Область изобретения
Настоящее изобретение относится к металлоорганическим соединениям и к каталитическим системам для полимеризации олефинов, включающих такие металлоорганические соединения. Изобретение также относится к способу полимеризации олефинов, проводимому в присутствии описанной выше каталитической системы.
Описание предшествующего уровня техники
Гомогенные каталитические системы на основе металлоценовых комплексов известны как активные в полимеризации олефинов; указанные комплексы могут быть активированы посредством подходящих соединений, являющихся катализаторами.
Первое поколение катализаторов, разработанных для гомогенной полимеризации олефинов металлоценами, состояло из хлоридов алкилалюминия (AlR5Сl), в которых заместители R предпочтительно являются метилом или этилом; эти сокатализаторы характеризуются низким уровнем активности при полимеризации этилена и пренебрежимо малой активностью при полимеризации пропилена.
Второе поколение совместных каталитических систем включало класс алкилалюмоксанов, обычно получаемых реакцией триалкил-алюминиевого соединения и воды в мольном отношении от 1:1 до 100:1; эти алюмоксаны являются олигомерными линейными и/или циклическими соединениями, представляемыми формулой:
в случае линейных олигомерных алюмоксанов и
в случае циклических олигомерных алюмоксанов, в которых заместители R обычно являются метильной, этильной или изобутильной группами, n изменяется в диапазоне от 4 до 40, и m изменяется от 3 до 40. Метилалюмоксан (МАО) является наиболее активно используемым сокатализатором.
Несмотря на это, алкилалюмоксаны и, в особенности, метилалюмоксан (МАО), хотя они очень активны в каталитических системах на основе металлоценов, обладают рядом присущих им внутренних проблем при использовании, таких как необходимость высоких мольных отношений алюмоксан/металлоцен для получения удовлетворительной каталитической активности, их высокая реакционная активность по отношению к примесям (влага, спирты и т.д.) и легкая воспламеняемость. Более того, при использовании МАО, не удалось изолировать характеризуемые металлоценовые активные образцы. Таким образом, некоторые из направлений исследований в этой области включают поиск альтернативных сокатализаторов. В качестве сокатализаторов для систем на основе металлоценов были разработаны некоординационные анионы типа В(С6F5)
Эти сокатализаторы обладают высокой каталитической активностью, но с синтетической точки зрения промышленное производство этих сокатализаторов крайне дорогостоящее.
Наконец, эти анионы B(B6F5)
Четвертым поколением сокатализаторов является В(С6F5)3. Анион МеВ(С6F5)
Альтернативный путь использования В(С6F5)3 был предложен В. Temme в Journal of Organometallic Chemistry 488 (1995) 177-182. Бис-циклопентадиенилметилпирролидилцирконоцен обрабатывали В(С6F5)3 с образованием пирролидилбората и металлоценового катиона. В этой статье сообщается, что полученная соль является каталитически активной и полимеризует этилен, хотя и с умеренной активностью.
В WO 99/64476 раскрывается способ получения полиолефинов при использовании каталитической системы, включающей металлоценовое соединение, льюисовский кислотно-основный комплекс и три-н-алкилалюминиевое соединение. Как описано на странице 4 и проиллюстрировано на фигурах, назначением льюисовского основания является ингибирование реакции между металлоценовыми соединениями и льюисовской кислотой. Только при добавлении три-н-алкилалюминиевого соединения каталитическая система становится активной. Эта каталитическая система не полностью решает проблемы использования В(С6F5)3 с той точки зрения, что анион, слабо координированный с электронодефицитным металлическим центром, всегда представляет собой МеВ(С6F5)
Поэтому до сих пор сохраняется необходимость в альтернативных легко получаемых сокатализаторах, которые образуют стабильную каталитическую систему и способны показывать хорошую активность в полимеризации олефинов.
Заявители обнаружили в настоящее время новый класс сокатализаторов полимеризации олефинов, которые уменьшают использование избытка сокатализатора по сравнению с алкилалюмоксанами, не приводят к получению нежелательных побочных продуктов после активации металлоцена и обеспечивают стабильные каталитические композиции.
Настоящее изобретение относится к металлоорганическому соединению, получаемому введением в контакт
а) соединения, имеющего следующую формулу (I)
где Ra, Rb, Rc и Rd, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10 алкильных, C6-C20 арильных, C7-C20 арилалкильных и С7-С20 алкиларильных групп, необязательно содержащих атомы О, S, N, P, Si или галогена, или два или более соседних заместителя Ra, Rb, Rc и Rd образуют одно или несколько С4-С7 колец, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р или Si, которые могут нести заместители; с
б) льюисовской кислотой формулы (II)
где Mt представляет собой металл, относящийся к 13 группе Периодической таблицы элементов (ИЮПАК); R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из галогена, галогенированных С6-С20-арильных и галогенированных С7-C20 алкиларильных групп; две группы R1 могут также образовывать с металлом единое конденсированное кольцо, такое как, например, 9-борфлуореновые соединения.
Предпочтительно, Mt представляет собой В или Аl и более предпочтительно представляет собой В. Заместители R1 предпочтительно выбирают из группы, состоящей из C6F5, C6F4H, C6F3H2, С6Н3(СF3)2, перфторбифенила, гептафторнафтила, гексафторнафтила и пентафторнафтила. Наиболее предпочтительно заместителями R1 являются радикалы С6F5.
Предпочтительные металлоорганические соединения являются теми, которые относятся к следующим двум классам (1) и (2), имеющим соответственно формулу (III) и (IV)
Класс (1)
Металлоорганические соединения, относящиеся к классу (1), имеют следующую формулу (III)
где Mt представляет собой металл, относящийся к 13 группе Периодической таблицы элементов (ИЮПАК); R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из галогена, галогенированных С6-С20-арильных и галогенированных С7-C20 алкиларильных групп; две группы R1 могут также образовывать с металлом Mt одно конденсированное кольцо, такое как, например, 9-борфлуореновые соединения; и заместители R5, R4, R3 и R2, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10 алкильных, C6-C20 арильных, С7-С20 арилалкильных и С7-С20 алкиларильных групп, необязательно содержащих атомы О, S, N, P, Si или галогена, или два или более соседних заместителей R2-R5 образуют одно или несколько С4-С5 колец, необязательно содержащих О, S, N, Р или Si атомы, предпочтительно, если заместители R2-R5 образуют одно или несколько колец, R4 и R5 образуют одно C4-C7 ароматическое кольцо, необязательно содержащее атомы О, S, N или Р, которые могут нести заместители; и R2 и R3 образуют одно неароматическое C4-C7 кольцо, необязательно содержащее атомы О, S, N, Р или Si; при условии, что, по крайней мере, один из R2, R3, R4 и R5 является отличным от водорода.
Предпочтительно в металлоорганических соединениях формулы (III) Mt является В или Al и более предпочтительно является В; заместители R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, предпочтительно выбирают из группы, состоящей из C6F5, C6F4H, С6F3Н2, С6Н3(СF3)2, перфторбифенила, гептафторнафтила, гексафторнафтила и пентафторнафтила; и еще более предпочтительно R1 является С6F5; по крайней мере один из заместителей R5 и R4 предпочтительно является С6-С20 арильной, C7-C20 арилалкильной и С7-С20 алкиларильной группой, необязательно содержащими атомы О, S, N или Р, которые могут нести заместители. Предпочтительным подклассом металлоорганических соединений формулы (III) являются соединения формулы (V):
где В является атомом бора; заместители R1, R3 и R2 имеют значения, представленные выше, и заместители R6, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, включающей водород, галоген, линейные или разветвленные, насыщенные или ненасыщенные C1-С10-алкильные, С6-С20-арильные, С7-С20-арилалкильные и C7-C20 алкиларильные группы, необязательно содержащие атомы О, S, N, Р, Si или галогенов, или два или более соседних заместителей R6 образуют одно или несколько C4-C7 колец, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р или Si, которые могут нести заместители; предпочтительно R выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, линейного или разветвленного, насыщенного или ненасыщенного C1-С10 алкила. Предпочтительно R2 и R3 являются водородом. Другим предпочтительным подклассом металлоорганических соединений формулы (III) являются соединения формулы (VI):
где заместители R1 и R6 имеют описанные выше значения.
Класс (2)
Металлоорганическое соединение, относящееся к классу (2), имеет следующую формулу (IV):
где Mt и R1 определены, как указано выше.
Заместители R2', R3', R4' и R5', одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10-алкильных, С6-С20-арильных, С7-С20-арилалкильных и С7-С20-алкиларильных групп, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р, Si или галогенов, или два или более соседних заместителей R2’, R3’, R4’ и R5’ образуют одно или несколько C4-C7 колец, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р или Si, которые могут нести заместители; указанные кольца могут быть алифатическими или необязательно могут содержать двойные связи, при условии, что указанные кольца не являются ароматическими.
Предпочтительные заместители R2’, R3’, R4’ и R5’, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10-алкилов, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р, Si или галогенов, или два или более соседних заместителей R2’, R3’, R4’ и R3’ образуют одно или несколько С4-С7 колец, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р или Si, которые могут нести заместители; указанные кольца могут быть алифатическими или необязательно могут содержать двойные связи, при условии, что указанные кольца не являются ароматическими.
Предпочтительным подклассом металлоорганических соединений формулы (IV) являются соединения формулы (VII):
где заместители R1 имеют то же значение, что и описано выше, а заместители R2’ и R5’, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются C1-C20 алкилом; предпочтительно они являются метильной или этильной группами.
