【発明の詳細な説明】
開環複分解重合用の新規な触媒発明の分野
本発明は、シクロペンタジエニル遷移金属錯体及び非配位アニオンを含む遷移金
属触媒系を用いる環状オレフィンの開環複分解重合に関する。発明の背景
1980年代の初期において、アルモキサン活性剤に結合する金属中心に結合した
1つ又は2つのシクロペンタジエニル基又はそれらの誘導体を有する4族遷移金
属に基づく新しい種類のオレフィン触媒がウエルボーン(Welborn)により開示
された。それらの触媒は、多くのオレフィンの重合に有用であることが見出ださ
れ、制御できる分子量及び組成分布を有する新規なポリマーを生成した。1980年
代中期において、シクロペンタジエニル基4族金属錯体に基づく新しい種類の触
媒が、ターナー(Turner)及びフラツキー(Hlatky)により開発された。それら
の触媒系は上記の触媒において用いられたアルモキサンの代わりに活性剤として
非配位アニオンを用いた。それらの系は又、広範囲の種類のオレフィンを重合す
るのに有用であることが見出だされた。特に、それらの触媒は、典型的なα-モ
ノマーを重合するだけでなく、環状モノマーを開環することなく環状モノマーを
共重合した。例えば、1992年9月23日に公開された欧州特許出願504418号には、
シクロオレフィンの開環を生ぜずに非配位アニオンにより活性化されたシクロペ
ンタジエニル遷移金属錯体を用いてシクロオレフィンポリマー及びシクロオレフ
ィンコポリマーを生成する効率のよい方法が開示されている。上記の触媒及び触
媒系は、今まで開環複分解重合触媒(以下、ROMP触媒又はROM重合という
)として用いられていない。
シクロオレフィンを開環するために金属カルベンを有する他の触媒が用いられ
、それらは、α−オレフィンを非常によく複分解するが、それらは、α−オレフ
ィンを重合することができないという欠点を有する。したがって、α−オレフィ
ンと開環環状モノマーとのコポリマーを生成することが困難であった。
その問題の一つの解決は、開環複分解重合触媒と組み合わせて又は逐次的に開
環複分解重合触媒とともに活性なα-オレフィン触媒を用いることであった。例
えば、1990年1月24日に公開になった4020-510-Aには、α-オレフィンポリマー
と複分解ポリマーを同じ粒体で生成するという、チーグラー・ナッタ触媒と複分
解触媒を用いる触媒系が開示されている。その触媒系は、Ti、Mg及びハロゲ
ンを含有する固体と、金属複分解触媒機能を有する遷移金属(5−7族)化合物
を接触させることを含む。本質的に、2つの別の触媒を同時に用いて2つのポリ
マー生成物の均質ブレンドを生成する。しかし、この系におけるいくつかの触媒
成分は、痕跡量のプロトン源の存在下で多くの環状オレフィンの陽イオン重合を
開始できる金属ハロゲン化物を含有する。アルモキサンで活性化した触媒は、ア
ルモキサンが、典型的にプロトン源として作用できる水の痕跡量を有する強いル
イス酸であるので、同じ問題である欠点を有する。米国特許第5,015,710には、
レドックス触媒を用いて複分解ポリマーとラジカルポリマーのブレンドを生成す
る類似の方法が開示されている。従って、本技術分野には、本質的に金属ハロゲ
ン化物がない触媒系を用いてα-オレフィンポリマーとROMPポリマー又はα-
オレフィンと開環環状モノマーとのコポリマーの均質ブレンドを製造する方法を
開発する必要がある。発明の概要
本発明は、一部、イオン交換非配位アニオンにより活性化されたシクロペンタ
ジエニル遷移金属錯体が開環複分解重合を達成することができることを見出だし
たことに関する。本発明は、開環複分解重合用のそれらの触媒系を単独で、それ
らの触媒系を、オレフィン及びα-オレフィン配位(「チーグラ・ナッタ」)タ
イプの重合におけるそれらの触媒系と逐次的に又は組み合わせて用いる方法に関
する。好ましい態様の記載
好ましい態様において、本発明は、環状オレフィンを開環複分解重合(ROM
P)するための触媒を用い、開環をせずにオレフィンを重合するための同じ触媒
を用いる。本発明の独特の一面は、特定の条件下で、触媒系が非環状オレフィン
と環状オレフィンとともに存在する場合、環状オレフィンは一般的に開
環せずに、成長するポリマー鎖に組み込まれる。しかし、複数の環状モノマーの
みが存在する場合又はモノマー供給原料が、複数の主に環状オレフィンを含有す
る場合、環状モノマーが開環し、ROMPポリマーを生成する。その触媒系は、
本質的に金属ハロゲン化物及び/又は強ルイス塩基がなくそしてプロトン含有ル
イス塩基がないので、環状オレフィンを陽イオン重合する能力は非常に限られて
いる。このことは、全体の重合機構を単純にし、環状オレフィンをチーグラー・
ナッタ重合又は複分解重合に限定する。従って、反応条件を調整することにより
、単一の反応において、単一の触媒/助触媒系から、チーグラー・ナッタポリオ
レフィン及び/又はROMポリマーを生成する能力が存在する。触媒
本発明は、1988年に公開になったEPA277,003、1988年に公開になったEP
A277,004、1992年に公開になったEPA520,732、1994年に公開になったWO94
03506、1992年に公開になったWO9200333、米国特許第5,153,157号及び5198401
号に言及され、開示されそして記載されており、これらのすべてを本明細書に組
み込む。本明細書で用いられる好ましいイオン触媒は、下記の一般式[族につい
てのすべての言及は、ケミカル・アンド・エンジニアリング・ニュース(Chemic
al and Engineering News)、63(5)、27(1985年)により記載されている元素の
周期律表の新しい族の表記である]、
1. [{(A−Cp)MX1]+}d]{[B´]d-}
2. [{(A−Cp)MX1L]+}d]{[B´]d-}
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジエニ
ル環であり、各置換基Sは個々にヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル
基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された
有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼素、
二置換プニクトゲン(pnictogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン基であ
る基であるか又は、Cp及びCp*は2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20
環を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシク
ロペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、Cp及びCp*環の回転
を制限することに役立ち得て、Mは遷移金属であり,好ましくは、4族、5族,
6族,7族又は8族の遷移金属であり、より好ましくは4族又は6族の遷移金属
であり,さらに好ましくは,チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、X1
は水素化物基、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビ
ルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基
であり、M及びLの両方に又は片方に又はM、S又はS´のすべて又はいずれか
に任意に共有結合され得ており、Lは、オレフィン、ジオレフィン又はアライン
配位子であり、B´は、約4オングストローム以上の分子直径を有する化学的に
安定な非求核アニオン錯体であるか又は、ルイス酸活性剤と、式1又は2に記載
の触媒系のカチオン部分の前駆体との反応から得られたアニオン性ルイス酸活性
剤であり、B´がルイス酸活性剤である場合は、X1は又、そのルイス酸活性剤
により供与されるアルキル基であることができ、dはB´の電荷を表わす整数で
ある。]
の1つにより表わすことができる。
他の種類の好ましい触媒には、式[族についてのすべての言及は、ケミカル・
アンド・エンジニアリング・ニュース(Chemical and Engineering News)、63
(5)、27(1985年)により記載された元素の周期表の新しい族の表記である」、
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で置換
されたシクロペンタジエニル環であり、Sは個々にヒドロカルビル、置換された
ヒドロカルビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで置
換された有機メタロイド、ハロカルビルで置換された有機メタロイド、二置換硼
素、二置換プニクトゲン(pnictogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン基
である基であるか又は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し
、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジ
エニル環であり、xは、置換度を表わす0乃至5であり、Mはチタン、ジルコニ
ウム又はハフニウムであり、X1及びX2は個々に水素化物基、ヒドロカルビル基
、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基
又はハロカルビルで置換された有機メタロイド基であり、その基はM、S又はS
´の両方に又はいずれかに任意に共有結合され得ており、(JS´z-1-y)は、
Jは、配位数3を有する、元素の周期表の15族からの元素であるか又は配位数2
を有する、16族からの元素であり、S´は、ヒドロカルビル、置換されたヒドロ
カルビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで置換され
た有機メタロイド又はハロカルビルで置換された有機メタロイドである基であり
、zは元素Jの配位数である、複素原子配位子であり、Lはオレフイン、ジオレ
フィン又はアライン配位子又は中性のルイス塩基であり、Lは又、2つの金属中
心M及びM*がX1とX´1によって架橋されているような同じタイプの第二遷移
金属化合物であることができ、そしてM*はMと同じ意味を有し、X´1はX1と
同じ意味を有し、X´2はX2と同じ意味を有し、そのような場合には、触媒のカ
チオン部分の前駆体であるそのような二量体化合物は式、
(式中、B´は、約4オングストローム以上の分子直径を有する化学的に安定な
非求核アニオン錯体であるか又は、ルイス酸活性剤と、式中に記載の触媒系のカ
チオン部分の前駆体との反応から得られたアニオン性ルイス酸活性剤であり、B
´がルイス酸活性剤である場合は、X1は、そのルイス酸活性剤により供与され
るアルキル基であることもでき、dはB´の電荷を表わす整数である。]
によって表わされる。
好ましくは、2つ以上の成分を化合させることにより、イオン触媒が製造され
る。1つの好ましい態様では、第一の成分は、第二成分又は、そのカチオン部分
のような少なくとも部分と化合する1つ以上の配位子を含む、遷移金属化合物の
シクロペンタジエニル誘導体である。第二成分は、前記遷移金属化合物(第一成
分)中に含まれる1つ以上の配位子と非可逆的に反応するカチオン及び、中央の
正規(formal)電荷付帯金属又はメタロイド原子に共有配位結合され、それを遮蔽
する複数の親油性基を含む単一の配位錯体であるか又は、多面角(polyhedral)ボ
ラン類、カルボラン類及びメタラカルボラン(metallacarborane)類のような複
数の硼素原子を含むアニオンである非配位アニオンを含むイオン交換化合物であ
る。
第二成分のカチオン部分は、プロトン又はプロトン化ルイス塩基のようなブレ
ンステッド酸を含むか又は、フェリシナム(ferricinum)、トロピリウム(tropyli
um)、トリフェニルカルベニウム又は銀カチオンのような還元性ルイス酸を含み
得る。
他の好ましい方法において、第二成分は、第一成分の少なくとも1つの配位子
と反応し、それにより、第二成分に結合した、第一成分から抜き取られた配位子
を有する上記の式におけるイオン種を生成するルイス酸錯体である。
一般的に、第二成分の安定なアニオンは、1)アニオンは4Åより大きい分子
直径を有しなければならない、2)アニオンは安定なアンモニウム塩を生成しな
ければならない、3)アニオンにおける陰電荷はアニオンの骨組みにわたり非局
在化しなければならない、又は、アニオンのコア内で局在化しなくてはならない
、4)アニオンは、比較的乏しい求核性でなければならない、そして5)アニオ
ンは、酸化剤に対して強力な還元物質であってはならない、という分子の属性を
有する安定な嵩高のアニオン錯体であり得る。多核性ボラン、カルボラン、メタ
ラカルボラン、ポリオキソアニオン(アルモキサンアニオンを含む)及びアニオ
ン配位錯体のような、これらの基準に合うアニオンは、化学文献に良く記載され
ている。第一及び第二成分の化合時に、第二成分は第一成分の配位子の1つと反
応し、それによって、4族金属カチオンと、第一成分から生成される4族金属カ
チオンに対して相溶性であり非配位である上記のアニオンから成るアニオン対を
生
じる。第二成分のアニオンは、触媒として作用するために、4族金属カチオン能
力を安定させることができなければならなく、重合中にオレフィン、ジオレフィ
ン又はアセチレン性不飽和モノマーによる置換をさせるのに十分に不安定でなけ
ればならない。本発明の触媒は、担持され得る。1989年2月28日に発行された米
国特許第4,808,561号、1990年1月3日に発行された米国特許第4,897,455号、19
91年10月15日に発行された米国特許第5,057,475号には、そのような担持された
触媒及び担持触媒を生成する方法が開示されており、それらを本明細書に参考と
して組み込む。A.遷移金属成分
本発明の改良された触媒の製造において第一成分として有用な遷移金属化合物
は、4族、5族、6族、7族又は8族遷移金属化合物、好ましくは、チタン、ジ
ルコニウム及びハフニウムの、シクロペンタジエニル誘導体である。一般に、有
用なシクロペンタジエニル化合物は、下記の式、
(A−CP)MX1X2
(Cp*)(CpR)MX1
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジ
エニル環であり、各置換基Sは個々にヒドロカルビル基、置換されたヒドロカル
ビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換さ
れた有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼
素、二置換プニクトゲン(pnictogen)、置換カルコゲン又はハロゲン基である
基であるか又は、Cp及びCp*は2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環
を形成し、飽和又は不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生成す
るシクロペンタジエニル環であり、Rは金属原子にも結合されたシクロペンタジ
エニル基の1つにおける置換基であり、A´は架橋基であり、その基は、Cp及
びCp*環の回転を制限することに役立ち得る架橋基であり、Lはオレフィン、
ジオレフィン又はアライン配位子であり、X1及びX2は個々に水素化物基、ヒド
ロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロ
カルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置
換された有機メタロイド基、置換されたプニクトゲン(pnictogen)又は置換さ
れたカルコゲン基であるか又は、X1及びX2は結合し、金属原子に結合されて、
3乃至20の炭素原子を有するメタラサイクル(metallacycle)を生成するか又は
、X1及びX2はともにオレフィン、ジオレフィン又はアリレン配位子であり、(
C5H5-y-xSx)は、0乃至5のS基で置換されたシクロペンタジエニル環であ
り、各Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカル
ビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイ
ド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼素基、二置換プニ
クトゲン(pnictogen)基、置換されたカルコゲン基又はハロゲン基である基で
あるか又は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は
不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジエニル環
であり、xは、置換度を表わす0乃至5であり、Mはチタン、ジルコニウム又は
ハフニウムであり、X1及びX2は個々に、水素化物基、ヒドロカルビル基、置換
されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロ
カルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロ
イド基であり、その基は、M及びLの両方又はいずれか又は、M、S又はS´の
両方に又はいずれかに任意に共有結合され得ており、(JS´z-1-y)が、Jが
、配位数3を有する、元素の周期表の15族からの元素であるか又は配位数2を有
する、16族からの元素であり、zが元素Jの配位数である、複素原子配位子であ
り、yは0又は1であり、Lはオレフィン、ジオレフィン又はアライン配位子又
は中性のルイス塩基である]により表わされ得る。
構成部分をすべての可能な組み合わせを互いに入れ替えることによって多くの
最終成分が生成される。例示的な化合物には、ビス(シクロペンタジエニル)ハ
フニウムジメチル、エチレンビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジヒ
ドリド、ビス(ペンタメチル)ジルコニウムエチリデン、ジメチルシリル(1−
フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル等及び、ビス(
シクロペンタジエニル)(1,3-ブタジエン)ジルコニウム、ビス(シクロペンタ
ジエニル)(2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン)ジルコニウム、ビス(ペンタメチ
ルシクロペンタジエニル)(ベンゼン)ジルコニウム、ビス(ペンタメチルシク
ロペンタジエニル)チタンエチレン等及び、(ペンタメチルシクロペンタジエニ
ル)(テトラメチルシクロペンタジエニルメチレン)ジルコニウムヒドリド、(
ペンタメチルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)(
テトラメチルシクロペンタジエニルメチレン)ジルコニウムフェニル等が含まれ
る。B.活性剤成分
好ましいイオン触媒は、遷移金属化合物の加水分解可能な配位子(X)との反
応時に([B(C6F5)3(X)] )のようなアニオンを生成し、その反応に
よって生成するカチオン遷移金属種を安定化するB(C6F6)3のような中性の
ルイス酸を遷移金属化合物と反応させることにより製造される。イオン触媒は、
イオン化合物又は組成物である活性剤成分を用いて製造され得て、活性剤成分を
用いて製造されるのが好ましい。上記のイオン化合物は、ブレンステッド酸(例
えばR3NH+)、カルボニウムイオン(例えばph3C+)、還元性カチオン(例
えばCp2Fe+)等のような非配位対カチオンが含まれる。
相溶性の非配位アニオンの2つの種類は、本発明の方法は、係続中の米国特許
出願第133,052号、133,480号に開示されている。(1) 中央の電荷保持金属又はメ
タロイド核に共有的に配位結合し、それを遮蔽する複数の親油性基を含むアニオ
ン配位錯体及び(2) カルボラン、メタラカルボラン及びボランのような複数の硼
素を含むアニオンである。
一般的に、本発明において有用な単一のアニオン配位錯体を含む活性剤化合物
は下記の式、
[[(L´´-H)+]d[(M´)m +Q1…Qn]d-
(式中、Hは水素原子であり、[L´´-H]はブレンステッド酸であり、M´
は金属又はメタロイドであり、Q1乃至Qnは個々に、架橋された又は非架橋の水
素化物基、ジアルキルアミド基、アルコキシド基及びアリールオキシド基、ヒド
ロカルビル及び置換ヒドロカルビル基及び、ハロカルビル基及び置換ハロカルビ
ル基及び、ヒドロカルビル置換及びハロカルビル置換有機メタロイド基のいずれ
かであるが、Q1乃至Qnの1つはハロゲン化物基であるが1つより多くはなく、
mはM´の原子価正規電荷を表わす整数であり、nはQ配位子の総数である)
で表わされる。
上記のごとく、水中で安定なアニオン錯体を生成することができるいずれかの
金属又はメタロイドが用いられるか又は、第二化合物のアニオンに含まれる。適
する金属には、アルミニウム、金、プラチナ等が含まれるがこれらに限定されな
い。適するメタロイドには、硼素、燐、珪素等があるがこれらに限定されない。
単一の金属又はメタロイド原子を含む配位錯体を含むアニオンを含む化合物は、
当然よく知られており、多くの特に、単一の硼素原子をアニオン部分に含む化合
物の多くが市販されている。この観点から、単一の硼素原子を含む配位錯体を含
むアニオンを含む塩が好ましい。
硼素を含有する好ましい活性剤化合物は、式、
[L´´-H]+[BAr1Ar2X3X4]
(式中、Bは3の原子価状態の硼素であり、Ar1及びAr2は同じか又は異なる約6
乃至約20の炭素原子を有する芳香族又は置換芳香族炭化水素基であり、安定な架
橋基により互いに結合していてもよく、X3及びX4は、個々に水素化物基、ヒド
ロカルビル及び置換ヒドロカルビル基、ハロカルビル及び置換ハロカルビル基、
ヒドロカルビル置換及びハロカルビル置換有機メタロイド基、二置換プニクトゲ
ン(pnictogen)基、置換カルコゲン基及び、X3及びX4が同時にハロゲン化物
ではないようなハロゲン化物である)で表わされ得る。
一般的に、Ar1及びAr2は、個々に芳香族又は置換芳香族炭化水素基であり得る
。適する芳香族基には、フェニル、ナフチル及びアントラセニル基が含まれるが
それらに限定されない。置換芳香族炭化水素基上の適する置換基には、ヒドロカ
ルビル基、有機メタロイド基、アルコキシ及びアリールオキシ基、アルキルアミ
ド基、フルオロカルビル及びフルオロヒドロカルビル基及びX3及びX4として有
用
なものが含まれるがそれらに限定されない。置換基は、硼素原子に結合した炭素
原子に関してオルト、メタ又はパラであり得る。X3及びX4のどちらか又は両方
がヒドロカルビル基である場合、各々は、Ar1及びAr2であるような同じか又は異
なる芳香族又は置換された芳香族基であるか、又はそれらは、直鎖の又は分枝鎖
のアルキル、アルケニル又はアルケニル基、環状炭化水素基又はアルキル置換環
状炭化水素基であり得る。X3及びX4は又、個々に、アルコキシ及びジアルキル
アミド基のアルキル部分がヒドロカルビル基及び有機メタロイド基等である、ア
ルコキシ又はジアルキルアミド基であってもよい。上記のごとく、Ar1及びAr2は
、X3又はX4のいずれかに結合し得る。X3及びX4は、適する架橋基により互い
に結合してもよい。
本発明の改良された触媒の製造における活性剤成分として用いられ得る硼素化
合物の限定的ではなく、例示的な例は、トリエチルアンモニウムテトラ(フェニ
ル)硼素、トリプロピルアンモニウムテトラ(フェニル)硼素、トリ(n-ブチ
ル)アンモニウムテトラ(フェニル)硼素、トリメチルアンモニウムテトラ(p
-トリル)硼素、トリメチルアンモニウムテトラ(o−トリル)硼素、トリブチ
ルアンモニウムテトラ(ペンタフルオロフェニル)硼素、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)硼素、トリブチルアンモニウムテトラ
(m,m-ジメチルフェニル)硼素、トリ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)硼素、トリ(n-ブチル)アンモニウムテトラ(o-トリ
ル)硼素等のようなトリアルキル置換アンモニウム塩、N,N-ジメチルアニリニウ
ムテトラ(ペタンフルオロフェニル)硼素、N,N-ジエチルアニリニウムテトラ(
フェニル)硼素、N,N-2,4,5-ペンタメチルアニリニウムテラ(フェニル)硼素等
のようなN,N-ジアルキルアニリニウム塩及び、ジ(i-プロピル)アンモニウム
(テトラペンタフルオロフェニル)硼素、ジシクロヘキシルアンモニウムテトラ
(フェニル)硼素等のようなジアルキルアンモニウム塩、トリフェニルホスホニ
ウムテトラ(フェニル)硼素、トリ(メチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フ
ェニル)硼素、トリ(ジメチルフェニル)ホスホニウムテトラ(フェニル)硼素
等のようなトリアリールホスホニウム塩である。
活性剤成分として有用な、その他の金属及びメタロイドを含有する適する化合
物の同様のリストが作成されるが、完全な開示のために必要ではないと考える。
この点に関して、前記のリストがそれですべてではなく、他の有用な金属又はメ
タロイドと同様に他の有用な硼素化合物は、前記の一般的な式から当業者には容
易に明らかであることに注意すべきである。
硼素を含む最も好ましい活性剤化合物は、式、
[L´´-H]+[B(C6F5)3Q]-
(式中、Fは弗素であり、Cは炭素であり、B、L´´及びQは、上記で定義し
た通りである)で表わされる。本発明の改良された触媒の製造において用いられ
得る、硼素を含む最も好ましい活性剤化合物の例には、Qが、メチル、ブチル、
シクロヘキシル又はフェニルのような単純なヒドロカルビルであるか又はQがポ
リスチレン、ポリイソプレン又はポリ-p-メチルスチレンのような限界のない鎖
長の重合体ヒドロカルビルであるN,N-ジアルキルアニリニウム塩(例えばL´´
=N,N-ジアルキルアニリン)が含まれる。最も好ましいアニオン上の重合体Q置
換体は、高度に可溶性のイオン交換活性剤成分及び最終的なイオン触媒を提供す
る利点を与える。可溶性の触媒及び/又は前駆体は、所望の濃度に希釈され、工
業的な方法において単純な装置を用いて容易に移送できるので、不溶性のワック
ス、油、相又は固体よりも好ましい。
複数の硼素原子を含むアニオンに基づく活性剤成分は、一般式、
[L´´-H]c[(CX)a(BX)mXb]c-
又は
[L´´-H]d′[[[(CX6)a′(BX7)m′(X8)b′]c′-]2Mn′+]d′-
(式中、[L´´-H]は、H+又は、中性ルイス塩基のプロトン化から誘導され
るブレンステッド酸であり、X、X´、X´´、X6、X7及びX8は、個々に水
素化物基、ハロゲン化物基、ヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基、ハロカ
ルビル基、置換ハロカルビル基又はヒドロカルビル置換又はハロカルビル置換有
機メタロイド基であり、Mは遷移金属であり、a及びbは0以上の整数であり、
cは1以上の整数であり、a+b+cは2乃至約8の偶数の整数であり、mは5
乃至約22の整数であり、a及びbは同じか又は異なる整数又は0であり、cは2
以上の整数であり、a+b+c=4乃至約8の偶数の整数であり、mは6乃至
約12の整数であり、nは、2c−n=dであるような整数であり、dは1以上の
整数である)
により表わされる。
複数の硼素原子を含む好ましいアニオンは、
(1)一般式、
[(CH)ax(BH)bx]cx-
(式中、axは0又は1であり、cxは1又は2であり、ax+cx=2であり、bxは約
10乃至12の整数である)
を満たすボラン又はカルボランアニオンの三置換アンモニウム塩、
(2)一般式、
[(CH)ay(BH)my(H)by]cy-
(式中、ayは、0乃至2の整数であり、byは0乃至3の整数であり、cyは0乃至
3の整数であり、ay+by+cy=4であり、myは9乃至約18の整数である)
を満たすボラン又はカルボランの三置換アンモニウム塩又は中性のボラン又はカ
ルボラン化合物であるか又は
一般式、
[[[(CH)az(BH)mz(H)bz]cz-]2Mnz+]dz-
(式中、azは0乃至2の整数であり、bzは0乃至2の整数であり、czは2又は3
であり、mzは9乃至11の整数であり、az+bz+cz=4であり、nz及びdzはそれぞ
れ2及び2又は3及び1である)で表わされる、メタラボラン(metallaborane
)又はメタラカルボラン(metallacarborane)アニオンの三置換アンモニウム塩
である。
第二成分のアニオンが複数の硼素原子を有する、本発明の方法において用いら
れる触媒系を製造するのに用いられ得る第二成分の例示的なしかし限定的でない
例は、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、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)アンモニウムジブロモ-1-カルバドデカボレートのようなモノ-、
ジ-、トリアルキルアンモニウム及びホスホニウム塩及び、ジアルキルアリール
アンモニウム及びホスホニウム塩;デカボラン(14)、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)、ウンデカヒドリド-7,8-ジメチ
ル-7,8-ジカルバウンデカボラン、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
、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のようなボラ
ン及び、カルボラン錯体及びボラン及びカルボランアニオンの塩;トリ(n-ブ
チル)アンモニウムビス(ノナヒドリド-1,3-ジカルバノナボラート)コバルタ
ート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカヒドリド-7,8-ジ
カルバウンデカボラート)フェラート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウム
ビス(ウンデカヒドリド-7,8-ジカルバウンデカボラート)コバルタート(III)
、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカヒドリド-7,8-ジカルバウンデ
カボラート)ニッケラート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナ
ヒドリド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボラート)フェラート(III)、
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(トリブロモオクタヒドリド-7,8-ジカルバ
