[go: up one dir, main page]

JP2023527426A - ポリマーからの環状オレフィン製造方法およびその再重合方法 - Google Patents

ポリマーからの環状オレフィン製造方法およびその再重合方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2023527426A
JP2023527426A JP2022573347A JP2022573347A JP2023527426A JP 2023527426 A JP2023527426 A JP 2023527426A JP 2022573347 A JP2022573347 A JP 2022573347A JP 2022573347 A JP2022573347 A JP 2022573347A JP 2023527426 A JP2023527426 A JP 2023527426A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polymer
catalyst
mol
product
metathesis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022573347A
Other languages
English (en)
Inventor
ブイ ザブラ,アレクサンダー
ルオ,ルビン
アール ロペス-バロン,カルロス
ジェイ ロード,ブライアン
ケイ デイビス,マーク
エヌ ラウシェル,フランク
ヤン,ヨン
エイ ガルスカ,アラン
Original Assignee
エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド filed Critical エクソンモービル ケミカル パテンツ インコーポレイテッド
Publication of JP2023527426A publication Critical patent/JP2023527426A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J11/00Recovery or working-up of waste materials
    • C08J11/04Recovery or working-up of waste materials of polymers
    • C08J11/10Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation
    • C08J11/16Recovery or working-up of waste materials of polymers by chemically breaking down the molecular chains of polymers or breaking of crosslinks, e.g. devulcanisation by treatment with inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C4/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms
    • C07C4/22Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing a larger number of carbon atoms by depolymerisation to the original monomer, e.g. dicyclopentadiene to cyclopentadiene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/04Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms
    • C08G61/06Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms prepared by ring-opening of carbocyclic compounds
    • C08G61/08Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aliphatic carbon atoms prepared by ring-opening of carbocyclic compounds of carbocyclic compounds containing one or more carbon-to-carbon double bonds in the ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • C07C2531/22Organic complexes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2531/00Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • C07C2531/16Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • C07C2531/24Phosphines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/11Homopolymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/12Copolymers
    • C08G2261/122Copolymers statistical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/10Definition of the polymer structure
    • C08G2261/21Stereochemical aspects
    • C08G2261/216Cis-trans isomerism
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/332Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3321Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms derived from cyclopentene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/30Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain
    • C08G2261/33Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain
    • C08G2261/332Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms
    • C08G2261/3325Monomer units or repeat units incorporating structural elements in the main chain incorporating non-aromatic structural elements in the main chain containing only carbon atoms derived from other polycyclic systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G2261/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G2261/40Polymerisation processes
    • C08G2261/41Organometallic coupling reactions
    • C08G2261/418Ring opening metathesis polymerisation [ROMP]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2319/00Characterised by the use of rubbers not provided for in groups C08J2307/00 - C08J2317/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2365/00Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62Plastics recycling; Rubber recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

いくつかの実施形態では、環状オレフィンを製造するためのプロセスは、反応条件下における反応容器中でメタセシス触媒にポリマーを導入することを含む。プロセスは環状オレフィンを含む生成物を得ることを含む。いくつかの実施形態では、環状オレフィンを製造するためのプロセスは、ポリマーを含む物品を、重合反応条件下において反応容器中でメタセシス触媒に導入することを含む。プロセスは、環状オレフィンを含む生成物を得ることを含む。【選択図】図1

Description

発明者
アレクサンダー・V・ザブラ、ルビン・ルオ、カルロス・R・ロペス=バロン、ブライアン・J・ローデ、マーク・K・デイビス、フランク・N・ラウシェル、ヨン・ヤン、アラン・A・ガルスカ
関連出願の相互参照
本出願は、2020年5月29日に出願された米国仮出願第63/032157号の利益及び優先権を主張し、その開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、ポリマーから環状オレフィンを製造するためのプロセス、及びそのようなリサイクルされた(または再生利用された、再利用された、再循環された;recycle)環状オレフィンの再重合に関するものである。
車両用タイヤに使用されるゴムコンパウンドは、カーボンブラックまたはシリカ等の補強用フィラー、および硫黄等の様々な添加剤を配合した天然ゴムまたは合成ゴム等のポリマーを含む複合材料である。タイヤは、多数の押出成形またはカレンダー成形された部品から基本的な円形形状に組み立てられ、その後、タイヤプレスで成形および加硫(vulcanized)(例えば、硬化(または加硫;cured))される。例えば、硬化は、一般に、ゴムに熱を加える際に硫黄架橋の形成を促進するために、加速剤、硫黄、ならびにステアリン酸および酸化亜鉛等の加速剤活性化化合物を含む硬化剤の混合物をタイヤコンパウンドに取り込むことを含む。加硫により、ゴム相内に硫黄架橋の3次元ネットワークが形成され、様々なポリマー鎖が結合して、一度形成され硬化すると再形成できない複合材料が形成される。その結果、加硫ゴムを新しい形状に形成するために、加硫ゴムを再形成したり、単に溶媒に溶解して再構成することができないので、摩耗したタイヤのような加硫ゴム製品のリサイクル及び再使用は困難である。
合成ゴムおよびカーボンブラック充填剤等の石油由来の原材料の価格が上昇し続けているため、これらの原材料から作られた摩耗した加硫ゴムタイヤのような製品の再利用に大きな関心が持たれている。年間数百万本の使用済みタイヤおよびゴム製品が廃棄されているが、新しい製品にリサイクルされているのはごく一部に過ぎない。再利用されるのはごく一部で、通常はまずタイヤを分解してスチールコード、ビーズ等の非ゴム成分を取り除き、残ったゴム化合物をさまざまな大きさの粒子に粉砕して、フットボール、サッカーやその他のスポーツ関連の競技用人工芝等、さまざまな用途に使用される。これらの粉砕された加硫ゴム粒子の追加の用途には、フロアマット等の成形または押し出し材料での製品の使用が含まれる。タイヤのような高性能製品におけるこのようなリサイクルされたゴム製品の再利用は、粉砕されたゴム粒子が一般にタイヤの性能のための主要な特性に悪影響を及ぼすので、極めて少量に制限される。
以前のゴムリサイクル工程は、加硫された粉砕ゴムを新鮮なゴムコンパウンドと混合して再硬化/再処理する前に、先に硬化されリサイクルされるゴムを脱硫することを含む。脱硫の多くの異なるプロセスが存在するが、プロセスは一般に、最初にリサイクルされた加硫ゴムを適切なサイズに粉砕し、次に、リサイクルされたゴムを新鮮なゴムコンパウンドと混合し、最終的に本質的に脱硫した混合物を硬化させる前に、リサイクルゴム中の硫黄架橋濃度を減少させるプロセスを採用することを含んでいる。このようなプロセスは、リサイクルゴムを利用する際の潜在的な問題のいくつかを回避するのに有効であるが、一般にプロセスは複雑で、ゴム製品の製造プロセスに多大な時間とコストがかかり、しばしばゴム分子に重大かつ望ましくない構造変化をもたらす。さらに、高性能製品用途での未処理のリサイクルゴムの使用は、一般に約1~2%に制限されているが、部分的に脱硫したリサイクルゴムの使用は、現在の脱硫プロセスの限界から、わずかに高くなるに過ぎない可能性がある。これらの悪影響のほとんどは、加硫された粉砕ゴム粒子が分子スケールで新鮮なゴム化合物中に溶解せず、代わりにそのまま残り、製品が新しい組成物の成形および加硫によって加工されるとしばしば欠陥として作用するためである。
加硫ゴムをリサイクルするための新しいプロセスが必要である。
