用于制备包含至少一种亚胺配体的金属-有机化合物的方法

申请号 CN200480029014.0 申请日 2004-08-03 公开(公告)号 CN1863823A 公开(公告)日 2006-11-15
申请人 帝斯曼知识产权资产管理有限公司; 发明人 埃德温·杰勒德·埃佩耶; 亨里克斯·约翰尼斯·阿尔斯; 格拉尔杜斯·亨利克斯·约瑟夫斯·范多雷派勒; 费利克斯·胡戈·贝耶尔; 弗朗西斯·范德布格特; 马丁·亚历山大·祖德夫德;
摘要 本 发明 涉及一种用于制备金属-有机化合物的方法,所述化合物包括至少一种膦亚胺配体,其特征在于,分别在1或2当量 碱 的存在下,根据式(1)的膦亚胺配体的HA加合物与式(2)的金属-有机 试剂 接触 ,其中,HA表示酸,所述HA中的H表示其质子,A表示其共轭碱,式(1)为Y=N-H,和式(2)为Mv(L1)k(L2)l(L3)m(L4)nX,其中Y是取代磷 原子 ,且M表示族4或族5 金属离子 ,V表示金属离子的化合价,为3、4或5,L1、L2、L3和L4表示M上的配体或族17卤原子,其可以相同或不同,k、l、m、n=0、1、2、3、4且k+l+m+n+1=V,且X表示族17卤原子。本发明还涉及一种根据本发明的方法通过制备金属-有机化合物来制备聚烯 烃 的方法,其中,所述碱是与烯烃聚合相容的碱,在聚合反应器中或之前的任何地方将金属-有机化合物活化。
权利要求

1.一种用于制备金属-有机化合物的方法,所述化合物包括至少一种亚 胺配体,其特征在于,分别在1或2当量的存在下,根据式1的亚胺配 体或者其HA加合物与式2的金属-有机试剂接触,其中,HA表示酸,所 述HA中的H表示其质子,A表示其共轭碱,
Y=N-R
                                            式1
其中,Y选自取代、氮或磷原子,且R表示取代基,且
Mv(L1)k(L2)l(L3)m(L4)nX         式2
其中
M表示族4或族5金属离子
V表示金属离子的化合价,为3、4或5
L1、L2、L3和L4表示M上的配体或族17卤原子,其可以相同或不同,所 述配体L的其中至少一个选自环戊二烯基、C1-C20基(任选包含杂原子 或族17卤原子)、取代环戊二烯基、茚基、C1-C20烃基取代的茚基和经卤 素取代的C1-C20烃基取代茚基
X表示族17卤原子
k、l、m、n=0、1、2、3、4且k+l+m+n+1=V。
2.如权利要求1所述的方法,其中,R表示氢原子,且Y选自由以下 取代基所组成的组:
i)由下式定义的磷取代基
式3
其中,每个R1j,j=1-3,分别独立地选自由氢原子、卤原子、C1-8烷 基、C6-10芳基或芳氧基、基、或未取代C1-20烃基或被卤原子、C1-8烷氧 基、C6-10芳基或芳氧基、氨基、下式烷基:
式4
或下式锗基取代的C1-20烃基组成的组,
式5
其中,R2j分别独立地选自由氢、C1-8烷基或烷氧基、C6-10芳基或芳氧基组 成的组,
每个取代基R1j或R2j可以与其它R1或R2连接以形成环系,
ii)由式6所定义的取代基
式6
其中,每个Sub1和Sub2分别独立地选自由具有1到30个碳原子的烃基、 硅烷基、(取代)酰胺基和(取代)phosphido基组成的组,且其中,Sub1 和Sub2可以彼此连接以形成环系。
3.如权利要求1-2所述的方法,其中,所述碱为二烷基胺、三烷基 胺、一芳基胺、二芳基胺或三芳基胺。
4.如权利要求1-3所述的方法,其中,所述碱为三乙胺、吡啶、三丙 胺、三丁胺、1,4-二氮杂-双环[2.2.2]辛烷、吡咯烷或哌啶。
5.如权利要求1-2所述的方法,其中,所述碱为Li、Na、K、Rb、Cs的羧酸盐、氟化物、氢氧化物、氰化物、氨化物、碳酸盐、或铵、或 Mg、Ca或Ba的族2金属盐、碱金属(Li、Na、K、Rb、Cs)的磷酸盐或 磷酸酯或它们的醇盐和酚盐、氢氧化铊、烷基铵氢氧化物或氟化物、或碱 金属、Li、Na、K、Rb、Cs的氢化物或碳酸盐或族2氢化物。
6.如权利要求5所述的方法,其中,所述碱金属选自Li、Na或K。
7.如权利要求1-2所述的方法,其中,所述碱是族1、2、12、13氢化 碳负离子。
8.如权利要求7所述的方法,其中,所述碱是有机镁或有机锂化合 物。
9.如权利要求1、2、7或8所述的方法,所述方法分别在3或4当量 有机锂或有机镁化合物的存在下实施。
10.如权利要求1-9所述的方法,其中,所述方法在非质子溶剂中实 施。
11.如权利要求10所述的方法,其中,所述溶剂是碱。
12.通过如权利要求1-11制备的金属-有机化合物来制备聚烯烃的方 法,其中,所述碱是与烯烃聚合相容的碱,在聚合反应器中或之前的任何 地方将金属-有机化合物活化。
13.如权利要求12所述的方法,其中,使用所形成的所述金属-有机化 合物,而不需纯化。
14.如权利要求12或13所述的方法,其中,在聚合装置中形成所述金 属-有机化合物。
15.如权利要求14所述的方法,所述方法中存在5到10当量的根据式 1的亚胺配体。

