(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）
１）式               Ｒ′′(Ｃ5Ｈ3Ｒ)(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)ＭｅＱp
［式中、(Ｃ5Ｈ3Ｒ)は置換されたシクロペンタジエニル環であり、Ｒは一般式ＳｉＲ*3により示される末端位置にある置換基でありそしてＲ*は炭素原子数１〜２０のヒドロカルビル基であって、(Ｃ5Ｈ3Ｒ)が左右対称性に欠けており、(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)はフルオレニルまたは置換されたフルオレニル環であり、Ｒ′は水素または炭素数１−２０のヒドロカルビル基、ハロゲン、アルコキシ、およびアルコキシアルキルまたはアルキルアミノ基であり、Ｒ′′は(Ｃ5Ｈ3Ｒ)環と(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)環との間の構造的架橋であって立体剛性を与え、Ｑは炭素数１−２０のヒドロカルビル基であるかまたはハロゲンであり、Ｍｅはチタン、ジルコニウム又はハフニウムであり、そしてｐはＭｅの原子価マイナス２である］
により記載されるメタロセン化合物、及び
２）アルモキサン共触媒、
を含んでなるメタロセン触媒を選択し、
ｂ）この触媒を、３個以上の炭素原子を有するオレフィンの群から選択されるオレフィン単量体を含有する重合反応区域に加えそしてこの反応区域を重合反応条件下に保ち、そして
ｃ）シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体を抽出する
ことを含んでなる、シンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィンを製造するためのオレフィン単量体の重合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
【０００２】
【発明の分野】
本発明はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィンの製造において有用なメタロセン触媒に関する。この触媒はシクロペンタジエニル環の１つが他の環と異なる方法で置換された架橋結合されたメタロセンを含んでなる。本発明はさらにこの開示された触媒の使用を含んでなるシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィンの製造方法も含む。
【０００３】
【先行技術の記述】
本発明はシンジオタクチック／アイソタクチック立体化学的変位を有する重合体を製造するための炭素数が３もしくはそれ以上のオレフィンの重合方法を提供する。この触媒および方法はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリプロピレンを製造するためのプロピレンの重合において特に有用である。
【０００４】
当技術で既知のように、シンジオタクチック重合体は非対称性炭素原子のエナンチオ形立体配置を有する単量体単位が高分子量主鎖中で交互に且つ規則的に続く独特な立体化学的構造を有する。シンジオタクチックポリプロピレンは Natta他により米国特許第３,２５８,４５５号に最初に開示された。Natta グループは、三塩化チタンおよび一塩化ジエチルアルミニウムから製造された触媒を使用することによりシンジオタクチックポリプロピレンを得た。Natta 他のその後の特許である米国特許第３,３０５,５３８号は、シンジオタクチックポリプロピレンを製造するための有機アルミニウム化合物と組み合わされたバナジウムトリアセチルアセトネートまたはハロゲン化されたバナジウム化合物の使用を開示している。Emrick の米国特許第３,３６４,１９０号は、シンジオタクチックポリプロピレン製造用の微細分割状三塩化チタンまたはバナジウム、塩化アルミニウム、トリアルキルアルミニウムおよび燐−含有ルイス塩基からなる触媒系を開示している。米国特許第４,８９２,８５１号は、高度に結晶性であるシンジオタクチックポリオレフィン製造用のメタロセン触媒を開示している。
【０００５】
これらの特許文献に開示されているようにそして当技術で既知のように、シンジオタクチックポリプロピレンの構造および性質はアイソタクチックポリプロピレンのものとはかなり異なる。アイソタクチック構造は典型的には重合体の主鎖を通る仮想面の同じ側にある連続する単量体単位の第三級炭素原子と結合されたメチル基を有すると記載されており、例えば、メチル基は全てこの面の上または下にある。フィッシャー投影式を用いると、アイソタクチックポリプロピレンの立体化学的配列は以下の通りに記載される：
【０００６】
【化１】
0003683040.tif 000002
【０００７】
この構造を記載するための他の方法はＮＭＲの使用によるものである。アイソタクチック５個組(pentad)に関するボベイのＮＭＲ命名法は...mmmm...であり、ここで各々の「ｍ」は「メソ」２個組(dyad)すなわち面の同じ側での連続するメチル基を表す。当技術で既知の通り、鎖の構造中の偏りまたは反転は重合体のアイソタクチック度および結晶性を低下させる。
【０００８】
アイソタクチック構造とは対照的に、シンジオタクチック重合体は鎖中の連続する単量体単位の第三級炭素原子と結合されたメチル基が重合体の面の反対側にあるものである。フィッシャー投影式を用いると、シンジオタクチック重合体の構造は