関連する背景情報は、以下に見出すことができる。Mathers,R.T.et al.(2004)“Cross Metathesis Functionalization of Polyolefin,”Chem. Commun.、pp.422-423;Amin,S.B.et al.(2008)“Versatile Pathways for In-Situ Polyolefin Functionalization with Heteroatoms:Catalytic Chain Transfer、”Angew.Chem.Int.Ed.,v.47,pp.2006-2025;T. C. Chung(2002)“Synthesis of Functional Polyolefin Copolymers with Graft and Block Structures,”Prog.Polym.Sci.,v.27(1),pp.39-85;Lopez,R.G.et al.(2007)“Synthesis of Well-Defined Polymer Architectures by Successive Catalytic Olefin Polymerization and Living/Controlled Polymerization Reactions,”Prog.Polym.Sci.,v.32(4),pp.419-454;US 8,283,419;US 6,803,429;US 2008/0064891;WO 1998/040373;US 4,988,764;US 6,225,432;EP 1 693 357;US 8,399,725;US 8,372,930;US 10,519,301;US 10,494,490;US 10,093,864;US 2018/0127539;US 2016/0215089;US 2003/0230598;US 2003/0058812;US 2002/0166629; US 2002/0053379; US 2002/0015519; US 2018/0265607; US 2018/0067393; US 2017/0190806; US 2015/0118188; US 2014/0099573; US 2010/0324094; US 2010/0113719; US 2009/0076226; US 2006/0052487; US 2003/0186035; US 2003/0069374; US 2010/0222513; US 2010/0168352; US 2010/0069573; US 2010/0010161; US 2003/0149274; US 2018/0265607; US 2017/0190806; US 2009/0306268; US 2018/0319721; US 2017/0121255; US 2017/0121254; US 2017/0121252; US 2017/0121248; US 2017/0121247; US 2017/0121246; US 2017/0121245 us 2017/0121244; US 2017/0121243; US 2017/0121242; WO2018/232212; US 8,329,921; US 8,519,147; US 2011/0112349; US 8,809,563; US 9,024,034; US 8,557,902; US 2012/0077945; US 8,524930; US 9,181,360; US 8,623,962; US 8,063,232; US 8,604,148;US 9,714,393;Feist,J.D.et al.(2020)“Enol Ethers Are Effective Monomers for Ring-Opening Metathesis Polymerization: Synthesis of Degradable and Depolymerizable Poly(2,3-dihydrofuran)”J.Am.Chem.Soc.2020,v.142(3),pp.1186-1189;Tuba,R.et al.(2016)“Synthesis of Recyclable Tire Additives via Equilibrium Ring-Opening Metathesis Polymerization”ACS Sustainable Chemistry & Engineering,v.4(11), pp.6090-6094;Mulhearn,W.D.et al.(2017)“Synthesis of Narrow-Distribution, High-Molecular-Weight ROMP Polycyclopentene via Suppression of Acyclic Metathesis Side Reactions,”ACS Macro Letters,v.(2),pp.112-116;Higman, C. S. et al.(2016)“Catalyst Decomposition during Olefin Metathesis Yields Isomerization-Active Ruthenium Nanoparticles,”ChemCatChem,v.8(15),pp.2446-2449;Engel,J.et al.(2017)“Loss and Reformation of Ruthenium Alkylidene: Connecting Olefin Metathesis, Catalyst Deactivation, Regeneration, and Isomerization,“J.Am.Chem.Soc.,v.139(46),pp.16609-16619;およびSytniczuk,A.et al.(2018)“Sequential Alkene Isomerization and Ring-Closing Metathesis in Production of Macrocyclic Musks from Biomass,”Chem.Eur.J.,v.24(41),pp.10403-10408。
いくつかの実施形態において、環状オレフィンを製造するためのプロセスは、反応条件下における反応容器中でメタセシス触媒にポリマーを導入することを含む。このプロセスは、環状オレフィンを含む生成物を得ることを含む。
いくつかの実施形態において、環状オレフィンを製造するためのプロセスは、ポリマーを含む物品を、重合反応条件下において反応容器中でメタセシス触媒に導入することを含む。このプロセスは、環状オレフィンを含む生成物を得ることを含む。
いくつかの実施形態において、ポリマーを製造するためのプロセスは、重合反応条件下において反応容器中でメタセシス触媒にリサイクルされた環状オレフィンを導入することを含む。
図1は、一実施形態による、160℃で測定したCPR試料の加硫(硬化速度論)曲線を示すグラフである。 図2は、一実施形態による、(CDCl溶媒中の)再生シクロペンテンのH NMRスペクトルである。