说明书全文

发明涉及一种用于制备金属-有机化合物的方法,该金属-有机化合 物包含至少一种根据式1的亚胺配体。通常,这样制备的有机金属化合物 在制备聚烯中用作预催化剂。这些预催化剂的亚胺配体可以是胍、亚 基咪唑啉、亚胺或膦亚胺,WO 02070569、US 6114481和US 6063879 中分别描述了其制备方法。

包括膦亚胺的金属-有机化合物的已知制备方法需要至少两个步骤: (i)合成N-三烷基烷基取代亚胺配体,接着(ii)将这种配体与金属- 有机前驱体接触。然而,正如Z.Naturforschung.29b,328(1974) (Staudinger反应)中所描述的,在亚胺配体制备方法的一个步骤中,需 要叠氮化物化学反应。在这种方法中,最常使用的叠氮化物是叠氮三甲基 硅烷,其毒性非常高且容易解释放出高毒性且对温度、震动敏感的叠氮 酸。因此,包含(部分)水解的三甲基硅烷基叠氮化物的混合物可以爆炸 分解。

加拿大专利申请CA 2,261,518中描述了无叠氮化物的制备亚胺配体 (例如膦亚胺)的方法。然而,该过程从氨基卤化鏻开始包括两步反应步 骤。CA 2,261,518中所描述的方法的另一缺点是,使用有害且昂贵的试 剂,例如正丁基锂。最后,在该过程中,亚胺配体由三甲基硅烷基氯所取 代,在随后的亚胺配体与金属-有机前驱体的反应中除去三甲基硅烷基氯。 WO 02070569和US 6114481中描述了含胍、酮亚胺和亚氨基咪唑啉的金 属-有机化合物的已知的制备方法。它们在低温下实施,在一些情况下,需 要改变溶剂

因此,已知危险性较小的方法的缺点在于,如果由氨基鏻卤化物开始 该方法,需要至少两步步骤。本发明的目的在于提供一种由亚胺和金属-有 机前驱体用一步来制备金属-有机化合物的可广泛应用的方法。

分别在1或2当量的存在下,由根据式1的亚胺配体或者其HA加 合物与式2的金属-有机试剂接触实现该目的,其中,HA表示酸,该HA 酸中的H表示其质子,A表示其共轭碱,

Y=N-R

                            式1

其中,Y选自取代、氮或磷原子,且R表示质子、质子取代基或非质子 取代基,且

MV(L1)k(L2)l(L3)m(L4)nX     式2

其中

M表示族4或族5金属离子

V表示金属离子的化合价,为3、4或5

L1、L2、L3和L4表示M上的配体,其可以相同或不同,配体L其中至少 一个选自环戊二烯基、C1-C20烃基(任选包含杂原子或族17卤原子)、取 代环戊二烯基、茚基、C1-C20烃基取代的茚基和经卤素取代的C1-C20烃基 取代茚基

X表示族17卤原子

k、l、m、n=0、1、2、3、4且k+l+m+n+1=V。

采用本发明的方法,用一步制备出适于在烯烃聚合中作为预催化剂的 金属-有机化合物。本发明的方法的另一优点在于,在反应过程期间,几乎 没有任何副产物形成,所以不需进一步纯化(或相对于现有技术方法而言 纯化非常有限)。与通过已知制备方法制备的金属-有机化合物相比,通过 本发明的方法制备的金属-有机化合物纯度更高,且能够原样用在烯烃聚合 过程中。本发明的方法的又一优点在于,该方法可以在室温下实施,而N- 三烷基硅烷取代的亚胺配体与金属-有机试剂的反应通常必须在高温下实 施。

用Y和R基取代如式1中所表示的亚胺衍生物或者其HA加成物。在 本发明的方法中,Y基由取代碳原子、氮原子或磷原子组成。如果Y表示 取代碳原子,那么取代基的个数是2。如果Y表示取代氮原子,那么取代 基个数是1,如果Y表示取代磷原子,那么取代基的个数是1或3,这依 赖于磷原子的化合价。碳、氮或磷上的取代基可以相同或不同,任选的是 彼此连接,任选的是具有杂原子。取代基可以是质子的或非质子的。此处 定义质子取代基为具有至少一个质子的、含有至少一个族15或族16原子 的取代基。