Неограничивающими примерами соединений, относящихся к формуле (I), являются: пиррол, этил 3,5-диметил-2-пирролкарбоксилат; трет-бутил-3,4,5-триметил-2-пиррол карбоксилат; этил 3,4-диэтил-5-метил-2-пиррол карбоксилат; третбутил 4-ацетил-З,5-диметил-2-пиррол карбоксилат; диэтил 3,4-пирролдикарбоксилат; 2-этилпиррол; 2,4-диметилпиррол; 2,5-диметилпиррол; 4,5,6,7-тетрагидроиндол; 1,2,5-триметилпиррол; 2,4-диметил-3-этилпиррол; 3-ацетил-2,4-диметилпиррол; 3-этил-2-метил-1,5,6,7-тетрагидро-4-Н-индол-4-он; 2-ацетилпиррол; 2-(трихлорацетил)пиррол; 1,5,6,7-тетрагидро-4h-индол-4-он; 2-(трифторацетил)пиррол; пиррол-2-карбоксальдегид; индол; 2-метилиндол; 3-метилиндол; 4-метилиндол; 5-метилиндол; 6-метилиндол; 7-метилиндол; 2,3-диметилиндол; 2,5-диметилиндол; 5-фториндол; 4-хлориндол; 5-хлориндол; 6-хлориндол; 5-хлор-2-метилиндол; 5-броминдол; 5-метоксииндол; 4-метоксииндол; 5-ацетокси-2-метилиндол; 5,6-диметоксииндол; 5-бензилоксииндол; 4-нитроиндол; 5-нитроиндол; 3-ацетилиндол; 3-(трифторацетил)индол; индол-3-карбоксиальдегид; 2-метилиндол-3-карбоксиальдегид; 5-метоксииндол-3-карбоксиальдегид; фенил-3,3’-диметил-2,2’-дииндолметан; 3-индолил ацетат; 4-индолил ацетат; метил индол-4-карбоксилат; метил 4-метокси-2-индолкарбоксилат; 3-цианоиндол; 5-цианоиндол; 7-азаиндол.
Примерами льюисовской кислоты формулы (II) являются:
трис(пентафторфенил)боран;
трис(гептафторнафтил)боран;
трис(2,3,5,6,7,8-гексафторнафтил)боран;
трис(2,4,5,6,7,8-гексафторнафтил)боран;
трис(3,4,5,6,7,8-гексафторнафтил)боран;
трис(2,3,4,6,7,8-гексафторнафтил)боран;
трис(2,3,4,5,7,8-гексафторнафтил)боран;
трис(2,3,5,6,7,8-гексафтор-4-метилнафтил)боран;
трис(2,4,5,6,7,8-гексафтор-3-метил-нафтил)боран;
трис(3,4,5,6,7,8-гексафтор-2-метилнафтил)боран;
трис(2,3,4,6,7,8-гексафтор-5-метилнафтил)боран;
трис(2,3,4,5,7,8-гексафтор-6-метилнафтил)боран;
трис(нонафторбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(3,3’,4,4’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,4,4’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,4,4’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,4,4’,5,5’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(3,3’,4,4’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,4,4’,5,5’,6,6’-октафторбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,4,4’,6,6’-октафтор-5,5'-метилбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,4,4’,5,5’-октафтор-6,6'-метилбифенил)боран;
трис(2,2’,3,3’,5,5’,6,6’-октафтор-4,4’-бифенил)боран;
трис(3,3’,4,4’,5,5’,6,6’-октафтор-2,2’-бифенил)боран;
трис(2,2’,4,4’,5,5’,6,6’-октафтор-3,3’-бифенил)боран;
трис(2,3,4,6-тетрафторфенил)боран;
трис(2,3,5,6-тетрафторфенил)боран;
трис(2,3,5-трифторфенил)боран;
трис(2,3,6-трифторфенил)боран;
трис(1,3-дифторфенил)боран;
трис(2,3,5,6-тетрафтор-4-метилфенил)боран;
трис(2,3,4,6-тетрафтор-5-метилфенил)боран;
трис(2,6-дифтор-3-метилфенил)боран;
трис(2,4-дифтор-5-метилфенил)боран;
трис(3,5-дифтор-2-метилфенил)боран;
фторбис(пентафторфенил)боран;
хлорбис(пентафторфенил)боран;
дихлор(пентафторфенил)боран;
дифтор(пентафторфенил)боран;
9-хлор-9-борперфторфлуорен;
9-метил-9-борперфторфлуорен;
9-пентафторфенил-9-борперфторфлуорен
и 9-бром-9-борперфторфлуорен.
Другой целью настоящего изобретения является каталитическая система для полимеризации олефинов, включающая продукт, получаемый введением в контакт:
(A) по крайней мере одного металлоорганического соединения переходного металла, за исключением пирролидил-бис (η-циклопентадиенил)метилциркония и
(B) металлоорганического соединения, получаемого введением в контакт
(а) соединения, имеющего следующую формулу (I):
где Ra, Rb, Rc и Rd, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, галогена, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10 алкильных, С6-С20 арильных, С7-С20 арилалкильных и С7-С20 алкиларильных групп, необязательно содержащих атомы О, S, N, P, Si или галогена, или два или более соседних заместителя Ra, Rb, Rc и Рd образуют один или более С4-С7 циклов, необязательно содержащих атомы О, S, N, Р или Si, которые могут нести заместители; с
b) кислотой Льюиса формулы (II)
где Mt представляет собой металл, относящийся к 13 группе Периодической таблицы элементов (ИЮПАК); R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из галогена, галогенированных С6-С20-арильных и галогенированных С7-С20-алкиларильных групп; две группы R1 также могут образовывать с атомом металла Mt одно конденсированное кольцо, такое как, например, 9-борфлуореновые соединения; и
(С) необязательно алкилирующего агента.
Предпочтительно каталитическая система для полимеризации олефинов включает продукт, получаемый введением в контакт:
(A) по крайней мере одного металлоорганического соединения переходного металла, за исключением пирролидил бис(η-циклопентадиенил)метилциркония,
(B) металлоорганического соединения, относящегося к классу (1) (соединения с формулами (III), (V) и (VI)) или классу (2) (соединения с формулами (IV) и (VII)), как описано выше; и
(C) необязательно алкилирующего агента.
Переходные металлоорганические соединения, используемые в каталитической системе по настоящему изобретению, представляют собой соединения, пригодные в качестве катализаторов полимеризации олефинов на основе координационной полимеризации или полимеризации внедрения. Этот класс включает известные соединения переходных металлов, пригодные в традиционной координационной полимеризации Циглера-Натта, а также металлоценовые соединения и соединения поздних переходных металлов, известные как пригодные для координационной полимеризации. Они обычно включают соединения переходных металлов 4-10 группы, в которых, по крайней мере, один лиганд металла может быть удален каталитическими активаторами. Как правило, когда указанный лиганд является водородом или углеводородной группой, содержащей от 1 до 20 атомов углерода, необязательно содержащей атомы кремния, металлоорганическое каталитическое соединение переходного металла может использоваться как таковое, в противном случае необходимо использовать алкилирующий агент для алкилирования указанного катализатора. Алкилирование может проводиться в отдельной стадии или in situ.
Алкилирующий агент является соединением, способным вступать в реакцию с металлоорганическими каталитическими соединениями переходного металла, и заменять указанный лиганд, который может быть удален, алкильной группой. Предпочтительно указанный алкилирующий агент выбирают из группы, состоящей из R10Li, R10Na, R10K, R10MgU или AIR
В отличие от каталитической системы, раскрываемой в WO 99/64476, каталитическая система по настоящему изобретению стабильна и может быть выделена.
Предпочтительным классом металлоорганических соединений переходного металла являются металлоценовые соединения, относящиеся к следующей формуле (VIII)
где (ZR
А представляет О, S, NR8, PR8, в которых R8 является водородом, линейным или разветвленным, насыщенным или ненасыщенным С7-С20-алкилом, С3-С20-циклоалкилом, С6-С20-арилом, C7-C20-алкиларилом или С7-С20-арилалкилом или А имеет то же значение, что и Ср;
М является переходным металлом, относящимся к 4, 5 группе или лантаноидной или актиноидной группам Периодической системы элементов (версия ИЮПАК);
заместители L, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются моноанионными сигма лигандами, выбираемыми из группы, состоящей из водорода, галогена, R9, OR9, OCOR9, SR9, NR
m равняется 1 или 2 и, в особенности, равно 1, если Z является N или Р, и равняется 2, если Z является С, Si или Ge;
n является целым числом от 0 до 4;
r равняется 0, 1 или 2; предпочтительно 0 или 1; n равняется 0, если r равняется 0;
р является целым числом, равным степени окисления металла М минус r+1; т.е. минус 3, если r=2, минус 2, если r=1, и минус 1, если r=0, и изменяется от 1 до 4.
В металлоценовом соединении формулы (VIII) двухвалентный мостик (ZR
Переменная m предпочтительно равняется 1 или 2; переменная n предпочтительно изменяется от 0 до 4 и, если n>1, атомы Z могут быть одинаковыми или отличающимися друг от друга, такими как двухвалентные мостики CH2-O, CH2-S и СН2-Si(СН3)2.