本開示は、閉環メタセシスを介して環状オレフィンを製造するためのプロセスに関するものである。本開示のプロセスは、ポリマー(ポリペンテナマーまたはポリオクテナマー等)を閉環メタセシス(RCM)触媒で処理し、環状オレフィン(シクロペンテンまたはシクロオクテン等)の高い収率を提供することを含み得る。また、収率が高いため、環状オレフィンの純度も高い。環状オレフィンの高収率は、解重合(または脱重合;depolymerization)のために添加された希釈剤を使用せずに得られ得ることが発見され、これは、工業規模の解重合プロセスのコストおよびスループットを改善する。さらに、加硫ゴム(タイヤ等)を処理する際に、例えば加硫ゴムの前処理をほとんど、あるいは全く行わずに、高い収率の環状オレフィンが得られ得ることが見出されている。したがって、重合の出発モノマーとして再利用するためのリサイクルされた環状オレフィンを高収率(および高純度)で得ることができる。また、リサイクルされた環状オレフィンの高純度化により、高純度のリサイクルされたポリマー(及びその加硫品)を提供することができる。
本明細書で使用する用語「シス」及び「(Z)」は、互換的に使用され、ポリマー骨格の炭素-炭素二重結合のシス配置を指す。 シスは、構造:
Figure 2023527426000002
によって表される炭素-炭素二重結合を指すことができる。
本明細書で使用される用語「トランス」および「(E)」は、互換的に使用され、ポリマー骨格の炭素-炭素二重結合のトランス配置を意味する。トランスは、
構造:
Figure 2023527426000003
によって表される炭素-炭素二重結合を指すことができる。
本明細書で使用する場合、Mnは数平均分子量、Mwは重量平均分子量、Mzはz平均分子量、wt%は重量%、およびmol%はモル%である。分子量分布(MWD)は、多分散性指数(PDI)とも呼ばれ、MwをMnで割った値である。特に断らない限り、全ての分子量単位(例えば、Mw、Mn、Mz)は、g/molである。
「触媒活性」は、触媒がどの程度活性であるかを示す尺度であり、1時間当たりの触媒(cat)1グラム当たり生成される環状オレフィン生成物のグラム数(g-環状オレフィン/g-触媒/時間)として報告される。触媒生産性とも呼ばれる触媒活性の計算には、触媒の金属成分の重量のみが使用される。本明細書における触媒活性は、触媒(cat)1グラム当たり生成される環状オレフィン生成物のグラム数とも称されることがある。
「異性化」という用語は、ポリマー鎖中の炭素原子を移動させずに炭素結合を単一または複数再配置させることを指す。このような変換の例としては、-C(1)H-C(2)H-C(3)H=C(4)H-ユニット中の結合および水素原子が、-C(1)H=C(2)H-C(3)H-C(4)H-フラグメントに移動することが含まれる。
本開示内で「リサイクルされたゴム」または「粉砕されたゴム」に言及する場合、この用語は既に加硫されたゴムを指すと理解される。
用語「リサイクルされたオレフィン(または再生利用、または再利用;recycle)」は、ポリアルケナマーの閉環メタセシス解重合の際に得られる環状モノマーを指す。
環状モノマーは、非環状オレフィンを1.1wt%未満、典型的には0.1wt%未満含む。
本発明およびその特許請求の範囲の目的上、周期表グループの番号付けは、Chemical and Engineering News, v.63(5), pg.27 (1985)に記載されたものを使用する。したがって、「4族金属」は、周期表第4族からの元素、例えば、Hf、Ti、またはZrである。
「オレフィン」(代替的に「アルケン」と呼ばれる)は、少なくとも1つの二重結合を有する炭素と水素の直鎖(または直鎖状;linear)、分枝(または分枝状;branched)、または環状化合物である。本明細書およびそれに添付された請求の範囲において、ポリマーまたはコポリマーがオレフィンを含むと言及される場合、かかるポリマーまたはコポリマー中に存在するオレフィンは、オレフィンの重合形態である。例えば、コポリマーが35wt%~55wt%の「エチレン」含有量を有すると言われる場合、コポリマー中の繰り返し単位は重合反応においてエチレンから誘導され、当該誘導単位はコポリマーの重量を基準にして、35wt%~55wt%存在すると理解される。「ポリマー」は、同一または異なる繰り返し単位を2つ以上有する。「ホモポリマー」は、同じである繰り返し単位を有するポリマーである。「コポリマー」とは、互いに異なる2つ以上の繰り返し単位を有するポリマーをいう。「ターポリマー」とは、互いに異なる3つの繰り返し単位を有するポリマーをいう。したがって、本明細書で使用されるコポリマーの定義には、ターポリマー等が含まれる。繰り返し単位に言及するために使用される「異なる」は、繰り返し単位が少なくとも1つの原子によって互いに異なるか、または異性的に異なることを示す。「エチレンポリマー」または「エチレンコポリマー」は、少なくとも50モル%のエチレン誘導単位を含むポリマーまたはコポリマーであり、「プロピレンポリマー」または「プロピレンコポリマー」は、少なくとも50モル%のプロピレン誘導単位を含むポリマーまたはコポリマーであり、等々である。
用語「α-オレフィン」は、その構造RC=CHにおいて末端炭素炭素二重結合を有するオレフィンを指し、ここでRおよびRは独立して水素または任意のヒドロカルビル基であり得る;好ましくはRは水素、Rはアルキル基である)。直鎖α-オレフィン」は、Rが水素であり、Rが水素または直鎖アルキル基である、本段落で定義されたα-オレフィンである。
本開示の目的のために、エチレンは、α-オレフィンとみなされるものとする。
本明細書で使用される場合、特に指定しない限り、用語「C」は、分子当たりn個の炭素原子を有する炭化水素を意味し、ここでnは正の整数である。
用語「炭化水素」は、炭素に結合した水素を含む化合物のクラスを意味し、(i)飽和炭化水素化合物、(ii)不飽和炭化水素化合物、および(iii)炭化水素化合物(飽和および/または不飽和)の混合物を含み、nの異なる値を有する炭化水素化合物の混合物も包含される。同様に「C~C」基又は化合物は、m~yの範囲のその総数で炭素原子を含む基又は化合物を指し、従って、C~C50アルキル基は、1~50の範囲のその総数で炭素原子を含むアルキル基を意味する。
用語「基」、「ラジカル」、及び「置換基」は、互換的に使用してもよい。
用語「ヒドロカルビルラジカル」、「ヒドロカルビル基」または「ヒドロカルビル」は、互換的に使用してもよく、水素原子および炭素原子のみからなる基を意味するように定義される。例示的なヒドロカルビルは、直鎖、分枝、または環状であってよく、環状の場合には、芳香族または非芳香族であるC~C100ラジカルである。このようなラジカルの例には、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシル、オクチルシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル等のアルキル基、フェニル、ベンジル、ナフチル等のアリール基等があるが、それらに限定されるものではない。