质子取代基的实例包括直线、分枝或环状C1-C20烃基,该烃基由带有 至少一个氢原子的族15或16原子取代。优选的质子取代基包括酚基、吡 咯基、吲哚基和咪唑基。

如果取代基不含有带质子的族15或族16原子的基团,那么该取代基 被称为非质子的。未取代非质子烃基可以是直线、分枝或环状C1-C20基、 氢原子、卤原子、C1-8烷基、C6-10芳基或芳氧基、氨基、或未取代C1-20 烃基或由卤原子、C1-8烷氧基、C6-10芳基或芳氧基、氨基、式4的硅烷基 或式5的锗基取代的C1-20烃基。

取代基R可以是H,或与Y上的取代基相同。

因此,根据式(1)的亚胺配体的实例包括:胍、亚氨基咪唑啉、膦 亚胺、酚亚胺、吡咯亚胺、吲哚亚胺和咪唑亚胺。

R可以与Y连接,从而形成环系,任选的是,其包括杂原子,或任选 的是,其包括官能团。包括这种环系的配体的实例包括:8-羟基喹啉、8- 氨基喹啉、8-膦基喹啉、8-硫代喹啉、8-羟基喹哪啶、8-氨基喹哪啶、8-膦 基喹哪啶、8-硫代喹哪啶、和7-氮杂吲哚或吲哚。

在本发明的优选实施方案中,R表示氢原子,Y选自由以下取代基所 组成的组:

i)由下式定义的磷取代基

其中,每个R1j,j=1-3,分别独立地选自由氢原子、卤原子、C1-8烷氧 基、C6-10芳基或芳氧基、氨基、或未取代C1-20烃基或由卤原子、C1-8烷氧 基、C6-10芳基或芳氧基、氨基、下式硅烷基:

或下式锗基取代的C1-20烃基组成的组,

其中,R2j,j=1-3,分别独立地选自由氢、C1-8烷基或烷氧基,C6-10芳基 或芳氧基组成的组,

每个取代基R1j或R2j可以分别与其它R1j或R2j连接以形成环系,

ii)由式6所定义的取代基

其中,每个Sub1和Sub2分别独立地选自由具有1到30个碳原子的烃基、 硅烷基、(取代)酰胺基和(取代)phosphido基组成的组,且其中,Sub1 和Sub2可以彼此连接以形成环系。优选的是,每个Sub1和Sub2分别独立 地选自由C1-C20烃基、或取代酰胺基组成的组,该基团任选由桥段 (bridging moiety)连接。

在本发明的方法中,HA表示酸,该HA中的H表示其质子,A表示 其共轭碱。A的实例是,例如氟化物、氯化物、溴化物或碘化物的卤化 物、硫酸盐、硫酸氢盐、磷酸盐、磷酸氢盐、磷酸二氢盐、碳酸盐、碳酸 氢盐、芳族或脂族羧酸盐、氰化物、四氟酸盐、(取代)四苯基硼酸 盐、氟化四芳基硼酸盐、烷基或芳基磺酸盐。

“碱的当量”被理解为,在一个配体包括一个以上亚胺官能度的情况 下,相对于亚胺配体或官能度的当量。“分别在1或2当量碱”和本申请 后面“分别在3或4当量碱”意味着,当使用如上所述的亚胺配体时,需 要1或3当量碱;而如果使用亚胺配体的HA加合物,需要2或4当量 碱。

用在本发明的方法中的金属-有机试剂是根据式2的试剂。此式中,L1 到L4各自独立地可以是单阴离子配体或族17卤原子。

单阴离子配体的实例是,卤离子,例如氟离子、氯离子、溴离子或碘 离子、(未)取代脂族或芳族烃基,例如C1-C20烃基、芳氧基或烷氧基、 环戊二烯基、茚基、四氢茚基、芴基、四氢芴基和八氢芴基、氨化物、磷 化物、硫化物、酮酰亚胺、胍、亚氨基咪唑啉、膦亚胺、取代亚胺,例如 (杂)芳氧基亚胺、吡咯亚胺、吲哚亚胺、咪唑亚胺或(杂)芳醚。

优选的单阴离子配体包括:氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、C1- C20烃基、环戊二烯基、C1-C20烃基取代环戊二烯基、经卤素取代的C1-C20 烃基取代环戊二烯基、茚基、C1-C20烃基取代茚基、经卤素取代的C1-C20 烃基取代茚基、芴基、C1-C20烃基取代芴基、经卤素取代的C1-C20烃基取 代芴基、C1-C45取代膦亚胺、C1-C20取代酮酰亚胺、C1-C30取代胍、C1-C30 取代亚氨基咪唑啉。

最优选的是,单阴离子配体选自氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、 环戊二烯基、C1-C20烃基(任选包含杂原子或族17卤原子)、取代环戊二 烯基、茚基、C1-C20烃基取代茚基和经卤素取代的C1-C20烃基取代茚基。

