、反応混合物の色の変化が起こり、このことは反応の進行をモニターするのに使用することができる。
反応時間が完了したら、上澄み溶液を、例えば濾過またはデカンテーションによって分離する。形成された触媒中の可溶成分を除去するために、特に未反応のメタロセン(したがって可溶性のメタロセン)を除去するために、残留している固体を、不活性の懸濁媒体(例えば、トルエン、n−デカン、ヘキサン、ディーゼル油、またはジクロロメタン)で1〜5回洗浄する。
このようにして作製された担持触媒系は、減圧にて粉末として乾燥することもできるし、あるいは溶媒を使用して再懸濁し、上記不活性懸濁媒体の1つ中の懸濁液として重合系中に計量することもできる。
本発明によれば、アルミノキサンの代わりに、あるいはアルミノキサンに加えて、式R18 xNH4-xBR19 4、R18 xPH4-xBR19 4、R18 3CBR19 4、およびBR19 3で示される化合物を適切な助触媒として使用することができる。これらの式において、xは1〜4(好ましくは3)の数であり、基R18は同一または異なっていて(好ましくは同一)、C1〜C10アルキル、C6〜C18アリールであるか、あるいは2つのR18基が、それらを連結する原子と一緒になって環を形成し、基R19は同一または異なっていて(好ましくは同一)、アルキル、ハロアルキル、もしくはフッ素原子で置換されていてもよいC6〜C18アリールである。特に好ましくは、R18はエチル、プロピル、ブチル、またはフェニルであり、そしてR19はフェニル、ペンタフルオロフェニル、3,5−ビストリフルオロメチルフェニル、メシチル、キシリル、またはトリルである(EP 277 003, EP 277 004 およびEP 426 638 を参照)。
上記の助触媒が使用される場合、実際の(活性)重合触媒は、前記化合物の1種とメタロセンとの反応生成物を含む。こうしたことから、この反応生成物は、あらかじめ適切な溶媒を使用した別個の工程にて、重合反応器の外で作製するのが好ましい。
本発明によれば、一般には助触媒は、そのルイス酸性によって中性のメタロセンをカチオンに転化させることができ、且つこのカチオンを安定化することのできるいかなる化合物でもよい(“置換活性配位”)。さらに、助触媒またはそれから形成されたアニオンは、形成されたメタロセンカチオンとさらなる反応を起こしてはならない(EP 427 697 を参照)。
オレフィン中に存在する触媒毒を除去するために、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やトリエチルアルミニウム)を使用して精製することが望ましい。この精製操作は、重合系それ自体において行うこともできるし、あるいはオレフィンをAl化合物と接触させてから重合系中に導入し、その後に再度除去することもできる。
重合または共重合は、溶液中、懸濁液中、または気相中において、1つ以上の工程にて連続方式またはバッチ式により、−60〜200℃(好ましくは30〜80℃、特に好ましくは50〜80℃)の温度で公知の方法にしたがって行われる。重合または共重合は、式Ra−CH=CH−Rbで示されるオレフィンを使用して行われる。前記式において、RaとRbは同一または異なっていて、水素原子または1〜14個の炭素原子を有するアルキル基である。しかしながら、RaとRbは、それらを連結する炭素原子と一緒になって交互に環を形成することができる。このようなオレフィンの例としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキサン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、ノルボルネン、およびノルボルナジエン等がある。特に、プロピレンとエチレンが重合される。
必要に応じて、水素が、分子量調節剤としておよび/または活性を増大させるために加えられる。重合系の全体としての圧力は0.5〜100バールである。重合は、5〜64バールの工業的に特に関心の高い圧力範囲で行うのが好ましい。
メタロセンは、重合において、溶媒1dm3当たりまたは反応器容積1dm3当たり、10-13〜10-8モル(好ましくは10-4〜10-7モル)の遷移金属という濃度で使用される。アルミノキサンは、溶媒1dm3当たりまたは反応器容積1dm3当たり、10-5〜10-1モル(好ましくは10-4〜10-2モル)の濃度で使用される。上記した他の助触媒は、メタロセンに関してほぼ等モル量で使用される。しかしながら一般には、より高い濃度も可能である。
重合が懸濁重合または溶液重合として行われる場合、チーグラー低圧プロセスに対して通常用いられる不活性溶媒が使用される。例えば、重合は、脂肪族炭化水素または脂環式炭化水素(例えば、プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、イソオクタン、シクロヘキサン、およびメチルシクロヘキサン)中で行われる。さらに、ベンジンや水素化ディーゼル油フラクションを使用することもできる。トルエンも使用することができる。重合は、液状モノマーを使用して行うのが好ましい。
不活性溶媒が使用される場合は、モノマーがガス状もしくは液状形態で計量される。
重合は、所望するいかなる反応時間も適用することができる。なぜなら、本発明にしたがって使用される触媒系は、重合活性に関して時間依存性の低下を殆ど示さないからである。
触媒を加える前に、特に担持触媒系(本発明によるメタロセン、本発明による担持助触媒もしくはメタロセン、およびポリオレフィン微粉末に担持させた形の有機アルミニウム化合物を含む)を加える前に、重合系を不活性にするために(例えば、オレフィン中に存在している触媒毒を除去するために)、さらに他のアルキルアルミニム化合物(例えば、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、またはイソプレニルアルミニウム)を反応器に導入してもよい。本化合物は、反応器内容物の1kg当たり100〜0.01ミリモルのAlという濃度で重合系に加えられる。トリイソブチルアルミニウムおよびトリエチルアルミニウムを、反応器内容物の1kg当たり10〜0.1ミリモルのAlという濃度で加えるのが好ましい。これにより、担持触媒系の合成において、Al/M1のモル比を低レベルにて選択することができるようになる。
しかしながら一般には、重合反応の触媒作用を促進するためのさらなる物質を使用する必要はない。すなわち、本発明の触媒系は、オレフィンの重合のための単独の触媒として使用することができる。
本発明によるプロセスは、前述のメタロセンを使用することにより、極めて高い分子量のポリマーが得られるということを特徴としており、プロキラルモノマーの場合は、極めて高い分子量と極めて高いステレオタクチシティ(stereotacticity)を有するポリマーが得られ、工業的に特に関心の高い温度範囲(50〜80℃)において高い触媒活性が保持される。
特に、本発明によるジルコノセンは、プロキラルオレフィンの立体特異重合の場合(例えばポリプロピレン)には、高いアイソタクチシティを有するポリマーが得られることを特徴とする。
特に、プロピレンのアイソスペシフィック重合(isospecific polymerization)の場合には、長いアイソタクチックのシーケンス長と高い融点を有するアイソタクチックポリプロピレンが得られる。
さらに、本発明の担持触媒系は反応器の器壁に付着物が付くのを防止する。
以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。
全ガラス製の装置を減圧にて乾燥し、アルゴンでフラッシングした。操作はすべて、水分と酸素を取り除いたシュレンク容器(Schlenk vessel)中で行った。使用する溶媒は、いずれの場合も、アルゴン雰囲気にてNa/K合金上で新たに蒸留し、シュレンク容器中に貯蔵した。
アルミノキサン中のAl/CH3比の測定は、H2SO4を使用したサンプルの分解と生成した加水分解ガスの容積の測定によって、そしてサンプル中のアルミニウムの錯滴定によって、そして溶解してシュワルツェンバッハ法(Schwarzenbach method)により行った。
担持アルミニウム化合物(シリカゲル上メチルアルミノキサン)−−以後、“MAO on SiO2”と記載する−−を使用する実施例3〜5に対しては、n−デカン中約10重量%濃度の懸濁液を作製した。本懸濁液は、アルミニウム測定によれば、1cm3当たり60mgのAlを含有していた。
担持アルミニウム化合物(シリカゲル上メチルアルミノキサン,SD3216−30/グレース)−−以後、“FMAO on SiO2”と記載する−−を使用する実施例26〜30に対しては、固体中に20重量%のアルミニウムを含有した溶媒なし粉末を使用した。
担持されていないメタロセンを使用する懸濁重合と塊状重合についての実施例に対しては、トルエンに可溶のメチルアルミノキサンを、10重量%のトルエン溶液として使用した。本溶液は、アルミニウム測定によれば、1cm3当たり36mgのAlを含有していた。平均オリゴマー化度は、ベンゼン中の凝固点降下によれば、n=20であった。トルエン可溶のメチルアルミノキサンに関しては、Al:CH3比が1:1.55であることが測定された。
以下のような省略記号を使用する。
VI = cm3/gで表示した粘度指数
w = g/モルで表示した重量平均分子量(ゲル透過クロマトグ ラフィーにより測定)
w/Mn = 分子量分散
M.P. = ℃で表示した融点(DSCにより測定,加熱/冷却速度 20℃/分)
II = アイソタクチック指数(II=mm+1.2mr,13C− NMR分光分析法により測定)
MFI230/5= dg/分で表示したメルトフローインデックス(DIN 53735にしたがって測定)