【０００９】
【化２】
0003683040.tif 000003
【００１０】
として表示される。ＮＭＲ命名法では、この５個組は...rrrr..として記載され、ここで各々の「ｒ」は「ラセミ」２個組すなわち面の反対側での連続するメチル基を表す。鎖中のｒ２個組の百分率が重合体のシンジオタクチック性を決める。シンジオタクチック重合体は結晶性でありそしてアイソタクチック重合体と同様にキシレン中に不溶性である。
【００１１】
この結晶性がシンジオタクチックおよびアイソタクチック重合体をキシレンに可溶性であるアタクチック重合体と区別する。アタクチック重合体は重合体鎖中に繰り返し単位立体配置の規則的順序を示さずそして本質的にワックス状生成物を生ずる。触媒が３種全ての重合体を製造することもできるが、触媒が非常にわずかなアタクチック重合体を有するアイソタクチックまたはシンジオタクチック重合体を製造することが望ましい。
【００１２】
アイソタクチックポリオレフィンを製造する触媒は１９８７年４月３日に出願されそして現在は廃棄されている米国特許出願第０３４,４７２号に相当するヨーロッパ特許出願公告第２８４,７０８号、米国特許第４,７９４,０９６号、および１９８７年９月１１日に出願されそして現在は廃棄されている米国特許出願第０９５,７５５号に相当するヨーロッパ特許出願公告第３１０,７４３号に開示されている。これらの出願は、オレフィンを重合してアイソタクチック重合体を製造しそして特に高度にアイソタクチックなポリプロピレンの重合において有用なキラル立体剛性のメタロセン触媒を開示している。しかしながら、本発明はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィン、そしてより特にシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリプロピレン、の重合において有用な種々のメタロセン触媒を提供するものである。
【００１３】
発明の要旨
本発明はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィン、そしてより特にシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリプロピレン、の製造用の触媒および方法を提供する。この触媒および方法が種々のシンジオ−／アイソ−ブロック比を有する重合体を製造する。
【００１４】
この触媒はメタロセン、すなわちシクロペンタジエンのメチル誘導体、およびイオン化剤を含んでなる。メタロセン化合物は２つのシクロペンタジエニル環を含有しそして一般式
Ｒ′′(Ｃ5Ｒ4)(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)ＭｅＱp
［式中、(Ｃ5Ｒ4)は置換されたシクロペンタジエニル環であり、
(Ｃ4Ｒ′mＣ5Ｃ4Ｒ′n)はフルオレニルまたは置換されたフルオレニル環であり、各々のＲおよびＲ′は水素または炭素数１−２０のヒドロカルビル基、ハロゲン、アルコキシ、およびアルコキシアルキルまたはアルキルアミノ基であり、各々のＲおよびＲ′は同一もしくは相異なっていてよく、(Ｃ5Ｒ4)は左右対称性に欠けており、Ｒ′′は(Ｃ5Ｒ4)環と(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)環との間の構造的架橋であって立体剛性を与え、そして好適には炭素数が少なくとも１のヒドロカルビルビラジカルであって架橋を形成し、Ｑは炭素数１−２０のヒドロカルビル基、例えばアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリールもしくはアリールアルキル基、であるかまたはハロゲンであり、Ｍｅは元素の周期表に位置するIIIB、IVB、VB、またはVIB族金属であり、そしてｐはＭｅマイナス２の原子価である］
を有していなければならない。
【００１５】
本発明はさらにシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィン、特にシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリプロピレンの製造方法も提供する。この方法は上記式により規定された触媒の少なくとも１種を使用しそしてこの触媒をオレフィン単量体を含有する重合反応区域中に加えることを含んでなる。さらに、例えばアルモキサン(alumoxane)の如き共触媒を反応区域に加えてもよい。さらに、この触媒を反応区域に加える前におよび／または反応器中の反応条件の安定化前に予備重合してもよい。
【００１６】
メタロセン触媒は、一般的には狭い分子量分布を有する重合体を製造する単一部位触媒である。
【００１７】
本発明およびそれに付随する多くの利点のさらに完全な認識は以下の詳細な記述を添付図面と関連させて参考にして考える時に容易に理解されよう。
【００１８】
【発明の詳細な記述】
本発明はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィン、特にポリプロピレンの製造用の触媒および方法を提供する。本発明の触媒はシンジオタクチック／アイソタクチックブロックミクロ構造を有する重合体を製造する。
【００１９】