根据金属-有机试剂的金属的化合价,优选的是,至少一个L1、L2、L3 或L4表示族17原子。如果金属的化合价V=3,那么一个或两个配体L可 以表示族17原子。如果V=4,那么两个或三个配体L可以表示族17原 子。如果V=5,那么两个至四个配体L可以表示族17原子。优选的族17 原子配体是氟原子、氯原子、溴原子或碘原子。最优选的族17原子配体 是氯原子。配体L中的至少一个选自环戊二烯基、C1-C20烃基(任选包含 杂原子或族17卤原子)、取代环戊二烯基、茚基、C1-C20烃基取代茚基、 和经卤素取代的C1-C20烃基取代茚基。C1-C20烃基(任选包含杂原子或族 17卤原子)还包括芳氧基和烷氧基、八氢芴基、氨化物、磷化物、硫化 物、酮酰亚胺、胍、亚氨基咪唑啉、膦亚胺、取代亚胺,例如(杂)芳氧 基亚胺、吡咯亚胺、吲哚亚胺、咪唑亚胺和(杂)芳醚。

在本发明的方法中,分别在1或2当量碱的存在下,根据式1的亚胺 配体或其HA加合物与式2的金属-有机试剂接触。碱的实例包括,Li、 Na、K、Rb、Cs的羧酸盐(例如乙酸)、氟化物、氢氧化物、氰化物、 氨化物和碳酸盐、铵盐和族2金属Mg、Ca和Ba、碱金属(Li、Na、K、 Rb、Cs)的磷酸盐和磷酸酯(例如C6H5OP(O)(ONa)2和相关的芳基和烷基 化合物)和它们的醇盐和酚盐、氢氧化铊、烷基铵氢氧化物和氟化物。这 些碱中的一些可以与例如四烷基铵盐、四烷基鏻盐或冠醚的相转移剂协同 作用。而且,可以应用较强的碱,例如碳负离子,比如族1、族2、族12 或族13元素的氢化碳负离子(hydrocarbanion)。而且,族1的碱金属 (metallic alkalimetal)可以用作为碱。

优选的碱包括胺、膦、有机锂化合物或有机镁化合物、碱金属、族1 氢化物或族2氢化物。

更优选的碱是一、二或三烷基胺或芳基胺、有机锂化合物、有机镁化 合物、氢化钠或氢化。在本申请,芳基胺被理解为芳环体系中具有一个 氮原子的化合物或一、二或三芳基胺。

甚至更优选的碱是三乙胺、吡啶、三丙胺、三丁胺、1,4-二氮杂-双环 [2.2.2]辛烷、吡咯烷或哌啶、有机锂化合物或有机镁化合物。有机镁化合 物的实例是,甲基卤化镁、苯基卤化镁、苯甲基卤化镁、二苯基卤化镁、 基卤化镁、甲苯基卤化镁、二甲苯基卤化镁、米基卤化镁 (mesitylmagnesiumhalides)、二甲基间苯二酚卤化镁、N,N-二甲基苯胺 卤化镁、二甲基镁、二苯基镁、二苯甲基镁、二(联苯基)镁、二萘基镁、 二甲苯基镁、二二甲苯基镁、二米基镁(dimesitylmagnesium)、二(二甲 基间苯二酚)镁、二(N,N-二甲基苯胺)镁。

有机锂化合物的实例是,甲基锂、苯基锂、苯甲基锂、二苯基锂、萘 基锂、二甲基间苯二酚锂、N,N-二甲基苯胺锂。

为了由硼酸盐或经硼酸盐活化的金属-有机化合物制备聚烯烃,本发明 的方法的金属-有机化合物的卤化物基团必须在另外的反应步骤中烷基化或 芳基化。这可以采用例如有机锂化合物或有机镁化合物来实施。出人意料 地发现,这种烷基化或芳基化金属-有机化合物也可以通过本发明的方法用 一步来制备,该方法分别在3或4当量的有机镁化合物或有机锂化合物作 为碱的情况下实施。该过程适用于包括3个仅与一个亚胺官能团反应的卤 配体的金属-有机试剂。本领域技术人员理解,具有4或5个卤配体的金 属-有机试剂需要4或5当量碱来替代3当量;或者5或6当量来替代4当 量。

本发明的方法优选的是在溶剂中实施。合适的溶剂是不与金属-有机试 剂或在本发明的方法中形成的金属-有机化合物反应的溶剂。合适的溶剂的 实例包括芳族和脂族烃、卤化烃、芳族羧酸的氨化物和伯胺或仲胺、 DSMO、硝基甲烷、丙酮、乙腈、苄腈、醚、聚醚、环醚、较低芳族醚或 脂族醚、酯、吡啶、烷基吡啶、环状和伯、仲或叔胺和其混合物。优选的 溶剂包括芳族和脂族烃或其混合物。