Лиганд Ср, который π-связан с указанным металлом М, предпочтительно выбирают из группы, состоящей из циклопентадиенила, моно-, ди-, три- и тетраметилциклопентадиенила; 4-третбутилциклопентадиенила; 4-адамантилциклопентадиенила; ин-денила; моно-, ди-, три и тетраметилинденила; 2-метилинденила, 3-третбутилинденила, 4-фенилинденила, 4,5-бензоинденила, 3-триметилсилилинденила, 4,5,6,7-тетрагидроинденила; флуоренила, 5,10-дигидроиндено[1,2-b]индол-10-ила; N-метил- или N-фенил-5,10-дигидроиндено[1,2-b]индол-10-ила; 5,6-дигидроиндено[2,1-b]индол-6-ила; N-метил- или N-фенил-5,6-дигидроиндено[2,1-b]индол-6-ила; азапентален-4-ила; тиапентален-4-ила; азапентален-6-ила; тиапентален-6-ила; моно-, ди- и триметилазапентален-4-ила; 2,5-диметил-циклопента[1,2-b:4,3b']-дитиофена.
Группа А является О, S, N(R8), в которой R8 является водородом, линейным или разветвленным, насыщенным или ненасыщенным C1-C20 алкилом, С3-С20 циклоалкилом, С6-С20 арилом, С7-С20 алкиларилом или С7-С20 арилалкилом, предпочтительно R8 является метилом, этилом, н-пропилом, изопропилом, н-бутилом, трет-бутилом, фенилом, n-(н-бутил)-фенилом, бензилом, циклогексилом и циклододецилом; более предпочтительно R8 является трет-бутилом; или А имеет то же значение, что и Ср.
Неограничивающими примерами, относящимися к формуле (VIII), являются рацемические или мезо формы (если существуют) следующих соединений:
бис(циклопентадиенил)цирконий диметил; бис(инденил)цирконий диметил; бис(тетрагидроинденил)цирконий диметил; бис-(флуоренил)цирконий диметил; (циклопентадиенил)(инденил)цирконий диметил; (циклопентадиенил)(флуоренил)цирконий диметил; (циклопентадиенил)(тетрагидроинденил)цирконий диметил; (флуоренил) (инденил)цирконий диметил; диметилсиландиилбис(инденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2-метил-4-фенил-инденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(4-нафтилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2-метилинденил)-цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2-метил-4-третбутилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2-метил-4-изо-пропилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2,4-диметилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2-метил-4,5-бензоинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2,4,7-триметилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2,4,6-триметилинденил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис(2,5,6-триметилинденил)цирконий диметил, метил(фенил)силандиилбис(2-метил-4,6-диизопропилинденил)цирконий диметил, метил(фенил)силандиилбис (2-метил-4-изопропилинденил)цирконий диметил, 1,2-этиленбис(инденил)цирконий диметил, 1,2-этиленбис(4,7-диметил-инденил)цирконий диметил, 1,2-этиленбис(2-метил-4-фенилинденил)цирконий диметил, 1,4-бутандиилбис(2-метил-4-фенилинденил)-цирконий диметил, 1,2-этиленбис(2-метил-4,6-диизопропилинденил) цирконий диметил, 1,4-бутандиилбис(2-метил-4-изопропилинденил)цирконий диметил, 1,4-бутандиилбис(2-метил-4,5-бензоинденил)цирконий диметил, 1,2-этиленбис(2-метил-4,5-бензоинденил)цирконий диметил, [4-(η5-циклопентадиенил)-4,6,6-триметил (η5-4,5-тетрагидропeнтaлен)]диметилцирконий, [4-(η5-3’-триметилсилилциклопентадиенил)-4,5,6-триметил(η5-4,5-тетрагидропентален)]диметилцирконий, (трет-бутиламидо)(тетраметил-η5-циклопентадиенил)-1,2-этандиметилтитан, метиламидо(тетраметил-η5-циклопентадиенил)-диметилсилил-диметилтитан, (метиламидо)(тетpaмeтил-η5-циклoпeнтaдиeнил)-1,2-этандиил-диметилтитан, (трет-бутиламидо)-(2,4-диметил-2,4-пентадиен-1-ил)диметилсилил-диметилтитан, бис(1,3-диметилциклопентадиенил)цирконий диметил, метилен(3-метил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил; метилен(3-изопропил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен(2,4-диметил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен(2,3,5-триметил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(инденил)-7-(2,5-дитриметилсилилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(3-изопропил-инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(2-метил-инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(тетрагидроинденил)-7-(2,5-диметилцикло-пентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; метилен(2,4-диметил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b’]диоксазол)цирконий диметил и диметил; метилен(2,3,5-триметил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b’]диоксазол)цирконий диметил и диметил; метилен-1-(инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4, 3-b']диоксазол)цирконий диметил и диметил; изопропилиден(3-метил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилцикл опентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; изопропилиден(2,4-диметилциклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b’]дитиофен)цирконий диметил и диметил; изо-пропилиден(2,4-диэтил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; изопропилиден(2,3,5-триметил-циклопентадиенил)-7-(2,5-диметил-циклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; изопропилиден-1-(инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил-[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; изопропилиден-1-(2-метил-инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил[1,2-b:4,3-b']дитиофен)цирконий диметил и диметил; диметилсиландиил-1-(2-метил-инденил)-7-(2,5-диметилциклопентадиенил[1,2-b:4,3-b']дитиофен)гафний диметил и диметил; диметилсиландиил(3-трет-бутил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, диметилсиландиил(3-изопропил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, диметилсиландиил(3-метил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, диметилсиландиил(3-этил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, 1-2-этан(3-трет-бутил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, 1-2-этан(3-изопропил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, 1-2-этан(3-метил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, 1-2-этан(3-этил-циклопентадиенил)(9-флуоренил)цирконий диметил, диметилсиландиилбис-6-(3-метилциклопентадиенил[1,2-b]-тиофен)диметил; диметилсиландиилбис-6-(4-метилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(4-изопропилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(4-трет-бутилциклопентадиенил [1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(3-изопропилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)-цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-диметил-3-фенил-циклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-(2-метилфенил)циклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-(2,4,6-триметилфенил)циклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-мезитиленциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,4,5-триметил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-диэтил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-диизопропил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-дитрет-бутил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-дитриметилсилил-З-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-тиофен)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(3-метилциклопентадиенил-[1,2-b]-силол)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(3-изопропилциклопентадиенил-[1,2-b]-силол)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-силол)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,5-диметил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-силол)цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-(2-метилфенил)циклопентадиенил-[1,2-b]-силол]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-(2,4,6-триметилфенил)циклопентадиенил-[1,2-b]-силол]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-[2,5-диметил-3-мезитиленциклопентадиенил-[1,2-b]-силол]цирконий диметил; диметилсиландиилбис-6-(2,4,5-триметил-3-фенилциклопентадиенил-[1,2-b]-силол)цирконий диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-метил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(6-метил-N-метил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(6-метокси-N-метил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-этил-1,2-дигидроциклопента-[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-фенил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(6-метил-N-фенил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(6-метокси-N-фенил-1,2-дигидроциклопента [2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-метил-3,4-диметил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-этил-3,4-диметил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; [диметилсилил(трет-бутиламидо)][(N-фенил-З,4-диметил-1,2-дигидроциклопента[2,1-b]индол-2-ил]титан диметил; а также соответствующие дихлор-, гидрохлор- и дигидросоединения и соответствующие η4-бутадиеновые соединения.
Если А является N(R8), подходящий для использования в каталитических комплексах по изобретению класс металлоценовых комплексов (А) включает хорошо известные катализаторы с фиксированной геометрией, описанные в ЕР-А-0416815, ЕР-А-0420436, ЕР-А-0671404, ЕР-А-0643066 и WO-A-91/04257.
Согласно предпочтительному исполнению изобретения группа А имеет то же значение, что и Ср, и предпочтительно является замещенным или незамещенным циклопентадиенилом, инденилом, тетрагидроинденил (2,5-диметил-циклопента[1,2-b:4,3-b']-дитиофеном).
Пригодные металлоценовые комплексы, которые могут использоваться в каталитической системе согласно настоящему изобретению, описаны в WO 98/22486, WO 99/58539, WO 99/24446, USP 5556928, WO 96/22995, ЕР-485822, ЕР-485820, USP 5324800 и ЕР-А-0129 368.
Металл М предпочтительно представляет собой Ti, Zr или Hf и более предпочтительно Zr.
Заместители L предпочтительно одинаковые и их выбирают из группы, состоящей из галогенов, R9, OR9 и NR
Целое число n изменяется от 0 до 4, и оно предпочтительно равно 1 или 2.
Если n=0 и r=1, А может иметь то же значение, что и Ср; Ср и А предпочтительно являются пентаметил циклопентадиенильной, инденильной или 4,5,6,7-тетрагидроинденильной группой.
Неограничивающими примерами этих металлоценовых комплексов являются:
и соответствующие –NMe2, М(ОМе)2, -МН2, -МНСl, -MMeOMe, -MMeOEt, -MMeOCH2Ph, -MMeOPh, -M(OEt)2, -MCl(OMe), -MCl(OEt), -MPh2, -MBz2, -MMeCl, -MPhCl, -M(NMe2)2 и -M(NMe2)OMe производные, в которых Ме= метил, Et= этил, Ср= циклопентадиенил, Ind= инденил, H4Ind=4,5,6,7-тетрагидроинденил, Рh=фенил, Вz=бензил и М предпочтительно является Zr.