特に断りのない限り、(例えば、「置換されたヒドロカルビル」の定義等。)、用語「置換された」は、少なくとも1つの水素原子が、例えば、ヒドロカルビル基、ヘテロ原子、またはヘテロ原子を含む基、例えばハロゲン(Br、Cl、FまたはI等)または-NR 、-OR、-SeR、-TeR、-PR 、-AsR 、-SbR 、-SR、-BR 、-SiR 、-GeR 、-SnR 、-PbR 、-(CH)q-SiR 等の少なくとも1つの機能基等の、少なくとも1つの水素ではない基と交換されていたことを意味し、ここでqは1~10であり、各Rは独立して水素、ヒドロカルビルまたはハロカルビル基であり、2以上のRが共に置換または非置換完全飽和、部分不飽和、芳香環または多環構造を形成してもよい)または少なくとも一つのヘテロ原子がヒドロカルビル環内に挿入されていてもよい。
用語「置換ヒドロカルビル」は、ヒドロカルビルラジカルの少なくとも1つの水素原子が少なくとも1つのヘテロ原子(例えば、ハロゲン、例えば.Br、Cl、FまたはI)またはヘテロ原子含有基(例えば、官能基、例えば、-NR 、-OR、-SeR、-TeR、-PR 、-AsR 、-SbR 、-SR、-BR 、-SiR .-GeR 、-SnR 、-PbR 、-(CH)q-SiR 等であり、ここでqは1~10であり、各Rは独立して水素、ヒドロカルビルまたはハロカルビルラジカル、2以上のRが共に置換または非置換完全飽和、部分不飽和または芳香環状または多環式の構造を形成してもよい)、または少なくとも一つのヘテロ原子がヒドロカルビル環内に挿入されているものであってもよい。
用語「置換芳香族、」は、ヒドロカルビル、置換ヒドロカルビル、ヘテロ原子またはヘテロ原子含有基で置き換えられた1個以上の水素基を有する芳香族基を意味する。
「ハロカルビル」とは、ハロゲン置換されたヒドロカルビル基である。
本開示の目的のために、触媒化合物に関連して、用語「置換された」は、水素基がヒドロカルビル基、ヘテロ原子、またはハロゲン(Br、Cl、FまたはI等)若しくは-NR 、-OR、-SeR、-TeR、-PR 、-AsR 、-SbR 、-SR、-BR 、-SiR 、-GeR 、-SnR 、-PbR 、-(CH)q-SiR 等の少なくとも一つの官能基等のヘテロ原子を含む基に置換されているということを意味し、ここでqは1~10、各Rは独立して水素、ヒドロカルビルまたはハロカルビルラジカルであり、2つ以上のRが一緒になって置換または非置換の完全飽和、部分不飽和、または芳香環式または多環式環構造を形成してもよい)、または少なくとも1つのヘテロ原子がヒドロカルビル環内に挿入されているものであってもよい。
用語「アルコキシ」又は「アルコキシド」及びアリールオキシ又はアリールオキシドは、酸素原子に結合したアルキル又はアリール基、例えば酸素原子に結合したアルキルエーテル又はアリールエーテル基/ラジカルを意味し、アルキル基がC~C10ヒドロカルビルであるものを含むことができる。アルキル基は、直鎖、分岐、または環状のいずれであってもよい。アルキル基は、飽和であっても不飽和であってもよい。好適なアルコキシおよびアリールオキシラジカルの例としては、メトキシ、エトキシ、n-プロポキシ、iso-プロポキシ、n-ブトキシ、iso-ブトキシ、sec-ブトキシ、tert-ブトキシ、フェノキシル等を挙げることができる。
用語「アルキルラジカル」、及び「アルキル」は、本開示を通じて言換え可能に使用される。本開示の目的のために、「アルキルラジカル」は、直鎖、分枝、または環状であり得るC~C100アルキルであると定義される。そのようなラジカルの例としては、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピルを挙げることができる。n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソアミル、ヘキシル、オクチルシクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロオクチル、およびそれらの置換類似体等を含むことができる。置換アルキルラジカルは、アルキルラジカルの少なくとも1つの水素原子が、ヒドロカルビル基、ヘテロ原子、または例えばハロゲン(Br、Cl、F、I等)または-NR 、-OR、-SeR、-TeR、-PR 、-AsR 、-SbR 、-SR、-BR 、-SiR 、-GeR 、-SnR 、-PbR 、-(CH)q-SiR 等の少なくとも1つの官能基等の基を含むヘテロ原子を含む基、等の少なくとも一つの非水素基で置換されたラジカルであり、ここでqは1~10、各Rは独立して水素、ヒドロカルビル又はハロカルビルラジカルであり、2つ以上のRがともに置換または非置換の完全飽和、部分不飽和、または芳香環式または多環式環構造を形成してもよい)、または少なくとも1つのヘテロ原子がヒドロカルビル環内に挿入されているものであってもよい。
用語「アリール」または「アリール基」は、芳香環(典型的には6個の炭素原子で形成される)およびその置換された変種、例えばフェニル、2-メチル-フェニル、キシリル,4-ブロモ-キシリル等を意味する。同様に、ヘテロアリールとは、環状炭素原子(または2つまたは3つの環状炭素原子)がN、O、またはS等のヘテロ原子で置換されたアリール基を意味する。本明細書で使用する場合、用語「芳香族」は、芳香族複素環配位子(またはリガンド;ligand)と同様の特性および構造(ほぼ平面状)を有する複素環置換基であるが定義上は芳香族ではない疑似芳香族複素環を示すこともある。
命名されたアルキル、アルケニル、アルコキシド、またはアリール基の異性体が存在する場合(例えば、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル)その基の一メンバー(例えば、n-ブチル)への言及は、その系統における残りの異性体(例えばiso-ブチル、sec-ブチル、tert-ブチル)を明示的に開示するものとする。同様に、特定の異性体(例えば、ブチル)を特定せずにアルキル、アルケニル、アルコキシド、またはアリール基への言及は、すべての異性体(例えば、n-ブチル、iso-ブチル、sec-ブチル、およびtert-ブチル)を明示的に開示しているものとする。
所定のグループ内からの複数の項目の選択に言及する場合、用語「独立して」は、第1の項目に対する選択された選択肢が、任意の第2または後続の項目の選択に必ずしも影響を与えないことを意味する。すなわち、所与のグループ内の複数の項目の独立した選択は、個々の項目が互いに同じであっても異なっていてもよいことを意味する。
本明細書では、以下の略語が使用され得る。Meはメチル、Etはエチル、Prはプロピル、c-Prはシクロプロピル、n-Prはn-プロピル、i-Prはイソプロピル、Buはブチル、n-Buはノルマルブチル、i-Buはイソブチル、s-Buはsec-ブチル、t-Buはtert-ブチル、Octはオクチル、Phはフェニルであ。MAOはメチルアルモキサン、dmeは1,2-ジメトキシエタン、p-t-Buはパラターシャリーブチル、TMSはトリメチルシリル、TIBALはトリイソブチルアルミニウム、TNOALはトリ(n-オクチル)アルミニウム、p-Meはパラメチル、BzおよびBnはベンジル(すなわち、CHPh)、THF(thfともいう)はテトラヒドロフラン、RTは室温(特に指示しない限り23℃である)、tolはトルエン、EtOAcは酢酸エチル、Cbzはカルバゾール、Cyはシクロヘキシルである。
