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特許7602314遷移金属化合物、オレフィン重合用触媒およびオレフィン系重合体の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-10
(45)【発行日】2024-12-18
(54)【発明の名称】遷移金属化合物、オレフィン重合用触媒およびオレフィン系重合体の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C07C 217/90 20060101AFI20241211BHJP
   C08F 4/54 20060101ALI20241211BHJP
   C08F 4/606 20060101ALI20241211BHJP
   C07F 7/28 20060101ALN20241211BHJP
【FI】
C07C217/90 CSP
C08F4/54
C08F4/606
C07F7/28 F
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2018188408
(22)【出願日】2018-10-03
(65)【公開番号】P2020055784
(43)【公開日】2020-04-09
【審査請求日】2021-07-14
【審判番号】
【審判請求日】2023-01-17
(73)【特許権者】
【識別番号】000005887
【氏名又は名称】三井化学株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001070
【氏名又は名称】弁理士法人エスエス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 聖一
(72)【発明者】
【氏名】市川 真一郎
(72)【発明者】
【氏名】藤田 照典
(72)【発明者】
【氏名】田中 陽一
【合議体】
【審判長】阪野 誠司
【審判官】松元 麻紀子
【審判官】関 美祝
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2011/011040(WO,A1)
【文献】特開2011-016789号公報(JP,A)
【文献】特開2015-182992号公報(JP,A)
【文献】Gibson, Vernon C. et al.,Advances in Non-Metallocene Olefin Polymerization Catalysis,Chemical Reviews,2003年,103,pp. 283-315
【文献】Grill, Joseph M. et al.,Racemic and chiral expanded salen-type complexes derived from biphenol and binaphthol: Salbip and salbin,Journal of Organometallic Chemistry,2005年,690(12),pp. 3009-3017
【文献】土肥 靖,超高活性オレフィン重合触媒の設計と開発,愛媛大学工学部応用化学科 平成14年度応用化学科セミナー 要旨原稿,2002年,http://www.ach.ehime-u.ac.jp/seminar/gist/59_1.pdf
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C07C217/90, C07F7/28, C08F4/54
CAplus/REGISTRY(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)。
【化1】
(一般式(1)において、Mは周期表族の遷移金属原子を示す。
1~R13は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、またR1~R13のうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよく、その環はさらに前記置換基を有していてもよい。
Yは、酸素原子、または硫黄原子を示す。
nは、Mの原子価を示し、4である
Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、またXが複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよく、2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。)
【請求項2】
前記一般式(1)においてYが酸素原子である請求項1に記載の遷移金属化合物(A)。
【請求項3】
請求項1または2に記載の遷移金属化合物(A)を含むオレフィン重合用触媒。
【請求項4】
(B)(B-1)有機金属化合物
(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および、
(B-3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに含む請求項に記載のオレフィン重合用触媒。
【請求項5】
請求項またはに記載のオレフィン重合用触媒の存在下に、オレフィンを単独重合または共重合させるオレフィン系重合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は遷移金属化合物、遷移金属化合物を含むオレフィン重合用触媒、および前記触媒を用いたオレフィン系重合体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、エチレン重合体、エチレン・α-オレフィン共重合体などのオレフィン重合体を製造するための触媒として、チタン化合物と有機アルミニウム化合物とからなるチタン系触媒、およびバナジウム化合物と有機アルミニウム化合物とからなるバナジウム系触媒が知られている。また、高い重合活性でオレフィン重合体を製造することのできる触媒としてジルコノセンなどのメタロセン化合物と有機アルミニウムオキシ化合物(アルミノキサン)とからなるメタロセン系触媒が知られている。
【0003】
近年、次世代のオレフィン重合用触媒として様々なポストメタロセン触媒が報告されている(例えば非特許文献1)。オレフィン重合用触媒の技術分野において、高活性かつ高機能なポストメタロセン触媒を研究し提供することは、非常に重要である。なかでも、多座型の配位子を持つポストメタロセン触媒は、その安定性や機能性において魅力的ではあるが、工業的に使用された例は少ない。
【0004】
一方、本出願人はフェノキシイミン配位子を有する遷移金属化合物が、配位子骨格や置換基の変換によって、オレフィン重合用触媒の高活性化や、それによって得られるオレフィン重合体に様々な機能や特長を付与できることを既に見出している(例えば非特許文献2)。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【文献】Chemical Reviews 2003, 103, 283-315.
【文献】Chemical Reviews 2011, 111, 2363-2449.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述のとおり、多座型のポストメタロセン触媒が工業的レベルで採用された例は少ない。工業化レベルで採用されるには、重合活性などの従来の指標である効果の他、多座型ポストメタロセン触媒に特異的な効果を示す性能を備えることも重要であろう。
【0007】
複数のオレフィンを共重合させる場合、オレフィンの種類ごとに、その共重合反応性に差があることが多い。特に、エチレンは、他のオレフィンに比して、重合反応性が極めて高いことが多い。具体的には、炭素数の少ないオレフィン、嵩の低いオレフィンの方が、高い共重合反応性を示す傾向が知られている。この為、特にバッチ重合プロセスでオレフィン共重合体の製造を行う場合、組成分布が広がるリスクが生じる場合がある。連続重合プロセスでは、組成分布が広がるリスクはプロセス制御技術等で抑制出来るが、未反応オレフィンを回収して使用する際のガス組成の制御は高度な管理を要する場合が多い。よって、共重合時のオレフィンの共重合反応性を改善できるような触媒は、工業的なメリットが大きいと考えられる。例えば、エチレンとプロピレンの共重合による共重合体の製造の際に、エチレンとプロピレンの反応性が同じであれば、未反応オレフィンガスの組成が、反応に供給するオレフィンガスの組成と同一となり、共重合の制御や製造工程の安定化にも大きなメリットになると考えられる。
【0008】
勿論、共重合反応性が同等でなくとも、その差を小さく出来るだけでも、従来に比して共重合反応の制御や製造工程の安定化にとってアドバンテージを持つことになる。
従って、本発明の目的は、重合活性が高く、オレフィンの共重合においては重合活性が高いと共に共重合反応性が優れる(本発明においては、異なるオレフィン間での共重合反応性の差が小さいことを「共重合反応性が優れる」と表現する。)など、オレフィン重合体の製造に優位な性能を示すオレフィン重合用触媒、このようなオレフィン重合用触媒に用いられる新規な遷移金属化合物、この遷移金属化合物を含むオレフィン重合用触媒、およびこの触媒を用いたオレフィン系重合体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、多座型の配位子であって、フェノキシ基由来の酸素原子、アミノ基由来の窒素原子、及びさらなるドナー原子(酸素原子など)を有する配位子を持つ特定の遷移金属化合物を含むオレフィン重合用触媒が高いオレフィン重合活性を示し、オレフィンの共重合においては高いオレフィン重合活性と共に優れた共重合反応性を示すことを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、以下の[1]~[6]に関する。
【0010】
[1]下記一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)。
【0011】
【化1】
(一般式(1)において、Mは周期表第3~10族の遷移金属原子を示す。
1~R13は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、またR1~R13のうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよく、その環はさらに前記置換基を有していてもよい。
【0012】
Yは、酸素原子、硫黄原子、または-N(-R14)-で表される構造(R14は、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示す。左端および右端の直線は、窒素原子と隣接する炭素原子との結合を示す。)を示す。
nは、Mの原子価を示す。
Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、またXが複数存在する場合は互いに同一でも異なっていてもよく、2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。)
【0013】
[2]前記一般式(1)において、Mが周期表第4族の遷移金属原子であり、nが4である前記[1]の遷移金属化合物(A)。
[3]前記一般式(1)においてYが酸素原子である前記[1]または[2]の遷移金属化合物(A)。
[4]前記[1]~[3]の何れかの遷移金属化合物(A)を含むオレフィン重合用触媒。
[5](B)(B-1)有機金属化合物
(B-2)有機アルミニウムオキシ化合物、および、
(B-3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物
からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに含む前記[4]のオレフィン重合用触媒。
[6]前記[4]または[5]のオレフィン重合用触媒の存在下に、オレフィンを単独重合または共重合させるオレフィン系重合体の製造方法。
なお、本発明において「重合」という語は、「単独重合」と「共重合」とを包含した意味で用いられる。また、「重合体」という語は、「単独重合体」と「共重合体」とを包含した意味で用いられる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の遷移金属化合物は、その配位子が、電子授受能力に優れ、化学的に安定なフェノキシ構造、アミン構造を有し、電子授受能力に優れる構造(一般式(1)中のYで表される構造)を持つ立体構造を有するので、この遷移金属化合物を含むオレフィン重合用触媒は、高いオレフィン重合活性を示し、オレフィンの共重合においては高いオレフィン重合活性と共に優れた共重合反応性を示す。
【発明を実施するための形態】
【0015】
<遷移金属化合物(A)>
本発明の遷移金属化合物(以下「遷移金属化合物(A)」と記載する)は、下記一般式(1)で表わされる。
【0016】
【化2】
【0017】
一般式(1)において、Mは周期表第3~10族(3族にはランタノイドも含まれる)の遷移金属原子であり、好ましくは3~9族(3族にはランタノイドも含まれる)の遷移金属原子であり、より好ましくは3~6族(3族にはランタノイドも含まれる)の遷移金属原子であり、特に好ましくは4族~6族の遷移金属原子であり、最も好ましくは4族の遷移金属原子である。具体的には、スカンジウム原子、イットリウム原子、チタン原子、ジルコニウム原子、ハフニウム原子、バナジウム原子、ニオブ原子、タンタル原子、クロム原子、モリブデン原子、タングステン原子、マンガン原子、レニウム原子、鉄原子、ルテニウム原子、コバルト原子、ロジウム原子、イリジウム原子、ニッケル原子、パラジウム原子、白金原子などであり、好ましくはスカンジウム原子、チタン原子、ジルコニウム原子、ハフニウム原子、バナジウム原子、ニオブ原子、タンタル原子、クロム原子、モリブデン原子、タングステン原子、コバルト原子、ロジウム原子、イリジウム原子であり、より好ましくは、チタン原子、ジルコニウム原子、ハフニウム原子、バナジウム原子、ニオブ原子、タンタル原子、クロム原子、モリブデン原子、タングステン原子であり、特に好ましくはチタン原子、ジルコニウム原子、ハフニウム原子、クロム原子、タンタル原子であり、最も好ましくはチタン原子、ジルコニウム原子、ハフニウム原子である。
【0018】
一般式(1)において、R1~R13は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、ヘテロ環式化合物残基、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示し、またR1~R13のうちの2個以上が互いに連結して環を形成していてもよく、その環はさらに前記置換基を有していてもよい。なお、これらの置換基の範囲は、互いに重複することがあり、たとえばピリジニル基は、ヘテロ環式化合物残基および窒素含有基の両方に包含される。