Если n=1 или 2 и r=1, Ср и А, одинаковые или отличающиеся друг от друга, предпочтительно являются циклопентадиенилом, тетраметил-циклопентадиенилом, инденилом, 4,5,6,7-тетрагидроинденилом, 2-метил-4,5,6,7-тетрагидроинденилом, 4,7-диметил-4,5,6,7-тетрагидроинденилом, 2,4,7-триметил-4,5,6,7-тетрагидроинденилом, или флуоренильными группами; (ZR
и соответствующие -MMe2, -M(OMe)2 -M(OEt)2 -MCl(OMe), -MCl(OEt), -MPh2, -MBz2, -MMeCl, -MPhCl, -M(NMe2)2 и -M(NMe2)OMe производные, в которых Me, Cp, Ind, Flu, Ph, Bz, H4Ind и М имеют значения, указанные выше.
Пригодными металлоценовыми комплексами (А) являются бисинденильные металлоцены с мостиковыми группами, как описано, например, в USP 5145819 и ЕР-А-0485823.
Дополнительными металлоценовыми комплексами, пригодными для каталитической системы по изобретению, являются классы гетероциклических металлоценов, описанные в WO 98/22486 и WO 99/24446. Среди этих металлоценов в особенности предпочтительны те, которые указываются со страницы 15 строка 8 до страницы 24 строка 17; со страницы 25 строка 1 до страницы 31 строка 9; и со страницы 58 предпоследняя строка до страницы 63 строка 20 в WO 98/22486. Другими предпочтительными металлоценами являются те, которые получают из мостиковых лигандов, перечисленных со страницы 11 строка 18 до страницы 14 строка 13 МО 99/24446.
Еще одним дополнительным классом каталитических металлоорганических соединений переходного металла являются комплексы поздних переходных металлов формул (IX) или (X)
в которых М3 является металлом, относящимся к 8,9,10 или 11 группе Периодической таблицы элементов (новая форма записи ИЮПАК);
La является бидентатным или тридентатным лигандом формулы (XI):
где:
В является C1-C50 мостиковой группой, соединяющей Е1 и Е2, необязательно содержащей один или более атомов, относящихся к 13-17 группам Периодической таблицы;
Е1 и Е2, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются элементами, относящимися к 15 или 16 группе Периодической таблицы, и связаны с указанным металлом Мa;
заместители Ra1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-C20 алкильных, С3-С20 циклоалкильных, C6-C20 арильных, С7-С20 алкиларильных и С7-С20 арилалкильных радикалов, необязательно содержащих один или более атомов, относящихся к 13-17 группам Периодической таблицы элементов (таких как атомы В, Al, Si, Ge, N, Р, О, S, F и Cl); или два заместителя Ra1, присоединенные к одному атому Е1 или Е2, образуют насыщенное, ненасыщенное или ароматическое C4-C7 кольцо, имеющее от 4 до 20 атомов углерода; ma и na независимо равняются 0, 1 или 2, в зависимости от валентности Е1 и Е2, так чтобы удовлетворять валентности Е1 и Е2; qa является зарядом бидентатного или тридентатного лиганда, так чтобы он удовлетворял степени окисления MaX
Xa, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются моноанионными сигма лигандами, выбираемыми из группы, состоящей из водорода, галогена, Ra, ORa, ОSО2СF3, OCORa, SRa, -NR
рa является целым числом от 0 до 3, так чтобы конечное соединение (IX) или (X) было в целом нейтральным; и Аa является π-аллильной или π-бензильной группой.
Неограничивающими примерами комплексов поздних переходных металлов являются те, которые описаны в WO 96/23010, WO 97/02298, WO 98/40374 и J.Am.Chem.Soc. 120:4049-4050, 1998. Brookhart et al., J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 6414 и Brook-hart et al., J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 267, Brookhart et al., J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 4049, Gibson et al., Chem. Commun. 1998, 849, WO 96/27439 и Chem. Ber./Recl. (1997), 130(3), 399-403.
Следующей целью настоящего изобретения является способ полимеризации одного или нескольких олефинов в присутствии описанной выше каталитической системы.
Металлоорганические соединения согласно изобретению обладают хорошей активностью в качестве сокатализаторов в способах полимеризации олефинов. Кроме того, их легко получить, и они не приводят к выделению нежелательных побочных продуктов после активации металлоцена. Кроме того, они стабильны и дают стабильные каталитические композиции в условиях полимеризации.
Металлоорганические соединения по изобретению легко получить реакцией примерно стехиометрических количеств соединения формулы (I):
где Ra, Rb, Rc и Rd те же, что и описано выше; с льюисовской кислотой формулы (II)
где Mt и R1 описаны выше.
Реакцию между указанной льюисовской кислотой и соединением формулы (I) предпочтительно проводят в апротонном растворителе, более предпочтительно в полярном апротонном растворителе (таком как толуол, диэтиловый эфир или CH2Cl2), при комнатной температуре, реакция может также проводиться в присутствии небольшого количества воды, предпочтительно равного или меньшего, чем один мольный эквивалент по отношению к льюисовской кислоте. Кислотность льюисовской кислоты должна быть достаточно высокой, чтобы вызвать миграцию водорода от атома N к атому С в α- или β-положении пиррольного кольца.
Мольное отношение металлоорганического соединения (В) и металлоорганического каталитического соединения переходного металла (А), рассчитанное как мольное отношение между металлом Mt льюисовской кислоты и металлом каталитического металлоорганического соединения переходного металла, предпочтительно изменяется в диапазоне от 10:1 до 1:10, более предпочтительно от 2:1 до 1:2 и еще более предпочтительно примерно 1:1.
Согласно изобретению соединение (В) может в подходящем случае включать смесь двух или более металлоорганических соединений по изобретению. Более того, компонент (В) может использоваться в комбинации с другими совместными сокатализаторами, известными в данной области техники, такими как алюмоксановые соединения.
Каталитическая система по изобретению может также включать одно или несколько алюминиевых соединений формулы AlR
Другим примером соединения, которое может действовать как поглотитель являются алюмоксановые соединения, содержащие по крайней мере одну группу типа:
где заместители R11, которые могут быть одинаковыми или различными, описаны выше.
В частности, алюмоксаны формулы:
могут использоваться в случае линейных соединений, в которых n1 является 0 или целым числом от 1 до 40 и заместители R15 описаны выше, или алюмоксаны формулы:
могут использоваться в случае циклических соединений, в которых n2 является целым числом от 2 до 40 и заместители R11 определены выше.
Примерами алюмоксанов, пригодных в качестве поглотителей согласно настоящему изобретению, являются метилалюмоксан (МАО), тетра-(изобутил)алюмоксан (TIBAO), тетра-(2,4,4-триметил-пентил) алюмоксан) (ТIOАО), тетра-(2,3-диметилбутил)-алюмоксан (TDMBAO) и тетра-(2,3,3-триметилбутил)алюмоксан (ТТМВАО).
В особенности интересными алюмоксанами являются те, которые описаны в WO 99/21899.
Каталитическая система по изобретению может быть получена перед его введением в реактор полимеризации или in situ в реакторе путем приведения в контакт описанных выше компонент (A), (В) и необязательно (С).
Согласно варианту реализации изобретения компоненты (А), (B) и необязательно (С) вначале вводят в контакт и затем вводят в реактор, в который были раздельно введены алюминиевое соединение AlR
Катализаторы по настоящему изобретению могут использоваться на инертных подложках. Это может быть достигнуто осаждением указанного каталитического металлоорганического соединения переходного металла (А) или продукта его реакции с металлоорганическим соединением (В) и необязательно с алкилирующим агентом (С), или указанного металлоорганического соединения, и впоследствии указанного каталитического металлоорганического соединения переходного металла, перед или после необязательной обработки указанным алкилирующим агентом, на инертные подложки, такие как диоксид кремния, оксид алюминия, сополимеры стирол/дивинилбензола, полиэтилен или полипропилен.
Таким образом, полученное твердое вещество может быть подходящим образом использовано при полимеризации в газовой фазе.
Катализаторы по настоящему изобретению могут использоваться в реакциях полимеризации олефинов.
Таким образом, согласно следующей цели, в изобретении предлагается способ полимеризации одного или нескольких олефинов, включающий приведение в контакт одного или нескольких олефинов в условиях полимеризации в присутствии описанной выше каталитической системы.
Олефины, которые могут быть полимеризованы в способе настоящего изобретения, представляют собой, например, α-олефины формулы CH2=CHR, в которых R является водородом или C1-C20 алкильным радикалом.
Катализаторы согласно настоящему изобретению могут подходящим образом использоваться при гомополимеризации этилена, в особенности для получения HDPE (полиэтилен высокой плотности) и при сополимеризации этилена, в особенности для получения LLDPE. Пригодными сомономерами в этиленовых сополимерах являются α-олефины формулы СН2=СНR’, в которых R’ является линейным, разветвленным или циклическим С1-С20-алкильным радикалом или циклоолефинами. Примерами таких олефинов являются пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен, 1-октен, аллил-циклогексан, циклопентен, циклогексен, норборнен и 4,6-диметил-1-гептен.
Дополнительными пригодными сомономерами в указанных этиленовых сополимерах являются полиены, в особенности сопряженные или несопряженные, линейные или циклические диены, такие как 1,4-гексадиен, изопрен, 1,3-бутадиен, 1,5-гексадиен и 1,6-гептадиен.
Когда металлоорганические соединения, являющиеся целью настоящего изобретения, используются в качестве сокатализатора в сополимеризации этилена, они в общем создают полимер, имеющий более высокий молекулярный вес, по сравнению с алюмоксанами, в особенности метилалюмоксаном.
Катализаторы по изобретению могут подходящим образом использоваться при гомополимеризации пропилена, в особенности при производстве изотактического полипропилена.