ウンデカボラート)コバルタート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス
(ウンデカヒドリドジカルバドデカボラート)コバルタート(III)及びビス[
トリ(n-ブチル)アンモニウム]ビス(ウンデカヒドリド-7-カルバウンデカボ
ラート)コバルタート(III)のようなメタラボランアニオンが含まれる。代表
的なホスホニウム化合物の同様のリストが例示的な第二化合物として列挙される
が、簡潔のために、記載されたアンモニウム及び置換されたアンモニウム塩に相
当するホスホニウム及び置換されたホスホニウム塩が、本発明における第二化合
物として用いることができることを単に書き留めておく。
上記の触媒系を用いて、開環複分解重合され得る(ROMPされ得る)モノマ
ーには、環式又は多環式オレフィン、環式ジオレフィン又は環式ポリエンが含ま
れる。好ましい環状化合物には、歪んだ(strained)オレフィン及びジオレフィ
ン好ましくは、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン
、ビニルノルボルネン、シクロペンテン、シクロブテン、テトラシクロドデセン
及
びそれらの置換された異性体が含まれる。特に好ましい環状化合物には、ノルボ
ルネン及びシクロペンテンが含まれる。
上記の触媒系により重合され得るオレフィン及びα-オレフィンモノマーには
、線状、分枝鎖又は環状構造のモノエン、ジエン及びポリエンが含まれる。好ま
しいモノマーには、α-オレフィン特に、2乃至40の炭素原子を有するα-オレフ
ィンが含まれる。特に好ましいモノマーには、α-オレフィン、エチレン及びプ
ロピレンが含まれる。シクロオレフィン
一般的に、本方法においてどのシクロオレフインもオレフィンと共重合するこ
とができる。シクロオレフインには、一般的に開環せずに、不飽和が存在する環
構造がポリマー主鎖に組み込まれるような実質的に挿入重合によりメタロセン触
媒の存在下で、重合する、環化したエチレン性又はアセチレン性不飽和が含まれ
る。しかし、α-オレフィンが存在しないか又は非常に限定された濃度で存在す
る場合に、環化されたエチレン性又はアセチレン性不飽和ROMPを含むシクロ
オレフインは、活性化遷移金属触媒の存在下で、実質的に挿入せずに二重結合を
含む環が開き線状ポリマー主鎖の部分になる。適するシクロオレフインは、一般
的に下記の式の1つに相当する。
(式中、RaからRsまでの各々は、個々に水素、ハロゲン、ヒドロカルビル又は
ハロヒドロカルビルであり、ac及びdcは、2以上の整数であり、bc及びccは0以
上の整数である。
式Aの特定の代表的なシクロオレフインはシクロブテン、シクロペンテン、3-
メチルシクロペンテン、4-メチルシクロペンテン、3,4-ジメチルシクロペンテン
、3,5-ジメチルシクロペンテン、3-クロロシクロペンテン、シクロヘキセン、3-
メチルシクロヘキセン、4-メチルシクロヘキサン、3,4-ジメチルシクロヘキセン
、3-クロロシクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロドデセン等である。式Aの
好ましいモノシクロオレフィンは、4乃至12の炭素原子、より好ましくは4乃至
5又は7乃至8の炭素原子を有する。
式B及びCのシクロオレフィンは、シクロペンタジエンを相当するオレフィン
及び/又はシクロオレフインとディールス・アルダー反応において縮合すること
により製造され得る。式Bの特定の代表的なシクロオレフインは、下記の化合物
である。
ビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
6-メチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5,6-ジメチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
1-メチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
6-エチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
6-n-ブチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
6-イソブチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
7-メチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-フェニルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-メチル-5-フェニルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-ベンジルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-トリルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-エチルビフェニルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-イソプロピルフェニルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-α-ナフチルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
5-アセトラセニルビシクロ(2.2.1)ヘプテン-2;
テトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-メチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-プロピルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-ヘキシルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-ステアリルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-10-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-メチル-10-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-クロロテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-ブロモテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)−3-ドデセン;
2,10-ジクロロテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-シクロヘキシルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-n-ブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2-イソブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
5,10-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2,10-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
11,12-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
2,7,9-トリメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
9-エチル-2,7-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
9-イソブチル-2,7-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
9,11,12-トリメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
9-エチル-11,12-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
9-イソブチル-11,12-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
5,8,9,10-テトラメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-メチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-プロピルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-ヘキシルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-ステアリルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8,9-ジメチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-メチル-9-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-クロロテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-ブロモテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-フルオロテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8,9-ジクロロテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-シクロヘキシルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-イソブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-ブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチリデンテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチリデン-9-メチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチリデン-9-エチルテトラヒドロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチリデン-9-イソプロピルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-エチリデン-9-ブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-n-プロピリデンテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-n-プロピリデン-9-メチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-n-プロピリデン-9-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-n-プロピリデン-9-イソプロピルテトラヒドロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセ
ン;
8-n-プロピリデン-9-ブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-イソプロピリデンテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-イソプロピリデン-9-メチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-イソプロピリデン-9-エチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
8-イソプロピリデン-9-イソプロピルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデ
セン;
8-イソプロピリデン-9-ブチルテトラシクロ(4.4.0.12,5.17,10)-3-ドデセン;
ヘキサシクロ(6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14)-4-ヘプタデセン;
12-メチルヘキサシクロ(6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14)-4-ヘプタデセン;
12-エチルヘキサシクロ(6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14)+ヘプタデセン;
12-イソブチルヘキサシクロ(6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,14)-4-ヘプタデセン
;
1,6,10-トリメチル-12-イソブチルヘキサシクロ(6.6.1.13,6.110,13.02,7.09,1 4
)-4-ヘプタデセン;
オクタシクロ(8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.0.12,17)-5-ドコセン;
15-メチルオクタシクロ(8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.0.12,17)-5-ド
コセン;
15-エチルオクタシクロ(8.8.0.12,9.14,7.111,18.113,16.03,8.0.12,17)-5-ド
コセン;
ペンタシクロ(4.7.0.12,5.08,13.19,12)-3-ペンタデセン;
メチル置換ペンタシクロ(4.7.0.12,5.08,13.19,12)-3-ペンタデセン;
式Cの特定の代表的なシクロオレフインは、下記の化合物である。
トリシクロ(4.3.0.12,5)-3-デセン;
トリシクロ(4.3.0.12,5)-3,7-デセジエン;
2-メチルトリシクロ(4.3.0.12,5)-3-デセン;
5-メチルトリシクロ(4.3.0.12,5)-3-デセン;
トリシクロ(4.3.0.12,5)-3-ウンデセン;
10-メチルトリシクロ(4.4.0.12,5)-3-ウンデセン;
ペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,13)-4-ペンタデセン;
1,3-ジメチルペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,13)-4-ペンタデセン;
1,6-ジメチルペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,13)-4-ペンタデセン;
14,15-ジメチルペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,13)-4-ペンタデセン;
ペンタシクロ(6.6.1.13,6.02,7.09,14)-4-ヘキサデセン;