プロピレンまたは他のアルファ−オレフィンを遷移金属化合物からなる触媒を使用して重合する時には、重合体生成物は典型的には非晶質のアタクチック部分および結晶性のキシレン不溶性部分の混合物を含んでなる。結晶性部分はアイソタクチックもしくはシンジオタクチック重合体または両者の混合物のいずれかを含有する。高度にアイソ特異的なメタロセン触媒は１９８７年４月３日に出願されそして現在は廃棄されている米国特許出願第０３４,４７２号に相当するヨーロッパ特許出願公告第２８４,７０８号、米国特許第４,７９４,０９６号、および１９８７年９月１１日に出願されそして現在は廃棄されている米国特許出願第０９５,７５５号に相当するヨーロッパ特許出願公告第３１０,７４３号に開示されている。これらの出願に開示されている触媒とは対照的に、本発明の触媒はシンジオ−／アイソ−特異的でありそして異なるシンジオ−／アイソ−タクチックブロック比を有する重合体を生成する。シンジオタクチック重合体は一般的に対応するアイソタクチック重合体より低い結晶熱を有することが発見された。
【００２０】
本発明のメタロセン触媒は式
Ｒ′′(Ｃ5Ｒ4)(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)ＭｅＱp
［式中、(Ｃ5Ｒ4)は置換されたシクロペンタジエニル環であり、
(Ｃ4Ｒ′mＣ5Ｃ4Ｒ′n)は置換されたまたは置換されていないフルオレニル環であり、各々のＲおよびＲ′は水素または炭素数１−２０のヒドロカルビル基、ハロゲン、アルコキシ、およびアルコキシアルキルまたはアルキルアミノ基であり、各々のＲおよびＲ′は同一もしくは相異なっていてよく、(Ｃ5Ｒ4)は左右対称性に欠けており、Ｒ′′は(Ｃ5Ｒ4)環と(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)環との間の構造的架橋であって立体剛性を与え、そして好適には炭素数が少なくとも１のヒドロカルビルビラジカルであって架橋を形成し、Ｑは炭素数１−２０のヒドロカルビル基、例えばアルキル、アリール、アルケニル、アルキルアリールもしくはアリールアルキル基、であるかまたはハロゲンであり、Ｍｅは元素の周期表に位置するIIIB、IVB、VB、またはVIB族金属であり、そしてｐはＭｅマイナス２の原子価である］
により記載できる。
【００２１】
シンジオ特異的であるためには、メタロセン触媒前駆体は立体剛性、プロキラリティー、すなわち触媒作用中にキラル性になる能力、および左右対称性を有していなければならないと信じられていた。触媒自身は以下で示されているようにキラル性でなければならないが、触媒の左右対称性は必ずしも必要でない。
【００２２】
立体剛性はシクロペンタジエニル環のそれらの配位軸の周りの回転を防止するために付与されそして数種の方法により得られる。立体剛性は置換基が置換されたシクロペンタジエニル環の間の結合されていない空間的相互作用によりまたは置換基の塊により立体障害を与えるような置換されたシクロペンタジエニル環により得られる。立体剛性はまた低い運動エネルギー状態にあるシクロペンタジエニル環によっても得られる。立体剛性はシクロペンタジエニル環を結合させそして互いに関するそれらの位置を固定する該環の間の構造的架橋により得られる。
【００２３】
キラリティーを得るためには、メタロセン触媒中のシクロペンタジエニル環は２つのＣｐ環の間での立体的な差があるような実質的に異なる方法で置換されていなければならず、従って(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)は(Ｃ5Ｒ4)とは異なって置換された環である。それ故、ここで使用されている「立体的な差」または「立体的に異なる」は、重合体鎖に加えられる各々の連続する単量体の接近を調節するＣｐ環の立体特性間の差を意味する意図がある。Ｃｐ環の間の立体的な差は、不規則的な接近により接近中の単量体を配向させるように作用しそして単量体がシンジオタクチック立体配置において連続的に泳動する重合体鎖に加えられるような方法で配位を調節する。
【００２４】
左右対称性とは、同じ相対的位置で１つの側に置換基がないかまたは１つもしくはそれ以上の置換基がありそして他の側に置換基がないかまたは１つもしくはそれ以上の置換基が同じ相対的位置にあるため鏡像が互いに生成するような状態と定義される。そのような化合物の一例はｉＰｒ[Ｃｐ(Ｆｌｕ)]ＺｒＣｌ2と略されるイソプロピル(シクロペンタジエニル−９−フルオレニル)ジルコニウムジクロライドである。この化合物の配位子の図解を以下に示す：
【００２５】
【化３】
0003683040.tif 000004
【００２６】
左右対称性はジルコニウム金属を二分する面およびその左側の鏡像である各々の配位子の右側を生ずる架橋により説明される。シクロペンタジエニル環のαおよびβ位置はそれぞれ基部および末端位置にある可能な置換基の位置を表す。フルオレニル環の多くの位置はフルオレニル環上の可能な置換基の位置を表しており、９は架橋の位置である。
【００２７】
請求の範囲により示されている本発明の範囲を限定しようとするものではないが、重合反応においては触媒が主要なアイソタクチック重合体鎖内のシンジオタクチック構造の重合体の配列を同時に異性化および連鎖化するにつれて、成長中の重合体鎖が間欠的に泳動すると信じられている。この機構は例えば米国特許第４,８９２,８５１号に開示されているイソプロピリデン[シクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドから製造される活性種の如き既知のシンジオ特異的触媒のものとは異なっており、該特許では未置換のシクロペンタジエニル環は主としてペンタハプト結合を示し、すなわちシクロペンタジエニル環の５個全ての炭素原子がジルコニウム原子と配位されている。米国特許第５,０３６,０３４号に開示されているように例えばメチルの如きシクロペンタジエニル環上の置換基は周期的方法で鎖泳動を妨害するため、生じた重合体が約５０％以下のアイソタクチック性を有することができると信じられている。米国特許第５,４１６,２２８号に開示されているように例えばｔ−ブチルの如きシクロペンタジエニル環上のかさが比較的大きい置換基は重合体鎖の泳動を妨害し、それがアイソタクチックミクロ構造の生成をもたらすと信じられている。