本明細書において、触媒は、触媒、触媒前駆体、前触媒化合物、触媒化合物または遷移金属化合物として記載することができ、これらの用語は互換的に使用される。
「アニオン性配位子」は、金属イオンに1対以上の電子を供与する負に帯電した配位子である。「中性ドナー(または供与体;donor)配位子」は、金属イオンに1つ以上の対の電子を供与する中性に帯電した配位子である。
「環原子」という用語は、環状環構造の一部である原子を意味する。この定義によれば、ベンジル基は6個の環原子を有し、テトラヒドロフランは5個の環原子を有する。
複素環は、環原子上の水素が複素原子で置換された複素原子置換環とは対照的に、環構造中に複素原子を有する環である。例えば、テトラヒドロフランはヘテロ環であり、N,N-ジメチルアミノフェニルはヘテロ原子置換された環である。
ポリマー出発物質
ポリマー出発材料は、解重合することができる任意の適切なポリマー(またはそのブレンド)、例えば、解重合して環状オレフィンを形成することができるポリマーを含むことができる。本開示のポリマーは、典型的には、閉環メタセシスを受けることができる不飽和ポリマーである。少なくとも1つの実施形態において、ポリマーは、ポリペンテナマー、ポリヘキセナマー、ポリヘプテナマー、またはポリオクテナマーを含んでもよい。ポリマーはまた、天然ゴム、ブチルゴム(例えば、sBR)、ポリイソプレン、またはポリブタジエンゴム(不飽和鎖の異性化がRCMと逐次タンデムで起こる場合)を含んでもよい。
ポリマーは、ポリアルケナマー、例えばポリペンテナマー、ポリヘキセナマー、ポリヘプテナマー、ポリオクテナマー、ポリノネナマー、ポリデセナマー、ポリウンデセナマー、ポリドデセナマー、ポリトライセナマー、ポリテトラデセナマー、ポリペンタデセナマーおよびそれらのコポリマーを含む不飽和ポリマーであり得る。例えば、ポリマーは、シクロペンテン-シクロオクテンROMPコポリマー(=CH-(CH-CH=CH-(CH-CH=)であり得、解重合によりシクロペンテンおよびシクロオクテン生成物が提供され得る。直鎖モノマー(例えば、直鎖1,6-ヘプタジエンおよび/または直鎖1,6-ヘプタジエン)を用いてADMET(非環状ジエンメタセシス)により形成されるポリマーが挙げられる。1,6-ヘプタジエンおよび/または1,9-デカジエン)を用いてADMET(非環状ジエンメタセシス)により形成されたポリマーは、解重合により環状モノマー(シクロペンテンおよび/またはシクロオクテン等)を生成することができる。このように、本開示の解重合プロセスは、ポリマー中間体(解重合プロセスの出発材料として)を介して環状オレフィンの新たな供給源を提供する。さらに、環状ジエン出発材料を使用して本開示のポリマーを形成する場合、シクロデカジエン、シクロドデカジエン、またはシクロテトラデカジエン等のジエン出発材料の使用は、解重合時に、それぞれ高収率のシクロペンテン、シクロヘキセン、およびシクロヘプテンを形成し得る、ポリマー中間体を提供することができる。
少なくとも1つの実施形態において、本開示のポリマーは、約10,000g/mol~約2,000,000g/mol、例えば、約10,000g/mol~約500,000g/mol、例えば、約15,000g/mol~約450,000g/mol、例えば約20,000g/mol~約400,000g/mol、例えば約25,000g/mol~約350,000g/mol、例えば約30,000g/mol~約300,000g/mol等である。
少なくとも1つの実施形態において、本開示のポリマーは、約1,000g/mol~約1,500,000g/mol、例えば約2,000g/mol~約300,000g/mol、例えば約2,500g/mol~約200,000g/mol、例えば約5,000g/mol~約100,000g/mol、例えば約7,500g/mol~約75,000g/mol、例えば約9,000g/mol~約50,000g/mol等である。
少なくとも1つの実施形態において、本開示のポリマーは、約10,000g/mol~約1,000,000g/mol、例えば約15,000g/mol~約500,000g/mol、例えば約15,000g/mol~約450,000g/mol、例えば約20,000g/mol~約400,000g/mol、例えば約25,000g/mol~約350,000g/mol、例えば約30,000g/mol~約300,000g/mol等である。あるいは、本開示のポリマーは、約600,000g/mol~約3,000,000g/mol、例えば約700,000g/mol~約2,500,000g/mol、例えば約800,000g/mol~約2,000,000g/mol、例えば約900,000g/mol~約1,500,000g/mol等の500,000g/molより大きなMzを有することが可能である。
少なくとも1つの実施形態において、本開示のポリマーは、約1~約15、例えば約1~約8、例えば約2~約7、例えば約3~約6.5、例えば約3.5~約6、代替的に約1.5~約2.5のMw/Mn(PDI)値を有している。
さらに、本開示のポリマーは、約-50℃~約30℃、例えば約-45℃~約-20℃、代替的に約0℃~約30℃のTm(℃)を有することができる。
少なくとも1つの実施形態において、本開示の不飽和ポリマーは、式(I):
Figure 2023527426000004
で表されるポリペンテナマーである。nは正の整数である。一実施形態では、nは、約1~約50,000、例えば、約1,000~約10,000、例えば、約5,000~約8,000等である。R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、Rの各々は独立して水素、C~C40ヒドロカルビル、またはRおよびR、RおよびR、RおよびR、またはRおよびRは共に結合して飽和もしくは不飽和環状C~C10ヒドロカルビルを形成している。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R3、’、R、R’、R、R’、RおよびR’の各々は、独立して水素またはC~C10ヒドロカルビルである。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R及びR’の各々は、水素である。RおよびRは、水素であり得る。RおよびR10は、それぞれ独立に、水素またはエンドキャップ(または末端キャップ;end cap)である。エンドキャップとしては、エーテル、アミン、アリール、またはカルボン酸を含む。エーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ペンチルエーテル、またはヘキシルエーテルを含む。