1,3-ジメチルペンタシクロ(6.6.1.13,6.02,7.09,14)-4-ヘキサデセン;
1,6-ジメチルペンタシクロ(6.6.1.13,6.02,7.09,14)-4-ヘキサデセン;
15,16-ジメチルペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,14)-4-ヘキサデセン;
ヘプタシクロ(8.7.0.12,9.14,7.111,17.03,8.012,16)-5-エイコセン;
ヘプタシクロ(7.8.0.13,6.02,7.110,17.011,16.112,13)-4-エイコセン;
ヘプタシクロ(8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17)-5-ヘンエイコセン;
ノナシクロ(9.10.1.14,7.03,8.02,18.012,21.113,20.014,19.115,18)-5-ペンタ
コセン;
1,4-メタノ-1,1a,4,4a-テトラヒドロフルオレン;
1,4-メタノ-1,1a,4,4a,5,10a-ヘキサヒドロアントラセン及びシクロペンタジエ
ン-アセナフチレン付加物。
上記の触媒では、ポリエンの1つのオレフィンが重合に対して他のものより実
質的に反応性であることがしばしばある。このことは、実質的な架橋を生じずに
ポリマーの主成分としてジエン及びポリエンを用いることを可能にする。例えば
、ジシクロペンタジエン又はエチリデンノルボルネンは、付加重合においてノル
ボルネン様のオレフィンにより独占的に重合することができる。しかし、2つ以
上の二重結合を有するポリエンは、比較的少割合で任意に用いられて、コポリマ
ーに、より高い分子量を付与し及び/又は機能化又は架橋のための残存する側鎖
不飽和を提供する。ポリエンが2つ(又はそれより多い)部で重合に参加する場
合、それらのモノマーは、低い組み込みで分子量を2倍又は4倍にできる鎖の伸
長を促進する傾向を有する。理想的には、ポリエンは、過剰の架橋を生じたり不
溶性のゲル生成を生じるような高含量では存在しない。好ましくは、0.5乃至3
モル%でコポリマー中に任意のポリエンを含むことにより、分子量が適切に増大
させる。
適する鎖伸長をし、分子量を増大するポリエンには、1,4-ペンタジエン、1,5-
ヘキサジエン、1,6-ヘプタシエン、1,7-オクタジエン、1,8-ノナジエン、1,9-デ
カジエン、1,10-ウンデカジエン、1,11-ドデカジエン、1,12-トリデカジエン、1
,13-テトラデカジエン、1,14-ペンタデカジエン、1,15-ヘキサデカジエン、
1,16-ヘプタテカシエン、1,17-オクタデカジエン等のような、例えば、5乃至18
の炭素原子を有するα,ω-ジエンが含まれる。
2つ(又はそれより多い)の二重結合が、重合反応に参加するために特定の反
応条件下で十分に反応性である場合に又は、所定のモノマー又はポリエンにおけ
る第二のオレフィンが付加反応において重合性でない(三置換オレフィンのよう
に)場合であるが、後重合、遊離基、架橋反応において架橋するのに用いること
ができる場合に、適するポリエンは、一般的にその他の線状又は分枝状の脂肪族
ジエン及びトリエン、単環式ジエン及びトリエン、二環式ジエン及びトリエン、
多環式ジエン及びトリエン、芳香族ジエン等である。
非共役分枝鎖脂肪族ジエン及びポリエンの特定の代表的な例には、1,4-ヘキサ
ジエン、6-メチル-1,4-ヘプタジエン、4-イソプロピル-1,4-ヘキサジエン、4-メ
チル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、4-エチル-1,4-ヘキサジ
エン、1-フェニル-4-プロピル-1,4-ヘキサジエン、4,5-ジメチル-1,4-ヘキサジ
エン、6-フェニル-1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,5-オクタジエン、6-メチル-1
,5-オクタジエン、6-メチル-1,5-ヘプタジエン、5,7-ジメチル-1,5-オクタジエ
ン、4,5-ジプロプル-1,4-オクタジエン、5-プロピル-6-メチル-1,5-ヘプタジエ
ン、5-エチル-7-メチル-1,6-オクタジエン、4,7-ジメチル-1,4,7-ノナトリエン
、そして5,8-ジメチル-1,4,7-ノナトリエン
が含まれる。
非共役単環式ジエン及びポリエンの特定の代表的な例には、4-ビニルシクロヘ
キセン、4-プロペニルシクロヘキセン、1,4-シクロヘキサジエン、1-ビニル-4-1
-(1-プロペニル)-シクロヘキサン、4-メチル-1,4-シクロオクタジエン、4-メ
チル-1-5-プロピル-1,4-シクロオクタジエン、5-メチルシクロペンタジエン、1,
5,9-シクロドデカトリエン、trans-1,2-ジビニルシクロブテン、そして1,4-ジビ
ニルシクロヘキセンが含まれる。
非共役二環式ジエンの特定の代表的な例には、
ノルボルナジエン、
5-エチリデンノルボルネン、
5-プロピリデンノルボルネン-2、
5-ブチリデンノルボルネン-2、
5-イソプロピリデン-ノルボルネン-2、
1-メチル-2,5-ノルボルナジエン、
1-エチル-2,5-ノルボルナジエン、
1-プロピル-2,5-ノルボルナジエン、
1-ブチル-2,5-ノルボルナジエン、
1-クロロ-2,5-ノルボルナジエン、
1-ブロモ-2,5-ノルボルナジエン、
2-メチル-2,5-ノルボルナジエン、
2-エチル-2,5-ノルボルナジエン、
2-プロピル-2,5-ノルボルナジエン、
2-ブチル-2,5-ノルボルナジエン、
2-ペンチル-2,5-ノルボルナジエン、
2-ヘキシル-2,5-ノルボルナジエン、
2-クロロ-2,5-ノルボルナジエン、
2-ブロモ-2,5-ノルボルナジエン、
2-フルオロ-2,5-ノルボルナジエン、
7-メチル-2,5-ノルボルナジエン、
7-エチル-2,5-ノルボルナジエン、
7-プロピル-2,5-ノルボルナジエン、
7-ブチル-2,5-ノルボルナジエン、
7-クロロ-2,5-ノルボルナジエン、
7,7-ジメチル-2,5-ノルボルナジエン、
7,7-ジエチル-2,5-ノルボルナジエン、
7,7-メチルエチル-2,5-ノルボルナジエン、
7,7-ジクロロ-2,5-ノルボルナジエン、
5-メチレン-2-ノルボレン、
5-(2-ブテニル)-2-ノルボルネン、
3-ヘプチル-2,5-ノルボルナジエン、
2,3-ジメチル-2,5-ノルボルナジエン、
1,4-ジメチル-2,5-ノルボルナジエン、
1,2,3,4-テトラメチル-2,5-ノルボルナジエン、
1,2,3,4,7-ペンタメチル-2,5-ノルボルナジエン、
2-エチル-3-プロピル-1,2,5-ノルボルナジエン、
ビシクロ(2.2.2)オクタジエン-2,5、
5-イソプロピリデン-ビシクロ(2.2.2)オクテン-2、
5-エチリデンビシクロ(2.2.2)オクテン-2、
5-ブチリデンビシクロ(2.2.2)オクテン-2、
2-エチルビシクロ(2.2.2)オクタジエン-2,5、
2-メチル-3-エチル-ビシクロ(2.2.2)オクタジエン-2,5、
2-ヘキシルビシクロ(2.2.2)オクタジエン-2,5、
2-(1´,5´-ジメチルヘキセニル-4)ビシクロ(2.2.2)オクタジエン-2,5、
1-イソプロピリデンビシクロ(4.4.0)デカジエン-2,6、
2-エチリデン-ビシクロ(4.4.0.)デセン-6、
3-エチリデンビシクロ(3.2.0)ヘプタジエン-2,6、
3-メチルビシクロ(3.3.0)オクタジエン-2,6、
テトラヒドロインデン、
3-メチルテトラヒドロインデン、
9-メチルテトラヒドロインデン、
7-プロピルテトラヒドロインデン、
7-イソプロピルテトラヒドロインデン等
が含まれる。
非共役多環式ジエンの特定な代表的な例には、
ジシクロペンタジエン、
メチル置換ジシクロペンタジエン、
ジメチル置換ジシクロペンタジエン、
4-メチル-5-エチルジシクロペンタジエン、
5-イソプロピルジシクロペンタジエン、
8-イソプロピルジシクロペンタジエン、
テトシクロドデカジエン、
メチル置換テトラシクロドデカジエン、
ジメチル置換テトラシクロドデカジエン、
トリメチル置換テトラシクロドデカジエン、
ヘキサシクロヘプタデカジエン、
メチル置換ヘキサシクロヘプタデカジエン、
ジメチル置換ヘキサシクロヘプタデカジエン、
トリメチル置換ヘキサシクロヘプタデカジエン
ペンタシクロ(6.5.13,6.02,7.09,13)-4,10-ペンタドデカジエン(トリシクロ
ペンタジエン)、
メチル置換ペンタシクロ(6.5.1.13,6.02,7.09,13)-4,10-ペンタドカジエン
ジメチル置換ペンタシクロ(6.5.1.13,60.2,7.09,13)-4,10-ペンタドカジエン
ペンタシクロ(7.4.0.13,6.02,7.110,13)-4,11-ペンタドカジエン、
11-メチル-ペンタシクロ(7.4.0.13,6.02,7.110,13)-4,11-ペンタドカジエン、
12-メチル-ペンタシクロ(7.4.0.13,6.02,7.110,13)-4,11-ペンタドカジエン、
11-12-ジメチルペンタシクロ(7.4.0.13,6.102,7.11,13)-4,11-ペンタドカジエ
ン、及び他のアルキル置換ペンタシクロ(7.4.0.13,6.02,7.110,13)-4,11-ペン
タドカジエン
が含まれる。
非共役芳香族ジエンの特定の代表的な例にはアルキルスチレン等が含まれる。
ジシクロペンタジエン(又は類似のシクロポリエン)が用いられる場合に、エ
ンド又はエキソ形又は両方の形態で用いることができる。好ましい形態では、エ
キソ形が用いられる。重合条件
重合は、当業者に知られた適する温度で行われる。温度の好ましい形態は、−
100℃乃至250℃、好ましくは−50℃乃至200℃である。さらに、触媒は、好まし
くは、1乃至109、好ましくは100乃至107の触媒に対する出発モノマーの比を与
える量用いられる。重合時間は通常1分未満から10時間又はそれより長い範囲で
ある。反応圧力は減圧乃至大気圧乃至1000MPa、好ましくは大気圧乃至500M
Paである。重合方法は、特に限定されず、凝集重合、気相重合、溶液重合およ
び懸濁重合が含まれる。重合に溶媒が用いられる場合、適する溶媒には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン及びエチルベンゼンのような芳香族炭化水素;シクロペ
ンタンのような脂環式炭化水素;シクロヘキサン及びメチルシクロヘキサン;ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン及びオクタンのような脂肪族炭化水素;クロロホル
ム及びジクロロメタンのようなハロゲン化炭化水素が含まれる。それらの溶媒は
単独で用いられても組み合わせて用いられてもよい。α-オレフィン及び環状オ
レフィンのようなモノマーも溶媒として用いることができる。重合は、選ばれた
反応条件に適するいずれかの容器で行われる。さらに、2つ以上の容器が垂直又
は平行に使用され、異なるポリマーの均質のブレンド又は、種々の「同じ」ポリ
マーのブレンド例えば、100,000Mwのホモポリエチレンとブレンドされた1000
Mwホモポリエチレンのブレンドを製造する。生成物
本発明により製造されたポリマーは、可塑性物質、熱可塑性物質、熱可塑性オ
レフィン(TPO)、熱可塑性エラストマー(TPE)、熱硬化性物質及びエラ
ストマーの範囲にわたる。モノマー供給原料及び反応条件を変えることにより、
多くの異なるポリマー及びポリマーブレンド、特に均質のポリマーブレンド及び
、相互浸透網状構造(interpenetrating network)が製造され得る。本発明の方
法では、均質のブレンドは、どちらも必ずしも網状形態である必要はないが、混
合物が重大に相分離をしないように、少なくとも1つのポリマーが他のポリマー
の隣接した存在下で合成されるという条件で、少なくとも2つのポリマーの混合
された組み合わせであると定義される。同様に、本発明の目的では、相互浸透網
状は、少なくとも1つのポリマーが網状形態であり、少なくとも1つのポリマー
が他のポリマーの隣接した存在下で合成される、少なくとも2つのポリマーの均
質な組み合わせであると定義される。本明細書で定義される網状とは、鎖間会合
、凝集又は、共有結合で架橋されたポリマーと同様に同じポリマー鎖又はポリマ
ータイプのセグメント間の他の相互作用を有するポリマーを含むと定義される。
例えば、反応器に、最初に環状モノマーが供給された場合、そのモノマーの
ROMP重合が起こり、環が開いたポリマー鎖を生成する。その次にα-オレフ
ィンが反応器に供給され、重合される。この順序が、開環したポリマーとα-オ
レフィンのポリマーとの均質なブレンドを生成させる。同様に、複数のポリマー
ブレンド及び多くのオレフィンと環状オレフィンとの均質なブレンドを生成する
ことも可能である。さらに、開環された環状ポリマーは、1つ以上の環状モノマ
ーのポリマーであることができ、オレフィンポリマーは、1つ以上のオレフィン
のポリマーであることができる。さらに、環状ジエンとα-オレフィンとのRO
MPは、相互浸透網状又は均質なブレンドにおけるチーグラー・ナッタ熱可塑性
オレフィンと分散し合った(interdispersed)ROM熱硬化性化合物の網状を生
成することができた。同様に、2つ以上のROMPポリマーの均質のブレンド又
は相互浸透網状も、好ましくは異なる環状モノマーの逐次的添加により、生成さ
れ得る。
ROMPが不飽和鎖を生じるときに、時々、得られたコポリマー及び/又はポ
リマー混合物を水素化して、主に飽和にされたポリマー混合物を製造することが
望ましい。水素化は、酸化に対する及び熱に対する安定性を改良する。
又、モノマー添加、濃度及び、温度及び圧力のようなその他の反応条件を変え
ることによって、ブロックコポリマー及びテーパー状(tapered)ブロックコポ
リマーが製造れさ得たことも企図されている。例えば、ビニル末端ポリマー又は
マクロモノマーを生成するのに上記の触媒を用いることができる。そのようなビ
ニル末端ポリマーは、次に環状モノマーと化合して、反応条件及び選ばれたモノ
マーに依存してブロックコポリマー及び/又は長鎖の分枝を生成する。同業者が
考えられる、開環複分解重合されたモノマーとオレフィン重合されたモノマーの
多くの組み合わせがある。それらの組み合わせは、本発明の範囲内であり、本明
細書の記載によりカバーされることを意図する。特に、3乃至50重量%のROM
Pポリマーと97乃至50重量%のチーグラー・ナッタポリマーとの均質なブレンド
が、好ましい。
金属アルキルのα炭素からの水素の引き抜き、損失、シフト又は移動又はその
他の現象により、上記触媒系において金属カルベンの生成が生じられる。このよ
うに生成され、触媒系に存在するカルベンは、オレフイン非重合複分解反応にお
いてα-オレフィンモノマーと反応させることが可能であるが、その反応は、進
行中のチーグラー/ナッタ重合に悪影響を及ぼさない。オレフィンは、成長する
ROMP鎖の連鎖移動反応を生じ得て、後で、成長するチーグラー・ナッタ鎖に
潜在的に挿入することができるオレフィン末端ROMPポリマーを残す。一方、
成長するチーグラー・ナッタ鎖は、活性ROMP触媒として作用し、ROMPか
らの1つのブロックそしてチーグラー・ナッタ重合からの1つのブロックを有す
るブロックコポリマーを生じるための金属カルベンを用いて複分解することがで
きた末端オレフィンで鎖を停止させることができる。従って、本発明は、Ti、
Zr及びHf、好ましくはZr及びHfに基づく新しい種類のカルベンも提供す
る。それらのカルベンは、式、
(A−Cp)M=CR(R´)
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジ
エニル環であり、各置換基Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカ
ルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換
された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換
硼素、二置換プニクトゲン(pnictogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン
基である基であるか又は、Cp及びCp*は、2つの隣接したS基が結合してC4
乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生
成するシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、その基は、Cp及
びCp*環の回転を制限することに役立ち得て、Mは、4族、5族,6族,7族
又は8族の金属であり、好ましくは,チタン、ジルコニウム又はハフニウムであ
り、R及びR´は個々に水素又はC1乃至C40の線状、環状又は分岐したアルキ
ルであり、好ましくはC1乃至C20の線状、環状又は分岐したアルキルであり、
さらに好ましくは水素であり、好ましい態様では、R及びR´は同じアルキル基
であるが、R及びR´は、同じか又は異なるアルキル基であり得る]
か又は、
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で置換
されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々にヒドロカルビル、置換され
たヒドロカルビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで
置換された有機メタロイド又はハロカルビルで置換された有機メタロイド、二置
換硼素、二置換プニクトゲン(pnictogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲ
ン基である基であるか又は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形
成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペン
タジエニル環であり、xは、置換の程度を表わす0乃至5であり、Mは、4、5
、6、7又は8族の金属のいずれかであり、好ましくはチタン、ジルコニウム又
はハフニウムであり、(JS´z-1-y)は、Jは、配位数3を有する、元素の周
期表の15族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの元素であり、
S´は、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ハロカルビル、置換され
たハロカルビル、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド又はハロカルビル
で置換された有機メタロイドである基であり、zは元素Jの配位数である、複素
原子配位子であり、yは0又は1であり、R及びR´は個々に水素又はC1乃至
C40の線状、環状又は分岐したアルキルであり、好ましくはC1乃至C20の線状
、環状又は分岐したアルキルであり、さらに好ましくは水素である。好ましい態
様では、R及びR´は同じアルキル基であるが、R及びR´は、同じか又は異な
るアルキル基であり得る。]
で表わされることができる。しかし、本発明の実施において有用なカルベンには
、Mが、4、5、6、7又は8族の金属のいずれかである上の式により表わされ
るものが含まれる。金属カルベンは、オレフィンと化合して、複分解反応におけ
る可能な中間体である金属含有環状化合物(metalocycles)を生成する。金属含
有
環状化合物は、K.J.アイビン(Ivin)による「オレフィン・メタセシス(Ol
efin Metathesis)」[アカデミック・プレス(ニューヨーク)(1989年)]に
詳細に記載されている。
本発明の目的のためには、チーグラー・ナッタポリマーは、成長するポリマー
鎖に実質的な量の環状モノマーを組み込んで、モノマーの構造における環状の形
態を維持しながら飽和鎖を生じたポリマーである。ROMPポリマーは、成長す
るポリマー鎖に実質的な量の環状モノマーを組み込んで、モノマーの構造におけ
る環状の形態を維持せずに不飽和鎖を生じたポリマーである。実施例
分子量(Mw及びMn)は、示差屈折率(DRI)検査器を装備したウォータ
ース(Waters) 150ゲル透過クロマトグラフを用いるゲル透過クロマトグラフィ
ーにより測定した。数値分析は、市販の標準ゲル透過ソフトウエアパッケージを
用いて行った。
同じ試料におけるROMポリマー及びチーグラー・ナッタポリマーを検出する
ためにプロトンNMRを用いた。操作
一般的に、上記の触媒を用いるROMP重合を示すために、30乃至50mgのジシ
クロシクロペンタジエニルジルコニウムジメチル(Cp2ZrMe2)又はジシクロペン
タシエニルハフニウムジメチル(Cp2HfMe2)、30乃至60mgのN,N-ジメチルアニリ
ウム(DMAH)B(pfp)4を含有するバイアルを3mlのトルエン中で気体の発生がなく
なるまで攪拌した。次に、室温乃至80℃でのドライボックスにおいて、その触媒
系を、1l容のフラスコ中の(ナトリウム/ベンゾフェノンから新たに蒸留した
)300乃至400mlのトルエン中に溶解した10乃至20gの新たに昇華されたノルボル
ネンに添加した。10乃至120分間又は粘度がその混合物がゆっくりと流動するか
又は全く流動しなくなるようになるまでその重合を行った。イソプロピルアルコ
ールを添加することによって、その重合を停止させた。白色の沈殿を濾過し、乾
燥した。その生成物のプロトンNMRは、市販のROMPポリノルボルネンと合
致し、オレフィン領域の組み込みは、モノマー単位に対して1つのオレフィンが
あることを示した。
同じ触媒系及び反応ポットからのチーグラ・ナッタ生成物及びROMP生成物
の両方を示すために、反応を0.5乃至15分間進め、次に予備加熱した(40乃至60
℃)の2l容のオートクレーブ反応器にカニューレによって移した他は、上記の
操作を繰り返した。その反応器を密閉し、プロピレンを添加し(10乃至50psi
)、そして反応器を攪拌させた。重合を1乃至240分間続け、ポリマーをイソプ
ロピルアルコールに沈殿させた。NMRは、プロピレン/ノルボルネン(チーグ
ラ・ナッタコポリマーについての予測した共鳴を示し、同様に、残存モノマーか
らではないオレフィンの共鳴があることを示した。
表1に本実施例を報告する。
NMRにより、ROMPポリノルボルネンの存在に帰するオレフィン領域にお
ける、いくらかの小さな共鳴を有するプロピレン/ノルボルネンコポリマーの存
在が示された。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年6月30日
【補正内容】
翻訳文1頁1行乃至5頁12行の補正
明細書
開環複分解重合用の新規な触媒発明の分野
本発明は、シクロペンタジエニル遷移金属錯体及び非配位アニオンを含む遷移金
属触媒系を用いる環状オレフィンの開環複分解重合に関する。発明の背景
1980年代の初期において、アルモキサン活性剤に結合する金属中心に結合した
1つ又は2つのシクロペンタジエニル基又はそれらの誘導体を有する4族遷移金
属に基づく新しい種類のオレフィン触媒がウエルボーン(Welborn)により開示
された。それらの触媒は、多くのオレフィンの重合に有用であることが見出ださ
れ、制御できる分子量及び組成分布を有する新規なポリマーを生成した。1980年
代中期において、シクロペンタジエニル基4族金属錯体に基づく新しい種類の触
媒が、ターナー(Turner)及びフラツキー(Hlatky)により開発された。それら
の触媒系は上記の触媒において用いられたアルモキサンの代わりに活性剤として
非配位アニオンを用いた。それらの系は又、広範囲の種類のオレフィンを重合す
るのに有用であることが見出だされた。特に、それらの触媒は、典型的なα-モ
ノマーを重合するだけでなく、環状モノマーを開環することなく環状モノマーを
共重合した。例えば、1992年9月23日に公開された欧州特許出願504418号には、
シクロオレフィンの開環を生ぜずに非配位アニオンにより活性化されたシクロペ
ンタジエニル遷移金属錯体を用いてシクロオレフィンポリマー及びシクロオレフ
ィンコポリマーを生成する効率のよい方法が開示されている。上記の触媒及び触
媒系は、今まで開環複分解重合触媒(以下、ROMP触媒又はROM重合という
)として用いられていない。
シクロオレフィンを開環するために金属カルベンを有する他の触媒が用いられ
、それらは、α-オレフィンを非常によく複分解するが、それらは、α-オレフィ
ンを重合することができないという欠点を有する。したがって、α-オレフィン
と開環環状モノマーとのコポリマーを生成することが困難であった。
その問題の一つの解決は、開環複分解重合触媒と組み合わせて又は逐次的に開
環複分解重合触媒とともに活性なα-オレフィン触媒を用いることであった。例
えば、1990年1月24日に公開になった4020-510-Aには、α-オレフィンポリマー
と複分解ポリマーを同じ粒体で生成するという、チーグラー・ナッタ触媒と複分
解触媒を用いる触媒系が開示されている。その触媒系は、Ti、Mg及びハロゲ
ンを含有する固体と、金属複分解触媒機能を有する遷移金属(5−7族)化合物
を接触させることを含む。本質的に、2つの別の触媒を同時に用いて2つのポリ
マー生成物の均質ブレンドを生成する。しかし、この系におけるいくつかの触媒
成分は、痕跡量のプロトン源の存在下で多くの環状オレフィンの陽イオン重合を
開始できる金属ハロゲン化物を含有する。アルモキサンで活性化した触媒は、ア
ルモキサンが、典型的にプロトン源として作用できる水の痕跡量を有する強いル
イス酸であるので、同じ問題である欠点を有する。米国特許第5,015,710には、
レドックス触媒を用いて複分解ポリマーとラジカルポリマーのブレンドを生成す
る類似の方法が開示されている。従って、本技術分野には、本質的に金属ハロゲ
ン化物がない触媒系を用いてα-オレフィンポリマーと開環重合されたポリマー
又はα-オレフィンと開環環状モノマーとのコポリマーの均質ブレンドを製造す
る方法を開発する必要がある。発明の概要
本発明は、一部、イオン交換非配位アニオンにより活性化されたシクロペンタ
ジエニル遷移金属錯体が開環複分解重合を達成することができることを見出だし
たことに関する。本発明は、開環複分解重合用のそれらの触媒系を単独で、それ
らの触媒系を、オレフィン及びα-オレフィン配位(「チーグラ・ナッタ」)タ
イプの重合におけるそれらの触媒系と逐次的に又は組み合わせて用いる方法に関
する。好ましい態様の記載
好ましい態様において、本発明は、環状オレフィンを開環複分解重合するため
の触媒を用い、開環をせずにオレフィンを重合するための同じ触媒を用いる。本
発明の独特の一面は、特定の条件下で、触媒系が非環状オレフィンと環状オレフ
ィンとともに存在する場合、環状オレフィンは一般的に開環せずに、成長するポ
リマー鎖に組み込まれる。しかし、複数の環状モノマーのみが存在する場合又は
モノマー供給原料が、複数の主に環状オレフィンを含有する場合、環状モノマー
が開環し、開環複分解重合されたポリマーを生成する。その触媒系は、本質的に
金属ハロゲン化物及び/又は強ルイス塩基がなくそしてプロトン含有ルイス塩基
がないので、環状オレフィンを陽イオン重合する能力は非常に限られている。こ
のことは、全体の重合機構を単純にし、環状オレフィンをチーグラー・ナッタ重
合又は複分解重合に限定する。従って、反応条件を調整することにより、単一の
反応において、単一の触媒/助触媒系から、チーグラー・ナッタポリオレフィン
及び/又は開環複重合ポリマーを生成する能力が存在する。触媒
本発明は、1988年に公開になったEPA277,003、1988年に公開になったEP
A277,004、1992年に公開になったEPA520,732、1994年に公開になったWO94
03506、1992年に公開になったWO9200333、米国特許第5,153,157号及び5,278,1
19号に言及され、開示されそして記載されており、これらのすべてを本明細書に
組み込む。本明細書で用いられる好ましいイオン触媒は、下記の一般式[族につ
いてのすべての言及は、ケミカル・アンド・エンジニアリング・ニュース(Chem
ical and Engineering News)、63(5)、27(1985年)により記載されている元素
の周期律表の新しい族の表記である]、
1. [{(A−Cp)MX1]+}d]{[B´]d-}
2. [{(A−Cp)MX1L]+}d]{[B´]d-}
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジエニ
ル環であり、各置換基Sは個々にヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル
基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された
有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼素、
二置換プニコゲン(pnicogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン基である基
であるか又は、Cp及びCp*は2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環
を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロ
ペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、Cp及びCp*環の回転を制限
することに役立ち得て、Mは遷移金属であり,好ましくは、4族、5族,6族,
7族又は8族の遷移金属であり、より好ましくは4族又は6族の遷移金属であり
,さらに好ましくは,チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、X1は水素
化物基、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置
換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基であり
、M及びLの両方に又は片方に又はM、S又はS´のすべて又はいずれかに任意
に共有結合され得ており、Lは、オレフィン、ジオレフィン又はアライン配位子
であり、B´は、約4オングストローム以上の分子直径を有する化学的に安定な
非求核アニオン錯体であるか又は、ルイス酸活性剤と、式1又は2に記載の触媒
系のカチオン部分の前駆体との反応から得られたアニオン性ルイス酸活性剤であ
り、B´がルイス酸活性剤である場合は、X1は又、そのルイス酸活性剤により
供与されるアルキル基であることができ、dはB´の電荷を表わす整数である。
]
の1つにより表わすことができる。
他の種類の好ましい触媒には、式[族についてのすべての言及は、ケミカル・
アンド・エンジニアリング・ニュース(Chemical and Engineering News)、63(
5)、27(1985年)により記載された元素の周期表の新しい族の表記である」、
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で置換
されたシクロペンタジエニル環であり、Sは個々にヒドロカルビル、置換された
ヒドロカルビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで置
換された有機メタロイド、ハロカルビルで置換された有機メタロイド、二置換硼
素、二置換プニコゲン(pnicogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン基であ
る基であるか又は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽
和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジエニ
ル環であり、xは、置換度を表わす0乃至5であり、Mはチタン、ジルコニウム
又はハフニウムであり、X1及びX2は個々に水素化物基、ヒドロカルビル基、置
換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基又は
ハロカルビルで置換された有機メタロイド基であり、その基はM、S又はS´の
両方に又はいずれかに任意に共有結合され得ており、(JS´z-1-y)は、Jは
、配位数3を有する、元素の周期表の15族からの元素であるか又は配位数2を有
する、16族からの元素であり、S´は、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカル
ビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで置換された有
機メタロイド又はハロカルビルで置換された有機メタロイドである基であ
翻訳文6頁24行乃至9頁25行の補正
する安定な嵩高のアニオン錯体であり得る。多核性ボラン、カルボラン、メタラ
カルボラン、ポリオキソアニオン(アルモキサンアニオンを含む)及びアニオン
配位錯体のような、これらの基準に合うアニオンは、化学文献に良く記載されて
いる。第一及び第二成分の化合時に、第二成分は第一成分の配位子の1つと反応
し、それによって、4族金属カチオンと、第一成分から生成される4族金属カチ
オンに対して相溶性であり非配位である上記のアニオンから成るアニオン対を生
じる。第二成分のアニオンは、触媒として作用するために、4族金属カチオン能
力を安定させることができなければならなく、重合中にオレフィン、ジオレフィ
ン又はアセチレン性不飽和モノマーによる置換をさせるのに十分に不安定でなけ
ればならない。本発明の触媒は、担持され得る。1989年2月28日に発行された米
国特許第4,808,561号、1990年1月3日に発行された米国特許第4,897,455号、19
91年10月15日に発行された米国特許第5,057,475号には、そのような担持された
触媒及び担持触媒を生成する方法が開示されており、それらを本明細書に参考と
して組み込む。A.遷移金属成分
本発明の改良された触媒の製造において第一成分として有用な遷移金属化合物
は、4族、5族、6族、7族又は8族遷移金属化合物、好ましくは、チタン、ジ
ルコニウム及びハフニウムの、シクロペンタジエニル誘導体である。一般に、有
用なシクロペンタジエニル化合物は、下記の式、
(A−Cp)MX1X2
(CP*)(CpR)MX1
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジ
エニル環であり、各置換基Sは個々にヒドロカルビル基、置換されたヒドロカル
ビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換さ
れた有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼
素、二置換プニコゲン(pnicogen)、置換カルコゲン又はハロゲン基である基で
あるか又は、Cp及びCp*は2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形
成し、飽和又は不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペ
ンタジエニル環であり、Rは金属原子にも結合されたシクロペンタジエニル基の
1つにおける置換基であり、A´は架橋基であり、その基は、Cp及びCp*環
の回転を制限することに役立ち得る架橋基であり、Lはオレフィン、ジオレフィ
ン又はアライン配位子であり、X1及びX2は個々に水素化物基、ヒドロカルビル
基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基
、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有
機メタロイド基、置換されたプニクゲン(pnicogen)又は置換されたカルコゲン
基であるか又は、X1及びX2は結合し、金属原子に結合されて、3乃至20の炭素
原子を有するメタラサイクル(metallacycle)を生成するか又は、X1及びX2は
ともにオレフィン、ジオレフィン又はアリレン配位子であり、(C5H5-y-xSx
)は、0乃至5のS基で置換されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々
に、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換さ
れたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカル
ビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicog
en)基、置換されたカルコゲン基又はハロゲン基である基であるか又は、2つの
隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シク
ロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、xは、置換
度を表わす0乃至5であり、Mはチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、
X1及びX2は個々に、水素化物基、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビ
ル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換され
た有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイ
ド基であり、その基は、M及びLの両方又はいずれか又は、M、S又はS´の両
方に又はいずれかに任意に共有結合され得ており、(JS´z-1-y)が、Jが、
配位数3を有する、元素の周期表の15族からの元素であるか又は配位数2を有す
る、16族からの元素であり、zが元素Jの配位数である、複素原子配位子であり
、yは0又は1であり、Lはオレフィン、ジオレフィン又はアライン配位子又は
中性のルイス塩基である]により表わされ得る。
構成部分をすべての可能な組み合わせを互いに入れ替えることによって多くの
最終成分が生成される。例示的な化合物には、ビス(シクロペンタジエニル)ハ
フニウムジメチル、エチレンビス(テトラヒドロインデニル)ジルコニウムジヒ
ドリド、ビス(ペンタメチル)ジルコニウムエチリデン、ジメチルシリル(1−
フルオレニル)(シクロペンタジエニル)ジルコニウムジメチル等及び、ビス(
シクロペンタジエニル)(1,3-ブタジエン)ジルコニウム、ビス(シクロペンタ
ジエニル)(2,3-ジメチル-1,3-ブタジエン)ジルコニウム、ビス(ペンタメチ
ルシクロペンタジエニル)(ベンゼン)ジルコニウム、ビス(ペンタメチルシク
ロペンタジエニル)チタンエチレン等及び、(ペンタメチルシクロペンタジエニ
ル)(テトラメチルシクロペンタジエニルメチレン)ジルコニウムヒドリド、(
ペンタメチルシクロペンタジエニル)(テトラメチルシクロペンタジエニル)(
テトラメチルシクロペンタジエニルメチレン)ジルコニウムフェニル等が含まれ
る。B.活性剤成分
好ましいイオン触媒は、遷移金属化合物の加水分解可能な配位子(X)との反
応時に([B(C6F5)3(X)]-)のようなアニオンを生成し、その反応によ
って生成するカチオン遷移金属種を安定化するB(C6F6)3のような中性のル
イス酸を遷移金属化合物と反応させることにより製造される。イオン触媒は、イ
オン化合物又は組成物である活性剤成分を用いて製造され得て、活性剤成分を用
いて製造されるのが好ましい。上記のイオン化合物は、ブレンステッド酸(例え
ばR3NH+)、カルボニウムイオン(例えばPh3C+)、還元性カチオン(例え
ばCp2Fe+)等のような非配位対カチオンが含まれる。
相溶性の非配位アニオンの2つの種類は、本発明の方法は、係続中の米国特許
出願第5,278,119号に開示されている。(1) 中央の電荷保持金属又はメタロイド
核に共有的に配位結合し、それを遮蔽する複数の親油性基を含むアニオン配位錯
体及び(2) カルボラン、メタラカルボラン及びボランのような複数の硼素を含む
アニオンである。
翻訳文10頁16行乃至11頁6行の補正
硼素を含有する好ましい活性剤化合物は、式、
[L´´-H]+[BAr1Ar2X3X4]-
(式中、Bは3の原子価状態の硼素であり、Ar1及びAr2は同じか又は異なる約6
乃至約20の炭素原子を有する芳香族又は置換芳香族炭化水素基であり、安定な架
橋基により互いに結合していてもよく、X3及びX4は、個々に水素化物基、ヒド
ロカルビル及び置換ヒドロカルビル基、ハロカルビル及び置換ハロカルビル基、
ヒドロカルビル置換及びハロカルビル置換有機メタロイド基、二置換プニコゲン
(pnicogen)基、置換カルコゲン基及び、X3及びX4が同時にハロゲン化物では
ないようなハロゲン化物である)で表わされ得る。
一般的に、Ar1及びAr2は、個々に芳香族又は置換芳香族炭化水素基であり得る
。適する芳香族基には、フェニル、ナフチル及びアントラセニル基が含まれるが
それらに限定されない。置換芳香族炭化水素基上の適する置換基には、ヒドロカ
ルビル基、有機メタロイド基、アルコキシ及びアリールオキシ基、アルキルアミ
ド基、フルオロカルビル及びフルオロヒドロカルビル基及びX3及びX4として有
用なものが含まれるがそれらに限定されない。置換基は、硼素原子に結合した炭
素原子に関してオルト、メタ又はパラであり得る。X3及びX4のどちらか又は両
方がヒドロカルビル基である場合、各々は、Ar1及びAr2であるような同じか又は
異なる芳香族又は置換された芳香族基であるか、又はそれらは、直鎖の又は分枝
鎖のアルキル、アルケニル又はアルケニル基、環状炭化水素基又はアルキル置換
環状炭化水素基であり得る。X3及びX4は又、個々に、アルコキシ及びジアルキ
ル
翻訳文14頁8行乃至15頁17行の補正
及び、カルボラン錯体及びボラン及びカルボランアニオンの塩;トリ(n-ブチ
ル)アンモニウムビス(ノナヒドリド-1,3-ジカルバノナボラート)コバルター
ト(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカヒドリド-7,8-ジカ
ルバウンデカボラート)フェラート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビ
ス(ウンデカヒドリド-7,8-ジカルバウンデカボラート)コバルタート(III)、
トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ウンデカヒドリド-7,8-ジカルバウンデカ
ボラート)ニッケラート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(ノナヒ
ドリド-7,8-ジメチル-7,8-ジカルバウンデカボラート)フェラート(III)、ト
リ(n-ブチル)アンモニウムビス(トリブロモオクタヒドリド-7,8-ジカルバウ
ンデカボラート)コバルタート(III)、トリ(n-ブチル)アンモニウムビス(
ウンデカヒドリドジカルバドデカボラート)コバルタート(III)及びビス[ト
リ(n-ブチル)アンモニウム]ビス(ウンデカヒドリド-7-カルバウンデカボラ
ート)コバルタート(III)のようなメタラボランアニオンが含まれる。代表的
なホスホニウム化合物の同様のリストが例示的な第二化合物として列挙されるが
、簡潔のために、記載されたアンモニウム及び置換されたアンモニウム塩に相当
するホスホニウム及び置換されたホスホニウム塩が、本発明における第二化合物
として用いることができることを単に書き留めておく。
上記の触媒系を用いて、開環複分解重合され得るモノマーには、環式又は多環
式オレフィン、環式ジオレフィン又は環式ポリエンが含まれる。好ましい環状化
合物には、歪んだ(strained)オレフィン及びジオレフィン好ましくは、ノルボ
ルネン、ジシクロペンタジエン、エチリデンノルボルネン、ビニルノルボルネン
、シクロペンテン、シクロブテン、テトラシクロドデセン及びそれらの置換され
た異性体が含まれる。特に好ましい環状化合物には、ノルボルネン及びシクロペ
ンテンが含まれる。
上記の触媒系により重合され得るオレフィン及びα-オレフィンモノマーには
、線状、分枝鎖又は環状構造のモノエン、ジエン及びポリエンが含まれる。好ま
しいモノマーには、α-オレフィン特に、2乃至40の炭素原子を有するα-オレフ
ィ
ンが含まれる。特に好ましいモノマーには、α-オレフィン、エチレン及びプロ
ピレンが含まれる。シクロオレフィン
一般的に、本方法においてどのシクロオレフインもオレフィンと共重合するこ
とができる。シクロオレフインには、一般的に開環せずに、不飽和が存在する環
構造がポリマー主鎖に組み込まれるような実質的に挿入重合によりメタロセン触
媒の存在下で、重合する、環化したエチレン性又はアセチレン性不飽和が含まれ
る。しかし、α-オレフィンが存在しないか又は非常に限定された濃度で存在す
る場合に、環化されたエチレン性又はアセチレン性不飽和環状化合物を含むシク
ロオレフインは、活性化遷移金属触媒の存在下で、実質的に挿入せずに不飽和を
含む環構造が開き線状ポリマー主鎖の部分になる。適するシクロオレフインは、
一般的に下記の式の1つに相当する。
翻訳文20頁7行乃至28行の補正
ヘプタシクロ(8.8.0.12,9.14,7.111,18.03,8.012,17)-5-ヘンエイコセン;
ノナシクロ(9.10.1.14,7.03,8.02,18.012,21.113,20.014,19.115,18)-5-ペンタ
コセン;
1,4-メタノ-1,1a,4,4a-テトラヒドロフルオレン;
1,4-メタノ-1,1a,4,4a,5,10a-ヘキサヒドロアントラセン及びシクロペンタジエ
ン-アセナフチレン付加物。
上記の触媒では、ポリエンの1つのオレフィンが重合に対して他のものより実
質的に反応性であることがしばしばある。このことは、実質的な架橋を生じずに
ポリマーの主成分としてジエン及びポリエンを用いることを可能にする。例えば
、ジシクロペンタジエン又はエチリデンノルボルネンは、付加重合においてノル
ボルネン様のオレフィンにより独占的に重合することができる。しかし、2つ以
上の二重結合を有するポリエンは、比較的少割合で任意に用いられて、コポリマ
ーに、より高い分子量を付与し及び/又は機能化又は架橋のための残存する側鎖
不飽和を提供する。ポリエンが2つ(又はそれより多い)部で重合に参加する場
合、それらのモノマーは、低い組み込みで分子量を2倍又は4倍にできる鎖の伸
長を促進する傾向を有する。理想的には、ポリエンは、過剰の架橋を生じたり不
溶性のゲル生成を生じるような高含量では存在しない。好ましくは、0.5乃至3
モル%でコポリマー中に任意のポリエンを含むことにより、分子量が適切に増大