【0019】
前記ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
前記炭化水素基の具体例としては、
メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基などの炭素原子数が1~30、好ましくは1~20の直鎖状または分岐状のアルキル基;
ビニル基、アリル基、イソプロペニル基などの炭素原子数が2~30、好ましくは2~20の直鎖状または分岐状のアルケニル基;
エチニル基、プロパルギル基など炭素原子数が2~30、好ましくは2~20の直鎖状または分岐状のアルキニル基;
シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基などの炭素原子数が3~30、好ましくは3~20の環状飽和炭化水素基;
シクロペンタジエニル基、インデニル基、フルオレニル基などの炭素数5~30の環状不飽和炭化水素基;および
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの炭素原子数が6~30、好ましくは6~20のアリール基が挙げられる。
【0020】
前記炭化水素基においては、水素原子がハロゲンで置換されていてもよく、そのような水素原子がハロゲンで置換された炭化水素基として、例えば、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロフェニル基、クロロフェニル基などの炭素原子数1~30、好ましくは1~20のハロゲン化炭化水素基が挙げられる。
【0021】
また、前記アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、環状飽和炭化水素基、環状不飽和炭化水素基、およびアリール基においては、水素原子が他の炭化水素基で置換されていてもよく、そのような水素原子が炭化水素基で置換された炭化水素基として、例えば、ベンジル基、クミル基、トリチル基などのアリール基置換アルキル基;トリル基、iso-プロピルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、ジメチルフェニル基、ジ-tert-ブチルフェニル基、トリ-iso-プロピルフェニル基などのアルキル置換アリール基が挙げられる。
【0022】
さらに、前記炭化水素基は、
ヘテロ環式化合物残基;
アルコシキ基、アリーロキシ基、エステル基、エーテル基、アシル基、カルボキシル基、カルボナート基、ヒドロキシ基、ペルオキシ基、カルボン酸無水物基などの酸素含有基;
アミノ基、イミノ基、アミド基、イミド基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、ニトロ基、ニトロソ基、シアノ基、イソシアノ基、シアン酸エステル基、アミジノ基、ジアゾ基、アミノ基がアンモニウム塩となったものなどの窒素含有基;
ボランジイル基、ボラントリイル基、ジボラニル基などのホウ素含有基;
メルカプト基、チオエステル基、ジチオエステル基、アルキルチオ基、アリールチオ基、チオアシル基、チオエーテル基、チオシアン酸エステル基、イソチアン酸エステル基、スルホンエステル基、スルホンアミド基、チオカルボキシル基、ジチオカルボキシル基、スルホ基、スルホニル基、スルフィニル基、スルフェニル基などのイオウ含有基;
ホスフィド基、ホスホリル基、チオホスホリル基、ホスファト基などのリン含有基;
ケイ素含有基;
ゲルマニウム含有基;または
スズ含有基
を有していてもよい。
【0023】
前記ヘテロ環式化合物残基の具体例としては、ピロール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、トリアジン、カルバゾール、フェナントロリンなどの含窒素化合物、フラン、ピラン、ベンゾフラン、ベンゾピランなどの含酸素化合物、チオフェン、ベンゾチオフェンなどの含硫黄化合物などから1つの水素原子を除去した際の残基、およびこれらのヘテロ環式化合物残基の水素原子が、炭素原子数が1~30、好ましくは1~20のアルキル基、アルコキシ基、アリール基などの置換基でさらに置換された基などが挙げられる。
【0024】
前記ケイ素含有基としては、シリル基、シロキシ基、炭化水素置換シリル基、炭化水素置換シロキシ基などが挙げられ、より具体的には、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジフェニルメチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、ジメチル-tert-ブチルシリル基、ジメチル(ペンタフルオロフェニル)シリル基、トリベンジルシリル基などが挙げられる。これらの中では、メチルシリル基、ジメチルシリル基、トリメチルシリル基、エチルシリル基、ジエチルシリル基、トリエチルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリフェニルシリル基、トリベンジルシリル基などが好ましく、特にトリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリフェニルシリル基、ジメチルフェニルシリル基、トリベンジルシリル基が好ましい。前記炭化水素置換シロキシ基として具体的には、トリメチルシロキシ基、トリエチルシロキシ基、トリフェニルシロキシ基、トリベンジルシロキシ基などが挙げられる。
【0025】
前記ゲルマニウム含有基および前記スズ含有基としては、前記ケイ素含有基のケイ素をゲルマニウムまたはスズに置換した基が挙げられる。
1~R13としては前述のように、酸素含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、イオウ含有基、リン含有基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基およびスズ含有基も挙げられ、これらの例としては、前記炭化水素基が有していてもよい基として挙げた各々の基と同様のものが挙げられる。
【0026】
酸素含有基のうち、アルコキシ基として具体的には、メトキシ基、エトキシ基、n-プロポキシ基、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、イソブトキシ基、tert-ブトキシ基などが挙げられ、アリーロキシ基として具体的には、フェノキシ基、2,6-ジメチルフェノキシ基、2,4,6-トリメチルフェノキシ基、3,5-ジ-tert-ブチルフェノキシ基などが挙げられ、エステル基として具体的には、アセチルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、メトキシカルボニル基、フェノキシカルボニル基、p-クロロフェノキシカルボニル基などが挙げられ、アシル基として具体的には、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、p-クロロベンゾイル基、p-メトキシベンゾイル基などが挙げられる。
【0027】
窒素含有基のうち、アミノ基として具体的には、ジメチルアミノ基、エチルメチルアミノ基、ジフェニルアミノ基などが挙げられ、イミノ基として具体的には、メチルイミノ基、エチルイミノ基、プロピルイミノ基、ブチルイミノ基、フェニルイミノ基などが挙げられ、アミド基として具体的には、アセトアミド基、N-メチルアセトアミド基、N-メチルベンズアミド基などが挙げられ、イミド基として具体的には、アセトイミド基、ベンズイミド基などが挙げられる。
【0028】
イオウ含有基のうち、チオエステル基として具体的には、アセチルチオ基、ベンゾイルチオ基、メチルチオカルボニル基、フェニルチオカルボニル基などが挙げられ、アルキルチオ基として具体的には、メチルチオ基、エチルチオ基等が挙げられ、アリールチオ基として具体的には、フェニルチオ基、メチルフェニルチオ基、ナフチルチオ基等が挙げられ、スルホンエステル基として具体的には、スルホン酸メチル基、スルホン酸エチル基、スルホン酸フェニル基などが挙げられ、スルホンアミド基として具体的には、フェニルスルホンアミド基、N-メチルスルホンアミド基、N-メチル-p-トルエンスルホンアミド基などが挙げられる。
【0029】
1~R13としては、水素原子、炭化水素基、またはヘテロ環式化合物残基が好ましく、水素原子、または炭化水素基がより好ましい。炭化水素基としては特に、
メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、ネオペンチル基、n-ヘキシル基などの炭素原子数1~30、好ましくは1~20の直鎖状または分岐状のアルキル基;
フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基、フェナントリル基、アントラセニル基などの炭素原子数6~30、好ましくは6~20のアリール基;
これらのアリール基の1~5個の水素原子が、それぞれハロゲン原子、炭素原子数1~30、好ましくは1~20のアルキル基またはアルコキシ基、炭素原子数6~30、好ましくは6~20のアリーロキシ基などの置換基で置換された置換アリール基
が好ましい。
【0030】
ヘテロ環式化合物残基としては特に、ピロール、ピリジン、ピリミジン、キノリン、トリアジン、カルバゾール、フェナントロリンなどの含窒素化合物、フラン、ピラン、ベンゾフラン、ベンゾピランなどの含酸素化合物、チオフェン、ベンゾチオフェンなどの含硫黄化合物などから1つの水素原子を除去した際の残基、およびこれらのヘテロ環式化合物残基の水素原子が、炭素原子数が1~30、好ましくは1~20のアルキル基またはアルコキシ基、炭素原子数が6~30、好ましくは6~20のアリール基などの置換基で置換された基が好ましい。
【0031】
一般式(1)のR1~R13のうちの2個以上の基は、互いに連結して環を形成してもよい。より具体的には、R1~R13のうちの2個以上の基、好ましくは隣接する基は、互いに連結して脂肪族環、芳香環または、窒素原子などのヘテロ原子を含むヘテロ環などの環を形成してもよく、これらの環はさらに置換基を有していてもよい。
【0032】
一般式(1)において、Yは、酸素原子、硫黄原子、または-N(-R14)-で表される構造(左端および右端の直線は、窒素原子と隣接する炭素原子との結合を示す。)を示す。R14の定義はR1~R13と同様であり、R14としてはR1~R13で例示したものと同様の置換基を選択することができ、炭化水素基が好ましい。Yとしては、酸素原子が特に好ましい。
【0033】
一般式(1)において、Xは、水素原子、ハロゲン原子、炭化水素基、酸素含有基、イオウ含有基、窒素含有基、ホウ素含有基、アルミニウム含有基、リン含有基、ハロゲン含有基、ヘテロ環式化合物残基、ケイ素含有基、ゲルマニウム含有基、またはスズ含有基を示す。
【0034】
前記ハロゲン原子の具体例としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
前記炭化水素基の具体例としては、R1~R13で例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、ドデシル基、アイコシル基などのアルキル基;シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基、アダマンチル基などの炭素原子数が3~30のシクロアルキル基;ビニル基、プロペニル基、シクロヘキセニル基などのアルケニル基;ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基などのアリールアルキル基;フェニル基、トリル基、ジメチルフェニル基、トリメチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、メチルナフチル基、アントリル基、フェナントリル基などのアリール基が挙げられる。また、これらの炭化水素基には、ハロゲン化炭化水素基、具体的には炭素原子数1~20の炭化水素基の少なくとも一つの水素がハロゲンに置換した基も含まれる。これらのうち、ハロゲン化炭化水素基としては、炭素原子数が1~10のハロゲン化炭化水素基が好ましい。
【0035】
前記酸素含有基の具体例としては、ヒドロキシ基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基などのアルコシキ基;フェノキシ基、メチルフェノキシ基、ジメチルフェノキシ基、ナフトキシ基などのアリーロキシ基;フェニルメトキシ基、フェニルエトキシ基などのアリールアルコキシ基;アセトキシ基;カルボニル基が挙げられる。
【0036】
前記イオウ含有基の具体例としては、R1~R13で例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、メチルスルフォネート基、トリフルオロメタンスルフォネート基、フェニルスルフォネート基、ベンジルスルフォネート基、p-トルエンスルフォネート基、トリメチルベンゼンスルフォネート基、トリイソブチルベンゼンスルフォネート基、p-クロルベンゼンスルフォネート基、ペンタフルオロベンゼンスルフォネート基などのスルフォネート基;メチルスルフィネート基、フェニルスルフィネート基、ベンジルスルフィネート基、p-トルエンスルフィネート基、トリメチルベンゼンスルフィネート基、ペンタフルオロベンゼンスルフィネート基などのスルフィネート基;アルキルチオ基;アリールチオ基が挙げられる。
【0037】
前記窒素含有基の具体例としては、R1~R13で例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、アミノ基;メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基、ジプロピルアミノ基、ジブチルアミノ基、ジシクロヘキシルアミノ基などのアルキルアミノ基;フェニルアミノ基、ジフェニルアミノ基、ジトリルアミノ基、ジナフチルアミノ基、メチルフェニルアミノ基などのアリールアミノ基またはアルキルアリールアミノ基が挙げられる。
【0038】
前記ホウ素含有基の具体例としては、BR4(Rは水素、アルキル基、置換基を有してもよいアリール基またはハロゲン原子等を示す)が挙げられる。
前記アルミニウム含有基の具体例としては、AlR4(Rは水素、アルキル基、置換基を有してもよいアリール基またはハロゲン原子等を示す)が挙げられる。
【0039】
前記リン含有基の具体例としては、トリメチルホスフィン基、トリブチルホスフィン基、トリシクロヘキシルホスフィン基などのトリアルキルホスフィン基;トリフェニルホスフィン基、トリトリルホスフィン基などのトリアリールホスフィン基;メチルホスファイト基、エチルホスファイト基、フェニルホスファイト基などのホスファイト基(ホスフィド基);ホスホン酸基;ホスフィン酸基が挙げられる。
【0040】