BD = g/dm3で表示したポリマー嵩密度

重合例において使用するメタロセンIの合成(使用する出発物質は市販されている):
A. 二塩化rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−フェニル−インデ ニル)ジルコニウム(5)
1. (±)−2−(2−フェニルベンジル)プロピオン酸(1)
6.5g(0.285モル)のナトリウムを160cm3のH2O非含有EtOH中に混合したものに、48.6g(0.279モル)のジエチルメチルマロネートを滴下した。次いで、70.4g(0.285モル)の臭化2−フェニルベンジルを20cm3のH2O非含有EtOH中に混合したものを滴下し、本バッチを3時間還流した。溶媒をストリッピングし、残留物に200cm3のH2Oを加えた。有機相を分離し、水相をNaClで飽和し、それぞれ200cm3のEt2Oで2回抽出した。抽出物を合わせた有機相をMgSO4で乾燥した。
溶媒をストリッピングした後の残留物に500cm3のEtOHと50cm3のH2Oを混合し、56g(1モル)のKOHを加えた。本反応混合物を4時間還流した。溶媒をストリッピングし、残留物に500cm3のH2Oを加え、濃塩酸によって溶液をpH1の酸性にした。生成した沈殿物を吸引濾過し、バルブチューブ(bulb tube)中、250℃にて激しく泡立てながら30分加熱すると、58.5g(85%)の1が粘稠な油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 11.7(s,1H,COOH) 7.1〜7.5(m,9H,arom.H), 2.3〜3.2(m,3H, CHおよびCH2), 0.9(d,3H,CH3
2. (±)−2−メチル−4−フェニルインデン−1−オン(2)
58g(0.242モル)の1を60cm3(0.83モル)の塩化チオニル中に溶解して得られた溶液を、室温で18時間撹拌した。過剰の塩化チオニルを10ミリバールにて除去し、それぞれの場合において100cm3のトルエン中に繰り返し溶解することによって、油状残留物から塩化チオニルの付着性残留物を取り除き、そして減圧にてストリッピングを行った。
得られた酸塩化物に150cm3のトルエンを混合し、これを、48g(0.363モル)のAlCl3を400cm3のトルエン中に懸濁させた懸濁液に10℃にて滴下した。滴下完了後、本混合物をさらに3時間還流した。反応混合物を500gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によって酸性化してpH1とした。有機相を分離し、水相をそれぞれ100cm3のEt2Oで3回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥すると、50.4g(93%)の2が得られ、これをさらに精製することなく次の反応に使用した。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.2〜7.8(m,8H,a rom.H), 3.3(dd,1H,β−H), 2.5〜2.9(m,2 H,α−およびβ−H), 1.3(d,3H,CH3
3. 2−メチル−7−フェニルインデン(3)
50g(0.226ミリモル)の2を450cm3のTHF/MeOH(2:1)に溶解し、12.8g(0.34モル)のホウ水素化ナトリウムを、0℃で撹拌しながら少量ずつ加えた。反応混合物をさらに18時間撹拌し、氷中に注ぎ込み、濃塩酸を加えてpH1にし、そして混合物をEt2Oで多数回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。減圧にて溶媒を除去し、この粗製物をさらに精製することなく1dm3のトルエンと混合し、2gのp−トルエンスルホン酸を加え、本混合物を2時間還流した。反応混合物を200cm3のNaHCO3飽和水溶液で洗浄し、減圧にて溶媒を除去した。500gのシリカゲル(ヘキサン/CH2Cl2)を通して濾過することによって粗製物を精製すると、42g(90%)の3が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.6(m,8H,a rom.H), 6.5(m,1H,H−C(3)), 3.4(s,2H, CH2), 2.1(s,3H,CH3
4. ジメチルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)シラン(4)
2OとO2を含まない200cm3のトルエンと、H2OとO2を含まない10cm3のTHFとの混合溶媒中に15g(72.7ミリモル)の3を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのヘキサン中2.5M溶液の29cm3(73ミリモル)を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、80℃で1時間加熱した。本バッチを引き続き0℃に冷却し、4.7g(36.4ミリモル)のジメチルジクロロシランを加えた。本混合物を80℃で1時間加熱し、次いで100cm3の水中に注ぎ込んだ。本混合物をEt2Oで多数回抽出し、有機相を合わせてMgSO4で乾燥した。溶媒をストリッピングした後に残留した粗製物を、300gのシリカゲル(ヘキサン/CH2Cl2)によりクロマトグラフ処理して、12.0g(70%)の4を得た。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.10〜7.70(m,16 H,arom.H), 6.80(m,2H,H−C(3)), 3.80(s ,2H,H−C(1)), 2.20(m,6H,CH3),−0.20(m, 6H,CH3Si)
5. 二塩化rac−ジメチルシリルビス(2−メチル−4−フェニルインデニ ル)ジルコニウム(5)
2OとO2を含まない100cm3のトルエン中に6.0g(12.9ミリモル)の4を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのヘキサン中2.5M溶液の10.6cm3(26ミリモル)を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を3時間還流した。ジリチオ塩(dilithio salt)の懸濁液を−25℃に冷却し、3.2g(13.6ミリモル)の四塩化ジルコニウムを加えた。本バッチを1時間にわたって室温に加温し、さらに1時間撹拌し、そしてG3ガラス濾過器により濾過した。残留物を50cm3のトルエンで抽出し、合わせた濾液からオイルポンプによる減圧下で溶媒を取り除くと、黄色粉末の形態の9.0gのメタロセンがラセミ体とメソ体との混合物(1:1)として得られた。粗製混合物を、それぞれの場合において20cm3の塩化メチレンと数回撹拌することによって純粋なラセミ化合物(5)を単離した。ラセミ化合物は黄色結晶粉末として残留し、メソ体は洗い落とされた。2.74g(33%)の純粋なラセミ化合物が得られた。
1H−NMR(300MHz,CDCl3): 7.0〜7.7(m,16H, arom.H), 6.9(s,2H,H−C(3)), 2.2(s,6H, CH3), 1.3(m,6H,CH3Si)
分子量: 626M+,正しい分解パターン
実施例B
二塩化rac−メチルフェニルシランジイルビス−(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(7)
1.メチルフェニルビス−(2−メチル−4−フェニルインデニル)シラン(6)2OとO2を含まない90mlのトルエンと、H2OとO2を含まない10mlのTHFとの混合溶媒中に10.3g(50ミリモル)の3を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのヘキサン中2.5M溶液の21ml(52ミリモル)を、アルゴン雰囲気下で室温にて加えた。本混合物を80℃で1時間加熱し、次いで0℃に冷却した。4.8g(25ミリモル)のメチルフェニルジクロロシランを加え、室温にて撹拌を一晩継続した。沈殿したLiClを濾過により分離し、減圧にて溶媒をストリッピングした後の残留粗製物を300gのシリカゲル(ヘキサン/CH2Cl2 9:1)によりクロマトグラフ処理して、4.6g(35%)の6を得た。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.8(m,16H, arom.H), 6.9(m,2H,H−C(3)), 3.9(m,2H, H−C(1)), 2.3(m,6H,CH3), −0.1(s,3H,C H3Si)
2. 二塩化rac−メチルフェニルシランジイルビス(2−メチル−4−フェ ニルインデニル)ジルコニウム(7)
2OとO2を含まない25mlのトルエン中に2.3g(4.4ミリモル)の6を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのヘキサン中2.5M溶液の3.6ml(8.9ミリモル)を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を80℃で3時間加熱した。ジリチオ塩の懸濁液を−30℃に冷却し、1.1g(4.5ミリモル)の四塩化ジルコニウムを加えた。本混合物を1時間にわたって室温に加温し、さらに1時間撹拌した。G3ガラス濾過器により濾過した後、濾液から溶媒を除去し、残留物を10mlの塩化メチレンから再結晶して、0.2gのラセミ体7をオレンジ色の結晶として得た。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.2(m,21H, arom.H), 6.9(m,2H,H−C(3)), 2.4(s,3H, CH3), 2.0(s,3H,CH3), 1.3(s,3H,CH3Si)。