少なくとも1つの実施形態において、本開示の不飽和ポリマーは、式(V):
Figure 2023527426000005
で表されるポリオクテナマーである。nは正の整数である。一実施形態では、nは、約1~約50,000、例えば、約1,000~約10,000、例えば、約5,000~約8,000である。R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、およびRの各々は独立して水素、C1~40ヒドロカルビル、またはRとR、RとR、RとR、またはRとRが共に結合して飽和または不飽和環状C~C10ヒドロカルビルを形成している。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、RおよびR’の各々は、独立して水素またはC~C10ヒドロカルビルである。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R及びR’の各々は、水素である。RおよびRは、水素であり得る。RおよびR10は、それぞれ独立に、水素またはエンドキャップである。エンドキャップとしては、エーテル、アミン、アリール、またはカルボン酸を含む。エーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ペンチルエーテル、またはヘキシルエーテルを含む。
少なくとも1つの実施形態において、本開示の不飽和ポリマーは、式(III):
Figure 2023527426000006
で表されるポリオクタジエンマー(ポリブタジエン)である。nは正の整数である。一実施形態では、nは、約1~約50,000、例えば、約1,000~約10,000、例えば、約5,000~約8,000等である。R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、およびRの各々は、独立して水素、C~C40ヒドロカルビル、またはRおよびR、またはRおよびRは共に結合して飽和もしくは不飽和環状C~C10ヒドロカルビルを形成している。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、およびR’の各々は、独立して、水素または
~C10ヒドロカルビルである。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、およびR’の各々は、水素である。R及びRは、水素であり得る。RおよびRは、独立して、水素またはエンドキャップである。エンドキャップとしては、エーテル、アミン、アリール、またはカルボン酸を含む。エーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ペンチルエーテル、またはヘキシルエーテルを含む。
少なくとも1つの実施形態において、ポリマーは、ポリ-[シクロペンテン]-[シクロオクテン]が式(IV):
Figure 2023527426000007
で表されるものである。n、m、およびzの各々は、正の整数である。一実施形態では、nは約1~約25,000、例えば約500~約5,000、例えば約2,500~約4,000である。mは約1~約25,000、例えば約500~約5,000、例えば約2,500~約4,000である。zは約1~約5,000、例えば約100~約3,000、例えば約300~1,000である。R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、R14’、R15、R15’、R16、及びR16’はそれぞれ独立して水素、C~C40ハイドロカルビルであり、またはRとR、RとR、RとR、RとR、RとR、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R14とR15、またはR15とR16が共に結合して飽和または不飽和環状C~C10ヒドロカルビルを形成している。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、R14’、R15、R15’、R16、及びR16’はそれぞれ独立して、水素またはC~C10ヒドロカルビルである。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、R14’、R15、R15’、R16、およびR16’は各々が、水素である。RおよびRは、水素であり得る。RおよびR10は、それぞれ独立に、水素またはエンドキャップである。エンドキャップとしては、エーテル、アミン、アリール、またはカルボン酸を含む。エーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ペンチルエーテル、またはヘキシルエーテルを含む。
少なくとも1つの実施形態において、ポリマーは、ポリ-[シクロペンテン]-[シクロオクテン]が式(V):
Figure 2023527426000008
で表されるものである。n、m、およびzの各々は、正の整数である。一実施形態では、nは約1~約25,000、例えば約500~約5,000、例えば約2,500~約4,000である。mは約1~約25,000、例えば約500~約5,000、例えば約2,500~約4,000である。zは約1~約5,000、例えば約100~約3,000、例えば約300~1,000である。R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、及びR14’はそれぞれ独立して水素、C~C40ヒドロカルビル、またはRとR、RとR、RとR、RとR、RとR、R11とR12、またはR13とR14が共に結合して飽和または不飽和環状C~C10ヒドロカルビルを形成している。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、およびR14’はそれぞれ独立して水素またはC~C10ヒドロカルビルである。少なくとも1つの実施形態において、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R’、R、R、R11、R11’、R12、R12’、R13、R13’、R14、及びR14’はそれぞれ、水素である。RおよびRは、水素であり得る。RおよびR10は、それぞれ独立に、水素またはエンドキャップである。エンドキャップとしては、エーテル、アミン、アリール、またはカルボン酸を含む。エーテルとしては、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル、ペンチルエーテル、またはヘキシルエーテルを含む。
上記式(I)~(V)で表されるポリマーは、任意の適切な量のシス型炭素-炭素二重結合およびトランス型炭素-炭素二重結合を有していてもよい。一般に、トランス型コンフォメーションは熱力学的に有利であり、ポリマーのトランス型炭素-炭素二重結合は、典型的にはポリマーの全二重結合の50%以上を構成するようなものである。それにもかかわらず、本開示のプロセスの環状オレフィンの高収率に鑑みると、不飽和ポリマー出発材料のシス対トランス含有量は、単にプロセスの反応速度に影響を与え得るだけであり、環状オレフィン生成物の全体的収率にはほとんど影響を与えないことが見出された。