【００２８】
シクロペンタジエニル環の末端置換基を有する成長中の重合体の電子立体的（非結合電子的および空間的）反発作用により、遷移金属原子、例えばジルコニウムとの配位はトリハプト（３個の炭素原子、すなわち橋頭および基部炭素原子）またはモノハプト（１個の炭素原子、すなわち橋頭炭素原子）結合となるかもしれない。ｔ−ブチルよりかさが大きい例えばトリメチルシリルの如き置換基に関しては、電子立体的効果はさらに大きくなりそして遷移金属原子との配位はモノハプト結合になりうる。遷移金属とのペンタハプトまたはトリハプト結合を有する立体剛性であったシクロペンタジエニル配位子がモノハプト結合と共に回転可能になる。シクロペンタジエニル環の回転はＲおよびＳ立体配置、すなわち鏡像異性体を生ずる。両方の異性体はアイソ特異的触媒であるが、シクロペンタジエニル環は自由回転状態にありながら実際にかさの大きい置換基はそれが重合体鎖により反発されそしてその立体的および電子的効果が重合体鎖を配向させるためにもはや作用しなくなるため重合体鎖の生成をもたらさない程度に関与しなくなる。従って、この移動状態中には、例えばイソプロピリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドから製造される触媒は未置換のシクロペンタジエニル環配位子を有するように行動しそして機能においては重合体鎖が泳動できそしてシンジオタクチックミクロ構造が生成するという点で例えばイソプロピリデン[シクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドから製造されたような触媒と等しい。生じた重合体鎖はＲまたはＳ異性体が触媒として存在する時にはアイソタクチックミクロ構造のブロック中で生成しそしてシクロペンタジエニル配位子が自由回転性であり且つ重合体鎖が泳動できる時にはＲおよびＳ異性体間の移動状態中にシンジオタクチックミクロ構造のブロック中で生成する。
【００２９】
本発明の触媒が鎖ブロック解除／ブロック機構によりアイソタクチック部位からシンジオタクチック部位への可逆的転換を示すことが信じられている。理論では、成長中の鎖は間欠的に移動性となりそして各々の挿入後に２つの横配位位置間で泳動しそして同時に末端置換基が２つのシクロペンタジエニルβ位置間で振動する。このβ−置換基／重合体鎖移動が主要なアイソタクチック重合体鎖におけるシンジオタクチック配列を増加させ、それは橋頭炭素原子と橋との間の結合に関するシクロペンタジエニル環の回転を生ずるペンタハプトからトリ−およびモノ−ハプト結合へのシクロペンタジエニルとジルコニウムとの間の結合のハプトトロピーにおける徐々の変化による。この運動性能が一時的な鏡像異性体環境を実際に与えそしてシンジオタクチック重合体が製造される。２つのβ位置の一方に末端置換基をまたは２つの横方向の配位部位の一方に重合体鎖を有する静的環境がある時には、触媒はアイソタクチック特異的である。理論的には、両方の場合すなわち立体剛性の損失および鎖泳動が一緒に起きる時だけ触媒の立体特異性が一時的に変わる。
【００３０】
本発明の触媒をオレフィンの重合において使用する時には、生ずる重合体は以下に示されているようなシンジオ−／アイソ−タクチックミクロ構造を有する：
【００３１】
【化４】
0003683040.tif 000005
【００３２】
本発明の好適な触媒では、(Ｃ5Ｒ4)は好適には末端位置にある置換基が少なくとも３−トリメチルシリル程度のかさの大きい置換されたシクロペンタジエニル環であり、(Ｃ4Ｒ′mＣ5Ｃ4Ｒ′n)は好適には未置換のフルオレニル基であり、Ｍｅは好適にはチタン、ジルコニウムまたはハフニウム、より好適にはジルコニウムまたはハフニウムそして最も好適にはジルコニウムであり、Ｑは好適にはハロゲンでありそして最も好適には塩素であり、ｐは金属原子の原子価につれて変動できるが好適には２であり、そしてＲ′′は好適には(Ｃ5Ｒ4)および
(Ｃ4Ｒ′mＣ5Ｃ4Ｒ′n)と配位する少なくとも１つの炭素原子のヒドロカルビルビラジカル、好適には未置換のイソプロピリデンまたはジフェニルメチリデンビラジカルである。
【００３３】
本発明で使用される「かさの大きい」という語は、置換基が少なくともかさ高いような空間的変位を称し、他の意味では置換基が他のものと少なくとも同じ程度の大きさの空間的変位を有することを意味する。本発明におけるそのような置換基の例は一般式ＳｉＲ*３により表され、ここでＲ*は炭素数１−２０のヒドロカルビル基であり、そのようなヒドロカルビル基は線状であっても環式であっても、置換されていてもまたは置換されていなくてもよい。Ｒ*は同一であってもまたは異なっていてもよいが、好適には同一である。Ｒ*は好適には炭素数１−３のアルキルでありそしてより好適にはメチルである。ＸＲ*ｙ［ここでｙはＸの原子価マイナス１である］の合計の空間的変位がトリメチルシリル基［(ＣＨ3)3Ｓｉ−］と等しいかまたはそれより大きい限り、他の原子（Ｘ）をケイ素（Ｓｉ）と置換してもよい。