質量スペクトル: 690M+,正しい分解パターン
実施例C
二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(4−フェニルインデニル)ジルコニウム(12)
1. 3−(2−フェニルフェニル)プロピオン酸(8)
14g(0.61ミリモル)のナトリウムを400cm3のH2Oを含まないEtOH中に溶解して得られる溶液に、93cm3(0.61ミリモル)のマロン酸ジエチルを50cm3のH2Oを含まないEtOH中に溶解して得られる溶液を室温で滴下した。次いで、150g(0.61ミリモル)の臭化2−フェニルベンジルを200cm3のH2Oを含まないEtOH中に溶解して得られる溶液を滴下し、本混合物を3時間還流した。102g(1.83モル)のKOHを150cm3のH2O中に溶解して得られる溶液を室温で滴下し、本混合物をさらに4時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物が完全に溶解するまでH2Oを残留物に加え、本混合物を濃塩酸によってpH1に酸性化した。生成した沈殿物を吸引濾過し、乾燥し、そして130℃で1時間加熱して、112g(81%)の8を粘稠な油状物として得た。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 9.1(s,1H,COOH), 6.9〜7.5(m,9H,arom.H), 2.3〜3.0(m,4H, 2CH2)。
2. 4−フェニル−1−インダノン(9)
102g(0.45モル)の8を37cm3(0.5モル)の塩化チオニル中に溶解して得られる溶液を、室温で18時間撹拌した。過剰の塩化チオニルを10ミリバールにて除去し、それぞれの場合において100cm3のトルエン中に繰り返し溶解することによって、油状残留物から塩化チオニルの付着性残留物を取り除き、そして減圧にてストリッピングを行った。
得られた酸塩化物に200cm3のトルエンを混合し、これを、72g(0.54モル)のAlCl3を1000cm3のトルエン中に懸濁させた懸濁液に10℃にて滴下した。反応混合物を80℃で1時間加熱し、1000gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によって酸性化してpH1とした。有機相を分離し、水相をそれぞれ200cm3のEt2Oで3回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥すると、96g(96%)の9が得られ、これをさらに精製することなく次の反応に使用した。
1H−NMR(1000MHz,CDCl3): 6.9〜7.5(m,8H, arom.H), 2.5〜3.4(m,4H,2CH2)。
3. 7−フェニルインデン(10)
86g(0.41モル)の9を300cm3のTHF/メタノール(2:1)に溶解して得られる溶液に、23g(0.62モル)のNaBH4を0℃にて少量ずつ加えた。反応混合物を室温で18時間撹拌し、300gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸を加えてpHを1とし、本混合物をEt2Oで多数回抽出した。合わせた有機相をNaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、MgSO4で乾燥し、そして減圧にて溶媒を除去した。
得られた粗製物に1000cm3のトルエンを混合し、4.5gのp−トルエンスルホン酸を加え、反応混合物を水分離器を使用して2時間還流し、250cm3のNaHCO3飽和水溶液で3回洗浄し、そして溶媒を減圧にて除去した。0.1ミリバールにて96〜108℃で蒸留すると、33g(41%)の10が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.1〜7.7(m,8H,a rom.H), 6.9および6.5(2m,2H,CH), 3.5(m, 2H,CH2)。
4. ジメチルビス(4−フェニルインデニル)シラン(11)
2OとO2を含まない100cm3のトルエンと、H2OとO2を含まない5mlのTHFとの混合溶媒中に10g(50ミリモル)の10を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の18.7cm3(50ミリモル)を室温にて加え、本混合物を80℃で2時間加熱した。引き続きこの黄色懸濁液を0℃に冷却し、3.2g(25ミリモル)のジメチルジクロロシランを加えた。反応混合物を80℃でさらに1時間加熱し、次いで50cm3のH2Oで洗浄した。減圧にて溶媒を除去し、残留物を−20℃にてヘプタンから再結晶すると、6.7g(62%)の11が無色結晶(m.p.109〜110℃)として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.7(m,18H, arom.H,H−C(3)), 6.8(dd,2H,H−C(2)), 3.8(m,2H,H−C(1)), −0.2(s,6H,CH3Si)。
5. 二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(4−フェニルインデニル)ジ ルコニウム(12)
2OとO2を含まない70cm3のEt2O中に6.6g(16ミリモル)の11を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の12cm3(32ミリモル)を、アルゴン雰囲気下にて室温で加え、本混合物を3時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、H2OとO2を含まない50mlのヘキサンを残留物に加えてG3シュレンクガラス濾過器により濾過し、H2OとO2を含まない50mlのヘキサンで洗浄し、そして乾燥した(室温にて0.1ミリバール)。
3.6g(16ミリモル)の四塩化ジルコニウムを80cm3の塩化メチレン中に懸濁して得られる懸濁液に、ジリチオ塩を−78℃にて加え、本混合物を18時間にわたって磁気撹拌しながら室温に加温した。本バッチをG3ガラス濾過器により濾過し、残留物をトータル200cm3の塩化メチレンで数回に分けて抽出した。合わせた濾液から減圧にて溶媒を除去し、塩化メチレン/ヘキサン(1:1)から再結晶した。ラセミ体とメソ体(1:1)の混合物5.6gが得られた。塩化メチレンからさらに再結晶すると、黄色結晶の形態のラセミ錯体(racemic complex)が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.8(m,22H, arom.H,およびH−C(3)), 6.1(d,2H,H−C(2)), 1.1(s,6H,CH3Si)。
質量スペクトル: 598M+,正しい分解パターン
実施例D
二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(17)
1. (±)−2−(2−フェニルベンジル)酪酸(13)
23g(1モル)のナトリウムをH2Oを含まない400cm3のEtOH中に溶解して得られた溶液に、188g(1モル)のエチルマロン酸ジエチルを100cm3のH2Oを含まないEtOH中に溶解して得られる溶液を室温にて滴下した。次いで、247g(1モル)の臭化2−フェニルベンジルを300cm3のH2Oを含まないEtOH中に溶解して得られた溶液を滴下し、本混合物を3時間還流した。170g(3モル)のKOHを300cm3のH2O中に溶解して得られた溶液を室温にて加え、本混合物をさらに4時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物が完全に溶解するまでH2Oを残留物に加え、そして本混合物を濃塩酸によってpH1に酸性化した。生成した沈殿物を吸引濾過し、乾燥し、そして130℃で1時間加熱すると、236g(93%)の13が粘稠な油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 10.3(s,1H,COOH) , 7.0〜7.3(m,9H,arom.H), 2.5〜3.0(m,3 H,CHおよびCH2), 1.5〜1.9(m,2H,CH2), 0.9(t ,3H,CH3)。
2. (±)−2−エチル−4−フェニル−1−インダノン(14)
236g(0.93モル)の13を81cm3(1.2モル)の塩化チオニル中に溶解して得られた溶液を、室温で18時間撹拌した。過剰の塩化チオニルを10ミリバールにて除去し、それぞれの場合において200cm3のトルエン中に繰り返し溶解することによって、油状残留物から塩化チオニルの付着性残留物を取り除き、そして減圧にてストリッピングを行った。
得られた酸塩化物に400cm3のトルエンを混合し、これを、133g(1.0モル)のAlCl3を2000cm3のトルエン中に懸濁させた懸濁液に10℃にて滴下した。反応混合物を80℃で1時間加熱し、2000gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によって酸性化してpH1とした。有機相を分離し、水相をそれぞれ200cm3のEt2Oで3回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥すると、187g(85%)の14が得られ、これをさらに精製することなく次の反応に使用した。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.8(m,8H,a rom.H), 3.1〜3.4(m,1H,H−C(3)), 2.5〜2.