前記ハロゲン含有基の具体例としては、PF6、BF4などのフッ素含有基、ClO4、SbCl6などの塩素含有基、IO4などのヨウ素含有基が挙げられる。
前記ヘテロ環式化合物残基の具体例としては、R1~R13として例示したものと同様のものが挙げられる。
【0041】
前記ケイ素含有基の具体例としては、R1~R13として例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、フェニルシリル基、ジフェニルシリル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリプロピルシリル基、トリシクロヘキシルシリル基、トリフェニルシリル基、メチルジフェニルシリル基、トリトリルシリル基、トリナフチルシリル基などの炭化水素置換シリル基;トリメチルシリルエーテル基などの炭化水素置換シリルエーテル基;トリメチルシリルメチル基などのケイ素置換アルキル基;トリメチルシリルフェニル基などのケイ素置換アリール基が挙げられる。
【0042】
前記ゲルマニウム含有基の具体例としては、R1~R13として例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、前記ケイ素含有基のケイ素をゲルマニウムに置換した基が挙げられる。
【0043】
前記スズ含有基の具体例としては、R1~R13で例示したものと同様のものが挙げられる。具体的には、前記ケイ素含有基のケイ素をスズに置換した基が挙げられる。
これらのうち、Xとしては、ハロゲン原子および炭化水素基が好ましい。
【0044】
一般式(1)において、nは、Mの原子価を示し、具体的にはMの価数と同じ値の数である。nは、通常は3~7の整数、好ましくは3~6の整数、より好ましくは3または4であり、特に好ましくは4である。nが4以上の場合には、複数存在するXは、互いに同一であっても、異なっていてもよく、2個以上が互いに連結して環を形成していてもよい。
【0045】
なお、一般式(1)においてYとMの結合の有無が明確でない化合物も、本発明においては一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)とみなす。
以下、一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)の好ましい具体例を示す。
【0046】
【化3】
なお、上記例示中、Adはアダマンチル基、Phはフェニル基を示す。また上記例示において、チタン原子をジルコニウム原子またはハフニウム原子に置き換えた遷移金属化合物も、遷移金属化合物(A)の好ましい例として挙げることができる。
【0047】
(遷移金属化合物(A)の製造方法)
このような遷移金属化合物(A)の製造方法は特に限定されず、例えば以下のようにして製造することができる。
【0048】
まず、遷移金属化合物(A)を構成する配位子は、例えば、以下のような合成方法、より具体的には、2種以上の材料をカップリングする反応を利用して製造することが出来る。酸素を有する部位の原料として、水酸基を保護したフェノール類から誘導されるボロン酸を用い、窒素を有する部位の原料として、ニトロ基を持つハロゲン化エーテル類を用いて、鈴木-宮浦カップリング反応、次いで得られた化合物のニトロ基の還元的アミノ化と水酸基の脱保護により得るという方法が一例である。
【0049】
上記の水酸基を保護したフェノール類から誘導されるボロン酸とニトロ基を持つハロゲン化エーテル類との鈴木-宮浦カップリング反応は、具体的にはこれら化合物と塩基性化合物、触媒としてパラジウム触媒、パラジウム触媒の配位子となる化合物の混合物に後述する溶媒1を加えて行われる。前記混合物は溶媒1に溶解していても良く、していなくても良く、配位子となる化合物は加えても良く、加えなくても良い。
【0050】
塩基性化合物としては、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リチウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド、リン酸三カリウムなどが挙げられる。
【0051】
パラジウム触媒としては具体的には、たとえばビス(ジベンジリデンアセトン)パラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)ジパラジウム、トリス(ジベンジリデンアセトン)(クロロホルム)ジパラジウム、塩化パラジウム、酢酸パラジウム、ジクロロビス(アセトニトリル)パラジウム、ジクロロビス(ベンゾニトリル)パラジウム、塩化アリルパラジウムダイマーなどが挙げられる。
【0052】
パラジウム触媒の配位子となる化合物として具体的には、たとえばトリシクロヘキシルホスフィン、トリ-tert-ブチルホスフィン、ジ-tert-ブチル(メチル)ホスフィン、2-(ジシクロヘキシルホスフィノ)ビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’-(ジメチルアミノ)ビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,6’-ジメトキシビフェニル、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2’,4’,6’-トリイソプロピルビフェニルなどのホスフィン化合物、およびテトラフルオロホウ酸ジ-tert-ブチル(メチル)ホスホニウム塩などの、ホスフィン化合物の塩が挙げられる。
【0053】
また、ジクロロビス(トリシクロヘキシルホスフィン)パラジウムなどの、前記ホスフィン化合物とパラジウムとの錯体化合物、{1,3-ビス(2,6-ジイソプロピルフェニル)イミダゾリデン}(3-クロロピリジル)パラジウム二塩化物のような、カルベン型化合物とパラジウムとの錯体化合物などを触媒として用いてもよい。
【0054】
溶媒1としては、このような反応に一般的に使用されるものを使用できるが、なかでもテトラヒドロフラン(THF)、ジメトキシエタン、1,4-ジオキサン、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、エタノール、プロパノール等の極性溶媒、またはトルエン、キシレン等の炭化水素溶媒が好ましい。また、これらの溶媒に水を加えたものを溶媒1として用いてもよく、混合比(質量比)としては、水/溶媒比が0/100~25/75であることが好ましい。
【0055】
水酸基を保護したフェノール類から誘導されるボロン酸は、後述する溶媒2中、アルキルリチウム試薬によってリチオ化した後、ボロン酸エステルを加えることで合成できる。
アルキルリチウム試薬としては具体的には、たとえばメチルリチウム、エチルリチウム、n-ブチルリチウム、sec-ブチルリチウム、tert-ブチルリチウム、リチウムジイソプロピルアミドなどが挙げられる。また、活性化剤としてN,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン(TMEDA)、ヘキサメチルリン酸トリアミド(HMPA)などを加えてもよく、これらは溶媒量用いてもよい。
【0056】
ボロン酸エステルとしては具体的には、たとえばトリメトキシボロン酸、トリエトキシボロン酸、トリイソプロポキシボロン酸などが挙げられる。
溶媒2としては、具体的には、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、tert-ブチルメチルエーテル(TBME)、シクロペンチルメチルエーテル(CPME)などが挙げられる。
【0057】
フェノール類の水酸基の保護は、常法に従い実施する。保護基としては、たとえばtert-ブチル基、トリチル基、ベンジル基、p-メトキシベンジル基、メトキシメチル基、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、tert-ブチルジフェニルシリル基、トリイソプロピルシリル基、メタンスルホニル基、アセチル基、ピバロイル基、2,2,2-トリクロロエトキシカルボニル基、アリルオキシカルボニル基が挙げられる。
【0058】
フェノール類は市販品で入手できるものをそのまま使用できるが、合成する場合は、フェノール類のアルコール類によるアルキル化やハロゲン化フェノール類とアリールボロン酸類との鈴木-宮浦カップリング反応により容易に得られる。
【0059】
ニトロ基を持つハロゲン化エーテル類は市販品で入手できるものをそのまま使用できるが、合成する場合は、2-ハロゲン化フェノール類と2-ハロゲン化ニトロベンゼン類との求電子置換反応により得られる。具体的には、2-ハロゲン化フェノール類、2-ハロゲン化ニトロベンゼン類、触媒として塩基性化合物を溶媒3に加え反応させる。
【0060】
塩基性化合物としては、たとえば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化バリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、リチウムtert-ブトキシド、カリウムtert-ブトキシド、リン酸三カリウムが挙げられる。
【0061】
溶媒3としては、具体的には、たとえばN、N-ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
2-ハロゲン化フェノール類は市販品で入手できるものをそのまま使用できるが、合成する場合は、フェノール類のハロゲン化を常法に従い実施する。
2-ハロゲン化ニトロベンゼン類は市販品で入手できるものをそのまま使用できるが、合成する場合は、ニトロベンゼン類のハロゲン化、またはハロゲン化ベンゼン類のニトロ化を常法に従い実施する。
【0062】
次いで、塩酸、p-トルエンスルホン酸などのような脱保護剤により保護基を脱離させると、配位子が得られる。
次に、こうして得られた配位子を、MXn(M、Xおよびnは、それぞれ一般式(1)のM、Xおよびnと同義である。)で表される遷移金属M含有化合物と反応させることで、対応する遷移金属化合物(A)を合成することができる。具体的には、合成した配位子を溶媒に溶解し、必要に応じて塩基と接触させてアニオン体を調製した後、金属ハロゲン化物、金属アルキル化物、金属アミド化物等の遷移金属M含有化合物と低温で混合し、-78℃から室温、もしくは還流条件下で、約1~48時間攪拌する。溶媒としては、このような反応に一般的なものを使用できるが、なかでもジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等の極性溶媒、トルエン等の炭化水素溶媒、ジクロロメタンなどが好ましく使用される。また、アニオン体を調製する際に使用する塩基としては、たとえばn-ブチルリチウム等のリチウム塩、水素化ナトリウム等のナトリウム塩等の金属塩や、トリエチルアミン、ピリジン等を例示することができる。
【0063】
また、化合物の性質によっては、アニオン体調製を経由せず、配位子と金属化合物とを直接反応させることで、対応する遷移金属化合物(A)を合成することもできる。さらに、合成した遷移金属化合物(A)中の金属Mを、常法により別の遷移金属と交換することも可能である。また、例えばR1~R13の一つ以上が水素である場合には、合成の任意の段階において、水素以外の置換基を導入することができる。
【0064】
また、遷移金属化合物を単離せず、配位子と金属化合物との反応溶液をそのまま以下に説明するオレフィン重合用触媒の製造に用いることもできる。
【0065】
<オレフィン重合用触媒>
本発明のオレフィン重合用触媒は、先に説明した一般式(1)で表される遷移金属化合物(A)を含む触媒である。この触媒は、さらに(B)有機金属化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)および遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物を含むことが好ましい。なお、本発明においてオレフィンとは、炭素・炭素二重結合を分子中に一つ有する炭化水素をいう。
以下、化合物(B)を詳細に説明する。
【0066】
〔化合物(B)〕
本発明のオレフィン重合用触媒は、遷移金属化合物(A)に加えて、(B)有機金属化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、および遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)から選ばれる少なくとも1種の化合物をさらに含むことが、重合活性の点から好ましい。以下、化合物(B-1)、(B-2)、(B-3)について説明する。
【0067】
((B-1)有機金属化合物)
有機金属化合物(B-1)の具体例としては、下記一般式(B-1a)、(B-1b)、(B-1c)で表わされる有機金属化合物が挙げられる。
a pAl(ORbqrs ・・・(B-1a)
(一般式(B-1a)中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、Yはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3、qは0≦q<3、rは0≦r<3、sは0≦s<3の数であり、かつp+q+r+s=3である。)
3AlRc 4 ・・・(B-1b)
(一般式(B-1b)中、M3はLi、NaまたはKを示し、Rcは炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示す。)
de4 ・・・(B-1c)
(一般式(B-1c)中、RdおよびReは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、M4はMg、ZnまたはCdである。)
【0068】
一般式(B-1a)で表わされる有機アルミニウム化合物としては、次のような化合物を例示できる。
a pAl(ORb3-p
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、pは好ましくは1.5≦p≦3の数である。)
で表される有機アルミニウム化合物、
a pAlY3-p
(式中、Raは炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、Yはハロゲン原子を示し、pは好ましくは0<p<3の数である。)
で表される有機アルミニウム化合物、
a pAlH3-p
(式中、Raは炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、pは好ましくは2≦p<3の数である。)
で表される有機アルミニウム化合物、
a pAl(ORbqs
(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示し、Yはハロゲン原子を示し、pは0<p≦3、qは0≦q<3、sは0≦s<3の数であり、かつp+q+s=3である。)
で表される有機アルミニウム化合物。