Кроме того, катализаторы по изобретению могут подходящим образом использоваться при получении эластомерных сополимеров этилена с α-олефинами формулы CH2=CHR’’, в которых R’’ является C1-С10 алкильным радикалом, таким как пропилен, 1-бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен и 1-октен; указанные сополимеры могут необязательно содержать незначительную долю звеньев, полученных из полиенов.
Согласно еще одному варианту реализации катализаторы согласно настоящему изобретению используются при получении циклоолефиновых полимеров. Моноциклические и полициклические олефиновые мономеры могут быть либо гомополимеризованы или сополимеризованы также и с линейными олефиновыми мономерами.
Процессы полимеризации по настоящему изобретению могут проводиться в жидкой фазе, необязательно в присутствии инертного углеводородного растворителя, или в газовой фазе. Указанный углеводородный растворитель может быть или ароматическим (таким как толуол) или алифатическим (таким как пропан, гексан, гептан, изобутан, циклогексан и 2,2,4-триметилпентан).
Температура полимеризации предпочтительно изменяется от 0°С до 250°С; при получении HDPE и LLDPE, она предпочтительно находится между 20°С и 150°С и в особенности между 40°С и 90°С; при получении эластомерных сополимеров она предпочтительно находится между 0°С и 200°С и в особенности предпочтительно между 20°С и 100°С. Молекулярный вес полимеров может легко изменяться путем изменения температуры полимеризации, типа или концентрации каталитических компонентов или при использовании регуляторов молекулярной массы, таких как водород.
Молекулярно-массовое распределение может быть изменено при использовании смесей различных металлоценовых комплексов или путем проведения полимеризации в несколько стадий, которые различаются по температуре полимеризации и/или концентрациям регуляторов молекулярной массы.
Выход полимеризации зависит от чистоты металлоорганического каталитического соединения переходного металла (А) в катализаторе, поэтому указанное соединение может использоваться, как оно есть, или может подвергаться очистке перед использованием.
Следующие неограничивающие примеры приведены для иллюстрации.
Общая методика и идентификация
Все операции проводились в атмосфере азота при использовании обычных методик с применением линии Шленка. Растворители очищали дегазированием N2 и пропусканием над активированным (8 часов, продувка N2, 300°C) Аl2O3 и хранили в азотной атмосфере. Индол (Aldrich, чистота 98% или Fluka чистота 99%), 2-метилиндол (Aldrich, чистота 98%), 3-метилиндол (Aldrich, чистота 98%), пиррол (Aldrich, чистота 98%), 2,4-диметилпиррол (Aldrich, чистота 97%), 2,5-диметилпиррол (Aldrich, чистота 98%), 2-этилпиррол (Aldrich, чистота 90%), 4,5,6,7-тетрагидроиндол (Aldrich, чистота 98%), ВСl3 (Aldrich, 1,0 М раствор в гептане) и В(С6F5)3 (Boulder Scientific Company) использовали в поставляемом виде. 2-метил-5,6-дигидроиндено[2, 1-b] индол синтезировали в лаборатории заявителей согласно способу, описанному в патенте WO 99/24446. Температуры плавления соединений получали при использовании капиллярного прибора Electrochemical.
1H-ЯМР и 13С-ЯМР
Протонные и углеродные спектры соединений получали на спектрометре Bruker DPX 200, работающем в режиме преобразования Фурье при комнатной температуре при 200,13 МГц и 50,33 МГц соответственно. Образцы растворяли в СDСl3, СD2Сl2 или C6D6. В качестве стандарта использовали остаточный пик СНСl3 или CHDCl2 или С6НO5 в 1H спектре (7,25 м.д., 5,35 м.д. и 7,15 м.д. соответственно) и пик растворителя в 13С спектре (53,80 м.д. для CD2Cl2 и 128,00 м.д. для C6D6). Протонный спектр получали с импульсом 15° и 2-секундной задержкой между импульсами; для каждого спектра накапливали 32 прохода. Углеродный спектр получали импульсом 45° и 6-секундной задержкой между импульсами; для каждого спектра накапливали примерно 512 проходов. CD2Cl2 (Aldrich, чистота 99,8% атом D) использовали в поставляемом виде, тогда как СDСl3 (Aldrich, чистота 99,8% атом D) и C6D6 (Aldrich, чистота 99% атом D) перед использованием сушили над активированными 4 молекулярными ситами. Получение образцов проводили в атмосфере азота при использовании стандартной методики инертной атмосферы.
Синтез металлоорганических соединений бора
Пример 1
N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]3Н-индол (А-2)
Способ а)
Индол (99%, 1,07 г, MM (молекулярная масса) = 117,15, 9,0 ммоль) растворяли в 10 мл CH2Cl2 и загружали в 50 мл сосуд Шленка в атмосфере азота. Раствор В(С6F5)3 (4,61 г, ММ = 511,99, 9,0 ммоль) в 25 мл CH2Cl2 добавляли при комнатной температуре при перемешивании. Во время добавления цвет раствора мгновенно изменялся с желтоватого на янтарно-желтый; выделение тепла не наблюдалось. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 1 часа, затем растворитель удаляли под вакуумом с получением в качестве продукта беловатого твердого вещества (5,32 г). Выход=94,4%.
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 4,30 (АВ система, 2Н, Н3, Н3); 7,39-7,72 (м, 4Н, Аr); 8,83 (д, 1Н, JHF=5,0 Гц, Н2)
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 42,18 (С3); 118,26 (СН); 125,35 (СН); 129,16 (СН); 129,20 (СН); 133,07 (С); 147,97 (С); 175,43 (С2) (пик отнесен на основе эксперимента DEPT).
Т.пл.=203,9°С-206,7°С.
Способ б)
Раствор индола (99%, 0,72 г, ММ = 117,15, 6,05 ммоль) в 5 мл Et2O добавляли при -20°С в атмосфере азота к суспензии В(С6F5)3 (99,4%, 3,13 г, ММ = 511,99, 6,08 ммоль) в 20 мл этилового эфира в 50 мл сосуде Шленка. Во время добавления цвет раствора изменялся с беловатого на желтый. Реакционную смесь затем оставляли нагреваться до комнатной температуры и перемешивали в течение 2 часов с окончательным образованием желтого раствора. 1H ЯМР анализ показал, что реакция завершилась уже через 1 час перемешивания при комнатной температуре. Растворитель упаривали в вакууме с получением в качестве продукта светло-желтого твердого вещества (выход 100%).
1H ЯМР (СDСl3, δ, м.д.): 4,22 (уширенная АВ система, 2Н, Н3, Н
Пример 2
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]3-метил-3Н-индола (A-4)
Раствор 3-метилиндола (98%, 0,92 г, ММ = 131,18, 6,87 ммоль) в 10 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к раствору В(С6F5)3 (BSC-382-4-0128, 99,4%, 3,53 г, ММ = 511,99, 6,85 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 50 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Во время добавления цвет раствора изменялся со светло-желтого на желтый. Через 30 мин перемешивания при комнатной температуре 1H ЯМР анализ показал наличие следов непрореагировавшего 3-метилиндола. Затем для завершения реакции добавляли 0,23 г (0,45 ммоль) трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)борана. После перемешивания в течение ночи растворитель удаляли под вакуумом с получением в качестве продукта белого порошка (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 1,61 (уш.с, 3Н, СН3); 4,31 (уш.с, 1Н, НЗ); 7,35-7,67 (м, 4Н, Аr); 8,69 (д, 1Н, JHF=5,3 Гц, Н2).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 0,65 (уш.с, 3Н, СН3); 2,74 (уш.с, 1Н, НЗ); 6,62-6,84 (м, 3Н, Аr); 7,53-7,62 (м, 1Н, Ar); 7,91 (уш.с, 1Н, Н2, первый диастереоизомер); 7,97 (уш.с, 1Н, Н2, второй диастереоизомер).
13С ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 11,72 (СН3); 46,97 (С3); 111,18 (СН); 117,99 (С7); 123,76 (СН); 128,97 (СН); 138,32 (С3а); 146,52 (С7а); 179,29 (С2).
Комплекс 3-метил-3Н-индол·В(С6F5)3 показывает наличие двух диастереоизомеров при 10°С в CD2Cl2. Отношение этих двух диастереоизомеров составляет 55:45 при 10°С в CD2Cl2.
Пример 3
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]2-метил-ЗН-индола (А-3)
Раствор 2-метилиндола (98%, 0,67 г, ММ = 131,18, 5,01 ммоль) в 10 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к раствору В(С6F5)3 (99,4%, 2,60 г, ММ = 511,99, 5,05 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 50 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Во время добавления цвет раствора изменился со светло-оранжевого на оранжевый. 1H ЯМР анализ в CD2Cl2 показал количественное превращение исходного 2-метилиндола через 1 ч перемешивания при комнатной температуре. Через 4 ч перемешивания при комнатной температуре реакционная смесь стала светло-розовой суспензией. Перемешивание продолжали в течение ночи и затем суспензию фильтровали через фритту G3. Остаток на фритте был белым твердым веществом и согласно 1H ЯМР анализу в C6D6 был заданным продуктом (2,16 г, выход 67,0%). Конечный комплекс неполностью растворялся в CD2Cl2, но полностью растворялся в C6D6.