9(m,2H,H−C(2)およびH−C(3)), 1.3〜2.0(m, 2H,CH2), 0.9(t,3H,CH3)。
3. 2−エチル−7−フェニルインデン(15)
50g(0.21モル)の14を600cm3のTHF/メタノール(2:1)中に溶解して得られた溶液に、8g(0.21モル)のNaBH4を0℃で少量ずつ加え、反応混合物を室温で18時間撹拌し、600gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸を加えてpHを1とし、そして本混合物をEt2Oで多数回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。
得られた粗製物に1000cm3のトルエンを混合し、4.5gのp−トルエンスルホン酸を加え、水分離器を使用して反応混合物を2時間還流し、250cm3のNaHCO3飽和水溶液で3回洗浄し、そして減圧にて溶媒を除去した。135℃にて0.1ミリバールで蒸留すると、33gの15が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.5(m,8H,arom.H), 6.5(m,1H,CH), 3.2(m,2H,CH2), 2.5(dq,2H,CH2), 1.1(t,3H,CH3)。
4. ジメチルビス(2−エチル−4−フェニルインデニル)シラン(16)
2OとO2を含まない160cm3のトルエンと、H2OとO2を含まない8mlのTHFとの混合溶媒中に17g(77ミリモル)の15を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の29cm3(77ミリモル)を室温にて加え、80℃で2時間加熱した。黄色懸濁液を引き続き0℃に冷却し、5g(38ミリモル)のジメチルクロロシランを加えた。反応混合物を80℃でさらに1時間加熱し、次いで100cm3のH2Oで洗浄した。減圧にて溶媒を除去し、残留物を200gのシリカゲル(ヘキサン/CH2Cl2 9:1)によりクロマトグラフ処理して、9g(47%)の16を粘稠な油状物として得た。
1H−NMR(100MHz,CDCl3):6.97〜7.4(m,16H, arom.H), 6.5(m,2H,H−C(3)), 3.7(m,2H, H−C(1)), 2.4(m,4H,CH2), 1.1(t,6H,CH3) , −0.1(s,6H,CH3Si)。
5. 二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−エチル−4−フェニルイ ンデニル)ジルコニウム(17)
2OとO2を含まない50cm3のEt2O中に5.6g(11ミリモル)の16を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の8.4cm3を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を3時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物にH2OとO2を含まない50mlのヘキサンを混合してこれをG3シュレンクガラス濾過器により濾過し、H2OとO2を含まない50mlのヘキサンで洗浄し、そして乾燥した(0.1ミリバール,室温)。
2.5g(11ミリモル)の四塩化ジルコニウムを50cm3の塩化メチレン中に懸濁させた懸濁液に、ジリチオ塩を−78℃にて加え、磁気撹拌しながら、18時間にわたって本混合物を室温に加温した。本バッチをG3ガラス濾過器により濾過し、次いで残留物を、トータル100cm3の塩化メチレンを少量ずつ使用して抽出した。合わせた濾液から減圧下にて溶媒を取り除き、トルエン/ヘキサン(1:1)から再結晶すると、ラセミ体とメソ体との混合物(1:1)が2g(27%)得られた。トルエンからさらに再結晶すると、黄色結晶の形態のラセミ錯体が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 6.8〜7.7(m,16H, arom.H), 6.6(m,2H,H−C(3)), 2.3〜3.9(m ,4H,CH2), 1.0〜1.4(m,12H,CH3およびCH3Si)。
質量スペクトル: 654+,正しい分解パターン
実施例E
二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル)ジルコニウム(24)
1. 2−(1−ナフチル)トルエン(18)
13.9g(0.57モル)のマグネシウム削りくずをH2Oを含まない150mlのEt2O中に浸し、5gの2−ブロモトルエンと数片のヨウ素によってグリニャール反応を開始させた。次いで、93g(0.57モル)の1−ブロモトルエンをH2Oを含まない150mlのEt2O中に溶解して得られる溶液を、反応混合物が沸騰状態を保持するような速度で滴下した。添加完了後、マグネシウムが完全に反応するまで沸騰を継続させた。
次いで、次いでこのグリニャール溶液を、118g(0.57モル)の1−ブロモナフタレンと3.5gの二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルを800cm3のトルエン中に溶解して得られる溶液に、内部温度が50℃を越えないような速度で滴下した。本混合物をさらに3時間還流し、10%濃度の塩酸を500ml加え、有機相を分離し、減圧にて有機相から溶媒を除去した。シリカゲル(ヘキサン)を通して濾過すると、115g(92%)の18が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.2〜8.0(m,11H, arom.H), 2.0(s,3H,CH3)。
2. 臭化2−(1−ナフチル)ベンジル(19)
114g(0.52モル)の18と103g(0.58モル)のN−ブロモ−スクシンイミドを室温にて2000cm3のテトラクロロメタン中に溶解し、3gのアゾビスイソブチロニトリルを加え、本混合物を4時間還流した。沈殿したスクシンイミドを濾別し、減圧にて溶媒を除去し、そして残留物を、1000gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン 9:1)を通して濾過することにより精製すると、141g(82%)の19が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHZ,CDCl3): 7.1〜8.0(m,11H, arom.H), 4.2(q,2H,CH2Br)。
3. (±)−2−(2−(1−ナフチル)ベンジル)プロピオン酸(20)
10g(0.43ミリモル)のナトリウムをH2Oを含まない100cm3のEtOH中に溶解して得られる溶液に、75g(0.43ミリモル)のメチルマロン酸ジエチルをH2Oを含まない50cm3のEtOH中に溶解して得られる溶液を室温にて滴下した。次いで、140g(0.43ミリモル)の臭化2−フェニルベンジルをH2Oを含まない200cm3のEtOH中に溶解して得られる溶液を滴下し、本混合物を3時間還流した。85g(1.3モル)のKOHを100cm3のH2O中に溶解して得られる溶液を室温にて加え、本混合物をさらに4時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物が完全に溶解するまでH2Oを残留物に加え、本混合物を濃塩酸によってpH1に酸性化した。生成した沈殿物を吸引濾過し、乾燥し、そして130℃で1時間加熱すると、96g(77%)の20が粘稠な油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 10.1(s,1H,COOH) , 6.9〜8.0(m,11H,arom.H), 2.3〜3.0(m, 3H,CH2およびCH), 0.8(d,3H,CH3)。
4. (±)−2−メチル−4−(1−ナフチル)−1−インダノン(21)
96g(0.33モル)の20を37cm3(0.5モル)の塩化チオニル中に溶解して得られた溶液を、室温で18時間撹拌した。過剰の塩化チオニルを10ミリバールにて除去し、それぞれの場合において100cm3のトルエン中に繰り返し溶解し、そして減圧にてストリッピングすることによって、油状残留物から塩化チオニルの付着性残留物を取り除いた。
得られた酸塩化物に200cm3のトルエンを混合し、これを、44g(0.33モル)のAlCl3を1000cm3のトルエン中に懸濁させた懸濁液に10℃にて滴下した。滴下完了後、本混合物を80℃にて3時間加熱し、1000gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によってpH1に酸性化した。有機相を分離し、水相をそれぞれ200cm3の塩化メチレンで3回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。1000gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン)によりクロマトグラフィー処理すると、12g(13%)の21が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.3〜8.0(m,10H, arom.H), 2.2〜3.2(m,3H,CH2およびCH), 1. 2(d,3H,CH3)。
5. 2−メチル−7−(1−ナフチル)インデン(22)
12g(44ミリモル)の21を100cm3のTHF/メタノール(2:1)中に溶解して得られた溶液に、1.3g(33ミリモル)のNaBH4を0℃にて加え、本反応混合物を室温で18時間撹拌し、100gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によりpH1に酸性化し、そしてEt2Oで多数回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。
こうして得られた粗製物に200cm3のトルエンを混合し、0.5gのp−トルエンスルホン酸を加え、本反応混合物を水分離器を使用して2時間還流し、50cm3のNaHCO3飽和水溶液で3回洗浄し、減圧にて溶媒を除去した。200gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン)を通して濾過すると、10g(86%)の22が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.0(m,10H, arom.H), 6.6(m,1H,CH), 3.0(m,2H,CH2) , 2.0(m,3H,CH3)。