本发明的方法可以通过分别将1或2当量的碱加到亚胺配体或其HA 加合物和金属-有机试剂的混合物中,从而形成反应混合物。想要的金属- 有机化合物通常是瞬间形成。令人惊讶的是,结果证实在使用亚胺的情况 下,具有仅1当量有机碱的反应在室温下瞬间定量转化,在使用亚胺的 HA加合物的情况下,具有2当量的反应在室温下瞬间定量转化。仅存在 一当量碱的发明的方法的另一优点在于,得到的化合物可以具有更高活 性。不需局限于此解释,这可能是抑制有机碱与金属-有机化合物形成配位 络合物所得到的结果。

反应期间,形成盐。如果反应期间形成的盐与聚合反应过程相容,那 么通过接触亚胺或其HA加合物所得到的反应混合物可以在烯烃聚合中用 作预催化剂,而不需其它的过滤步骤。如果需要无盐的金属-有机化合物, 那么可以通过过滤将盐除去。根据金属-有机化合物的溶解性,可以将混合 物加热然后过滤。本发明的优点在于,滤液可以原样用在后续的步骤(例 如烷基化或芳基化步骤或聚合过程)中,而不需进一步纯化。如果需要的 话,可以通过溶剂的蒸馏,由合适的溶剂沉淀或结晶分离金属-有机化合 物。

本发明还涉及如权利要求12中所描述的用于制备聚烯烃的方法。这种 烯烃聚合可以在溶液、淤浆或在气相中实施。

在烯烃聚合的优选实施方案中,原位形成(烷基化)金属-有机化合 物。在上下文中,通过原位制备意味着,在与烯烃聚合相容的碱的存在 下,通过将亚胺或其HA加合物与金属-有机试剂接触,在聚合装置的反应 器中或其前的任何地方制备金属-有机化合物且随后将其活化。在金属-有 机化合物的原位制备中,证明使用过量的配体较为有利。此时有效地键合 到金属上的配体数由碱的当量数确定。在这种情况下,此时“碱的当量 数”应该当作相对于与金属离子键合的配体数的碱的当量数。与烯烃聚合 过程相容的碱的实例包括胺、有机镁化合物、有机锂试剂、有机锌试剂、 有机试剂。更优选的碱是:芳基胺、有机镁化合物、有机锂试剂、有机 锌试剂、有机铝试剂。最优选的碱是N,N-二甲基苯胺、二苯基甲基胺、三 苯基胺、二丁基镁、正丁基锂、C1-C20二烃基锌衍生物、二异丁基铝氢化 物、C1-C20三烃基铝或铝氧烷(aluminoxane)。在铝氧烷用作碱的情况 下,该碱可以作为活化剂。

在根据本发明的烯烃聚合中,R优选的是表示氢原子,Y优选的是选 自由以下基团组成的组:

i)根据权利要求2的式3的磷取代基,或

ii)根据权利要求2的式6的取代基。

本发明的方法的优点在于:条件温和、产量较高、反应速率较高且副 产物较少。通过本发明的方法得到的(烷基化)金属-有机化合物可以用在 烯烃聚合中而不需进一步纯化,得到较高活性的催化剂。

下面采用一些非限制性的实施例解释本发明:

通用部分

在干燥且无氧的氮气氛中采用Schlenk-line技术进行实验。在Bruker Avance 300谱仪上测量1H-NMR、13C-NMR-谱和31P-NMR-谱。用钠/钾合 金蒸馏二乙醚和轻石油;分别用钾和钠蒸馏THF和甲苯,这些中具有苯甲 酮指示剂。使用前用氢化钙蒸馏三乙胺。其它起始原料原样使用。

实施例I.合成1,3-二(2,6-二甲基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二甲基

室温下,将三乙胺(2.02g,20mmol)加到1,3-二(2,6-二甲基苯基)- 亚氨基咪唑啉(5.86g,20.0mmol)和环戊二烯基三氯化钛(4.39g,20.0 mmol)的甲苯(200mL)悬浮液中。室温下搅拌1小时后,将深桔黄色 悬浮液加热至回流并热滤。黄色残渣用10mL沸甲苯提取四次(剩余灰白 色残渣)。将合并的桔色滤液冷却到0℃(冷却下析出桔黄色晶体)。10 分钟内加入甲基溴化镁(14mL 3.0M的二乙醚溶液,44mmol)。该桔色 悬浮液逐渐变黄。将该混合物搅拌过夜,然后蒸发至干燥。用沸轻石油 (200mL)提取残渣,并将得到的悬浮液热滤。冷却到约-20℃得到黄色 晶体,将该晶体过滤并用冷轻石油洗涤得到2.8g(产率32%)NMR纯的 产物。从部分经蒸发的母液和2次轻石油提取液中,得到第二部分纯产物 (1.0g,11%)。1,3-二(2,6-二甲基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二甲基 钛的总产量为43%。