【0069】
一般式(B-1a)で表される有機アルミニウム化合物としてより具体的には、
トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリn-ブチルアルミニウム、トリプロピルアルミニウム、トリペンチルアルミニウム、トリヘキシルアルミニウム、トリオクチルアルミニウム、トリデシルアルミニウムなどのトリn-アルキルアルミニウム;
トリイソプロピルアルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、トリsec-ブチルアルミニウム、トリtert-ブチルアルミニウム、トリ2-メチルブチルアルミニウム、トリ3-メチルブチルアルミニウム、トリ2-メチルペンチルアルミニウム、トリ3-メチルペンチルアルミニウム、トリ4-メチルペンチルアルミニウム、トリ2-メチルヘキシルアルミニウム、トリ3-メチルヘキシルアルミニウム、トリ2-エチルヘキシルアルミニウムなどのトリ分岐鎖アルキルアルミニウム;
トリシクロヘキシルアルミニウム、トリシクロオクチルアルミニウムなどのトリシクロアルキルアルミニウム;
トリフェニルアルミニウム、トリトリルアルミニウムなどのトリアリールアルミニウム;
ジイソブチルアルミニウムハイドライドなどのジアルキルアルミニウムハイドライド;
(i-C49xAly(C510z(式中、x、y、zは正の数であり、z≧2xである。)で表されるトリイソプレニルアルミニウムなどのトリアルケニルアルミニウム;
イソブチルアルミニウムメトキシド、イソブチルアルミニウムエトキシド、イソブチルアルミニウムイソプロポキシドなどのアルキルアルミニウムアルコキシド;
ジメチルアルミニウムメトキシド、ジエチルアルミニウムエトキシド、ジブチルアルミニウムブトキシドなどのジアルキルアルミニウムアルコキシド;
エチルアルミニウムセスキエトキシド、ブチルアルミニウムセスキブトキシドなどのアルキルアルミニウムセスキアルコキシド;
a 2.5Al(ORb0.5(式中、RaおよびRbは、互いに同一でも異なっていてもよく、炭素原子数が1~15、好ましくは1~4の炭化水素基を示す)で表される平均組成を有する部分的にアルコキシ化されたアルキルアルミニウム;
ジエチルアルミニウムフェノキシド、ジエチルアルミニウム(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシド)、エチルアルミニウムビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシド)、ジイソブチルアルミニウム(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシド)、イソブチルアルミニウムビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェノキシド)などのジアルキルアルミニウムアリーロキシド;
ジメチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムクロリド、ジブチルアルミニウムクロリド、ジエチルアルミニウムブロミド、ジイソブチルアルミニウムクロリドなどのジアルキルアルミニウムハライド;
エチルアルミニウムセスキクロリド、ブチルアルミニウムセスキクロリド、エチルアルミニウムセスキブロミドなどのアルキルアルミニウムセスキハライド;
エチルアルミニウムジクロリド、プロピルアルミニウムジクロリド、ブチルアルミニウムジブロミドなどのアルキルアルミニウムジハライドなどの部分的にハロゲン化されたアルキルアルミニウム;
ジエチルアルミニウムヒドリド、ジブチルアルミニウムヒドリドなどのジアルキルアルミニウムヒドリド;
エチルアルミニウムジヒドリド、プロピルアルミニウムジヒドリドなどのアルキルアルミニウムジヒドリドなどその他の部分的に水素化されたアルキルアルミニウム;
エチルアルミニウムエトキシクロリド、ブチルアルミニウムブトキシクロリド、エチルアルミニウムエトキシブロミドなどの部分的にアルコキシ化およびハロゲン化されたアルキルアルミニウム
などを挙げることができる。
【0070】
また(B-1a)で表される化合物に類似する化合物も有機金属化合物(B-1)として使用することができ、そのような化合物として例えば、窒素原子を介して2以上のアルミニウム化合物が結合した有機アルミニウム化合物を挙げることができる。このような化合物として具体的には、(C252AlN(C25)Al(C252などを挙げることができる。
【0071】
一般式(B-1b)で表される化合物としては、LiAl(C254、LiAl(C7154などを挙げることができる。
一般式(B-1c)で表される化合物としては、ジメチルマグネシウム、ジエチルマグネシウム、ジブチルマグネシウム、ブチルエチルマグネシウム、ジメチル亜鉛、ジエチル亜鉛、ジフェニル亜鉛、ジ-n-プロピル亜鉛、ジイソプロピル亜鉛、ジ-n-ブチル亜鉛、ジイソブチル亜鉛、ビス(ペンタフルオロフェニル)亜鉛、ジメチルガドミウム、ジエチルカドミウムなどを挙げることができる。
【0072】
またその他にも、有機金属化合物(B-1)としては、メチルリチウム、エチルリチウム、プロピルリチウム、ブチルリチウム、メチルマグネシウムブロミド、メチルマグネシウムクロリド、エチルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムクロリド、プロピルマグネシウムブロミド、プロピルマグネシウムクロリド、ブチルマグネシウムブロミド、ブチルマグネシウムクロリドなどを使用することもできる。
【0073】
また重合系内で前記有機アルミニウム化合物が形成されるような化合物、例えばハロゲン化アルミニウムとアルキルリチウムとの組み合わせ、またはハロゲン化アルミニウムとアルキルマグネシウムとの組み合わせなどを、前記有機金属化合物(B-1)として使用することもできる。
上記のような有機金属化合物(B-1)は、1種類単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0074】
((B-2)有機アルミニウムオキシ化合物)
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は、従来公知のアルミノキサンであってもよく、また特開平2-78687号公報に例示されているようなベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物であってもよい。有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)としては、具体的には、メチルアルミノキサン、エチルアルミノキサン、イソブチルアルミノキサン等が挙げられる。
【0075】
従来公知のアルミノキサンは、例えば下記のような方法によって製造することができ、通常、炭化水素溶媒の溶液として得られる。
(1)吸着水を含有する化合物または結晶水を含有する塩類、例えば塩化マグネシウム水和物、硫酸銅水和物、硫酸アルミニウム水和物、硫酸ニッケル水和物、塩化第1セリウム水和物などの炭化水素媒体懸濁液に、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物を添加して、吸着水または結晶水と有機アルミニウム化合物とを反応させる方法。
(2)ベンゼン、トルエン、エチルエーテル、テトラヒドロフランなどの媒体中で、トリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に直接水、氷または水蒸気を作用させる方法。
(3)デカン、ベンゼン、トルエンなどの媒体中でトリアルキルアルミニウムなどの有機アルミニウム化合物に、ジメチルスズオキシド、ジブチルスズオキシドなどの有機スズ酸化物を反応させる方法。
【0076】
なお前記アルミノキサンは、少量の有機金属成分を含有してもよい。また回収された上記のアルミノキサンの溶液から溶媒または未反応有機アルミニウム化合物を蒸留して除去した後、得られたアルミノキサンを溶媒に再溶解またはアルミノキサンの貧溶媒に懸濁させてもよい。
【0077】
アルミノキサンを調製する際に用いられる有機アルミニウム化合物として具体的には、前記一般式(B-1a)で表される有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。
【0078】
これらのうち、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、トリメチルアルミニウムが特に好ましい。
上記のような有機アルミニウム化合物は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0079】
アルミノキサンの調製に用いられる溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、シメンなどの芳香族炭化水素、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、オクタデカンなどの脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロオクタン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素、ガソリン、灯油、軽油などの石油留分または前記芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素のハロゲン化物とりわけ、塩素化物、臭素化物などの炭化水素溶媒が挙げられる。さらにエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル類を用いることもできる。これらの溶媒のうち特に芳香族炭化水素または脂肪族炭化水素が好ましい。
【0080】
また本発明で用いられるベンゼン不溶性の有機アルミニウムオキシ化合物は、60℃のベンゼンに溶解するAl成分がAl原子換算で通常10%以下、好ましくは5%以下、特に好ましくは2%以下であるもの、すなわち、ベンゼンに対して不溶性または難溶性であることが好ましい。
【0081】
有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)としては、下記一般式(3)で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物を挙げることもできる。
【0082】
【化4】
(一般式(3)中、R15は炭素原子数が1~10の炭化水素基を示し、4つのR16は、互いに同一でも異なっていてもよく、水素原子、ハロゲン原子、炭素原子数が1~10の炭化水素基を示す。)
【0083】
一般式(3)で表されるボロンを含んだ有機アルミニウムオキシ化合物は、下記一般式(4)で表されるアルキルボロン酸と、有機アルミニウム化合物とを、不活性ガス雰囲気下に不活性溶媒中で、-80℃~室温の温度で1分~24時間反応させることにより製造できる。
17-B(OH)2・・・(4)
(一般式(4)中、R17は上記一般式(3)におけるR15と同じ基を示す。)
【0084】
上記一般式(4)で表されるアルキルボロン酸の具体的な例としては、メチルボロン酸、エチルボロン酸、イソプロピルボロン酸、n-プロピルボロン酸、n-ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、n-ヘキシルボロン酸、シクロヘキシルボロン酸、フェニルボロン酸、3,5-ジフルオロボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸、3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニルボロン酸などが挙げられる。これらの中では、メチルボロン酸、n-ブチルボロン酸、イソブチルボロン酸、3,5-ジフルオロフェニルボロン酸、ペンタフルオロフェニルボロン酸が好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
【0085】
このようなアルキルボロン酸と反応させる有機アルミニウム化合物として具体的には、前記一般式(B-1a)で表される有機アルミニウム化合物として例示したものと同様の有機アルミニウム化合物を挙げることができる。
【0086】
前記有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、トリシクロアルキルアルミニウムが好ましく、特に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が好ましい。これらは1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。
上記のような有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
【0087】
((B-3)遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物)
遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3)(以下、「イオン化イオン性化合物」という。)としては、特開平1-501950号公報、特開平1-502036号公報、特開平3-179005号公報、特開平3-179006号公報、特開平3-207703号公報、特開平3-207704号公報、米国特許5321106号などに記載されたルイス酸、イオン性化合物、ボラン化合物およびカルボラン化合物などを挙げることができる。さらに、ヘテロポリ化合物およびイソポリ化合物も挙げることができる。
【0088】
具体的には、前記ルイス酸としては、BR3(Rは、フッ素、メチル基、トリフルオロメチル基などの置換基を有していてもよいフェニル基またはフッ素である。)で示される化合物が挙げられ、例えばトリフルオロボロン、トリフェニルボロン、トリス(4-フルオロフェニル)ボロン、トリス(3,5-ジフルオロフェニル)ボロン、トリス(4-フルオロメチルフェニル)ボロン、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボロン、トリス(p-トリル)ボロン、トリス(o-トリル)ボロン、トリス(3,5-ジメチルフェニル)ボロンなどである。
前記イオン性化合物としては、例えば下記一般式(5)で表される化合物が挙げられる。
【0089】
【化5】
(一般式(5)中、R18はH+、カルボニウムカチオン、オキソニウムカチオン、アンモニウムカチオン、ホスホニウムカチオン、シクロヘプチルトリエニルカチオンまたは遷移金属を有するフェロセニウムカチオンであり、R19~R22は、互いに同一でも異なっていてもよく、有機基、好ましくはアリール基または置換アリール基である。)
【0090】