6. ジメチルビス(2−メチル−4−(1−ナフチル)インデニル)シラン(2 3)
2OとO2を含まない100cm3のトルエンと、H2OとO2を含まない5mlのTHFとの混合溶媒中に10g(38ミリモル)の22を溶解して得られた溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の14.4cm3(50ミリモル)を室温にて加え、本混合物を80℃にて2時間加熱した。この黄色懸濁液を0℃に冷却し、2.5g(19ミリモル)のジメチルジクロロシランを加えた。反応混合物を80℃にてさらに1時間加熱し、次いで50cm3のH2Oで洗浄した。減圧にて溶媒を除去し、残留物を−20℃にてヘプタンから再結晶すると、8.2g(75%)の23が無色の結晶として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.2〜8.1(m,20H, arom.H), 6.4(m,2H,H−C(3)), 4.0(m,2H, H−C(1)), −0.1(s,6H,CH3Si)。
7. 二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(1−ナフ チル)インデニル)ジルコニウム(24)
2OとO2を含まない70cm3のEt2O中に8.0g(14ミリモル)の23を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の10.5cm3を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を3時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物にH2OとO2を含まない50mlのヘキサンを混合してこれをG3シュレンクガラス濾過器により濾過し、H2OとO2を含まない50mlのヘキサンで洗浄し、そして乾燥した(0.1ミリバール,室温)。
3.2g(14ミリモル)の四塩化ジルコニウムを80cm3の塩化メチレン中に懸濁させた懸濁液に、ジリチオ塩を−78℃にて加え、磁気撹拌しながら、18時間にわたって本混合物を室温に加温した。本バッチをG3ガラス濾過器により濾過し、次いで残留物を、トータル400cm3の塩化メチレンを何回かに分けて使用して抽出した。合わせた濾液から減圧下にて溶媒を取り除き、塩化メチレンから再結晶すると、ラセミ体とメソ体との混合物(1:1)が1.5g(15%)得られた。塩化メチレンからさらに再結晶すると、黄色結晶の形態のラセミ錯体が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.0(m,22H, arom.H), 6,5(s,2H,H−C(3)), 2.2(s,6H, CH3), 1.3(s,6H,CH3Si)。
質量スペクトル: 729+,正しい分解パターン
実施例F
二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)インデニル)ジルコニウム(31)
1. 2−(2−ナフチル)トルエン(25)
14g(0.57モル)のマグネシウム削りくずをH2Oを含まない150mlのEt2O中に浸し、5gの2−ブロモトルエンと数片のヨウ素によってグリニャール反応を開始させた。次いで、95g(0.58モル)の1−ブロモトルエンをH2Oを含まない450mlのEt2O中に溶解して得られる溶液を、反応混合物が沸騰状態を保持するような速度で滴下した。添加完了後、マグネシウムが完全に反応するまで沸騰を継続させた。
次いで、次いでこのグリニャール溶液を、120g(0.57モル)の2−ブロモナフタレンと3.5gの二塩化ビス(トリフェニルホスフィン)ニッケルを800cm3のトルエン中に溶解して得られる溶液に、内部温度が50℃を越えないような速度で滴下した。本混合物をさらに3時間還流し、10%濃度の塩酸を500ml加え、有機相を分離し、減圧にて有機相から溶媒を除去した。シリカゲル(ヘキサン)を通して濾過すると、107g(87%)の25が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.9(m,11H, arom.H), 1.9(s,3H,CH3)。
2. 臭化2−(2−ナフチル)ベンジル(26)
105g(0.48モル)の25と90g(0.5モル)のN−ブロモ−スクシンイミドを室温にて2000cm3のテトラクロロメタン中に溶解し、3gのアゾビスイソブチロニトリルを加え、本混合物を4時間還流した。沈殿したスクシンイミドを濾別し、減圧にて溶媒を除去し、そして残留物を、1000gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン 9:1)を通して濾過することにより精製すると、112g(79%)の26が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHZ,CDCl3): 6.9〜8.0(m,11H, arom.H), 4.1(s,2H,CH2Br)。
3. (±)−2−(2−(2−ナフチル)ベンジル)プロピオン酸(27)
8.5g(0.37ミリモル)のナトリウムをH2Oを含まない100cm3のEtOH中に溶解して得られた溶液に、70g(0.37ミリモル)のメチルマロン酸ジエチルをH2Oを含まない50cm3のEtOH中に溶解して得られる溶液を室温にて滴下した。次いで、110g(0.37ミリモル)の26をH2Oを含まない200cm3のEtOH中に溶解して得られる溶液を滴下し、本混合物を3時間還流した。62g(1.1モル)のKOHを100cm3のH2O中に溶解して得られた溶液を室温にて加え、本混合物をさらに4時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物が完全に溶解するまでH2Oを残留物に加え、本混合物を濃塩酸によってpH1に酸性化した。生成した沈殿物を吸引濾過し、乾燥し、そして130℃で1時間加熱すると、96g(84%)の27が粘稠な油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 10.9(s,1H,COOH) , 7.0〜8.1(m,11H,arom.H), 2.3〜3.0(m, 3H,CH2およびCH), 1.0(d,3H,CH3)。
4. (±)−2−メチル−4−(2−ナフチル)−1−インダノン(28)
89g(0.31モル)の27を37cm3(0.5モル)の塩化チオニル中に溶解して得られた溶液を、室温で18時間撹拌した。過剰の塩化チオニルを10ミリバールにて除去し、それぞれの場合において100cm3のトルエン中に繰り返し溶解し、そして減圧にてストリッピングすることによって、油状残留物から塩化チオニルの付着性残留物を取り除いた。
得られた酸塩化物に200cm3のトルエンを混合し、これを、44g(0.33モル)のAlCl3を1000cm3のトルエン中に懸濁させた懸濁液に10℃にて滴下した。滴下完了後、本混合物を80℃にて3時間加熱し、1000gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によって酸性化してpH1とした。有機相を分離し、水相をそれぞれ200cm3の塩化メチレンで3回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。100gのシリカゲル(ヘキサン/AeOEt)によりクロマトグラフィー処理すると、27g(33%)の28が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.1〜8.0(m,10H, arom.H), 2.2〜3.3(m,3H,CH2およびCH), 1. 1(d,3H,CH3)。
5. 2−メチル−7−(2−ナフチル)インデン(29)
27g(100ミリモル)の28を200cm3のTHF/メタノール(2:1)中に溶解して得られた溶液に、3.8g(100ミリモル)のNaBH4を0℃にて加え、本反応混合物を室温で18時間撹拌し、100gの氷中に注ぎ込み、濃塩酸によりpH1に酸性化し、そして本混合物をEt2Oで多数回抽出した。有機相を合わせて、NaHCO3飽和水溶液およびNaCl飽和水溶液で洗浄し、そしてMgSO4で乾燥した。
こうして得られた粗製物に500cm3のトルエンを混合し、1.5gのp−トルエンスルホン酸を加え、本反応混合物を水分離器を使用して2時間還流し、50cm3のNaHCO3飽和水溶液で3回洗浄し、減圧にて溶媒を除去した。200gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン)を通して濾過すると、18.4g(72%)の29が無色の油状物として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.0(m,10H, arom.H), 6.6(m,1H,CH), 3.0(m,2H,CH2) , 2.0(m,3H,CH3)。
6. ジメチルビス(2−メチル−4−(2−ナフチル)インデニル)シラン(3 0)
2OとO2を含まない70cm3のトルエンと、H2OとO2を含まない4mlのTHFとの混合溶媒中に18g(70ミリモル)の29を溶解して得られた溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の26cm3(70ミリモル)を室温にて加え、本混合物を80℃にて2時間加熱した。この黄色懸濁液を0℃に冷却し、4.5g(35ミリモル)のジメチルジクロロシランを加えた。反応混合物を80℃にてさらに1時間加熱し、次いで50cm3のH2Oで洗浄した。減圧にて溶媒を除去し、残留物を−20℃にてヘプタンから再結晶すると、10.8g(54%)の30が無色の結晶として得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.1(m,20H, arom.H), 6.4(m,2H,H−C(3)), 4.0(m,2H, H−C(1)), −0.1(s,6H,CH3Si)。
7. 二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−(2−ナフ チル)インデニル)ジルコニウム(31)