【００３４】
構造的架橋用のヒドロカルビルビラジカルの例には、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシルなどが包含される。この触媒中の構造的架橋として有用な他のヒドロカルビル基には炭素数１−１０の線状アルキル基または炭素数１−２０、好適には炭素数１、の分枝鎖状アルキル基が包含され、それらは未置換であってもまたは置換されていてもよく、好適には置換されている。
【００３５】
(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)はシクロペンタジエニル環中の２つの隣接炭素原子と結合して縮合環を形成するヒドロカルビル基を含んでなる。図１および２は触媒であるそれぞれイソプロピリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ハフニウムジクロライドおよびイソプロピリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドの構造を示す。
【００３６】
触媒は当技術で既知の方法により製造できる。一般的には、触媒錯体の製造はＣｐまたは置換されたＣｐ配位子を製造しそして単離し、それらを次にハロゲン化された金属と反応させて錯体を製造することからなる。好適な方法はここでは引用することにより本発明の内容となる米国特許第４,８９２,８５１号および第５,１１７,０２０号に開示されているものである。
【００３７】
本発明のメタロセン触媒はアイソタクチックポリプロピレンの製造に関して開示されている多くのものを含む当技術で既知の多くの重合方法において有用である。本発明の触媒がこれらのタイプの方法において使用される時には、該方法はアイソタクチックまたはシンジオタクチック重合体よりむしろシンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体を生ずる。本発明の実施において有用な重合方法の他の例には、米国特許第４,７６７,７３５号および１９８７年９月１１日に出願されそして現在廃棄された米国特許出願第０９５,７５５号に相当するヨーロッパ特許出願公告第３１０,７４３号に開示されているものが包含され、該特許は引用することにより本発明の内容となる。これらの好適な重合工程は、触媒を予備重合しおよび／または触媒を反応区域に加える前に共触媒およびオレフィン単量体と予備接触させる段階を含む。
【００３８】
イオン化剤はアルモキサン、アルミニウムアルキル、他のルイス酸またはそれらの組み合わせであり、それらは中性のメタロセン化合物をイオン化してカチオン性メタロセン触媒を製造する。そのようなイオン化剤の例はメチルアルモキサン（ＭＡＯ）、トリエチルアルミニウム（ＴＥＡｌ）およびトリス(ペンタフルオロフェニル)ボロンである。他のイオン化剤は米国特許出願第０７／４１９,０５７号および第０７／４１９,２２２号並びにヨーロッパ特許公告第０−２７７−００３号および第０−２７７−００４号に開示されており、これらの特許は引用することにより本発明の内容となる。
【００３９】
本発明のシンジオ−／アイソ−特異的触媒はアルミニウム共触媒、好適にはアルモキサンとの組み合わせにおいて特に有用である。さらに、錯体を１９８７年６月２４日に公告されたヨーロッパ特許公告第２２６,４６３号の教示に従いここに記載されているメタロセン触媒とアルミニウム共触媒との間で単離することもできる。そこに開示されているように、メタロセンは適当な溶媒の存在下で過剰のアルモキサンと反応する。メタロセンとアルモキサンとの錯体を単離しそして本発明において触媒として使用することができる。
【００４０】
本発明の触媒と組み合わされて重合反応または上記の錯体生成のいずれかにおいて有用なアルモキサンは環式形態では一般式(Ｒ−Ａｌ−Ｏ−)nによりそして線状形態ではＲ(Ｒ−Ａｌ−Ｏ)nＡｌＲ2により表され、ここでＲは炭素数１〜５のアルキル基でありそしてｎは１〜約２０の整数である。最も好適には、Ｒはメチル基でありそして好適なアルモキサンはメチルアルモキサン（ＭＡＯ）である。アルモキサンは構造的には下記の通り表すことができる：
【００４１】
【化５】
0003683040.tif 000006
【００４２】
アルモキサンは当技術で既知の種々の方法により製造することができる。好適には、それらは水をトリアルキルアルミニウム、例えばトリメチルアルミニウムの溶液と、例えばベンゼンの如き適当な溶媒中で接触させることにより、製造することができる。他の好適な方法は米国特許第４,４０４,３４４号に記載されている水和された硫酸銅の存在下におけるアルモキサンの製造を含んでおり、該特許は引用することにより本発明の内容となる。この方法はトリメチルアルミニウムのトルエン中希溶液を硫酸銅で処理することを含んでなる。本発明において有用な他のアルミニウム共触媒の調合物は当技術の専門家に既知である方法により製造することができる。
【００４３】