实施例II.使用甲基溴化镁作为碱合成1,3-二(2,6-二甲基苯基)-亚氨基咪唑 啉环戊二烯基二甲基钛

在-80℃下十分钟内将甲基溴化镁(10mL 3.0M的二乙醚溶液,30 mmol)加到1,3-二(2,6-二甲基苯基)-亚氨基咪唑啉(2.93g,10.0mmol) 和环戊二烯基三氯化钛(2.19g,10.0mmol)的甲苯(100mL)悬浮液 中。允许该混合物升温到室温得到黄色悬浮液。加入THF(30mL),并 将混合物搅拌15小时。将浅黄色悬浮液蒸发至干燥。用沸轻石油(100 mL)提取残渣。得到的悬浮液热滤。用热轻石油再次提取滤饼(用60mL 提取三次直到滤液变成无色)。减压下将合并的黄色滤液部分蒸发到50 mL。冷却到约4℃得到黄色晶体,将该晶体过滤并用冷轻石油洗涤得到 2.05g(产率47%)NMR纯的1,3-二(2,6-二甲基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊 二烯基二甲基钛。

实施例III.合成1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二氯化 钛

a.合成1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉

将乙二(108.5g 40wt%的水溶液,0.75mol)慢慢加到2,6-二异丙 基苯胺(260g 1.47mol)的乙醇(1200mL)混合物中。该溶液变成深 红,然后变成深黄。将混合物加热至回流过夜。冷却到4℃得到结晶的黄 色原料,将该黄色原料过滤并用冷乙醇洗涤直到滤液变成明黄色(替代棕 色)。干燥黄色粉末(202.6g,72%)。将该二亚胺(100g,0.27mol) 溶于乙醇(1000mL)。将混合物冷却到0℃。将硼氢化钠(102.1g,2.7 mol)在1小时内按份加入。允许该混合物升温到室温,然后搅拌1小 时。将混合物加热至轻轻回流(出现气泡),并加热至回流1小时。冷却 后,将混合物与水(2L)混合,然后过滤悬浮物。干燥黄色沉淀(100.1 g,98%)。将57g(0.15mol)二胺溶于甲苯(250mL)中,并加热至回 流。将溴化氰(19.1g,0.18mol)的甲苯(100mL)溶液在1小时内加 入,结果在桔红色溶液中形成灰色沉淀。搅拌回流1小时后,冷却混合 物。将沉淀过滤,用甲苯和轻石油洗涤以得到47.1g浅黄色粉末。将该粉 末溶于水/乙醇400/500mL中,并加入10.0M NaOH水溶液直到强碱性 (pH>10)。将沉淀过滤并用水洗涤,然后干燥得到37.3g(产率61.4%) 接近纯的产物。亚氨基咪唑啉可以由沸轻石油(270mL)结晶以得到无色 晶体的纯品,并热滤以除去一些不溶原料(回收67%)。

b.合成1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二氯化钛

室温下,将三乙胺(0.25g,2.5mmol)加到1,3-二(2,6-二异丙基苯 基)-亚氨基咪唑啉(1.02g,2.5mmol)和环戊二烯基三氯化钛(0.55g, 2.5mmol)的甲苯(200mL)悬浮液中。搅拌2小时后,将深桔黄色悬浮 液过滤,并将滤液挥发干燥得到1.31g(产率89%)NMR纯的1,3-二(2,6- 二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二氯化钛。

c.合成1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二氯化钛(反相 加成)

当将环戊二烯基三氯化钛和三乙胺混入甲苯中,然后加入配体时,得 到如上b相同的结果。

实施例IV.合成1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基咪唑啉环戊二烯基二甲基 钛

室温下,将三乙胺(0.8mL,5.7mmol)加到1,3-二(2,6-二异丙基苯 基)-亚氨基咪唑啉(2.06g,5.0mmol)和环戊二烯基三氯化钛(1.10g, 5.0mmol)的甲苯(40mL)悬浮液中。搅拌2小时后,过滤深桔黄色悬 浮液,并用甲苯洗涤残渣。将清澈桔色滤液部分蒸发(除去约10mL溶 剂)。冷却至-78℃(/丙酮)后,加入甲基溴化镁溶液(3.3mL 3M 二乙醚溶液,10.0mmol)。允许混合物的温度升至室温,且将混合物搅拌 整夜。将黄色悬浮液蒸发至干燥。用沸轻石油(80mL)提取残渣,将得 到的悬浮液热滤。蒸发至约30mL,冷却至约4℃得到黄色晶体,将该黄 色晶体过滤并用冷轻石油洗涤得到1.38g(产率51%)的NMR纯的产 物。由部分蒸发的母液,得到第二部分1,3-二(2,6-二异丙基苯基)-亚氨基 咪唑啉环戊二烯基二甲基钛(0.58g,19%)。1,3-二(2,6-二异丙基苯基)- 亚氨基咪唑啉环戊二烯基二甲基钛的总产率:70%。