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 1,70 (м, 3Н, СН3); 2,46 (АВ система, 2Н, J=25,63 Гц, Н
13С ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 18,77 (дд, JCF=9,20 Гц, JCF=2,50 Гц, СН3); 46,88 (С3); 117,74 (дд, JCF=7,66 Гц, JCF=1,84 Гц, С7); 123,83 (Аr); 127,75 (Аr); 128,15 (Аr); 130,79 (С3а); 150,44 (д, JCF=3,98 Гц, С7а); 189,36 (С2).
Т.пл.=204,3°С-204,5°С.
Пример 4
Синтез N-(трихлорборан)3Н-индола (А-20)
Раствор индола (99%, 1,79 г, ММ = 117,15, 15,13 ммоль) в 20 мл дихлорметана добавляли в течение 5 мин при -20°С в атмосфере азота к раствору ВСl3 (1М в гептане, 15 мл, 15,0 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 100 мл сосуде Шленка. В конце добавления образовывалась желтая суспензия. Реакционную смесь выдерживали при -20°С в течение 15 мин и затем оставляли нагреваться до комнатной температуры. Цвет суспензии медленно изменялся с желтого на розовый. 1Н ЯМР анализ показал, что реакция уже завершилась через 1 час перемешивания при комнатной температуре. Через 4 ч перемешивания при комнатной температуре суспензию отфильтровывали на фритте G4 и остаток сушили с получением розового порошка, который согласно 1H ЯМР анализу в CD2Cl2 представлял собой заданный продукт (2,79 г, выход 79,4%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 4,27 (уш.с, 2Н, Н3, Н
1H ЯМР (C2D2Cl4, δ, м.д.): 4,19 (уш.с, 2Н, Н3, Н
Т.пл.=184,8-185,6°С.
Синтез N-(трихлорборан)3Н-гидроиндола также проводили при использовании тех же описанных выше условий, но при добавлении раствора трихлорида бора в гептане к раствору индола в дихлорметане, с получением тех же результатов.
Пример 5
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2Н-4,5,6,7-тетрагидроиндола (А-13)
Раствор 4,5,6,7-тетрагидроиндола (98%, 0,65 г, ММ = 121,18, 5,25 ммоль) в 3 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к раствору В(С6F5)3 (99,4%, 2,69 г, ММ = 511,99, 5,25 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 25 мл сосуде Шленка. Наблюдалось небольшое выделение тепла. Реакционную смесь перемешивали в течение 30 мин при комнатной температуре и затем растворитель упаривали в вакууме с получением белого порошка в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 7,34 (уш.м, 1Н, Н3); 4,85 (уширенная АВ система, 2Н, Н2, Н2’); 3,42-1,02 (уш.с, 8Н, Н4, Н4’, Н5, Н5’, Н6, Н6’, Н7, Н7’).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 21,74 (С5 и С6); 23,87 (С4); 29,76 (С7); 66,39 (д, С2, JCF=10,4 Гц); 140,78 (С3а); 147,02 (С3); 186,25 (С7а).
Пример 6
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2-метил-6,10b-дигидроиндено [2,1-b] индола (А-21)
2-метил-5,6-дигидроиндено[2,1-b]индол (1,77 г, ММ = 219,29, 8,1 ммоль) растворяли в 10 мл CH2Cl2 и загружали в 50 мл сосуд Шленка в атмосфере азота. Раствор В(С6F5)3 (4,14 г, ММ = 511,99, 8,1 ммоль) в 25 мл СН2Сl2 добавляли при комнатной температуре при перемешивании. В ходе добавления цвет раствора мгновенно менялся с зеленого на темно-коричневый; выделения тепла не наблюдалось. Реакционную смесь перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре, затем растворитель удаляли под вакуумом с получением коричневого твердого вещества в качестве продукта (5,90 г). Выход = 100%.
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2,46 (с, 3Н, СН3); 3,78 (д, 1Н, J=20,1 Гц, CH2); 4,23 (дд, 1Н, J=20,1 Гц, J=3,0 Гц, СН2); 5,86 (с, 1Н, Н); 7,16-7,69 (м, 7Н, Ar).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 21,33 (СН3); 35,72 (д, СН2, J=10,8 Гц); 62,88 (СН2); 117,88 (м); 124,04; 125,31; 125,80; 129,18; 129,48; 129,98; 133,20; 134,07; 139,25; 141,19; 149,24 (д, J=4,2 Гц); 200,03 (пик отнесен на основе эксперимента DEPT).
Т.пл.=160,5°С-166,1°С.
Пример 7
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]5Н-пиррола (А-1)
Способ а)
Желто-оранжевый раствор пиррола (98%, 0,35 г, ММ = 67,09, 5,11 ммоль) в 10 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к желто-оранжевому раствору В(С6F5)3 (99,4%, 2,64 г, ММ = 511,99, 5,12 ммоль) в 40 мл дихлорметана в 100 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Полученную таким образом желтую реакционную смесь перемешивали в течение 2 ч при комнатной температуре и затем растворитель удаляли под вакуумом с получением беловато-светло-желтого порошка в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 4,71 (уш.с, 2Н, Н5, Н
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 66,72 (м, С5); 128,61 (С3); 156,98 (С4); 172,04 (С2).
NOESY (CD2Cl2): δ1H/δ1H=4,71/7,90 (Н5/Н4), 7,90/6,94 (Н4/Н3), 6,94/8,58 (Н3/Н2).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 3,70 (уш.с, 2Н, Н5, Н
13С ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 65,76 (м, С5); 127,38 (С3); 155,67 (С4); 171,38 (С2).
NOESY (С6D6): δ1H/δ1H=3,70/6,51 (Н5/Н4), 6,51/5,62 (Н4/Н3), 5,62/7,51 (Н3/Н2).
Т.пл.=187,0°С-189,6°С.
Способ b)
Светло-желтый раствор В(С6F5)3 (1,182 г, ММ = 511,99, 2,31 ммоль) в 8 мл толуола добавляли при комнатной температуре к желтому раствору пиррола (98%, 0,158 г, ММ = 67,09, 2,30 ммоль) в 2 мл толуола в атмосфере азота в 25 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Полученную таким образом желтую реакционную смесь перемешивали в течение 2 ч при комнатной температуре и затем растворитель удаляли под вакуумом с получением желтого порошка в качестве продукта (1,255 г, чистота 99,5%, выход 93,8%).
Пример 8
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,4-диметил-5Н-пиррола (А-5)
Желто-оранжевый раствор 2,4-диметилпиррола (97%, 0,564 г, ММ = 95,15, 5,75 ммоль) в 5 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к светло-желтому раствору В(С6F5)3 (99,4%, 3,267 г, ММ = 511,99, 6,34 ммоль) в 20 мл дихлорметана в 50 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Желтую реакционную смесь перемешивали в течение 20 ч при комнатной температуре и анализировали 1Н ЯМР в различные моменты времени. Конечный желтый раствор сушили в вакууме с получением темно-желтого порошка в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2,20 (т, 3Н J=2,74 Гц, СН3 в 2); 2,29 (д, 3Н, J=1,57 Гц, СН3 в 4); 4,82 (широкая АВ система, 2Н, Н5, Н
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 1,14 (д, 3Н, J=1,74 Гц, СН3 в 4); 1,41 (т, 3Н, J=2,74 Гц, СН3 в 2); 4,20 (шс, 2Н, Н5, Н5); 5,06 (шк, 1Н, J=1,47 Гц, Н3).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 14,56 (СН3 в 4); 18,40 (СН3 в 2); 70,32 (С5); 128,65 (С3); 169,60 (С4); 185,40 (С2).
NOESY (CD2Cl2): δ1H/δ1H=4,82/2,29 (Н5/СН3 в 4), 2,29/6,41 (СН3 в 4/Н3), 6,41/2,20 (Н3/СH3 в 2).
Т.пл.=209,2-211,8°С.
Пример 9
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,5-диметил-5Н-пиррола (А-6)
Розовый раствор 2,5-диметилпиррола (98%, 0,313 г, ММ = 95,15, 3,22 ммоль) в 8 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к светло-желтому раствору В(С6F5)3 (99,4%, 1,659 г, ММ = 511,99, 3,22 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 25 мл сосуде Шленка. Выделения тепла не наблюдалось. Реакционную смесь перемешивали в течение 5 ч при комнатной температуре и анализировали посредством 1H ЯМР в различные моменты времени. Конечный светло-оранжевый раствор сушили в вакууме с получением желтого порошка в качестве продукта (1,878 г, выход 96,1%). Согласно ЯМР анализу продукт представлял собой смесь N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,5-диметил-5-гидропиррола (90%) и N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,5-диметил-3-гидропиррола (10%).
N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,5-диметил-5-гидропиррол:
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 1,23 (уш.т, 3Н, J=7,14 Гц, СН3 в 5); 2,20 (д, 3Н, J=2,84 Гц, СН3 в 2); 5,41 (уш.с, 1Н, Н5); 6,62 (дд, 1Н, J=5,48 Гц, J=1,17 Гц, Н3); 7,67 (м, 1Н, J=5,48 Гц, Н4).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 0,50 (м, 3Н, СН3 в 5); 1,29 (д, 3Н, J=2,74 Гц, СН3 в 2); 4,70 (уш.с, 1Н, Н5); 5,27 (дд, 1Н, J=5, 38 Гц, J=1,17 Гц, Н3); 6,21 (дм, 1Н, J=5,38 Гц, Н4).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 15,94 (д, JCF=15,3 Гц, СН3 в 5); 19,36 (уш.с, СН3 в 2; 77,02 (д, JCF=15,3 Гц, СН5); 130,31 (С3); 161,43 (С4); 185,86 (д, JCF=3,70 Гц, С2).