2OとO2を含まない70cm3のEt2O中に10.5g(18ミリモル)の30を溶解して得られる溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の13.6cm3を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を3時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物にH2OとO2を含まない50mlのヘキサンを混合してこれをG3シュレンクガラス濾過器により濾過し、H2OとO2を含まない50mlのヘキサンで洗浄し、乾燥した(0.1ミリバール,室温)。
4.2g(18ミリモル)の四塩化ジルコニウムを80cm3の塩化メチレン中に懸濁させた懸濁液に、ジリチオ塩を−78℃にて加え、磁気撹拌しながら、18時間にわたって本混合物を室温に加温した。本バッチをG3ガラス濾過器により濾過し、次いで残留物を、トータル400cm3の塩化メチレンを何回かに分けて使用して抽出した。合わせた濾液から減圧にて溶媒を取り除き、塩化メチレンから再結晶すると、ラセミ体とメソ体との混合物(1:1)が3.1g(23%)得られた。塩化メチレンからさらに再結晶すると、黄色結晶の形態のラセミ錯体が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.0(m,22H, arom.H), 6.9(s,2H,H−C(3)), 2.2(s,6H, CH3), 1.3(s,6H,CH3Si)。
実施例G
二塩化rac−エタンジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)ジルコニウム(33)
1. 1,2−ビス(2−メチル−4−フェニルインデニル)エタン(32)
50g(0.24モル)の3を500mlのTHF中に溶解して得られた溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の90cm3(0.24モル)を加えた。本混合物を60℃で2時間撹拌し、−78℃に冷却し、22.5g(0.12モル)のジブロモエタンを加え、18時間にわたって室温に加温した。反応混合物を50cm3のH2Oで洗浄し、減圧にて溶媒を除去し、得られた残留物を500gのシリカゲル(ヘキサン/塩化メチレン 9:1)によりクロマトグラフィー処理すると、2.5g(5%)の32が黄色油状物として得られた。この油状物は−20℃で徐々に固化した。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜8.1(m,20H, arom.H), 6.4(m,2H,H−C(3)), 4.0(m,2H, H−C(1)), −0.1(s,6H,CH3Si)。
2. 二塩化rac−エタンジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニル) ジルコニウム(33)
2OとO2を含まない20mlのEt2O中に2.3g(5ミリモル)の32を溶解して得られた溶液に、ブチルリチウムのトルエン中20%濃度溶液の4cm3(10ミリモル)を、アルゴン雰囲気下で室温にて加え、本混合物を3時間還流した。減圧にて溶媒を除去し、残留物にH2OとO2を含まない30mlのヘキサンを混合してG3シュレンクガラス濾過器を通して濾過し、H2OとO2を含まない30mlのヘキサンで洗浄し、乾燥した(0.1ミリバール,室温)。
1.2g(5ミリモル)の四塩化ジルコニウムを30cm3の塩化メチレン中に懸濁して得られる懸濁液に、ジリチオ塩を−78℃にて加え、本混合物を、磁気撹拌しながら18時間にわたって室温に加温した。本バッチをG3ガラス濾過器を通して濾過し、トータル100cm3の塩化メチレンを何回かに分けて、残留物を抽出した。合わせた濾液から減圧にて溶媒を除去し、塩化メチレン/ヘキサンから再結晶すると、ラセミ体とメソ体との混合物(1:1)が0.5g(18%)得られた。トルエンからさらに再結晶すると、黄色結晶の形態のラセミ錯体が得られた。
1H−NMR(100MHz,CDCl3): 7.0〜7.7(m,16H, arom.H), 6.6(m,2H,H−C(3)), 3.4〜4.1(m ,4H,H2C−CH2), 2.1(s,6H,CH3)。
質量スペクトル: 598+,正しい分解パターン
実施例H
Me 2 Si(2−Me−2−Ph−インデニル) 2 ZrMe〔BPh 4 〕(35)
1. rac−ジメチルシランジイルビス(2−メチル−4−フェニルインデニ ル)ジメチルジルコニウム(34)
2OとO2を含まない10cm3のEt2O中に0.5g(0.8ミリモル)のrac−5を溶解して得られた溶液に、メチルリチウムのEt2O中1.6M(1.6ミリモル)溶液の1cm3を−30℃にて加え、本混合物を0℃で1時間撹拌した。減圧にて溶媒を除去し、残留物にH2OとO2を含まない20cm3のヘキサンを混合し、G3ガラス濾過器を通して濾過すると、0.34g(72%)の34が得られた。
質量スペクトル: 588M+,正しい分解パターン
2. Me 2 Si(2−Me−4−Ph−インデニル) 2 ZrMe〔BPh 4 〕(3 5)
0.25gのトリブチルアンモニウムテトラフェニルボレートを30cm3のトルエン中に溶解して得られた溶液に、0.2g(0.3ミリモル)の34を0℃にて加えた。本混合物を撹拌しながら50℃に加温し、この温度で15分撹拌した。本溶液の少量を使用して重合の検討を行った。
実施例1
16dm3容量の乾燥した反応器を先ず窒素で、次いでプロピレンでフラッシングし、10dm3の液体プロピレンを充填した。メチルアルミノキサンのトルエン溶液30cm3を加え、本バッチを30℃で15分撹拌した。
これと並行して、メチルアルミノキサンのトルエン溶液20cm3(27ミリモルのAl)中に1.1mgのrac−5を溶解し、15分間静置することによって反応させた。次いで本溶液を反応器中に導入し、50℃の重合温度に加熱し(4℃/分)、そしてこの重合系を冷却することにより50℃で1時間保持した。20cm3のイソプロパノールを加えることによって重合を停止させた。過剰のモノマーをガス形態にて除去し、減圧にてポリマーを乾燥すると、0.9kgのポリプロピレンが得られた。反応器においては、内壁と撹拌機に対し薄い付着物が認められた。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり818kgのPPであった。VI=905cm3/g; m.p.=159.4℃; II=98.8%; mmmm=95.4%; Mw=1,100,000g/モル; Mw/Mn=2.5
実施例2
使用した触媒が0.9mgのrac−5であり、そして重合温度が70℃であること以外は、実施例1の重合を繰り返した。1.4kgのポリプロピレンが得られた。反応器においては、内壁と撹拌機に対し厚い付着物が認められた。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり1,555kgのPPであった。VI=719cm3/g; m.p.=157.7℃
実施例3
“MAO on SiO2”の懸濁液22cm3(49ミリモルのAl)を、アルゴン雰囲気下にてG3シュレンクガラス濾過器中に導入し、4.5mgのrac−5を10cm3のトルエン中に溶解して得られた溶液(7.2マイクロモルのZr)を加えた。反応混合物を室温で30分撹拌し、このとき反応混合物の色が赤に変わり、そして徐々に薄れていった。本混合物を濾過し、得られた固体を10cm3のヘキサンで3回洗浄した。ヘキサンを含有したフィルター残留物を20cm3のヘキサン中に再び懸濁させ、重合の検討を行った。
これと並行して、16dm3容量の乾燥した反応器を先ず窒素で、次いでプロピレンでフラッシングし、10dm3の液体プロピレンを充填した。3cm3のトリイソブチルアルミニウム(高純度,12ミリモル)を30cm3のヘキサンで希釈してこれを反応器中に導入し、本バッチを30℃で15分間撹拌した。次いで触媒懸濁液を反応器中に導入し、50℃の重合温度に加熱し(4℃/分)、そして本重合系を冷却することにより50℃にて1時間保持した。20cm3のイソプロパノールを加えることによって重合を停止させた。300gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物は認められなかった。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり67kgのPPであった。VI=1380cm3/g; m.p.=156℃
実施例4
“MAO on SiO2”の懸濁液13cm3(29ミリモルのAl)、および1.8mgのrac−5(2.9マイクロモルのZr)を使用したこと以外は、実施例3に記載の担持触媒系の合成を繰り返した。
実施例3の場合と同様に、70℃にて重合を行った。420gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物は認められなかった。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり233kgのPPであった。VI=787cm3/g; m.p.=149.5℃.
実施例5
“MAO on SiO2”の懸濁液150cm3(335ミリモルのAl)、および44.2mgのrac−5(7.03マイクロモルのZr)を使用し、そして反応混合物を室温で60分撹拌したこと以外は、実施例3に記載の担持触媒系の合成を繰り返した。次いで固体を濾別し、50cm3のヘキサンで3回洗浄した。ヘキサンを含有したフィルター残留物を減圧にて乾燥すると、さらさらした淡いピンク色の粉末が得られた。33.3gの乾燥した担持触媒が得られた。
重合に際しては、この乾燥触媒の2.98g(4mg=Zrの6.3マイクロモル)を20cm3のヘキサン中に再懸濁させた。
実施例3の場合と同様に70℃にて重合を行った。1.05kgのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物は認められなかった。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり263kgのPPであった。VI=944cm3/g; m.p.=156℃.