实施例V.合成二(1-N-环己基羰基亚氨基-6-叔丁基苯氧基)二氯化钛

将1-N-环己基羰基亚胺-6-叔丁苯酚(2.59g,10.0mmol)和三乙胺 (1.02g,10mmol)依次加入氯化钛(IV)(5mL,1.0M甲苯中,5.0 mmol)的甲苯(40mL)溶液中。室温下,将反应混合物搅拌16小时。 待固体沉淀后,将上层清液轻轻倒出。将剩余的固体用甲苯/THF(80 mL,1/1,V/V)混合物提取两次。真空除去溶剂得到2.80g(88%)红色 固体。NMR数据与EP0874005所报道的数据一致,但88%的产率实质上 高于EP0874005所报道的产率18%。

实施例VI.合成二(1-N-环己基羰基亚氨基-6-叔丁基苯氧基)二氯化锆

将THF(40mL)加到氯化锆(IV)(1.40g,4.5mmol)中。将混合 物冷却至0℃,并加入1-N-环己基羰基亚胺-6-叔丁苯酚(2.31g,8.9 mmol)的甲苯(25mL)溶液。然后加入三乙胺(0.89g,8.9mmol),并 在室温下,将该混合物搅拌15小时。待固体沉淀后,将上层清液由固体 轻轻倒出。将剩余的固体用甲苯/THF(80mL,1/1,V/V)混合物提取两 次。将合并的提取物蒸发至干燥得到2.95g(97%)浅黄色粉末。NMR数 据与EP0874005所报道的数据一致,但产率明显高于EP0874005中所报道 的产率43%。

部分B与烯烃共聚物的聚合相关的实施例

聚合装置

在聚合装置中实施间歇共聚,该聚合装置具有装有催化剂加料的催 化剂加料器,该催化剂加料泵用于将催化剂加到装有双层Intermig型搅拌 器和隔板的2升间歇高压釜中。通过Lauda Thermostat控制反应器温度。 通过将物料流(溶剂和单体)与本领域所公知的各种吸附介质接触将其纯 化。聚合期间,将乙烯(C2)和丙烯(C3)连续加到反应器的气盖中。通 过背压使反应器的压保持恒定。

共聚实验

在惰性氮气氛中,将反应器装满五甲基庚烷(PMH)(950mL)和表 1和表2所给出的一定量的MAO(Crompton 10wt%的甲苯溶液)和4-甲 基-2,6-二叔丁基苯酚(BHT)。将反应器加热至90℃,同时以1350rpm 搅拌。然后,将反应器加压到0.7MPa,并在200NL/h的乙烯和400NL/h 丙烯的预定流下保持15分钟。然后,将催化剂组分加到反应器中,且用 PMH(50mL)冲洗可能残留的原料,然后将其加到反应器中。

当使用四(全氟苯基)硼酸tritylium(TBF20)时,添加催化剂后,直接 将TBF20加入。聚合10分钟后,停止单体流,并将溶液缓缓倒入2L Erlenmeyer瓶中,在减压100℃下干燥一夜。

通过FT-IR分析聚合物以确定经结合的C3的量,以及表示平均分子 量的本征粘度

聚合物分析

根据ASTM 3900的方法A通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测量相 对于组合物总量经结合的C3的量(以重量百分比计)。

在十氢萘中135℃下测量本征粘度(IV)。

实施例1-11:原位聚合

在聚合装置中,通过将表1a中所描述的金属-有机试剂的甲苯溶液、 配体和碱依次加到装有甲苯(15mL)的催化剂加料器中,来制备这些催 化剂。搅拌5分钟以后,将混合物射入聚合反应器中。结果示于表1b。

通过将经制备并纯化的金属-有机化合物加到催化剂加料器中,随后将 其加到聚合反应器中来实施实验1、2、5、12和13。

对比所有实验和实验2可以得出结论,与仅用CpTiCl3和碱制备的共 聚物相比,所有经原位制备的催化剂生产的共聚物的分子量更高,这就使 得可以通过仅将金属-有机试剂、亚胺配体和至少1当量的碱加到聚合装置 中来制备聚烯烃。

由实施例8和10,可以得出结论,最优选的是在5到10当量的根据 式1的亚胺配体的存在下的方法。

表1a.原位聚合:聚合条件   实施例   金属-有机   试剂/化合物   金属-有机   化合物剂量   (μmol Ti)   配体  配体  剂量  (μmol)   碱  碱剂量  (μmol)   活化   体系   Al/Ti摩   尔比率   TBF20/Ti   摩尔比率   BHT/Al   摩尔   比率  聚合  时间  (min)   1   1   0.5   -  -   -  -   MAO/BHT   600   -   2  10   2   CpTiCl3   0.75   -  -   Et3N  0.75   MAO/BHT   3000   -   1  10   3   CpTiCl3   1.0   L1  2.0   Et3N  1.0   MAO/BHT   3000   -   1  10   4   CpTiCl3   0.4   L1  0.8   Et3N  0.4   MAO/BHT   /TBF20   3000   2   1  10   5   2   0.05   -  -   -  -   MAO/BHT   3000   -   1  10   6   CpTiCl3   0.75   L2  1.5   Et3N  0.75   MAO/BHT   3000   -   1  10   7   CpTiCl3   0.75   L2  0.75   Et3N  0.75   MAO/BHT   3000   -   1  10   8   CpTiCl3   0.75   L2  3.75   Et3N  0.75   MAO/BHT   3000   -   1  10   10   CpTiCl3   0.25   L2  2.5   Et3N  0.25   MAO/BHT   3000   -   1  10   11   CpTiCl3   0.4   L2  2   Et3N  0.4   MAO/BHT   /TBF20   3000   2   1  3