前記カルボニウムカチオンとして具体的には、トリフェニルカルボニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)カルボニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)カルボニウムカチオンなどの三置換カルボニウムカチオンなどが挙げられる。
【0091】
前記アンモニウムカチオンとして具体的には、トリメチルアンモニウムカチオン、トリエチルアンモニウムカチオン、トリプロピルアンモニウムカチオン、トリブチルアンモニウムカチオン、トリ(n-ブチル)アンモニウムカチオンなどのトリアルキルアンモニウムカチオン;N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオン、N,N-2,4,6-ペンタメチルアニリニウムカチオンなどのN,N-ジアルキルアニリニウムカチオン;ジ(イソプロピル)アンモニウムカチオン、ジシクロヘキシルアンモニウムカチオンなどのジアルキルアンモニウムカチオンなどが挙げられる。
【0092】
前記ホスホニウムカチオンとして具体的には、トリフェニルホスホニウムカチオン、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムカチオン、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムカチオンなどのトリアリールホスホニウムカチオンなどが挙げられる。
【0093】
18としては、カルボニウムカチオンおよびアンモニウムカチオンが好ましく、特にトリフェニルカルボニウムカチオン、N,N-ジメチルアニリニウムカチオン、N,N-ジエチルアニリニウムカチオンが好ましい。
【0094】
またイオン性化合物として、トリアルキル置換アンモニウム塩、N,N-ジアルキルアニリニウム塩、ジアルキルアンモニウム塩、トリアリールホスフォニウム塩などを挙げることもできる。
【0095】
前記トリアルキル置換アンモニウム塩として具体的には、例えばトリエチルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(p-トリル)ホウ素、トリメチルアンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、トリプロピルアンモニウムテトラ(o,p-ジメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(m,m-ジメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(p-トリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(3,5-ジトリフルオロメチルフェニル)ホウ素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリル)ホウ素などが挙げられる。
【0096】
前記N,N-ジアルキルアニリニウム塩として具体的には、例えばN,N-ジメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素、N,N,2,4,6-ペンタメチルアニリニウムテトラ(フェニル)ホウ素などが挙げられる。
【0097】
前記ジアルキルアンモニウム塩として具体的には、例えばジ(1-プロピル)アンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ホウ素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ(フェニル)ホウ素などが挙げられる。
【0098】
さらにイオン性化合物として、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、N,N-ジメチルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、フェロセニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルカルベニウムペンタフェニルシクロペンタジエニル錯体、N,N-ジエチルアニリニウムペンタフェニルシクロペンタジエニル錯体、下記式(6)または(7)で表されるホウ素化合物などを挙げることもできる。
【0099】
【化6】
(式(6)中、Etはエチル基を示す。)
【0100】
【化7】
(式(7)中、Etはエチル基を示す。)
【0101】
イオン化イオン性化合物(B-3)の例であるボラン化合物として具体的には、例えば、デカボラン(14);
ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ノナボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕デカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ウンデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ドデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕デカクロロデカボレート、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ドデカクロロドデカボレートなどのアニオンの塩;
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ドデカハイドライドドデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ドデカハイドライドドデカボレート)ニッケル酸塩(III)などの金属ボランアニオンの塩
などが挙げられる。
【0102】
イオン化イオン性化合物(B-3)の例であるカルボラン化合物として具体的には、例えば4-カルバノナボラン(14)、1,3-ジカルバノナボラン(13)、6,9-ジカルバデカボラン(14)、ドデカハイドライド-1-フェニル-1,3-ジカルバノナボラン、ドデカハイドライド-1-メチル-1,3-ジカルバノナボラン、ウンデカハイドライド-1,3-ジメチル-1,3-ジカルバノナボラン、7,8-ジカルバウンデカボラン(13)、2,7-ジカルバウンデカボラン(13)、ウンデカハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボラン、ドデカハイドライド-11-メチル-2,7-ジカルバウンデカボラン、トリ(n-ブチル)アンモニウム1-カルバデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム1-カルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム1-カルバドデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム1-トリメチルシリル-1-カルバデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムブロモ-1-カルバドデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウム6-カルバデカボレート(14)、トリ(n-ブチル)アンモニウム6-カルバデカボレート(12)、トリ(n-ブチル)アンモニウム7-カルバウンデカボレート(13)、トリ(n-ブチル)アンモニウム7,8-ジカルバウンデカボレート(12)、トリ(n-ブチル)アンモニウム2,9-ジカルバウンデカボレート(12)、トリ(n-ブチル)アンモニウムドデカハイドライド-8-メチル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-エチル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-ブチル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-8-アリル-7,9-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-9-トリメチルシリル-7,8-ジカルバウンデカボレート、トリ(n-ブチル)アンモニウムウンデカハイドライド-4,6-ジブロモ-7-カルバウンデカボレートなどのアニオンの塩;
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-1,3-ジカルバノナボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)銅酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)金酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボレート)鉄酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナハイドライド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(トリブロモオクタハイドライド-7,8-ジカルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、トリス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)クロム酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)マンガン酸塩(IV)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)コバルト酸塩(III)、ビス〔トリ(n-ブチル)アンモニウム〕ビス(ウンデカハイドライド-7-カルバウンデカボレート)ニッケル酸塩(IV)などの金属カルボランアニオンの塩
などが挙げられる。
【0103】
イオン化イオン性化合物(B-3)の例であるヘテロポリ化合物は、ケイ素、リン、チタン、ゲルマニウム、ヒ素および錫から選ばれる原子と、バナジウム、ニオブ、モリブデンおよびタングステンから選ばれる1種または2種以上の原子とを含む化合物である。具体的には、リンバナジン酸、ゲルマノバナジン酸、ヒ素バナジン酸、リンニオブ酸、ゲルマノニオブ酸、シリコノモリブデン酸、リンモリブデン酸、チタンモリブデン酸、ゲルマノモリブデン酸、ヒ素モリブデン酸、錫モリブデン酸、リンタングステン酸、ゲルマノタングステン酸、錫タングステン酸、リンモリブドバナジン酸、リンタングストバナジン酸、ゲルマノタングストバナジン酸、リンモリブドタングストバナジン酸、ゲルマノモリブドタングストバナジン酸、リンモリブドタングステン酸、リンモリブドニオブ酸、およびこれらの酸の塩が挙げられるが、この限りではない。また、前記塩としては、前記酸の、例えば周期表第1族または2族の金属、具体的には、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等との塩、トリフェニルエチル塩等の有機塩が挙げられる。
【0104】
イオン化イオン性化合物(B-3)の例であるイソポリ化合物は、バナジウム、ニオブ、モリブデンおよびタングステンから選ばれる1種の原子の金属イオンから構成される化合物であり、金属酸化物の分子状イオン種であるとみなすことができる。具体的には、バナジン酸、ニオブ酸、モリブデン酸、タングステン酸、およびこれらの酸の塩が挙げられるが、この限りではない。また、前記塩としては、前記酸の例えば周期表第1族または第2族の金属、具体的にはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等との塩、トリフェニルエチル塩等の有機塩が挙げられる。
【0105】
上記のようなイオン化イオン性化合物(遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(B-3))は、1種単独でまたは2種以上組み合せて用いられる。
遷移金属化合物(A)に加えて、助触媒成分としてのメチルアルミノキサンなどの有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)を併用すると、オレフィン化合物に対して非常に高い重合活性を示す。
【0106】
また、本発明に係るオレフィン重合用触媒は、前記遷移金属化合物(A)と、有機金属化合物(B-1)、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)、およびイオン化イオン性化合物(B-3)からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物(B)とともに、必要に応じて下記の担体(C)を含んでもよい。
【0107】
〔担体(C)〕
担体(C)は、無機または有機の化合物であって、顆粒状ないしは微粒子状の固体である。担体(C)に前記遷移金属化合物(A)および化合物(B)を担持させることで、良好なモルフォロジーのポリマーが得られる。
【0108】
前記無機化合物としては、多孔質酸化物、無機ハロゲン化物、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物が好ましい。
前記多孔質酸化物として、具体的にはSiO2、Al23、MgO、ZrO、TiO2、B23、CaO、ZnO、BaO、ThO2など、またはこれらを含む複合物または混合物を使用することができ、さらに、例えば天然または合成ゼオライト、SiO2-MgO、SiO2-Al23、SiO2-TiO2、SiO2-V25、SiO2-Cr23、SiO2-TiO2-MgOなどを使用することができる。これらのうち多孔質酸化物としては、SiO2および/またはAl23を主成分とするものが好ましい。
【0109】
なお、前記多孔質酸化物は、少量のNa2CO3、K2CO3、CaCO3、MgCO3、Na2SO4、Al2(SO43、BaSO4、KNO3、Mg(NO32、Al(NO33、Na2O、K2O、Li2Oなどの炭酸塩、硫酸塩、硝酸塩、酸化物成分を含有していても差し支えない。
【0110】
このような多孔質酸化物は、種類および製法によりその性状は異なるが、本発明に好ましく用いられる多孔質酸化物は、粒径が10~300μm、好ましくは20~200μmであって、比表面積が50~1000m2/g、好ましくは100~700m2/gの範囲にあり、細孔容積が0.3~3.0cm3/gの範囲にあることが望ましい。このような多孔質酸化物は、必要に応じて100~1000℃、好ましくは150~700℃で焼成して使用される。
【0111】
前記無機ハロゲン化物としては、MgCl2、MgBr2、MnCl2、MnBr2等が用いられる。無機ハロゲン化物は、そのまま用いてもよいし、ボールミル、振動ミルにより粉砕した後に用いてもよい。また、アルコールなどの溶媒に無機ハロゲン化物を溶解させた後、析出剤によって微粒子状に析出させたものを用いることもできる。