以下の実施例は本発明並びにその種々の利点および利益をさらに詳細に説明するものである。合成工程は不活性雰囲気下でバキュームアトモスフェレスグローブボックスまたはシュレンク技術を用いて行われた。この合成は一般的には（１）ハロゲン化されたまたはアルキル化された金属化合物を製造し、（２）配位子を製造し、（３）錯体を合成し、そして（４）錯体を精製する段階を含んでなる。これらの方法により製造された触媒はイソプロピリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]Ｍｅジクロライドおよびジフェニルメチリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]Ｍｅジクロライドであり、ここでＭｅは例ではジルコニウムまたはハフニウムである。配位子は２段階反応により製造された。２当量のメチルリチウムのＴＨＦ中溶液を用いるこの化合物の二重芳香族化で各々のジアニオンを与える。ペンタン中でのジアニオンとＺｒＣｌ4との反応で赤色のジルコニウム錯体が生成する。同じ反応でＨｆＣｌ4を用いた時には黄色のハフニウムが得られる。
【００４４】
本発明を一般的に記載してきたが、下記の実施例は本発明の特定態様並びにその実施法および利点を示すために記載する。実施例は説明用であり、明細書または以下の請求の範囲を何らかの方法で限定しようとするものではない。
【００４５】
【実施例】
イソプロピリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドの合成
磁気スタラーおよび窒素入り口を備えた１リットルフラスコ中で、５５グラム（０.３モル）のフルオレンを１００ミリリットルのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）中に溶解させた。エーテル中の等モル量のメチルリチウム（ＭｅＬｉ）を滴々添加しそして生じた赤色反応混合物を一夜撹拌した。ＴＨＦ中の０.３モルの６,６−ジメチル−３−トリメチルシリルシクロペンタジエニルフルベンを−７８℃において窒素下で加えた。反応混合物を放置してゆっくり周囲温度にした。反応混合物を一夜撹拌しそして飽和塩化アンモニウム水溶液で加水分解した。引き続き有機相をエーテルを用いて分離しそしてＭｇＳＯ4上で乾燥した。溶媒の蒸発で灰白色固体が生成した（９１.７％収率）。以上で製造された配位子をそれ以上精製せずに１００ミリリットルのＴＨＦ中に溶解させそして窒素下でエーテル中の２等モル量のＭｅＬｉで処理した。赤色反応混合物を一夜撹拌した。ＴＨＦの蒸発後に赤色固体が得られ、それが粉末状になるまでそれを数回の小部分のエーテルで洗浄した。粉末を２００ミリリットルのペンタン中に懸濁させそして等モル量の四塩化ジルコニウム（ＺｒＣｌ4）と反応させた。粗製生成物が得られ、それを塩化メチレン（ＭｅＣｌ2）中に溶解させそして濾過した塩化リチウム（ＬｉＣｌ）副生物を分離した。溶液を−２０℃に冷却しそして非常に純粋なメタロセンが赤色結晶状で得られた（６０.０％収率）。構造および組成は1ＨＮＭＲおよびＸ線回折により決定された。
【００４６】
ジフェニルメチリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドの合成
６,６−ジフェニル−３−トリメチルシリルシクロペンタジエニルフルベンを使用したこと以外は上記と同じ工程を使用した。収率は配位子製造に関して５２％でありそして触媒に関して９５.７％であった。
【００４７】
イソプロピリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ハフニウムジクロライドまたはジフェニルメチリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ハフニウムジクロライドの合成
四塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ4）を使用したこと以外は上記と同じ工程を使用した。
【００４８】
重合
実施例１
２ミリグラムの上記の方法により製造されたイソプロピリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドを用いてプロピレンを重合した。１リットルの液体プロピレンをビューチ反応器の中に室温で加えた。触媒を３ミリリットルのトルエン中１１％ＭＡＯの中に入れて溶液を製造し、それを反応器に加えそして温度を４０℃に高めた。重合反応を６０分間続け、その時間中に反応器は６０℃に保たれていた。反応器から単量体を排気することにより反応を停止させた。１時間当たりの触媒のグラム数当たりのキログラムのポリプロピレンで触媒活性を計算した。重合体の分子量、分子量分布、および13ＣＮＭＲ分析を測定した。結果は表１および２に示されている。
【００４９】
実施例２
重合温度が６０℃であったこと以外は実施例１の工程を行った。結果は表１および２に示されている。
【００５０】
実施例３
重合温度が８０℃であったこと以外は実施例１の工程を行った。結果は表１および２に示されている。
【００５１】
実施例４
ジフェニルメチリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライドを触媒として使用しそして５Ｎ１の水素を重合中に使用したこと以外は実施例１の工程を行った。結果は表３および４に示されている。
【００５２】
実施例５
重合温度が６０℃であったこと以外は実施例４の工程を行った。結果は表３および４に示されている。
【００５３】
実施例６
重合温度が８０℃であったこと以外は実施例５の工程を行った。結果は表３および４に示されている。
【００５４】
実施例７
重合温度が８０℃でありそして０Ｎ１の水素を重合中に使用したこと以外は実施例４の工程を行った。結果は表３および４に示されている。
【００５５】
実施例８
重合時間が１０分間であり、重合温度が８０℃でありそして１Ｎ１の水素を重合中に使用したこと以外は実施例４の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００５６】