金属-有机化合物1=三(N,N-二甲基氨基)正膦亚氨基环戊二烯基二氯化钛(IV)

金属-有机化合物2=1,3-二(2,6-二甲基苯基)亚氨基咪唑啉环戊二烯基二苄基钛 L1=N,N,N’,N’,N”,N”-六甲基亚氨代磷酰三胺;L2=1,3-二(2,6-二甲基苯基)亚氨基咪唑啉

表1b.原位聚合:聚合结果   实施例   AT   (℃)   产量   (g)   聚合物中   残余的Ti   (ppm)   C3的结合   率   (wt%)   IV   (dl/g)   1   0.8   2.93   8.2   41   2.4   2   0.5   2.74   13.1   62   0.96   3   3.5   8.97   5.3   46   Nd   4   1.6   5.34   3.6   42   Nd   5   1.8   6.09   0.4   48   2.77   6   2.0   8.41   4.3   54   2.07   7   0.8   3.76   9.5   8   4.2   14.37   2.5   51   2.32   10   4.9   19.84   0.6   52   2.29   11   4.4   18.05   1.1   50

实施例17-18:用未经纯化的三异丙基正膦亚氨基环戊二烯基二氯化钛 (IV)聚合

催化剂制备

将环戊二烯基三氯化钛(86mg,0.39mmol)与三异丙基氨基溴化鏻 (0.10g,0.39mmol)在甲苯(10mL)中混合。加入三乙胺(80mg,0.8 mmol),并将反应混合物在室温下搅拌2小时。

聚合

对于聚合,将以上得到的混合物的等分试样(5mL)用甲苯(35 mL)稀释。从稀释混合物中取等分试样(0.03mL)加到含PMH(15 mL)的催化剂加料器中。接着,将该混合物加到聚合反应器中,用PMH (50mL)冲洗催化剂加料器。

实施例19-20:用未经纯化的1,3-二(2,6-二甲基苯基)亚氨基咪唑啉环戊二 烯基二苄基钛聚合

催化剂制备

将环戊二烯基三氯化钛(75mg,0.34mmol)与1,3-二(2,6-二甲基苯 基)-亚氨基咪唑啉(0.10g,0.34mmol)在甲苯(10mL)中混合。加入三 乙胺(34mg,0.34mmol),并将反应混合物在室温下搅拌2小时。 聚合

对于聚合,用甲苯(25mL)稀释以上得到的混合物的等分试样(0.75 mL)。由该经稀释的混合物,将等分试样(0.15mL)加到含PMH(15 mL)的催化剂加料器中。接着,将该混合物加到聚合反应器中,用PMH (50mL)冲洗催化剂加料器。实施例17-20表明,仅将金属-有机试剂、 亚胺配体和至少1当量的碱加到具有烯烃单体的聚合装置中,而无需首先 由混合物纯化(例如过滤)催化剂(例如金属-有机化合物),有可能聚合 烯烃单体。

表2a.用未经纯化的催化剂聚合:聚合条件   实施例   金属-有机   化合物   金属-有机   化合物剂   量   (μmol Ti)   活化   体系   Al/Ti   摩尔   比率   BF20/   Ti   摩尔   比率   BHF/   Al   摩尔   比率  聚合  时间  (min)   17   4   0.15   MAO/BHT   3000   -   2  10   18   4   0.15   MAO/BHT/   TBF20   3000   2   2  10   19   5   0.15   MAO/BHT   3000   -   1  10   20   5   0.15   MAO/BHT   3000   -   1  10   21   6   0.15   MAO/BHT   300   -   2  10

金属-有机化合物4=三异丙基正膦亚氨基环戊二烯基二氯化钛(IV)

金属-有机化合物5=1,3-二(2,6-二甲基苯基)亚氨基咪唑啉环戊二烯基二氯 化钛

金属-有机化合物6=三异丙基正膦亚氨基环戊二烯基二甲基钛(IV)

表2b.用未经纯化的催化剂聚合:聚合结果   实施例       ΔT   (℃)     产量   (g)     聚合物中   残余的Ti   (ppm)   C3的结合   率   (wt%)   IV   (dl/g)     17   2.0   6.55   1.1   43   Nd   18   2.7   8.11   0.9   40   Nd   19   4.8   18.75   0.4   501   2.33   20   4.2   16.5   0.4   53   Nd   21   3.0   8.82   0.8   43   Nd

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