NOESY (CD2Cl2): δ1H/δ1H=5,41/1,23 (Н5/СН3 в 5), 2,20/6,62 (СН3 в 2/Н3), 6,62/7,67 (Н3/Н4); 7,67/5,41 (Н4/Н5).
N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2,5-диметил-3-гидропиррол:
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 2,03 (уш.т. 3Н, СН3); 2,44 (м, 3Н, J=2,05 Гц, СН3); 3,71 (уширенная АВ система, 2Н, J=26,8 Гц, Н3, Н
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 1,53 (уш.т. 3Н, СН3); 1,61 (уш.с, 3Н, СН3); 2,09 (уширенная АВ система, 2Н, J=27,1 Гц, Н3, Н
Пример 10
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-2-этил-5Н-пиррола (А-7)
Оранжевый раствор 2-этилпиррола (90%, 0,367 г, ММ = 95,15, 3,47 ммоль) в 5 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к светло-желтому раствору В(С6F5)3 (99,4%, 1,80 г, ММ = 511,99, 3,49 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 25 мл сосуде Шленка. В ходе добавления цвет раствора мгновенно изменялся с оранжевого на темно-оранжевый; выделения тепла не наблюдалось. Реакционную смесь перемешивали в течение ночи при комнатной температуре: 1H ЯМР анализ показал наличие примерно 11% мольн. непрореагировавшего 2-этилпиррола. Затем для завершения реакции добавляли 0,21 г (0,41 ммоль) трис (2,3,4,5,6-пентафторфенил)борана. После нескольких минут перемешивания растворитель удаляли под вакуумом с получением белого порошка в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 0,88 (т, 3Н, J=7,43 Гц, СН3); 2,67 (уш.м, 2Н, СН2); 4,99 (уширенная АВ система, J=25,24 Гц, 2Н, Н5, Н5’); 6,88 (дт, 1Н, J=5,58 Гц, J=1,27 Гц, Н3); 7,77 (д, 1Н, J=5,58 Гц, Н4).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 0,075 (т, 3Н, J=7,43 Гц, СН3); 2,00 (м, 2Н, J=7,43 Гц, СН2); 4,14 (уширенная АВ система, J=25,14 Гц, 2Н, Н5, Н5’); 5,54 (дт, 1Н, J=5,48 Гц, J=1,27 Гц, Н3); 6,31 (д, 1Н, J=5, 48 Гц, Н4).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 9,80 (СН3); 25,48 (СН2); 68,36 (м, С5); 130,30 (С3); 154,37 (С4); 189,38 (С2).
Пример 11
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-имидазола (А-9)
Бесцветный раствор имидазола в 5 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к светло-желтому раствору В(С6F5)3 (99,4%, 1,80 г, ММ = 511,99, 3,49 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 25 мл сосуде Шленка. В ходе добавления цвет раствора мгновенно изменялся с оранжевого на темно-оранжевый; выделения тепла не наблюдалось. Реакционную смесь перемешивали в течение 1 ч при комнатной температуре, затем растворитель удаляли под вакуумом с получением белого порошка (2,60 г) в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 7,18-7,24 (м, 2Н, H4 и H5), 8,08 (с, 1Н, Н2); 10,05 (уш.с, 1Н, NH).
13C ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 117,83 (С5); 126,69 (С4); 136,24 (C2).
Т.пл.=214,9°С-217,8°С.
Пример 12
Синтез N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-пирролидина (А-10)
Раствор пирролидина (99,5%, 0,34 г, ММ = 71,12, 4,78 ммоль) в 3 мл дихлорметана добавляли при комнатной температуре в атмосфере азота к раствору трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)борана (BSC-382-4-0128, 99,4%, 2,44 г, ММ = 511,99, 4,77 ммоль) в 15 мл дихлорметана в 50 мл сосуде Шленка. Наблюдалось незначительное выделение тепла. Реакционную смесь перемешивали в течение 30 мин при комнатной температуре и затем растворитель упаривали в вакууме с получением белого порошка в качестве продукта (выход 100%).
1H ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 6,30 (уш.с, 1Н, NH); 3,44-3,54 (м, 2Н, Н2 и Н5); 2,68-2,86 (м, 2Н, Н2 и Н5); 1,84-2,09 (м, 4Н, НЗ и Н4).
13С ЯМР (CD2Cl2, δ, м.д.): 50,37 (С2 и С5); 23,86 (С3 и С4).
Синтез металлоценовых комплексов
Синтез бис(инденил)цирконий диметила
29,6 мл 1,6 М раствора MeLi в Et20 (47,4 ммоль) добавляли при комнатной температуре к раствору 3 г индена (23,7 ммоль, Aldrich, 91,8%) в 30 мл Et2O, в течение примерно 5 минут (экзотермическая реакция). Смесь перемешивали в течение 30 минут с получением оранжевого раствора.
2,76 г ZrCl4 (11,84 ммоль) суспендировали в 30 мл пентана. Суспензию ZrCl4 в пентане быстро добавляли к раствору соли Li в Et2O (экзотермическая реакция). Полученную реакционную смесь перемешивали в течение 2 часов и затем сушили при пониженном давлении. Полученное светло-коричневое твердое вещество экстрагировали 100 мл пентана (Soxhlet, 4,5 часа) и затем фильтрат упаривали досуха при пониженном давлении с получением 3,2 г (77% выход) светло-желтого твердого вещества, которое идентифицировали 1H ЯМР как химически чистый Ind2ZrMe2.
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): -0,78 (с, 6Н, Zr-СН3), 5,62 (т, 2Н, Ср-Н(2)), 5,80 (д, 4Н, Ср(Н(1,3)); 6,87-6,92 (м, 4Н, Аr), 7,19-7,23 (м, 4Н, Аr).
Синтез бис(инденил)гафний диметила
32,4 мл MeLi 1,6 М в Et20 (51,8 ммоль) добавляли при -80°С к раствору 3 г индена (Aldrich, 92%, 23,7 ммоль) в 30 мл Et2O, в течение примерно 10 минут. Реакционной смеси давали медленно нагреться до комнатной температуры и перемешивали в течение 4 часов. После этого времени раствор становился оранжевым из светло-желтого. 1,4 мл TiCl4 (Aldrich, 99%, 12,8 ммоль) растворяли в 30 мл пентана. Обе смеси охлаждали до -80°C и раствор TiCl4 быстро добавляли к раствору соли Li. Реакционной смеси давали медленно нагреться до комнатной температуры и перемешивали в течение ночи с окончательным получением темно-коричневой суспензии. Затем растворители удаляли при пониженном давлении. Полученное коричневое твердое вещество экстрагировали пентаном в аппарате Сокслета (Soxhlet). Фильтрат упаривали досуха при пониженном давлении с получением 2,2 г темно-зеленого порошка (56% выход).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): -0,93 (с, 6Н, Hf-СН3), 5,57 (т, Ср-Н(2) 2Н), 5,69 (д, 4Н, Ср(Н(1,3)); 6,87-6,92 (м, 4Н, Аr), 7,19-7,23 (м, 4Н, Аr).
Получение каталитических систем по изобретению
Каталитическая система 1
Бис(инденил)цирконий диметил (1,0 г, ММ = 351,60, 2,84 ммоль), полученный, как описано выше в синтезе 4, растворяли в 20 мл толуола в 100 мл сосуде Шленка в атмосфере азота. Раствор 1,8 г N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-3-гидроиндола (ММ=629,14, 2,86 ммоль), полученного, как описано выше, в 20 мл толуола добавляли при комнатной температуре при перемешивании. В процессе добавления наблюдалось выделение метана и незначительного количества тепла. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 1 часа и 30 минут и затем растворитель удаляли под вакуумом с получением 2,74 г оранжево-красного порошка.
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): -0,82 (с, 3Н, Zr-СН3), 4,20 (с, 1Н, СН); 5,05 (уш.с, 1Н, СН); 5,20 (т, 1Н, J=2,9 Гц, СН); 5,35-5,38 (м, 1Н, СН); 5,52-5,55 (м, 1Н, СН); 5,66 (т, 1Н, J=2,5 Гц, СН); 5,83 (т, 1Н, J=3,4 Гц, СН); 6,37-7,14 (м, 11Н, Аr); 7,53 (уш.с 1Н, CH); 7,96 (д, 1Н, J=8,3 Гц, СН).
13С ЯМР (С6D6, δ, м.д.): 50,48 (СН3); 79,69 (СН); 100,96 (СН); 101,29 (СН); 103,15 (СН); 106,70 (СН); 115,39 (СН); 117,27 (СН); 118,78 (СН); 122,78, 123,82; 124,82, 125,03; 125,25; 125,37; 125,79; 126,44; 126,49; 126,79; 127,01; 135,94 (С); 145,62 (С); 155,91 (СН) (пик отнесен на основе эксперимента DEPT). Остальные четвертичные углероды не были полностью отнесены, поскольку, возможно, накладывались на пик от C6D6.
Каталитическая система 2
Бис(инденил)гафний диметил (0,50 г, ММ = 438,87, 1,14 ммоль), полученный, как описано выше, растворяли в 3 мл толуола в 15 мл сосуде Шленка в атмосфере азота. Раствор 0,72 г N-[трис(2,3,4,5,6-пентафторфенил)боран]-3-гидроиндола (Мм = 629,14, 1,14 ммоль), полученного, как описано выше, в 4 мл толуола добавляли при комнатной температуре при перемешивании. В процессе добавления наблюдалось выделение метана и незначительного количества тепла. Реакционную смесь перемешивали при комнатной температуре в течение 3 часов, затем растворитель удаляли под вакуумом с получением красного порошка в качестве продукта (1,20 г).