させる。
適する鎖伸長をし、分子量を増大するポリエンには、1,4-ペンタジエン、1,5-
ヘキサジエン、1,6-ヘプタシエン、1,7-オクタジエン、1,8-ノナジエン、1,9-デ
カジエン、1,10-ウンデカジエン、1,11-ドデカジエン、1,12-トリデカジエン、
翻訳文24頁27行乃至31頁7行の補正
100℃乃至250℃、好ましくは−50℃乃至200℃である。さらに、触媒は、好まし
くは、1乃至109、好ましくは100乃至107の触媒に対する出発モノマーの比を与
える量用いられる。重合時間は通常1分未満から10時間又はそれより長い範囲で
ある。反応圧力は減圧乃至大気圧乃至1000MPa、好ましくは大気圧乃至500M
Paである。重合方法は、特に限定されず、凝集重合、気相重合、溶液重合およ
び懸濁重合が含まれる。重合に溶媒が用いられる場合、適する溶媒には、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン及びエチルベンゼンのような芳香族炭化水素;シクロペ
ンタンのような脂環式炭化水素;シクロヘキサン及びメチルシクロヘキサン;ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン及びオクタンのような脂肪族炭化水素;クロロホル
ム及びジクロロメタンのようなハロゲン化炭化水素が含まれる。それらの溶媒は
単独で用いられても組み合わせて用いられてもよい。α-オレフィン及び環状オ
レフィンのようなモノマーも溶媒として用いることができる。重合は、選ばれた
反応条件に適するいずれかの容器で行われる。さらに、2つ以上の容器が垂直又
は平行に使用され、異なるポリマーの均質のブレンド又は、種々の「同じ」ポリ
マーのブレンド例えば、100,000Mwのホモポリエチレンとブレンドされた1000
Mwホモポリエチレンのブレンドを製造する。生成物
本発明により製造されたポリマーは、可塑性物質、熱可塑性オレフィン(TP
O)、熱可塑性エラストマー(TPE)、熱硬化性物質及びエラストマーの範囲
にわたる。モノマー供給原料及び反応条件を変えることにより、多くの異なるポ
リマー及びポリマーブレンド、特に均質のポリマーブレンド及び、相互浸透網状
構造(interpenetrating network)が製造され得る。本発明の方法では、均質の
ブレンドは、どちらも必ずしも網状形態である必要はないが、混合物が重大に相
分離をしないように、少なくとも1つのポリマーが他のポリマーの隣接した存在
下で合成されるという条件で、少なくとも2つのポリマーの混合された組み合わ
せであると定義される。同様に、本発明の目的では、相互浸透網状は、少なくと
も1つのポリマーが網状形態であり、少なくとも1つのポリマーが他のポ
リマーの隣接した存在下で合成される、少なくとも2つのポリマーの均質な組み
合わせであると定義される。本明細書で定義される網状とは、鎖間会合、凝集又
は、共有結合で架橋されたポリマーと同様に同じポリマー鎖又はポリマータイプ
のセグメント間の他の相互作用を有するポリマーを含むと定義される。例えば、
反応器に、最初に環状モノマーが供給された場合、そのモノマーの開環複分解重
合が起こり、環が開いたポリマー鎖を生成する。その次にα-オレフィンが反応
器に供給され、重合される。この順序が、開環したポリマーとα-オレフィンの
ポリマーとの均質なブレンドを生成させる。同様に、複数のポリマーブレンド及
び多くのオレフィンと環状オレフィンとの均質なブレンドを生成することも可能
である。さらに、開環された環状ポリマーは、1つ以上の環状モノマーのポリマ
ーであることができ、オレフィンポリマーは、1つ以上のオレフィンのポリマー
であることができる。さらに、環状ジエンとα-オレフィンとの開環複分解重合
は、相互浸透網状又は均質なブレンドにおけるチーグラー・ナッタ熱可塑性オレ
フィンと分散し合った(interdispersed)開環複分解重合熱硬化性化合物の網状
を生成することができた。同様に、2つ以上の開環複分解重合ポリマーの均質の
ブレンド又は相互浸透網状も、好ましくは異なる環状モノマーの逐次的添加によ
り、生成され得る。
開環複分解重合が不飽和鎖を生じるときに、時々、得られたコポリマー及び/
又はポリマー混合物を水素化して、主に飽和にされたポリマー混合物を製造する
ことが望ましい。水素化は、酸化に対する及び熱に対する安定性を改良する。
又、モノマー添加、濃度及び、温度及び圧力のようなその他の反応条件を変え
ることによって、ブロックコポリマー及びテーパー状(tapered)ブロックコポ
リマーが製造れさ得たことも企図されている。例えば、ビニル末端ポリマー又は
マクロモノマーを生成するのに上記の触媒を用いることができる。そのようなビ
ニル末端ポリマーは、次に環状モノマーと化合して、反応条件及び選ばれたモノ
マーに依存してブロックコポリマー及び/又は長鎖の分枝を生成する。同業者が
考えられる、開環複分解重合されたモノマーとオレフィン重合されたモノマーの
多くの組み合わせがある。それらの組み合わせは、本発明の範囲内であり、本明
細書の記載によりカバーされることを意図する。特に、3乃至50重量%の
開環複分解重合ポリマーと97乃至50重量%のチーグラー・ナッタポリマーとの均
質なブレンドが、好ましい。
金属アルキルのα炭素からの水素の引き抜き、損失、シフト又は移動又はその
他の現象により、上記触媒系において金属カルベンの生成が生じられる。このよ
うに生成され、触媒系に存在するカルベンは、オレフィン非重合複分解反応にお
いてα-オレフィンモノマーと反応させることが可能であるが、その反応は、進
行中のチーグラー/ナッタ重合に悪影響を及ぼさない。オレフィンは、成長する
開環複分解重合鎖の連鎖移動反応を生じ得て、後で、成長するチーグラー・ナッ
タ鎖に潜在的に挿入することができるオレフィン末端開環複分解重合されたポリ
マーを残す。一方、成長するチーグラー・ナッタ鎖は、活性開環複分解重合触媒
として作用し、開環複分解重合からの1つのブロックそしてチーグラー・ナッタ
重合からの1つのブロックを有するブロックコポリマーを生じるための金属カル
ベンを用いて複分解することができた末端オレフィンで鎖を停止させることがで
きる。従って、本発明は、Ti、Zr及びHf、好ましくはZr及びHfに基づ
く新しい種類のカルベンも提供する。それらのカルベンは、式、
(A−Cp)M=CR(R´)
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及
びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジ
エニル環であり、各置換基Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカ
ルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換
された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換
硼素、二置換プニコゲン(pnicogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン基で
ある基であるか又は、Cp及びCp*は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至
C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生成す
るシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、その基は、Cp及びC
p*環の回転を制限することに役立ち得て、Mは、4族、5族,6族,7族又は
8族の金属であり、好ましくは,チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、
R及びR´は個々に水素又はC1乃至C40の線状、環状又は分岐したアルキルで
あり、好ましくはC1乃至C20の線状、環状又は分岐したアルキルであ
り、さらに好ましくは水素であり、好ましい態様では、R及びR´は同じアルキ
ル基であるが、R及びR´は、同じか又は異なるアルキル基であり得る]
か又は、
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で置換
されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々にヒドロカルビル、置換され
たヒドロカルビル、ハロカルビル、置換されたハロカルビル、ヒドロカルビルで
置換された有機メタロイド又はハロカルビルで置換された有機メタロイド、二置
換硼素、二置換プニクコゲン(pnicogen)、置換されたカルコゲン又はハロゲン
基である基であるか又は、2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成
し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタ
ジエニル環であり、xは、置換の程度を表わす0乃至5であり、Mは、4、5、
6、7又は8族の金属のいずれかであり、好ましくはチタン、ジルコニウム又は
ハフニウムであり、(JS´z-1-y)は、Jは、配位数3を有する、元素の周期
表の15族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの元素であり、S
´は、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ハロカルビル、置換された
ハロカルビル、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド又はハロカルビルで
置換された有機メタロイドである基であり、zは元素Jの配位数である、複素原
子配位子であり、yは0又は1であり、R及びR´は個々に水素又はC1乃至C4 0
の線状、環状又は分岐したアルキルであり、好ましくはC1乃至C20の線状、環
状又は分岐したアルキルであり、さらに好ましくは水素である。好ましい態様で
は、R及びR´は同じアルキル基であるが、R及びR´は、同じか又は異なる
アルキル基であり得る。]
で表わされることができる。しかし、本発明の実施において有用なカルベンには
、Mが、4、5、6、7又は8族の金属のいずれかである上の式により表わされ
るものが含まれる。金属カルベンは、オレフィンと化合して、複分解反応におけ
る可能な中間体である金属含有環状化合物(metalocycles)を生成する。金属含
有環状化合物は、K.J.アイビン(Ivin)による「オレフィン・メタセシス(
Olefin Metathesis)」[アカデミック・プレス(ニューヨーク)(1989年)]
に詳細に記載されている。
本発明の目的のためには、チーグラー・ナッタポリマーは、成長するポリマー
鎖に実質的な量の環状モノマーを組み込んで、モノマーの構造における環状の形
態を維持しながら飽和鎖を生じたポリマーである。開環複分解重合されたポリマ
ーは、成長するポリマー鎖に実質的な量の環状モノマーを組み込んで、モノマー
の構造における環状の形態を維持せずに不飽和鎖を生じたポリマーである。実施例
分子量(Mw及びMn)は、示差屈折率(DRI)検査器を装備したウォータ
ース(Waters)150ゲル透過クロマトグラフを用いるゲル透過クロマトグラフィ
ーにより測定した。数値分析は、市販の標準ゲル透過ソフトウエアパッケージを
用いて行った。
同じ試料における開環複分解ポリマー及びチーグラー・ナッタポリマーを検出
するためにプロトンNMRを用いた。操作
一般的に、上記の触媒を用いる開環複分解重合を示すために、30乃至50mgのジ
シクロシクロペンタジエニルジルコニウムジメチル(Cp2ZrMe2)又はジシクロペ
ンタシエニルハフニウムジメチル(Cp2HfMe2)、30乃至60mgのN,N-ジメチルアニ
リウム(DMAH)B(pfp)4を含有するバイアルを3mlのトルエン中で気体の発生がな
くなるまで攪拌した。次に、室温乃至80℃でのドライボックスにおいて、その触
媒系を、1l容のフラスコ中の(ナトリウム/ベンゾフェノンから新たに蒸留し
た)300乃至400mlのトルエン中に溶解した10乃至20gの新たに昇華されたノルボ
ルネンに添加した。10乃至120分間又は粘度がその混合物がゆっくりと流動する
か又は全く流動しなくなるようになるまでその重合を行った。イソプロピルアル
コールを添加することによって、その重合を停止させた。白色の沈殿を濾過し、
乾燥した。その生成物のプロトンNMRは、市販の開環複分解重合ポリノルボル
ネンと合致し、オレフィン領域の組み込みは、モノマー単位に対して1つのオレ
フィンがあることを示した。
同じ触媒系及び反応ポットからのチーグラ・ナッタ生成物及び開環複分解重合
生成物の両方を示すために、反応を0.5乃至15分間進め、次に予備加熱した(40
乃至60℃)の2l容のオートクレーブ反応器にカニューレによって移した他は、
上記の操作を繰り返した。その反応器を密閉し、プロピレンを添加し(10乃至50
psi)、そして反応器を攪拌させた。重合を1乃至240分間続け、ポリマーを
イソプロピルアルコールに沈殿させた。NMRは、プロピレン/ノルボルネン(
チーグラ・ナッタコポリマーについての予測した共鳴を示し、同様に、残存モノ
マーからではないオレフィンの共鳴があることを示した。
表1に本実施例を報告する。
NMRにより、ROMPポリノルボルネンの存在に帰するオレフィン領域にお
ける、いくらかの小さな共鳴を有するプロピレン/ノルボルネンコポリマーの存
在が示された。
翻訳文請求の範囲の補正
請求の範囲
1.重合条件下で、1つ以上の、5以上の炭素員の環を有する不飽和環状モノマ
ーから本質的に成る供給原料に、非置換の又は置換されたシクロペンタジエニル
遷移金属錯体及び非配位アニオンを含む触媒系を接触させることを含む、開環複
分解重合によりポリマーを製造する方法。
2.重合条件下で、1つ以上の環状オレフィンモノマーに、シクロペンタジエニ
ル遷移金属錯体及び非配位アニオンを含む触媒系を接触させること及び
重合条件下で、1つ以上の線状又は分枝状オレフィンに上記の触媒系又は、
シクロペンタジエニル遷移金属錯体及び非配位アニオンを含む触媒系を接触させ
ることを含む、チーグラ・ナッタポリマー及び開環複分解重合ポリマーのポリマ
ーブレンドを製造する方法。
3.触媒系が、下記式、
1. [{(A−Cp)MX1]+}d]{[B′]d-}
2. [{(A−Cp)MX1L]+}d]{[B′]d-}
[式中、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、C
p及びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペン
タジエニル環であり、各置換基Sは個々にヒドロカルビル基、置換されたヒドロ
カルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置
換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置
換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)、置換されたカルコゲン基又はハロゲ
ン基である基であるか又は、Cp及びCp*は、いずれか2つの隣接したS基が
結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニル
配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、Cp及