【0112】
前記粘土は、通常粘土鉱物を主成分として構成される。また、前記イオン交換性層状化合物は、イオン結合などによって構成される面が互いに弱い結合力で平行に積み重なった結晶構造を有する化合物であり、含有するイオンが交換可能なものである。大部分の粘土鉱物はイオン交換性層状化合物である。また、これらの粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物としては、天然産のものに限らず、人工合成物を使用することもできる。
【0113】
また、粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物として、六方細密パッキング型、アンチモン型、CdCl2型、CdI2型などの層状の結晶構造を有するイオン結晶性化合物などを例示することができる。
【0114】
さらに、粘土、粘土鉱物としては、カオリン、ベントナイト、木節粘土、ガイロメ粘土、アロフェン、ヒシンゲル石、パイロフィライト、ウンモ群、モンモリロナイト群、バーミキュライト、リョクデイ石群、パリゴルスカイト、カオリナイト、ナクライト、ディッカイト、ハロイサイトなどが挙げられ、
イオン交換性層状化合物としては、α-Zr(HAsO42・H2O、α-Zr(HPO42、α-Zr(KPO42・3H2O、α-Ti(HPO42、α-Ti(HAsO42・H2O、α-Sn(HPO42・H2O、γ-Zr(HPO42、γ-Ti(HPO42、γ-Ti(NH4PO42・H2Oなどの多価金属の結晶性酸性塩などが挙げられる。
【0115】
このような粘土、粘土鉱物またはイオン交換性層状化合物は、水銀圧入法で測定した半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/g以上であることが好ましく、0.3~5cc/gであることが特に好ましい。ここで、細孔容積は、水銀ポロシメーターを用いた水銀圧入法により、細孔半径20~30000Åの範囲について測定される。
【0116】
半径20Å以上の細孔容積が0.1cc/gより小さいものを担体として用いた場合には、高い重合活性が得られにくい傾向がある。
前記粘土、粘土鉱物には、化学処理を施すことも好ましい。化学処理としては、表面に付着している不純物を除去する表面処理、粘土の結晶構造に影響を与える処理など、何れも使用できる。化学処理として具体的には、酸処理、アルカリ処理、塩類処理、有機物処理などが挙げられる。酸処理は、表面の不純物を取り除くほか、結晶構造中のAl、Fe、Mgなどの陽イオンを溶出させることによって表面積を増大させる。アルカリ処理では粘土の結晶構造が破壊され、粘土の構造の変化をもたらす。また、塩類処理、有機物処理では、イオン複合体、分子複合体、有機誘導体などを形成し、表面積や層間距離を変えることができる。
【0117】
前記イオン交換性層状化合物は、イオン交換性を利用し、層間の交換性イオンを別の大きな嵩高いイオンと交換することにより、層間が拡大した状態の層状化合物であってもよい。このような嵩高いイオンは、層状構造を支える支柱的な役割を担っており、通常、ピラーと呼ばれる。また、このように層状化合物の層間に別の物質を導入することをインターカレーションという。インターカレーションするゲスト化合物としては、TiCl4、ZrCl4などの陽イオン性無機化合物、Ti(OR)4、Zr(OR)4、PO(OR)3、B(OR)3などの金属アルコキシド(Rは炭化水素基など)、[Al134(OH)247+、[Zr4(OH)142+、[Fe3O(OCOCH36+などの金属水酸化物イオンなどが挙げられる。これらの化合物は1種単独でまたは2種以上組み合わせて用いられる。また、これらの化合物をインターカレーションする際に、Si(OR)4、Al(OR)3、Ge(OR)4などの金属アルコキシド(Rは炭化水素基などを示す)などを加水分解して得た重合物、SiO2などのコロイド状無機化合物などを共存させることもできる。また、ピラーとしては、前記金属水酸化物イオンを層間にインターカレーションした後に加熱脱水することにより生成する酸化物なども挙げられる。
【0118】
前記粘土、粘土鉱物、イオン交換性層状化合物は、そのまま用いてもよく、またボールミル、ふるい分けなどの処理を行った後に用いてもよい。また、新たに水を添加吸着させ、あるいは加熱脱水処理した後に用いてもよい。さらに、これらは1種単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0119】
これらのうち、好ましいものは粘土または粘土鉱物であり、特に好ましいものはモンモリロナイト、バーミキュライト、ペクトライト、テニオライトおよび合成雲母である。
前述のように担体(C)は無機または有機の化合物であるが、有機化合物としては、粒径が10~300μmの範囲にある顆粒状ないしは微粒子状固体を挙げることができる。具体的には、エチレン、プロピレン、1-ブテン、4-メチル-1-ペンテンなどの炭素原子数が2~14のα-オレフィンを主成分として生成される(共)重合体またはビニルシクロヘキサン、スチレンを主成分として生成される(共)重合体、およびそれらの変成体を例示することができる。
【0120】
本発明に係るオレフィン重合用触媒は、前記遷移金属化合物(A)、好ましくは前記化合物(B)、必要に応じて担体(C)を含むが、これらと共に、必要に応じてさらに下記の特定の有機化合物成分(D)を含んでもよい。
【0121】
〔有機化合物成分(D)〕
本発明において有機化合物成分(D)は、必要に応じて、本発明のオレフィン重合用触媒の重合性能(例えば、触媒活性)および生成ポリマーの物性(例えば、生成ポリマーの高分子量化)を向上させる目的で使用される。このような有機化合物としては、アルコール類、フェノール性化合物、カルボン酸、有機リン化合物およびスルホン酸類等が挙げられるが、この限りではない。
【0122】
前記アルコール類および前記フェノール性化合物としては、通常、R23-OHで表されるものが使用され、ここで、R23は炭素原子数1~50の炭化水素基(フェノール類の場合は炭素原子数は6~50)または炭素原子数1~50(フェノール類の場合は炭素原子数は6~50)のハロゲン化炭化水素基を示す。
【0123】
アルコール類としては、R23がハロゲン化炭化水素基のものが好ましい。また、フェノール性化合物としては、水酸基のα,α’-位が炭素数1~20の炭化水素で置換されたものが好ましい。
【0124】
前記カルボン酸としては、通常、R24-COOHで表されるものが使用される。R24は炭素原子数1~50の炭化水素基または炭素原子数1~50のハロゲン化炭化水素基を示し、特に、炭素原子数1~50のハロゲン化炭化水素基が好ましい。
【0125】
前記有機リン化合物としては、P-O-H結合を有するリン酸類、P-OR、P=O結合を有するホスフェート、ホスフィンオキシド化合物が好ましく使用される。
前記スルホン酸類としては、下記一般式(8)で表されるものが挙げられる。
【0126】
【化8】
(一般式(8)中、M2は周期表第1~14族の元素であり、
25は水素原子、炭素原子数1~20の1価の炭化水素基または炭素原子数1~20の1価のハロゲン化炭化水素基であり、
Zは水素原子、炭素原子数1~20の1価の炭化水素基または炭素原子数1~20の1価のハロゲン化炭化水素基であり、
tはM2の価数であり、
t-uは0以上の整数である。)
【0127】
上記式(8)の中で、M2は周期表第2~14族の元素であることが好ましい。また、M2は金属元素であることが好ましい。
前記スルホン酸類としては、スルホン酸塩が好ましい。
また、上記の有機化合物成分は、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0128】
<オレフィン系重合体の製造方法>
本発明のオレフィン系重合体の製造方法は、以上説明したオレフィン重合用触媒の存在下に、オレフィンを単独重合または共重合させる方法である。前述のように、本発明においてオレフィンとは、炭素・炭素二重結合を分子中に一つ有する炭化水素を示す。本発明において、オレフィンの共重合とは、モノマーの少なくとも1種がオレフィンであればよく、2種以上のオレフィンを共重合することも、オレフィン以外のモノマーとオレフィンとを共重合することもできる。
【0129】
重合における、本発明の触媒を構成する各成分の使用法、重合器への添加順序は任意に選ばれるが、以下のような方法が例示される。
(1)遷移金属化合物(A)を単独で重合器に添加する方法。
(2)遷移金属化合物(A)をおよび化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(3)遷移金属化合物(A)を担体(C)に担持した触媒成分、および化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(4)化合物(B)を担体(C)に担持した触媒成分、および遷移金属化合物(A)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(5)遷移金属化合物(A)と化合物(B)とを担体(C)に担持した触媒成分を重合器に添加する方法。
(6)遷移金属化合物(A)と化合物(B)とを担体(C)に担持した触媒成分、および化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(7)化合物(B)を担体(C)に担持した触媒成分、および遷移金属化合物(A)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(8)化合物(B)を担体(C)に担持した触媒成分、遷移金属化合物(A)、および化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一であっても異なっていてもよい。
(9)遷移金属化合物(A)を担体(C)に担持した成分、および化合物(B)を担体(C)に担持した成分を任意の順序で重合器に添加する方法。
(10)遷移金属化合物(A)を担体(C)に担持した成分、化合物(B)を担体(C)に担持した成分、および化合物(B)を任意の順序重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(11)遷移金属化合物(A)、化合物(B)、および有機化合物成分(D)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(12)化合物(B)と有機化合物成分(D)をあらかじめ接触させた成分、および遷移金属化合物(A)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(13)化合物(B)と有機化合物成分(D)を担体(C)に担持した成分、および遷移金属化合物(A)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(14)遷移金属化合物(A)と化合物(B)を予め接触させた触媒成分、および有機化合物成分(D)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(15)遷移金属化合物(A)と化合物(B)を予め接触させた触媒成分、および化合物(B)、有機化合物成分(D)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(16)遷移金属化合物(A)と化合物(B)を予め接触させた触媒成分、および化合物(B)と有機化合物成分(D)を予め接触させた成分を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一でも異なっていてもよい。
(17)遷移金属化合物(A)を担体(C)に担持した成分、化合物(B)、および有機化合物成分(D)を任意の順序で重合器に添加する方法。
(18)遷移金属化合物(A)を担体(C)に担持した成分、および化合物(B)と有機化合物成分(D)を予め接触させた成分を任意の順序で重合器に添加する方法。
(19)遷移金属化合物(A)と化合物(B)と有機化合物成分(D)を予め任意の順序で接触させた触媒成分を重合器に添加する方法。
(20)遷移金属化合物(A)と化合物(B)と有機化合物成分(D)を予め任意の順序で接触させた触媒成分、および化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一であっても異なっていてもよい。
(21)遷移金属化合物(A)と化合物(B)と有機化合物成分(D)を担体(C)に担持した触媒を重合器に添加する方法。
(22)遷移金属化合物(A)と化合物(B)と有機化合物成分(D)を担体(C)に担持した触媒成分、および化合物(B)を任意の順序で重合器に添加する方法。この場合、化合物(B)は、同一であっても異なっていてもよい。
【0130】
上記の担体(C)に遷移金属化合物(A)が担持された固体触媒成分、担体(C)に遷移金属化合物(A)および化合物(B)が担持された固体触媒成分には、オレフィンが予備重合されていてもよく、予備重合された固体触媒成分上に、さらに触媒成分が担持されていてもよい。
【0131】
本発明では、重合は溶解重合、懸濁重合などの液相重合法または気相重合法のいずれにおいても実施できる。液相重合法において用いられる不活性炭化水素媒体として具体的には、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、灯油などの脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロペンタンなどの脂環族炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;エチレンクロリド、クロルベンゼン、ジクロロメタンなどのハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物などを挙げることができ、また(共)重合に供するオレフィン(モノマー)自身を溶媒として用いることもできる。
【0132】
上記のようなオレフィン重合用触媒を用いて、オレフィンの重合を行うに際して、遷移金属化合物(A)は、反応容積1リットル当り、通常1×10-12~1×10-2モル、好ましくは1×10-10~1×10-3モルになるような量で用いられる。
【0133】
有機金属化合物(B-1)は、有機金属化合物(B-1)と、遷移金属化合物(A)中の全遷移金属原子(M)とのモル比〔(B-1)/M〕が通常0.01~100000、好ましくは0.05~50000となるような量で用いられる。有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)は、有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)中のアルミニウム原子と、遷移金属化合物(A)中の全遷移金属(M)とのモル比〔(B-2)/M〕が、通常10~500000、好ましくは20~100000となるような量で用いられる。遷移金属化合物(A)と反応してイオン対を形成する化合物(イオン化イオン性化合物)(B-3)は、イオン化イオン性化合物(B-3)と、遷移金属化合物(A)中の遷移金属原子(M)とのモル比〔(B-3)/M〕が、通常1~10、好ましくは1~5となるような量で用いられる。