実施例6
1.5dm3容量の乾燥した反応器を窒素でフラッシングし、20℃にて750cm3のベンジン留分〔沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物は取り除かれている(“Exxsol 100/120”)〕を仕込んだ。次いで反応器のガススペースを、8バールのプロピレンを導入し、圧力を解放し、そしてこの手順を4回繰り返すことによってフラッシングして窒素を追い出した。次いでメチルアルミノキサンのトルエン溶液3.75cm3(MAOの10重量%)を加えた。反応器内容物を撹拌しながら15分間にわたって30℃に加熱し、そして500rpmの撹拌速度にてプロピレンを加えることによって、全体の圧力を8バールになるようセットした。
これと並行して、0.1mgのrac−5をメチルアルミノキサンのトルエン溶液1.25cm3中に溶解し、15分間静置することによって完全に反応させた。次いで本溶液を反応器中に導入し、重合系を50℃の温度に加熱し、そして適切に冷却することによって1時間この温度に保持した。この時間中、プロピレンを適切に供給することによって圧力を8バールに保持し、2cm3のイソプロパノールを加えることによって反応を停止させ、得られたポリマーを濾別し、そして減圧にて乾燥した。
16gのポリプロピレンが得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物が認められた。触媒活性は、(メタロセン1g×1時間×1バール)当たり20kgのPPであった。VI=833cm3/g; m.p.=159℃.
実施例7
重合温度が60℃であること以外は、実施例6に記載の重合を繰り返した。
35gのポリプロピレンが得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物が認められた。触媒活性(CTYred)は、(メタロセン1g×1時間×1バール)当たり44kgのPPであった。VI=484cm3/g; m.p.=159℃.
実施例8
重合温度が70℃であること以外は、実施例6に記載の重合を繰り返した。
88gのポリプロピレンが得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対し付着物が認められた。触媒活性(CTYred)は、(メタロセン1g×1時間×1バール)当たり110kgのPPであった。VI=414cm3/g; m.p.=159℃.
実施例9〜12
手順は実施例2に記載の通りである。しかしながら、液体プロピレンで充填する前に水素を計量した。
実施例 H2のdm2 メタロセンの活性〔(メタロセン1g VI
(s.t.) ×1時間)当たりのPPのkg〕 〔cm3/g〕
9 1.5 1640 495
10 3 1590 212
11 4.5 1720 142
12 200 1580 17
実施例9〜12は、本発明によるメタロセンの良好な水素利用状況を示している。ワックス領域への分子量調節が可能である(実施例12参照)。
実施例13
手順は実施例3に記載の通りである。しかしながら、触媒を加える前に0.2バールの水素を反応器に導入し、重合温度は60℃とした。しかしながら、重合時にエチレンを均一な速度で計量導入した。トータルで12gのエチレンを反応器中に導入した。0.4kgのエチレンコポリマーが得られた。本メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり88kgのコポリマーであった。ポリマーのエチレン含量は2.4重量%であり、エチレンは主として独立した単位(isolated unit)として組み込まれていた。VI=200cm3/g; 融点143℃。
実施例14
手順は実施例13に記載の通りである。しかしながら、重合時にトータル34gのエチレンを導入した。7重量%のエチレンを含有した0.38kgのエチレン−プロピレンコポリマーが得られた。VI=120cm3; 融点121℃。
実施例15
手順は実施例4に記載の通りである。しかしながら、重合時に4gのエチレンを導入し、重合の前に0.1バールの水素を導入した。0.52kgのエチレン−プロピレンコポリマーが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり286kgのコポリマーであった。ポリマーのエチレン含量は6.1重量%であり、エチレンの大部分は独立した単位として組み込まれていた。VI=150cm3/g; 融点116℃。
実施例16
150dm3容量の乾燥した反応器を窒素でフラッシングし、20℃にて80dm3のベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が取り除かれている)を充填した。次いで反応器のガススペースを、2バールのプロピレンを導入し、圧力を解放し、そしてこの手順を4回繰り返すことによってフラッシングして窒素を追い出した。50リットルの液体プロピレンを加えた後、メチルアルミノキサンのトルエン溶液64cm3(100ミリモルのAlに相当,凝固点降下法によれば分子量1080g/モル)を加え、そして反応器内容物を50℃に加熱した。水素を導入することによって、反応器のガススペースに2.0%の水素含量をもたせ、そして第1の重合工程時に引き続き導入することによってこの水素含量を一定に保持した。
9.8mgのrac−7をメチルアルミノキサンのトルエン溶液32ml(50ミリモルのAlに相当する)中に溶解し、15分間静置後に本溶液を反応器中に導入した。第1の重合工程において、重合を50℃で5時間行った。次いでガス状成分を3バールの反応器圧力で除去し、2000gのエチレンガスを供給した。この操作時に反応器の圧力は8バールに増大し、40℃にてさらに14時間重合を続けた後、CO2ガスによって反応を停止させた。
18.6kgのブロックコポリマーが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり99.9kgのコポリマーであった。VI=230cm3/g; MFI(230/5)=11dg/分,MFI(230/2.16)=3.7dg/分; 第1の重合工程におけるポリマーの融点:159℃; 第2の重合工程におけるポリマーのガラス転移温度:−38℃。このブロックコポリマーは5%のエチレンを含有した。本生成物の分別によれば、69重量%のホモポリマーと31重量%のコポリマーという組成が得られ、このとき前記コポリマーは15重量%のエチレン含量を有し、平均C2ブロック長は2.2であった。
実施例16a
手順は実施例16に記載の通りである。
3mgのrac−24をメチルアルミノキサンのトルエン溶液32ml(50ミリモルのAlに相当する)中に溶解し、15分静置後に反応器中に導入した。第1の重合工程において、50℃で2.5時間重合を行った。3バールの反応器圧力にてガス状成分を除去し、3000gのエチレンを供給した。この操作時に反応器の圧力は8バールに増大し、40℃にてさらに8時間重合を続けた後、CO2ガスによって反応を停止させた。
16.5kgのブロックコポリマーが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり524kgのコポリマーであった。VI=480cm3/g; MFI(230/5)=2dg/分; 第1の重合工程におけるポリマーの融点:162℃; 第2の重合工程におけるポリマーのガラス転移温度:−54℃。このブロックコポリマーは15%のエチレンを含有していた。
実施例17
手順は実施例1に記載の通りである。但し、12.5mgのメタロセンrac−7を使用した。1.5kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり120kgのPPであった。VI=1050cm3/g; 融点159℃。
実施例18
手順は実施例2に記載の通りである。但し、4.1mgのメタロセンrac−7を使用した。1.3kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり317kgのPPであった。VI=555cm3/g; 融点157℃。
比較例A
手順は実施例1に記載の通りである。但し、12.5mgの二塩化rac−フェニル(メチル)シランジイルビス(2−メチル−1−インデニル)ジルコニウムを使用した。1.35kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり108kgのPPであった。VI=1050cm3/g; 融点149℃。
比較例B
手順は実施例1に記載の通りである。但し、12.5mgの二塩化rac−フェニル(メチル)シランジイルビス(1−インデニル)ジルコニウムを使用した。0.28kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり22.4kgのPPであった。VI=74cm3/g; 融点141℃。
実施例19
手順は実施例1に記載の通りである。但し、3.3mgのrac−24を使用した。0.78kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり237kgのPPであった。VI=1700cm3/g; 融点163℃; Mw=2.1×106g/モル; MFI(230/21.6)=1dg/分; Mw/Mn=2.1。
実施例19a
手順は実施例2に記載の通りである。但し、1.0mgのrac−24を使用した。1.2kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり1200kgのPPであった。VI=1100cm3/g; 融点161℃。
実施例20
手順は実施例1に記載の通りである。但し、重合温度は40℃であり、6.0mgのrac−17を使用した。1.95kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり325kgのPPであった。VI=1320cm3/g; 融点162℃; Mw=1.79×106g/モル; Mw/Mn=2.3。
比較例C
手順は実施例20に記載の通りである。但し、従来のメタロセンである二塩化rac−ジメチルシランジイルビス(2−エチル−1−インデニル)ジルコニウムを使用した。0.374kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり62.3kgのPPであった。VI=398cm3/g; 融点147℃; Mw=450,000g/モル; Mw/Mn=2.5。
実施例21
手順は実施例1に記載の通りである。但し、5.2mgのrac−31を使用した。1.67kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり321kgのPPであった。VI=980cm3/g; 融点158℃。
実施例22
手順は実施例1に記載の通りである。但し、重合を30℃にて行い、3.7mgのrac−33を使用した。0.35kgのポリプロピレンが得られた。メタロセンの活性は、(メタロセン1g×1時間)当たり94kgのPPであった。VI=440cm3/g; 融点153℃。
実施例23
16dm3容量の乾燥した反応器をプロピレンでフラッシングし、10dm3の液体プロピレンを充填した。H.2からの反応生成物の1.1cm3(7.5mgのrac−34に相当する)を20cm3のトルエン中に溶解し、これを30℃にて反応器中に導入した。反応器を50℃に加熱し(10℃/分)、重合系を冷却することによりこの温度で1時間保持した。CO2ガスを加えることによって重合を停止させた。過剰のモノマーをガスの形で除去し、ポリマーを80℃で減圧にて乾燥した。2.45kgのポリプロピレンが得られた。VI=875cm3/g; 融点160℃.