実施例９
重合時間が２０分間であったこと以外は実施例８の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００５７】
実施例１０
重合時間が３０分間であったこと以外は実施例８の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００５８】
実施例１１
重合時間が６０分間であったこと以外は実施例８の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００５９】
実施例１２
重合時間が９０分間であったこと以外は実施例８の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００６０】
実施例１３
重合時間が１２０分間であったこと以外は実施例８の工程を行った。結果は表５および６に示されている。
【００６１】
実施例１４
実施例１１の重合体を異なる溶媒を用いて分別した。結果は表８に示されている。
【００６２】
実施例１５
実施例１３の重合体を異なる溶媒を用いて分別した。結果は表８に示されている。
【００６３】
【表１】
0003683040.tif 000007
【００６４】
【表２】
0003683040.tif 000008
【００６５】
重合体の分子量と重合温度との間には強い関係が存在するが、異なる温度に関するメチル５個組強度を比較している表２に示されているようにミクロ構造は４０−８０℃の温度範囲内では影響を受けないようである。重合温度につれてのシンジオタクチック５個組の増加はトリメチルシリル（ＴＭＳ）基の損失および重合中のアイソ特異性触媒のシンジオ特異性への転換または二重泳動機構への傾向のいずれかと一致する。前者の場合には、シンジオタクチック重合体は「混合」重合体から抽出可能でなければならない。後者の場合には、それは抽出可能であってはならない。
【００６６】
「mmmm」５個組分布により測定されるアイソタクチック性は５０％より大きい。「rrrr」５個組分布により測定されるシンジオタクチック性は約１〜約１.７％である。
【００６７】
【表３】
0003683040.tif 000009
【００６８】
【表４】
0003683040.tif 000010
【００６９】
重合体鎖は実施例１−３のものと比較して高い分子量を有しておりそして５０％以上の残っているアイソタクチック性と共に５％までのラセミ５個組を含有する。成長中の重合体鎖と置換基との間の「摩擦」を増加させせて懸垂置換基の切断またはその転位のいずれかに移行させることによりこの触媒はシンジオ／アイド部位変換を促進させるようである。
【００７０】
【表５】
0003683040.tif 000011
【００７１】
【表６】
0003683040.tif 000012
【００７２】
重合温度を高めることにより、重合体の立体規則性がアイソタクチックおよびシンジオタクチック５個組の両者に関して増加する。これが重合体の結晶性の増加をもたらす。重合時間の増加はアイソタクチック５個組にはほとんど影響しないがシンジオタクチック５個組を増加させる。分子量は重合時間により影響されない。１０および２０分間の操作の低い分子量は相対的に高い水素濃度によるものである。「rrrr」５個組分布により測定されたシンジオタクチック性は約８％に増加する。
【００７３】
【表７】
0003683040.tif 000013
【００７４】
【表８】
0003683040.tif 000014
【００７５】
それぞれ表７および８に示されているように実施例６および１３からの重合体の異なる溶媒を用いる連続的な分別は純粋なアイソタクチック性または純粋なシンジオタクチック性を有する重合体画分を生成しなかった。これらの結果は個別のアイソタクチックおよびシンジオタクチック重合体鎖の物理的混合物よりむしろ立体ブロック構造を示している。
【００７６】
明らかに、本発明の多くの修正および変更が上記の教示に照らして可能である。従って添付されている請求の範囲内なら特にここに記載されている以外にも本発明を実施できることを理解すべきである。
【００７７】
本発明の主なる特徴および態様は以下のとおりである。
【００７８】
１．ａ）式
Ｒ′′(Ｃ5Ｒ4)(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)ＭｅＱp
［式中、(Ｃ5Ｒ4)は置換されたシクロペンタジエニル環であり、１つのＲはトリメチルシリルと少なくとも同じ程度の大きさの空間的変位を有する末端位置にある置換基でありそして他のＲは水素であり、(Ｃ5Ｒ4)は左右対称性に欠けており、(Ｃ4Ｒ′mＣ5Ｃ4Ｒ′n)はフルオレニルまたは置換されたフルオレニル環であり、Ｒ′は水素または炭素数１−２０のヒドロカルビル基、ハロゲン、アルコキシ、およびアルコキシアルキルまたはアルキルアミノ基であり、Ｒ′′は(Ｃ5Ｒ4)環と(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)環との間の構造的架橋であって立体剛性を与え、Ｑは炭素数１−２０のヒドロカルビル基であるかまたはハロゲンであり、Ｍｅは元素の周期表に位置するIIIB、IVB、VB、またはVIB族金属であり、そしてｐはＭｅの原子価マイナス２である］
により記載されるメタロセンを含んでなるメタロセン触媒を選択し、
ｂ）この触媒をオレフィン単量体を含有する重合反応区域に加えそしてこの反応区域を重合反応条件下に保ち、そして