【0134】
担体(C)を用いる場合は、遷移金属化合物(A)と担体(C)との重量比〔(A)/(C)〕が好ましくは0.0001~1、より好ましくは0.0005~0.5、さらに好ましくは0.001~0.1となるような量で用いられる。
【0135】
有機化合物成分(D)は、化合物(B)が有機金属化合物(B-1)の場合には、モル比〔(D)/(B-1)〕が通常0.01~10、好ましくは0.1~5となるような量で用いられる。化合物(B)が有機アルミニウムオキシ化合物(B-2)の場合には、モル比〔(D)/(B-2)〕が通常0.001~2、好ましくは0.005~1となるような量で用いられる。化合物(B)がイオン化イオン性化合物(B-3)の場合は、モル比〔(D)/(B-3)〕が通常0.01~10、好ましくは0.1~5となるような量で用いられる。
【0136】
また、このようなオレフィン重合用触媒を用いたオレフィンの重合温度は、通常-50~+200℃、好ましくは0~170℃の範囲である。重合圧力は、通常常圧~100kg/cm2-G、好ましくは常圧~50kg/cm2-Gの条件下であり、重合反応は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方法においても行うことができる。さらに重合を反応条件の異なる2段以上に分けて行うことも可能である。
【0137】
得られるオレフィン系重合体の分子量は、重合系に水素を存在させるか、または重合温度を変化させることによって調節することができる。さらに、使用する化合物(B)の量により調節することもできる。
【0138】
本発明のオレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンの共重合を行うと、組み合わせるオレフィンの種類にもよるが、従来に比して各オレフィンの共重合反応性の差が小さい傾向がある。この為、工業的に共重合体を製造する際に、オレフィンの共重合を本発明のオレフィン重合用触媒の存在下で行うと、プロセス制御が簡便になったり、組成分布の狭い共重合体を安定的に製造し易いことが期待できる。
【0139】
このような特徴を有する理由は現時点では定かでないが、本発明者らは下記の様な複数の推測を行っている。
前記遷移金属化合物(A)では、1つの配位子が少なくとも3個のヘテロ原子を介して金属原子に配位する構造を取る。この為、遷移金属化合物(A)は構造的に安定で揺らぎが少ない構造であると予想される。前記ヘテロ原子に嵩の小さなオレフィンほど配位し易く、重合速度が抑制され、嵩の大きなオレフィンとの重合速度差が少なくなるという考え方が一つである。
【0140】
また、本発明の遷移金属化合物(A)は、前記の通り構造的に安定で揺らぎの少ない構造であることに加えて配位空間が広いことが計算科学から予想されているので、オレフィンの構造の影響が少ない、即ち、嵩の大きなオレフィンであっても中心金属(活性点と考えられている)に近づきやすい傾向があることも考えられる。
【0141】
また、分析の精度が現時点では高くないが、本発明のオレフィン重合触媒を使用して得られる重合体は、多くの異種結合構造を持つようである。従来、異種結合を形成するような反応工程では重合速度が極端に低下する場合がある。(エチレン(異種結合を形成しない構造)に対して、炭素数3以上のα-オレフィン(異種結合を形成し得る構造)の反応速度が低いのは、この異種結合反応が起こることが要因の一つとも考えられている。)本発明の遷移金属化合物(A)を含むオレフィン重合用触媒は、異種結合反応が起こっても重合速度が低下しない特性を持っているため、共重合反応性の差が少ない、という考え方もある。
【0142】
このような特性を持つため、本発明のオレフィン重合用触媒を用いれば、任意の組成の共重合体を容易に製造することが出来る。例えば、2種のオレフィンを用いて重合体を製造する場合、その組成比はモル比で1/99~99/1まで自由自在に調整可能である。
【0143】
このような本発明のオレフィン重合用触媒を使用して重合することができるオレフィンとしては、特に限定されないが、炭素原子数が2~30、好ましくは2~20の直鎖状または分岐状のα-オレフィン、例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、3-メチル-1-ブテン、1-ヘキセン、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、1-ドデセン、1-テトラデセン、1-ヘキサデセン、1-オクタデセン、1-エイコセン;炭素原子数が3~30、好ましくは3~20の環状オレフィン、例えばシクロペンテン、シクロヘプテン、ノルボルネン、5-メチル-2-ノルボルネン、テトラシクロドデセン、2-メチル1,4,5,8-ジメタノ-1,2,3,4,4a,5,8,8a-オクタヒドロナフタレンなどが挙げられる。これらのオレフィンは、1種単独で使用することも、2種以上を組み合わせて使用することも出来る。上記のオレフィンの中では、炭素原子数2~20のオレフィンが好ましく、炭素原子数2~10のオレフィンがより好ましい。
【0144】
本発明のオレフィン系重合体の製造方法においては、オレフィンとして炭素原子数が2~10のオレフィンを必須成分として用いることが好ましく、エチレン、プロピレン、1-ブテンから選ばれるオレフィンを必須成分として用いることがより好ましく、エチレン、プロピレンを必須成分として用いることがさらに好ましく、特に好ましくは、エチレンを必須成分とする態様が特に好ましい。
【0145】
本発明のオレフィン系重合体の製造方法においては、オレフィンと他のモノマーとを共重合してもよい。他のモノマーとしては、オレフィン以外のモノマーであればよく、特に限定はされないが、例えば極性基(例えばカルボニル基、水酸基、エーテル結合基など)および重合性の炭素・炭素二重結合を分子中に有するモノマー(以下、極性基含有モノマーとも記す。)が挙げられる。
【0146】
極性基含有モノマーとしては、具体的には、例えばアクリル酸、3-ブテン酸、4-ペンテン酸、5-ヘキセン酸、6-ヘプテン酸、7-オクテン酸、8-ノネン酸、9-デセン酸、10-ウンデセン酸、11-ドデセン酸、12-トリデセン酸、13-テトラデセン酸、14-ペンタデセン酸、15-ヘキサデセン酸、16-ヘプタデセン酸、17-オクタデセン酸、18-ノナデセン酸、19-エイコセン酸、20-ヘニコセン酸、21-ドコセン酸、22-トリコセン酸、メタクリル酸、2-メチルペンテン酸、2,2-ジメチル-3-ブテン酸、2,2-ジメチル-4-ペンテン酸、3-ビニル安息香酸、4-ビニル安息香酸、2,6-ヘプタジエン酸、2-(4-イソプロピルベンジリデン)-4-ペンテン酸、アリルマロン酸、2-(10-ウンデセニル)マロン酸、フマル酸、イタコン酸、ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2-カルボン酸、ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸などの不飽和カルボン酸類、これら不飽和カルボン酸類のナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、カルシウム塩などの金属塩類、これら不飽和カルボン酸類のメチルエステル、エチルエステル、n-プロピルエステル、イソプロピルエステル、n-ブチルエステル、イソブチルエステル、(5-ノルボルネン-2-イル)エステルなどの不飽和カルボン酸エステル類(該不飽和カルボン酸がジカルボン酸である場合にはモノエステルであってもジエステルであってもよい)、およびこれら不飽和カルボン酸類のアミド、N,N-ジメチルアミド等の不飽和カルボン酸アミド類(該不飽和カルボン酸がジカルボン酸である場合にはモノアミドであってもジアミドであってもよい);
無水マレイン酸、無水イタコン酸、アリルコハク酸無水物、イソブテニルコハク酸無水物、(2,7-オクタジエン-1-イル)コハク酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2,3-ジカルボン酸無水物などの不飽和カルボン酸無水物類;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、トリフルオロ酢酸ビニルなどのビニルエステル類;
塩化ビニル、フッ化ビニル、臭化ビニル、ヨウ化ビニル、臭化アリル、塩化アリル、フッ化アリル、臭化アリルなどのハロゲン化オレフィン類;
アリルトリメチルシラン、ジアリルジメチルシラン、3-ブテニルトリメチルシラン、アリルトリイソプロピルシラン、アリルトリフェニルシラン等のシリル化オレフィン類;
アクリロニトリル、2-シアノビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン、2,3-ジシアノビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン等の不飽和ニトリル類;
アリルアルコール、3-ブテノール、4-ペンテノール、5-ヘキセノール、6-へブテノール、7-オクテノール、8-ノネノール、9-デセノール、10-ウンデセノール、11-ドデセノール、12-トリデセノール等の不飽和アルコール化合物、およびこれらの酢酸エステル、安息香酸エステル、プロピオン酸エステル、カプロン酸エステル、カプリン酸エステル、ラウリン酸エステル、ステアリン酸エステル等の不飽和エステル類;
ビニルフェノール、アリルフェノール等の置換フェノール類;
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、アリルメチルエーテル、アリルプロピルエーテル、アリルブチルエーテル、アリルメタリルエーテル、メトキシスチレン、エトキシスチレン、アリルアニソール等の不飽和エーテル類;
ブタジエンモノオキシド、1,2-エポキシ-7-オクテン、3-ビニル-7-オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン等の不飽和エポキシド類;
アクロレイン、ウンデセナール等の不飽和アルデヒド類、およびこれらのジメチルアセタール、ジエチルアセタールなどの不飽和アセタール類;
メチルビニルケトン、エチルビニルケトン、アリルメチルケトン、アリルエチルケトン、アリルプロピルケトン、アリルブチルケトン、アリルベンジルケトン等の不飽和ケトン類、およびこれらのジメチルアセタール、ジエチルアセタールなどの不飽和アセタール類;
アリルメチルスルフィド、アリルフェニルスルフィド、アリルイソプロピルスルフィド、アリルn-プロピルスルフィド、4-ペンテニルフェニルスルフィド等の不飽和チオエーテル類;
アリルフェニルスルホキシド等の不飽和スルホキシド類;
アリルフェニルスルホン等の不飽和スルホン類;
アリルジフェニルホスフィン等の不飽和ホスフィン類;
アリルジフェニルホスフィンオキシドのような不飽和ホスフィンオキシド類
などが挙げられる。
【0147】
さらに、前記極性基含有モノマーとしては、例えば、ビニルベンジルアセテート、ヒドロキシスチレン、4-(3-ブテニロキシ)安息香酸メチル、メトキシスチレン、エトキシスチレン、トリフルオロ酢酸アリル、o-クロロスチレン、p-クロロスチレン、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、(2H-ペルフルオロプロピル)-2-プロペニルエーテル、リナロールオキシド、3-アリロキシ-1,2-プロパンジオール、2-(アリロキシ)エタノール、N-アリルモルホリン、アリルグリシン、N-ビニルピロリドン、アリルトリクロロシラン、アクリルトリメチルシラン、アリルジメチル(ジイソプロピルアミノ)シラン、7-オクテニルトリメトキシシラン、アリロキシトリメチルシラン、アリロキシトリフェニルシランなども挙げられ、本発明のオレフィン重合用触媒の存在下でオレフィンと共重合させることができる。
【0148】
また、極性基含有モノマー以外の他のモノマーとしては、ビニルシクロヘキサン、ジエンまたはポリエンなどを用いることができる。本発明のオレフィン重合用触媒の存在下では、これらのモノマーも、オレフィンと共重合することができる。
【0149】
前記ジエンまたはポリエンとしては、炭素原子数が4~30、好ましくは4~20であり二個以上の炭素・炭素二重結合を有する環状または鎖状の化合物が挙げられる。具体的には、ブタジエン、イソプレン、4-メチル-1,3-ペンタジエン、1,3-ペンタジエン、1,4-ペンタジエン、1,5-ヘキサジエン、1,4-ヘキサジエン、1,3-ヘキサジエン、1,3-オクタジエン、1,4-オクタジエン、1,5-オクタジエン、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン、ジシクロペンタジエン、ジビニルベンゼン;7-メチル-1,6-オクタジエン、4-エチリデン-8-メチル-1,7-ノナジエン、5,9-ジメチル-1,4,8-デカトリエンなどが挙げられる。
【0150】
さらに他のモノマーとしては、芳香族ビニル化合物を用いることができる。具体的にはスチレン、o-メチルスチレン、m-メチルスチレン、p-メチルスチレン、o,p-ジメチルスチレン、o-エチルスチレン、m-エチルスチレン、p-エチルスチレンなどのモノもしくはポリアルキルスチレン;メトキシスチレン、エトキシスチレン、ビニル安息香酸、ビニル安息香酸メチル、ビニルベンジルアセテート、ヒドロキシスチレン、o-クロロスチレン、p-クロロスチレン、などの官能基含有スチレン誘導体;および3-フェニルプロピレン、4-フェニルプロピレン、α-メチルスチレンなどが挙げられる。
【0151】
用いるモノマーの種類によって共重合反応性が大きく異なる組わせとなる可能性がある。そのような場合は、用いるモノマーの種類によって、オレフィン重合用触媒の構造を適宜選択すれば、共重合反応性の差を少なくすることが出来る。
【0152】
本発明のオレフィン系重合体の製造方法によれば、低分子量から超高分子量まで幅広い分子量領域のオレフィン重合体を得ることが可能である。具体的な例としては、1000~500万の重量平均分子量を持つオレフィン重合体を製造することが可能である。重量平均分子量の下限値は、好ましくは5,000、より好ましくは、10,000、更に好ましくは30,000である。一方、上限値は、好ましくは300万、より好ましくは200万、さらに好ましくは100万である。
【0153】