びCp*環の回転を制限することに役立ち得ており、Mは、4、5、6、7又は
8族遷移金属から成る群から選ばれ遷移金属であり、X1は水素化物基、ヒドロ
カルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メ
タロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタ
ロイド基であり、Lが存在する場合、X1基は、M、S又はLのすべてに又はい
ずれかに任意に共有結合され得ておりそして、Lが存在しない場合、X1基は、
M又はS又は、とSの両方に任意に共有結合され得て、Lは、オレフィン、ジオ
レフィン又はアライン配位子であり、B´は、4オングストローム以上の分子直
径を有する化学的に安定な非求核性アニオン錯体であるか又は、ルイス酸活性剤
と、式1又は2に記載の触媒系のカチオン部分の前駆体との反応から得られたア
ニオン性ルイス酸活性剤であり、B´がルイス酸活性剤である場合は、X1は又
、そのルイス酸活性剤により供与されるアルキル基であることができ、dはB´
の電荷を表わす整数である。]
の1つにより表わされる、請求項1又は請求項2に記載の方法。
4.触媒系が、式、
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で
置換されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々に、ヒドロカルビル基、
置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒ
ドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メ
タロイド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカル
コゲン基又はハロゲン基であるシクロペンタジエニル環であるか又は、いずれか
の2つの隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和多環
式シクロペンタジエニル配位子を生成する、シクロペンタジエニル環であり、x
は、置換度を表わす0乃至5であり、Mは、4、5、6、7又は8族から成る群
から選ばれる遷移金属であり、好ましくは、チタン、ジルコニ
ウム又はハフニウムであり、X1及びX2は個々に水素化物基、ヒドロカルビル基
、置換されたヒドロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基
又はハロカルビルで置換された有機メタロイド基であり、Lが存在する場合、X1
基は、M、S又はLのすべてに又はいずれかに任意に共有結合され得ておりそ
して、Lが存在しない場合、X1基は、M又はS又は、とSの両方に任意に共有
結合され得て、(JS´z-1-y)は、Jが、配位数3を有する、元素の周期表の1
5族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの元素であり、S´は
、ヒドロカルビル、置換されたヒドロカルビル、ハロカルビル、置換されたハロ
カルビル、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド又はハロカルビルで置換
された有機メタロイドである基であり、zは元素Jの配位数である、複素原子配
位子であり、yは0又は1であり、B´は、4オングストローム以上の分子直径
を有する化学的に安定な非求核性アニオン錯体であり、dはB´の電荷を表わす
整数である]
によって表わされる、請求項1又は請求項2に記載の方法。
5.環状モノマーが、式A、B及びCから成る群から選ばれ、
Aが
であり、
Bが
であり、
Cが
(式中、RaからRsまでの各々は個々に、水素、ハロゲン、ヒドロカルビル
又はハロカルビルであり、ac及びdcは、2以上の整数であり、bc及びccは0以
上の整数である)
である、請求項2又は請求項3に記載の方法。
6.環状モノマーがジエン又はポリエンである、請求項1乃至4のいずれか1請
求項に記載の方法。
7.環状モノマーが、ノルボルネンから成る、請求項1乃至4のいずれか1請求
項に記載の方法。
8.触媒系が、B´がB(C6F5)3Q(式中、Qはヒドロカルビルである)で
ある、配位アニオンにより活性化された、ビスシクロペンタジエニル4族金属化
合物又はその誘導体又はモノシクロペンタジエニル4族金属化合物又はそれらの
誘導体。
9.B´が、N,N-ジメチルアニリニウムテトラプルフルオロフェニル硼素である
、請求項3又は請求項4に記載の方法。
10.さらに、第一の環状オレフィンと触媒系を反応させた後に第二の環状オレフ
ィンを添加することを含む、請求項1に記載の方法。
11.重合を直列の反応器で行う、請求項1乃至10のいずれか1請求項に記載の方
法。
12.重合を同じ反応器で行う、請求項1乃至10のいずれか1請求項に記載の方法
。
13.式、
(A−Cp)M=CR(R´)
[式中、Mは、チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、(A-
Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり、Cp及びCp*は同じ
か又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロペンタジエニル環であり
、各置換基Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロ
カルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタ
ロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基、二置換硼素基、二置換
プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカルコゲン基又はハロゲン基である基で
あるか又は、Cp及びCp*は、いずれかの2つの隣接したS基が結合してC4乃
至C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シクロペンタジエニル配位子を生成
するシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋基であり、Cp及びCp*環の
回転を制限することに役立ち得て、R及びR´は個々に水素又はC1乃至C40の
線状、環状又は分岐したアルキルである]
又は
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で
置換されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々に、ヒドロカルビル基、
置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒ
ドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メ
タロイド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカル
コゲン基又はハロゲン基である基であるか又は、いずれかの2つの隣接したS基
が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニ
ル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、xは、置換度を表わす0乃
至5であり、Mは、チタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、(JS´z-1- y
)は、Jは、配位数3を有する、元素の周期表の15族からの元素であるか又は
配位数2を有する、16族からの元素であり、S´は、ヒドロカルビル基、置換さ
れたヒドロカルビル基、ハロカルビ
ル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド
基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基である基であり、zは元素Jの
配位数である、複素原子配位子であり、yは0又は1であり、R及びR´は個々
に水素又はC1乃至C40の線状、環状又は分岐したアルキルである]
で表わされるカルベン。
14.Mがハフニウムである、請求項13に記載のカルベン。
15.Mがジルコニウムである、請求項13に記載のカルベン。
16.R及びR´が同じか又は異なる水素、1乃至20の炭素原子を有するアルキル
基であり、好ましくは水素又はメチル基である、請求項13に記載のカルベン。
17.上記の請求項のいずれかに記載の方法により製造された、3乃至50重量%の
開環複分解重合ポリマー及びチーグラ・ナッタポリマーを含む、開環複分解重合
ポリマー及びチーグラ・ナッタポリマーの均質なブレンド。
18.ビニル末端マクロモノマー又はビニル末端ポリマー鎖に、式、
(A−Cp)M=CR(R´)
[式中、Mは、4、5、6、7又は8族の遷移金属から成る群から選ばれる
遷移金属であり、(A−Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*であり
、Cp及びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシクロ
ペンタジエニル環であり、各置換基Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換された
ヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビ
ルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基
、二置換硼素基、二置換プニクコゲン(pnicogen)基、置換されたカルコゲン基
又はハロゲン基である基であるか又は、Cp及びCp*は、いずれかの2つの隣
接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シクロ
ペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋基
であり、Cp及びCp*環の回転を制限することに役立ち得て、R及びR´は個
々に水素又はC1乃至C40の線状、環状、分岐した又は芳香族のアルキルである
]
又は
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で
置換されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々に、ヒドロカルビル基、
置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒ
ドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メ
タロイド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカル
コゲン基又はハロゲン基である基であるか又は、いずれかの2つの隣接したS基
が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニ
ル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、xは、置換度を表わす0乃
至5であり、Mは、4、5、6、7又は8族の遷移金属から成る群から選ばれる
遷移金属であり、(JS´z-1-y)は、Jは、配位数3を有する、元素の周期表
の15族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの元素であり、S´
は、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換さ
れたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカル
ビルで置換された有機メタロイド基である基であり、zは元素Jの配位数である
、複素原子配位子であり、yは0又は1であり、R及びR´は個々に水素又はC1
乃至C40の線状、環状、分岐した又は芳香族のアルキルである]
で表わされる化合物に接触させ、長鎖複分解活性金属カルベンを生成させ、そ
の後に開環複分解重合条件下で前記の活性金属カルベンに1つ以上の環状オレフ
ィンモノマーを接触させることを含む、ブロックコポリマーを製造する方法。
19.環状オレフィンに、式、
(A−Cp)M=CR(R´)
[式中、Mは、4、5、6、7又は8族の遷移金属から成る群から選ばれる
来金属であり、(A- Cp)は(Cp)(Cp*)又はCp-A´-Cp*で
あり、Cp及びCp*は同じか又は異なる、0乃至5の置換基Sで置換されたシ
クロペンタジエニル環であり、各置換基Sは個々に、ヒドロカルビル基、置換さ
れたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカ
ルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイ
ド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカルコゲン
基又はハロゲン基である基であるか又は、Cp及びCp*は、いずれかの2つの
隣接したS基が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和の多環式シク
ロペンタジエニル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、A´は架橋
基であり、Cp及びCp*環の回転を制限することに役立ち得て、R及びR´は
個々に水素又はC1乃至C40の線状、環状、分岐した又は芳香族のアルキルであ
る]
又は
[式中、A´は架橋基であり、(C5H5-y-xSx)は、0乃至5つのS基で
置換されたシクロペンタジエニル環であり、各Sは個々に、ヒドロカルビル基、
置換されたヒドロカルビル基、ハロカルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒ
ドロカルビルで置換された有機メタロイド基、ハロカルビルで置換された有機メ
タロイド基、二置換硼素基、二置換プニコゲン(pnicogen)基、置換されたカル
コゲン基又はハロゲン基である基であるか又は、いずれかの2つの隣接したS基
が結合してC4乃至C20環を形成し、飽和又は不飽和多環式シクロペンタジエニ
ル配位子を生成するシクロペンタジエニル環であり、xは、置換度を表わす0乃
至5であり、Mは、4、5、6、7又は8族の遷移金属から成る群から選ばれる
遷移金属であり、(JS´z-1-y)は、Jは、配位数3を有す
る、元素の周期表の15族からの元素であるか又は配位数2を有する、16族からの
元素であり、S´は、ヒドロカルビル基、置換されたヒドロカルビル基、ハロカ
ルビル基、置換されたハロカルビル基、ヒドロカルビルで置換された有機メタロ
イド基、ハロカルビルで置換された有機メタロイド基である基であり、zは元素
Jの配位数である、複素原子配位子であり、yは0又は1であり、R及びR´は
個々に水素又はC1乃至C40の線状、環状又は分岐した、又は芳香族のアルキル
である]
で表わされる化合物に接触させ、金属カルベン又はチーグラー活性オレフィン
で終止されたROMPポリマーを生成させ、その後にROM重合条件下で前記の
活性オレフィン又はカルベンに1つ以上のオレフィンモノマーを接触させること
を含む、ブロックコポリマーを製造する方法。