ｃ）シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体を抽出する
ことを含んでなる、シンジオタクチック／アイソタクチックブロックポリオレフィンを製造するためのオレフィン単量体の重合方法。
【００７９】
２．(Ｃ5Ｒ4)が３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル基である、上記１の方法。
【００８０】
３．(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)が未置換のフルオレニル基である、上記１の方法。
【００８１】
４．Ｍｅがチタン、ジルコニウムまたはハフニウムである、上記１の方法。
【００８２】
５．Ｒ′′が炭素数１−１０の線状アルキル基または炭素数１−２０の分枝鎖状アルキル基よりなる群から選択される、上記１の方法。
【００８３】
６．Ｒ′′がイソプロピリデンまたはジフェニルメチリデン基である、上記１の方法。
【００８４】
７．Ｒ′′(Ｃ5Ｒ4)(Ｃ4Ｒ′4Ｃ5Ｃ4Ｒ′4)がイソプロピリデン(３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル)またはジフェニルメチリデン(３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル)基である、上記１の方法。
【００８５】
８．触媒がさらにアルモキサン共触媒も含んでなる、上記１の方法。
【００８６】
９．さらに触媒を反応区域中に加える前に予備重合することを含んでなり、該予備重合段階が触媒をオレフィン単量体およびアルモキサンと接触させることを含む、上記１の方法。
【００８７】
１０．オレフィン単量体が炭素数３もしくはそれ以上のオレフィンの群から選択される、上記１の方法。
【００８８】
１１．Ｑが塩素である、上記１の方法。
【００８９】
１２．末端位置にあるＲ置換基が一般式ＳｉＲ*３により表され、ここでＲ*は炭素数１−２０のヒドロカルビル基であり、各々のＲ*は同一である、上記１の方法。
【００９０】
１３．メタロセン化合物がジフェニルメチリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]Ｍｅジクロライドであり、ここでＭｅがジルコニウムまたはハフニウムである、上記１の方法。
【００９１】
１４．メタロセン化合物がイソプロピリデン[３−ＴＭＳシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]Ｍｅジクロライドであり、ここでＭｅがジルコニウムまたはハフニウムである、上記１の方法。
【００９２】
１５．シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体が約８％のシンジオタクチック性を有する、上記１の方法。
【００９３】
１６．シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体が約６％のシンジオタクチック性を有する、上記１の方法。
【００９４】
１７．シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体が約１〜約１.７％のシンジオタクチック性を有する、上記１の方法。
【００９５】
１８．シンジオタクチック／アイソタクチックブロック重合体が約５０％より大きいアイソタクチック性を有する、上記１の方法。
【００９６】
１９．オレフィン単量体がプロピレンである、上記１の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】触媒前駆体であるイソプロピリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ハフニウムジクロライド［ｉＰｒ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＨｆＣｌ2］の構造を示す。
【図２】触媒前駆体であるイソプロピリデン[３−トリメチルシリルシクロペンタジエニル−９−フルオレニル]ジルコニウムジクロライド［ｉＰｒ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＺｒＣｌ2］の構造を示す。
【図３】ｉＰｒ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＺｒＣｌ2の1Ｈ ＮＭＲスペクトルを示す。
【図４】ＤＰＭｅ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＺｒＣｌ2の1Ｈ ＮＭＲスペクトルおよびその構造を示す。
【図５】ｉＰｒ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＺｒＣｌ2を用いて４０℃において製造された重合体のメチル領域の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【図６】ＤＰＭｅ(３−ＴＭＳＣｐ)(Ｆｌｕ)ＺｒＣｌ2を用いて４０℃において製造された重合体のメチル領域の13Ｃ ＮＭＲスペクトルを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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