前述した通り、本発明のオレフィン系重合体の製造方法で製造される重合体は、異種結合が多い場合がある。また異種結合の形成は、従来、分子量を高める上では不利であるとされている。しかし、本発明のオレフィン系重合体の製造方法を用いれば、異種結合が多くても高い分子量の重合体を得ることが出来る場合がある。
【0154】
本発明の系重合体の製造方法で製造されるオレフィン重合体の分子量は、後述する実施例の欄に記載の条件で行われるGPC測定によって決定される。
本発明のオレフィン系重合体の製造方法によれば、上記の説明のように、高い重合活性で重合体を製造することができる。また、共重合時の共重合反応性の差が少なく、工業的に共重合体を得るのに有利な特性を示すことがある。この為、本発明の工業的な価値は大きい。具体的には、本発明は、連続重合プロセスにも好適に使用できる一方で、特にバッチ重合プロセスでの生産に対しては大きなアドバンテージを持つと言えるであろう。
【実施例
【0155】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合成例で得られた化合物の構造は、270MHz 1H NMR(日本電子製、装置名GSH-270)、GC-MS(島津製作所製、装置名QP2010 Ultra)、FD-質量分析(日本電子製、装置名SX-102A)等を用いて決定した。
【0156】
実施例で得られた重合体の分子量は、ゲル浸透クロマトグラフ(Waters社製、装置名AllianceGPC2000型)で測定した。操作条件は、以下のとおりであった。
【0157】
測定装置;ゲル浸透クロマトグラフ allianceGPC2000型(Waters社)
解析ソフト;クロマトグラフィデータシステム Empower3(商標、Waters社)
カラム;TSKgel GMH6-HT×2 + TSKgel GMH6-HTL×2 (両方とも内径7.5mm×長さ30cm,東ソー社)
移動相;o-ジクロロベンゼン〔=ODCB〕(和光純薬 特級試薬)
検出器;示差屈折計(装置内蔵)
カラム温度;140℃
流速;1.0mL/分
注入量;400μL
サンプリング時間間隔;0.5秒
試料濃度;0.15%(w/v)
分子量較正;単分散ポリスチレン(東ソー社)/分子量495から分子量2060万
【0158】
重量平均分子量は、J.Polym.Sci. 1967,B5,753.に記載された汎用較正の手順に従い、ポリエチレン分子量換算として計算した。
またエチレン/プロピレン共重合体のプロピレン含量は、125MHz 13C NMR(ブルカー・バイオスピン社製、装置名AVANCEIIIcryo-500)で測定した。
【0159】
[合成例1]
充分に乾燥および窒素置換した100mLの反応器に、2-ヨードフェノール3.13g(14.2mmol)、2-フルオロニトロベンゼン1.0mL(9.47mmol)、フッ化セシウム2.16g(14.2mmol)、炭酸カリウム3.96g(28.6mmol)、ジメチルスルホキシド14mLを仕込んだ後、50℃で6時間撹拌した。室温に冷却した後、反応液に水20mLを添加し、ジクロロメタンで可溶分を抽出した。得られた分画を1M水酸化ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去した。その後、酢酸エチルで希釈し、水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去し、下記式(1)で示した目的物(以下、化合物(1)という)が3.14g(収率97%)得られた。
【0160】
GC-質量分析(M+):341
1H-NMR(270MHz,CDCl3):8.00(1H,dd,J=8.4,1.6Hz),7.91(1H,dd,J=7.8,1.4Hz),7.50(1H,ddd,J=8.1,7.6,1.6Hz),7.35(1H,ddd,J=8.1,7.6,1.6Hz),7.22(1H,ddd,J=8.4,7.0,0.8Hz),6.98(1H,d,J=7.0Hz),6.95(1H,dd,J=8.4,1.6Hz),6.86(1H,dd,J=8.4,0.8Hz)ppm
【0161】
【化9】
【0162】
[合成例2]
充分に乾燥および窒素置換した300mLの反応器に、2,4-ジ-t-ブチルフェノール10.3g(50.0mmol)とテトラヒドロフラン75mLを仕込み、0℃に冷却した。水素化ナトリウム(油性)2.83g(60wt%、70.7mmol)を加えて0℃で1時間撹拌した後、クロロメチルメチルエーテル5.2mL(68.5mmol)を0℃で加えた。室温で16時間撹拌した後、氷冷下で水を少しずつ加えて反応をクエンチした。酢酸エチルで可溶分を抽出し、得られた分画を飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去することで淡茶色固体を得た。ここで得られた固体を充分に乾燥および窒素置換した200mLの反応器に仕込み、ジエチルエーテル55mLを添加して溶解させた。この溶液にノルマルブチルリチウムヘキサン溶液18mL(29.5mmol)を添加した。室温で3時間撹拌した後-78℃に冷却し、トリメトキシボラン3.2mL(28.7mmol)を加えて徐々に室温に昇温しながら撹拌した。16時間後、反応溶液を減圧下溶媒留去し、充分に減圧乾燥することで白色固体を得た。これに、化合物(1)6.83g(20.0mmol)、酢酸パラジウム0.23g(1.01mmol)、2-ジシクロヘキシルホスフィノ-2´,6´-ジメトキシビフェニル0.82g(2.01mmol)、リン酸カリウム12.8g(60.2mmol)、テトラヒドロフラン34mL、水8.5mLを仕込み、オイルバス中60℃で6時間加熱した。反応液を室温まで冷却した後、酢酸エチルを加え、セライトを通してろ過した。ろ液を酢酸エチルで希釈した後、水、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去して得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(2)で示した目的物(以下、化合物(2)という)が8.00g(収率86%)得られた。
【0163】
GC-質量分析(M+):463
1H-NMR(270MHz,CDCl3):7.87(1H,dd,J=8.4,1.6Hz),7.50(1H,dd,J=7.6,1.9Hz),7.46-7.22(4H,m),7.12-6.97(4H,m),4.58(2H,s),3.25(3H,s),1.41(9H,s),1.21(9H,s)ppm
【0164】
【化10】
【0165】
[合成例3]
充分に乾燥および窒素置換した300mLの反応器に、化合物(2)7.99g(17.2mmol)、パラジウム炭素1.29g(10wt%,1.22mmol)、酢酸3mL、エタノール57mLを仕込み、水素雰囲気下、室温にて撹拌した。8時間後、反応器を窒素置換し、セライトを通して反応液をろ過した。得られたろ液を酢酸エチルで希釈し、炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄、無水硫酸マグネシウムにて乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去することで、淡茶色非晶体が7.41g得られた。ここで得られた非晶体6.58g(15.2mmol)を500mLの反応器に入れ、酢酸銅(II)6.90g(38.0mmol)、ピリジン4.3mL(53.4mmol)、1,4-ジオキサン187mLをさらに加えて室温で撹拌した。15分後、メチルボロン酸2.28g(38.0mmol)を添加し、100℃で撹拌した。6時間後、室温に冷却、セライトを通して反応液をろ過し、ろ液を減圧下溶媒留去することで得られた残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(3)で示した目的物(以下、化合物(3)という)が4.75g(収率69%)得られた。
【0166】
GC-質量分析(M+):447
1H-NMR(270MHz,CDCl3):7.39(1H,dd,J=7.3,1.6Hz),7.37(1H,d,J=2.4Hz),7.26-7.21(1H,m),7.19(1H,d,J=2.7Hz),7.09(1H,dd,J=7.3,1.4Hz),7.07-7.01(1H,m),6.85(2H,dt,J=8.3,1.4Hz),6.66(1H,dd,J=8.1,1.6Hz),6.59(1H,dt,J=7.6,1.6Hz),5.07(1H,d,J=5.1Hz),4.69(1H,s),4.49(1H,s),3.15(3H,s),2.80(3H,d,J=5.1Hz),1.47(9H,s),1.31(9H,s)ppm
【0167】
【化11】
【0168】
[合成例4]
充分に乾燥した200mLの反応器に、化合物(3)4.75g(10.6mmol)、パラトルエンスルホン酸一水和物6.06g(31.9mmol)、エタノール75mL、ジクロロメタン15mLを仕込み、50℃で4時間撹拌した。反応液を室温まで冷却した後、減圧下溶媒留去した。ジクロロメタンで希釈した後、炭酸水素ナトリウム水溶液、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した。硫酸マグネシウムをろ過した後、ろ液を減圧下溶媒留去し、下記式(4)で示した目的物(以下、化合物(4)という)が4.24g(収率99%)得られた。
【0169】
GC-質量分析:403
1H-NMR(270MHz,CDCl3):7.40(1H,dd,J=7.6,1.6Hz),7.35-7.27(1H,m),7.32(1H,d,J=2.4Hz),7.18(1H,dt,J=7.6,1.4Hz),7.09(1H,d,J=1.4Hz),7.07-7.00(1H,m),6.96(1H,dd,J=8.1,1.1Hz),6.85(1H,dd,J=8.1,1.1Hz),6.63(1H,dd,J=7.6,1.6Hz),6.64-6.58(1H,m),5.33(1H,s),4.24(1H,s),2.74(3H,s),1.44(9H,s),1.30(9H,s)ppm
【0170】
【化12】
【0171】
[実施例A1]
充分に乾燥、窒素置換した100mLの反応容器に、水素化ナトリウム(油性)0.13g(60wt%、3.30mmol)を入れ、合成例4で得られた化合物(4)0.40g(0.99mmol)を含むテトラヒドロフラン溶液20mLを10分かけて滴下し、室温で4時間攪拌した。この反応液を、ドライアイス-アセトンで-78℃に冷却し、四塩化チタン0.99mL(1Mトルエン溶液0.99mmol)を添加した。その後、ゆっくりと室温まで戻しながら16時間攪拌した。反応液の溶媒を留去し、残渣に塩化メチレン20mLを加えしばらく攪拌した後、不溶物をガラスフィルターで取り除き、ろ液を約1/3濃縮した。そこにn-ヘキサン30mLを加え、約1/3濃縮した後、不溶物をガラスフィルターで濾別し、得られた固体をn-ヘキサン15mLで洗浄した後、減圧乾燥することで、下記式(A)で示した目的物(以下、チタン化合物(A)という)が0.23g(収率45%)得られた。
FD-質量分析(M+):519
【0172】
【化13】
【0173】
[実施例B1]
充分に窒素置換した内容積500mlのガラス製反応器にトルエン250mlを装入し、エチレン(100リットル/hrで供給)で液相及び気相を飽和させた。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)を0.125mmol、引き続き、実施例A1で得られたチタン化合物(A)を0.001mmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(TrB)を0.003mmol加え重合を開始した。エチレンを100リットル/hrで連続的に供給し、常圧下、25℃で5分間重合を行った後、少量のイソブタノールを添加することにより重合を停止した。
【0174】
重合終了後、反応物を少量の塩酸を含む1リットルのメタノール中に加えてポリマーを析出させた。メタノールで洗浄後、80℃にて10時間減圧乾燥し、ポリエチレンが0.51g得られた。重合活性は6120kg/mol-Ti・hrであり、得られたポリエチレンの重量平均分子量(Mw)は66万であった。
【0175】
[実施例B2]
充分に窒素置換した内容積500mlのガラス製反応器にトルエン250mlを装入し、エチレン(50リットル/hrで供給)、およびプロピレン(150リットル/hrで供給)で液相及び気相を飽和させた。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)を0.125mmol、引き続き、実施例A1で得られたチタン化合物(A)を0.005mmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(TrB)を0.015mmol加え重合を開始した。エチレンを50リットル/hr、プロピレンを150リットル/hrで連続的に供給し、常圧下、50℃で10分間重合を行った後、少量のイソブタノールを添加することにより重合を停止した。
【0176】
重合終了後、反応物を少量の塩酸を含む1リットルのメタノール中に加えてポリマーを析出させた。メタノールで洗浄後、130℃にて10時間減圧乾燥し、エチレン/プロピレン共重合体が3.83g得られた。重合活性は4596kg/mol-Ti・hrであり、得られた共重合体のプロピレン含量は69.5mol%、重量平均分子量(Mw)は26万であった。
【0177】
[実施例B3]
充分に窒素置換した内容積500mlのガラス製反応器にトルエン250mlを装入し、エチレン(100リットル/hrで供給)、およびプロピレン(100リットル/hrで供給)で液相及び気相を飽和させた。その後、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)を0.125mmol、引き続き、実施例A1で得られたチタン化合物(A)を0.005mmol、トリフェニルカルベニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(TrB)を0.015mmol加え重合を開始した。エチレンを100リットル/hr、プロピレンを100リットル/hrで連続的に供給し、常圧下、50℃で10分間重合を行った後、少量のイソブタノールを添加することにより重合を停止した。
【0178】
重合終了後、反応物を少量の塩酸を含む1リットルのメタノール中に加えてポリマーを析出させた。メタノールで洗浄後、130℃にて10時間減圧乾燥し、エチレン/プロピレン共重合体が3.68g得られた。重合活性は4416kg/mol-Ti・hrであり、得られた共重合体のプロピレン含量は50.3mol%、重量平均分子量(Mw)は51万であった。
【産業上の利用可能性】
【0179】
本発明にかかる新規な遷移金属化合物を含むオレフィン重合用触媒は、高いオレフィン重合活性と優れた共重合反応性を示すため、本発明は工業的に極めて高い価値がある。