1H ЯМР (С6D6, δ, м.д.): -0,85 (с, 3Н, Hf-СН3); 3,74 (с, 1Н, СН); 4,99 (уш.с, 1Н, СН); 5,20 (уш.с, 1Н, СН); 5,28 (т, 1Н, J=2,5 Гц, СН); 5,38 (уш.т, 1Н, СН); 5,60 (уш.т, 1Н, СН); 5,80 (т, 1Н, J=3,0 Гц, СН); 6,36-7,14 (м, 11Н, Аr); 7,62 (уш.с. 1Н, СН); 7,95 (д, 1Н, J=7,9 Гц, СН).
Полимеризация
Анализ полимера
Углеродные спектры регистрировали при 120°С на спектрометрах Bruker DPX-400 или Bruker DPX-200, работающих в режиме преобразования Фурье при 100,61 и 50,33 МГц соответственно. Образцы растворяли в C2D2Cl4 при концентрациях 8% масс./об.
Спектры получали с 90° импульсами и 12 секундной задержкой между импульсами. Для каждого спектра накапливали около 1500 или 3000 проходов в зависимости от спектрометра. Пик Sδδ углерода (29,9 м.д.) использовали в качестве эталонного. Номенклатура дана согласно Carman C.J., Harrington R.A.; Wilkes C.E. Macromolecules, 1977, 10, 536, отнесение пиков согласно Randall J.C. Macromol. Chem. Phys., 1989, с.29, 201 и Tritto I., Fan Z., Locatelli P., Sacchi M., Camurati, I., Galim-berti M., Macromolecules 1995, 28, 3342, и триадные распределения определяли согласно Kakugo M., Naito Y., Mizunuma К., Miyatake Т., Macromolecules 1982, 15, 1150.
Характеристическую вязкость измеряли в тетрагидронафталине (THN) при 135°С.
Молекулярные массы полимеров определяли из значений вязкости.
Полимеризация Пример 1
Полимеризация этилена
Полимеризационный тест проводили в 1 л автоклаве из нержавеющей стали, термостатируемом с помощью Н2О/пара и очищенным продувкой этилена при 80°С. При продувке этиленом загружали в реактор 513 мл технического гексана и 1 ммоль TIBA, температуру доводили до 80°С и реактор вентилировали для удаления остаточного азота, затем создавали избыточное давление этиленом вплоть до 9,5 бар(изб.) (950 кПа). 3,52 мг каталитической системы 1, полученной, как описано выше, растворенной в 1,76 мл толуола, инжектировали в реактор посредством избыточного давления этилена через стальной сосуд и парциальное давление этилена стабилизировали на уровне 9,6 бар(абс) (960 кПа) (Робщ 11 бар(абс) (1100 кПа)).
Полимеризацию проводили при 80°С в течение часа поддержанием постоянного парциального давления этилена, затем останавливали закачиванием СО в реактор и выпусканием непрореагировавшего этилена.
Полимер отделяли фильтрованием и сушили при пониженном давлении при 60°С, получая таким образом 36,1 г полиэтилена, имеющего характеристическую вязкость 4,3 дл/г.
Полимеризация: Примеры 2-20
В 4,25 л химический реактор с мешалкой из нержавеющей стали при 30°С загружали 2 л гексана, а затем TIBA в гексане (количества указаны в таблице 1) в качестве поглотителя. Затем в реактор подавали под давлением пропилен и этилен для достижения состава 1,2 вес.% этилена и 22,8 вес.% пропилена и затем температуру реактора повышали до 50°С.
Каталитический комплекс получали быстрым смешиванием 5 мг (бис-инденилцирконий)-дихлорида в 5 мл толуола, одного эквивалента сокатализатора, растворенного в толуоле (для МАО используются 500 эквивалентов), и, если необходимо, 2 мл триизобутилалюминия (TIBA) в гексане, как представлено в таблице.
Полимеризацию начинали инжектированием толуольного раствора, содержащего раствор катализатора/сокатализатора в толуоле, в автоклав посредством избыточного давления этилена, затем температуру поддерживали при 50°С и этилен непрерывно подавали в реактор для того, чтобы подержать постоянное давление. После добавления 40 г этилена полимеризацию останавливали закачиванием СО в реактор, вентиляцией и охлаждением реактора (неактивные опыты останавливали через 60 мин). Аморфный сополимер этилен/пропилена выделяли из раствора гексана осаждением в ацетоне, с последующим высушиванием при пониженном давлении при 70°С в течение 4 часов.
Характеристики сополимеров представлены в таблице.
Изобретение относится к новым металлоорганическим соединениям и к каталитическим системам для полимеризации олефинов, включающих такие металлоорганические соединения. Изобретение также относится к способу полимеризации олефинов, проводимому в присутствии данной каталитической системы. Новое металлоорганическое соединение получают приведением в контакт а) соединения формулы (I)
(I)
где Rа, Rb, Rc и Rd, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются углеводородными группами; с b) льюисовской кислотой формулы MtR
а) соединения, имеющего следующую формулу (I):
(I)
где Rа, Rb, Rc и Rd, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-С10 алкильных групп, или два или более соседних заместителей Rа, Rb, Rc и Rd образуют одно или несколько С4-С7 колец, необязательно содержащих атомы N, которые могут нести заместители; с
б) льюисовской кислотой формулы (II):
где Mt представляет собой атом бора; R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из галогена и галогенированных С6-С20-арильных групп.
(III)
где Mt представляет собой атом бора; R1, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из галогена и галогенированных С6-С20-арильных групп; и заместители R5, R4, R3 и R2, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных, C1-С10-алкильных групп, или два или более соседних заместителей R2-R5 образуют одно или несколько С4-С7-колец, необязательно содержащих атомы N; при условии, что, по крайней мере, один из R5, R4, R3 и R2 отличается от водорода.
(V)
где заместители R1, R3 и R2 имеют значения, определенные в п.3 или 4, и заместители R6 представляют собой водород или линейные или разветвленные, насыщенные или ненасыщенные С1-С6-алкильные группы.
(VI)
где заместители R1 и R6 имеют значения, определенные в п.5.
где Mt и R1 имеют значения, определенные в пп.1 или 2;
заместители R2’, R3’, R4’ и R5’, одинаковые или отличающиеся друг от друга, выбирают из группы, состоящей из водорода, линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных C1-C10-алкильных групп, или два или более соседних заместителя R2’, R3’, R4’ и R5’ образуют одно или несколько С4-С7-колец, необязательно содержащих N, которые могут нести заместители; указанные кольца могут быть алифатическими или необязательно могут содержать двойные связи, при условии, что указанные кольца не являются ароматическими.
где
заместители R1 имеют значения, определенные в п.1 или 2, и заместители R2’ и R5’, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются C1-C20 алкилом.
(A) по меньшей мере, одного металлоорганического соединения переходного металла, за исключением пирролидил-бис(η-циклопентадиенил)метилциркония и
(B) металлоорганического соединения, определенного как указано в п.1; и
(С) необязательно, алкилирующего агента.
(III)
где Mt, R1, R5, R4, R3 и R2 определены как в п.3.
где Mt, R1, R2', R3', R4' и R5' определены как в п.7.
(Ср)(Ср)rMLp
где Ср является замещенной или незамещенной циклопентадиенильной группой, необязательно сконденсированной с одним или несколькими замещенными или незамещенными, насыщенными, ненасыщенными или ароматическими кольцами, содержащими от 4 до 6 атомов углерода; М является переходным металлом, относящимся к 4 группе Периодической системы элементов (версия ИЮПАК); заместители L, одинаковые или отличающиеся друг от друга, являются моноанионными сигма-лигандами, выбираемыми из линейных или разветвленных, насыщенных или ненасыщенных С1-С20-алкильных групп;
r равняется 0, 1 или 2;
р является целым числом, равным степени окисления металла М минус r+1.
(I)
где Rа, Rb, Rc и Rd определены в п.1; с льюисовской кислотой формулы (II)
где Mt и R1 определены в п.1.
LAPOINTE ROBERT E | |||
ET.AL | |||
Nev family of weakly coordinating anions | |||
J | |||
AM | |||
CHEM | |||
SOC | |||
ЩИТОВОЙ ДЛЯ ВОДОЕМОВ ЗАТВОР | 1922 |
|
SU2000A1 |
Машинка для выдергивания перьев и пеньков из битой птицы | 1927 |
|
SU9560A1 |
KEHR GERALD ET.AL.Protonation of the heterocyclic | |||
EUR | |||
J | |||
INORG | |||
CHEM | |||
Перекатываемый затвор для водоемов | 1922 |
|
SU2001A1 |
ЯКОРЬ ДЛЯ МАШИНЫ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ | 1922 |
|
SU535A1 |
КОМПОНЕНТ КАТАЛИЗАТОРА НА НОСИТЕЛЕ, КАТАЛИЗАТОР НА НОСИТЕЛЕ, АДДУКТ, ПРИМЕНЯЕМЫЙ В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТА КАТАЛИЗАТОРА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНОВ, СПОСОБ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ОЛЕФИНОВ | 1996 |
|
RU2160283C2 |
WO 9102012 А1, 21.02.1991 | |||
WO 9964476 А1, 16.12.1999. |
Авторы
Даты
2005-03-27—Публикация
2001-02-12—Подача