実施例24
16dm3容量の乾燥した反応器を窒素でフラッシングし、20℃で10dm3のベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が除去されている)を充填した。2バールのエチレンを導入し、圧力を解放し、そしてこの操作を4回繰り返すことによって、反応器のガススペースから窒素を追い出した。メチルアルミノキサンのトルエン溶液30cm3(45ミリモルのAlに相当,凝固点降下法によれば分子量700g/モル)を加えた。反応器内容物を撹拌しながら15分間にわたって30℃に加熱し、250rpmの撹拌速度でエチレンを加えることによって、全体としての圧力を5バールにセットした。
これと並行して、メチルアルミノキサンのトルエン溶液20cm3中に3.2gのrac−12を溶解し、15分間静置することによって予備活性化した。次いでこの溶液を反応器中に導入し、重合系を50℃の温度に加熱し、そして適切に冷却することによって、この温度で4時間保持した。この時間中、エチレンを適切に供給することによって、全体としての圧力を5バールに保持した。
20mlのイソプロパノールを加えることによって重合を停止させ、ポリマーを濾別し、そして減圧にて乾燥した。0.7kgのポリプロピレンが得られた。VI=690cm3/g.
実施例25
実施例24に記載の手順にしたがった。実施例23とは異なり、1.8mgのrac−7を使用し、重合系を70℃に加熱し、そしてこの温度を1時間保持した。0.9kgのポリエチレンが得られた。VI=730cm3/g.
実施例26
撹拌可能な容器にて100cm3のトルエン中に15gの“F−MAO on SiO2”(111ミリモルのAl)を懸濁させ、−20℃に冷却した。これと並行して、155mg(0.246ミリモル)のrac−5を75cm3のトルエン中に溶解し、本溶液を30分にわたって前記懸濁液に滴下した。本混合物を、撹拌しながら徐々に室温に加温し、このとき懸濁液は赤色を呈した。次いで本混合物を80℃で1時間撹拌した後、室温に冷却し、濾過し、そして得られた固体を、それぞれ100cm3のトルエンで3回、および100cm3のヘキサンで1回洗浄した。濾液は赤色を呈していた。ヘキサンを含有したフィルター残留物を減圧にて乾燥すると、13.2gのさらさらした淡赤色の担持触媒が得られた。分析によれば、触媒1g当たりジルコノセンの含量は3.2mgであった。
重合: 重合に対しては、50cm3のベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が除去されている)中に2.08gの触媒を懸濁させた。重合は、60℃にて実施例3の場合と同様に行った。1100gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対して付着物は認められなかった。活性=165kgのPP/(メタロセン1g×1時間);VI=1100cm3/g; 融点=153℃; Mw=1,485,000; Mw/Mn=3.2; MFI(230/5)=0.1dg/分; BD=440g/dm3
実施例27
50cm3のベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が除去されている)中に実施例26からの触媒1.31gを懸濁させた。重合は、70℃にて実施例3の場合と同様に行った。1300gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対して付着物は認められなかった。活性=310kgのPP/(メタロセン1g×1時間)。VI=892cm3/g; 融点=150℃; Mw=1,290,000; Mw/Mn=3.0; BD=410g/dm3
実施例28
0.845gのrac−5を500cm3のトルエン中に溶解して得られる溶液を90gの“F−MAO on SiO2”と反応させ、500cm3のトルエン中に懸濁させたこと以外は、実施例26に記載の手順を繰り返した。84gの赤色粉末触媒が得られた。分析によれば、固体1g当たりメタロセンの含量は9mgであり、赤色の濾液は13mgのジルコニウムを含有していた。
重合: 50mlのベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が除去されている)中に1.1gの担持触媒を懸濁させた。重合は、70℃にて実施例3の場合と同様に行った。2850gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対して付着物は認められなかった。活性=288kgのPP/(メタロセン1g×1時間); VI=638cm3/g; 融点=150℃; MFI(230/5)=0.5dg/分; BD=410g/dm3
実施例29
不活性条件下にてソックスレー抽出器を使用して、トルエンで抽出することによって、100μm未満の粒径を有する微孔質ポリプロピレン粉末(AKZO)から不純物を除去し、トリメチルアルミニウムのトルエン中20重量%濃度の溶液で洗浄し、そして減圧にて乾燥した。これと並行して、メチルアルミノキサンのトルエン溶液40cm3中に51.1mgのrac−5を溶解し、15分間静置することによって完全に反応させた。16.5gのPP粉末を導入し、担体の孔中のガスと溶媒の一部を減圧にすることよって除去し、触媒溶液を充分に吸収させた。反応容器を激しく震盪することによって、微細でさらさらした46gの均質赤色粉末が得られた。10gの担持触媒粉末を、ロータリーエバポレーター中で不活性条件下にてエチレンと30分間予備重合させた。エチレンの過剰圧力を、圧力調整弁により0.1バールにて一定に保持し、反応容器を0℃に冷却しながら連続的に回転させることによって、触媒粉末のミキシングを行った。12gの予備重合した触媒が得られた。
重合: 50cm3のベンジン留分(沸点範囲100〜120℃,芳香族化合物が除去されている)中に4.6gの担持予備重合触媒を懸濁させた。重合は、70℃にて実施例3の場合と同様に行った。250gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対して付着物は認められず、また平均粒径は1,000μmであった。活性=59kgのPP/(メタロセン1g×1時間); VI=734cm3/g; 融点=152℃; BD=390g/dm3
実施例30
重合検討のため、50cm3のn−デカン中に、実施例29からの1gの担持非予備重合触媒を懸濁させた。重合は、70℃にて実施例3の場合と同様に行った。600gのポリプロピレン粉末が得られた。反応器においては、内壁や撹拌機に対して薄い付着物が認められ、また平均粒径は2000μm以上であった。活性=540kgのPP/(メタロセン1g×1時間); VI=1400cm3/g; 融点=157.7℃; BD=280g/dm3

Claims (4)

  1. 式I
    Figure 0004167254
    (式中、
    1は、ジルコニウムであり;
    1とR2は同一であり、ハロゲン原子であり;
    3基は同一であり、C1〜C10アルキル基;
    4〜R12は同一または異なっていて、水素またはR3に関して規定したとおりであるか、あるいはR4〜R12の隣接基が、それらを連結する原子と一緒になって1つの6員芳香族環を形成し;
    13は、
    Figure 0004167254
    であり、このとき、R14とR15は同一または異なっていて、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基であり;そして、
    2はケイ素である)のメタロセンの合成において、式G:
    Figure 0004167254
    の橋架けしたリガンド系の使用方法。
  2. 請求項1に記載の式Iのメタロセンの合成において、式E:
    Figure 0004167254
    の化合物の使用方法。
  3. 請求項1に記載の式Iのメタロセンの合成において、式D:
    Figure 0004167254
    の化合物の使用方法。
  4. 式G:
    Figure 0004167254
    (式中、R3基は同一であり、C1〜C10アルキル基;
    4〜R12は同一または異なっていて、水素またはR3に関して規定したとおりであるか、あるいはR4〜R12の隣接基が、それらを連結する原子と一緒になって一つの6員芳香族環を形成し;
    13は、
    Figure 0004167254
    であって、このときR14とR15は同一または異なっていて、C1〜C10アルキル基またはC6〜C10アリール基であり、そしてM2はケイ素である)の橋架けしたリガンド。
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