ポリマー出発材料は、加硫された(例えば、架橋された)ものであっても、加硫されていないものであってもよい。ポリマー出発材料は、合成され得るかまたはポリマー供給源から得られるような、任意の適切な供給源から得ることができる。例えば、ポリマーは、タイヤの様々な部分、例えば、タイヤ、タイヤトレッド、タイヤサイドウォール、タイヤ用ワイヤースキム、及びリトレッドタイヤ用クッションガムから得ることができる。代替的にまたは追加的に、ポリマーは、ホース、シール、ガスケット、防振物品、トラック、ブルドーザー等のトラック推進機器用のトラックパッド、例えばエンジンマウント、地震安定剤、スクリーン等の採掘装置、採掘装置ライニング、コンベヤベルト、シュートライナー、スラリーポンプライナー、インペラ等の泥ポンプ部品、バルブシート、バルブボディ、ピストンハブ、ピストンロッド、プランジャー、スラリーを混合する等の各種用途向けインペラとスラリーポンプインペラ、粉砕機ライナー、サイクロンおよびハイドロサイクロン、伸縮継手、ポンプ(浚渫ポンプ、船外機ポンプなど)、ホース(浚渫ホース、船外機ホースなど)のライニング、その他の海洋機器などの海洋機器、船舶用、石油用、航空宇宙等のシャフトシール、プロペラシャフト、例えば、オイルサンドおよび/またはタールサンドを搬送する配管用ライニング、および他の用途等、から得てもよい。ポリマーは、ローラー、カム、シャフト、パイプ、車両用トレッドブッシュなどの任意の適切な部分から得ることができる。
ポリマー出発原料の他の供給源としては、成形品を含み得る。成形品は、射出成形、ガスアシスト射出成形、押出ブロー成形、射出ブロー成形、射出延伸ブロー成形、圧縮成形、回転成形、発泡成形、熱成形、シート押出、及びプロファイル押出を含むがこれらに限定されない任意の適切な成形工程を用いて生産されたものである。ポリマーは、任意の適切な手段によって望ましい最終使用物品に成形されたものであってもよい。適する例としては、熱成形、真空成形、ブロー成形、回転成形、スラッシュ成形、トランスファー成形、ウェットレイアップ又はコンタクト成形、キャスト成形、コールドフォーミングマッチダイ成形、射出成形、スプレー技術、プロファイル共押出、又はそれらの組合せが挙げられる。
ポリマーは、メルトブロー、スパンボンド、フィルムアパーチャリング、及びステープルファイバーカーディングを用いて形成されたもの等、適切な不織布又は繊維から得てもよい。ポリマー出発材料の他の供給源は、自動車オーバーシュート部品(例えば、ドアハンドル及びダッシュボード、計器パネル及び室内ドアスキン等のスキン)、家具ハンドル、エアバッグカバー、歯ブラシハンドル、靴底、グリップ、スキン、おもちゃ、家電成形品及びフェイシア、ガスケット、家具成形品等を含む。他の供給源は、、オーニングおよびキャノピー(被覆布)、テント/タープの被覆布カバー、カーテンの押出ソフトシート、保護布被覆布、バンパーフェイシア、インパネおよびトリムスキン、自動車内装用被覆布、ジオテキスタイル、家電ドアガスケット、ライナー/ガスケット/マット、ホースおよびチューブ、注射器のプランジャーチップ、軽量コンベアベルトのPVC代替品、粘度を下げるための濃縮ゴムの改質剤、単層屋根用組成物、レクリエーションおよびスポーツ用品、ペン、カミソリ、歯ブラシ、取っ手等用グリップ等、を含む。ポリマーの他の供給源は、船舶用ベルト、ピロータンク、ダクト、ダンネージバッグ、建築用トリムおよびモールディング、折りたたみ式収納容器、合成ワインコルク、点滴・輸液バッグ、検査用手袋等を含む。ポリマーの他の供給源は、調理器具、収納用品、玩具、医療デバイス、滅菌可能な医療デバイス、滅菌容器、シート、木箱、容器、包装、ワイヤおよびケーブルのジャケット、パイプ、地膜、スポーツ用品、椅子マット、チューブ、プロファイル、器具試料ホルダーおよび試料窓、屋外家具、例えば、庭具、遊具、自動車、ボート、水車部品および他のこのような物品を含む。特に、ポリマーの供給源は、バンパー、グリル、トリム部品、ダッシュボード及び計器パネル、外装ドア及びフード部品、スポイラー、風防、ハブキャップ、ミラーハウジング、ボディパネル、保護サイドモール、並びに自動車、トラック、ボート、及び他の車両に関連する他の内部及び外部部品等の自動車部品を含むことができる。その他のポリマーの供給源は、歯ブラシ等のパーソナルケア製品、玩具、小型家電、パッケージ、キッチン用品、スポーツ・レジャー用品、家電製品、医療用チューブ、工業用ホース、シャワー用チューブ等を含む。
加硫処理
上述したように、本開示のポリマー出発材料は、加硫ポリマーであり得る。加硫ポリマーは、典型的には、架橋ポリマーを形成するために、様々な硬化剤のいずれかを用いて形成される。例示的な硬化剤は、紫外線硬化、硫黄硬化系、フェノール樹脂硬化系、過酸化物硬化系、ヒドロシリル化およびシラングラフト/湿気硬化等のケイ素含有硬化系を含むことができる。
加硫は、ポリマー、任意選択の他のポリマー(例えば、ポリプロピレン)、及び硬化剤を、ロールミル、安定剤、バンバリーミキサー、ブラベンダーミキサー、連続混合機、混合押出機等の従来の混合装置において高温で混合することにより、効果を得ることができる。
いくつかの実施形態において、有用な過酸化物硬化剤は、有機過酸化物を含むことができる。有機過酸化物の例は、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイドt-ブチルクミルパーオキサイド、α,α-ビス(tert-ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン(DBPH)、1,1-ジ(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、n-ブチル-4-4-ビス(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、過酸化ベンゾイル、過酸化ラウロイル、過酸化ジラウロイル、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3、およびこれらの混合物を含む。また、ジアリルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、ジアルキルパーオキサイド、ヒドロパーオキサイド、パーオキシケタルおよびこれらの混合物も使用してもよい。有用な過酸化物およびその加硫における使用プロセスは、米国特許第5,656,680号明細書に開示されている。第5,656,693号に開示されており、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、過酸化物硬化剤は、助剤と組み合わせて採用することができる。助剤の例は、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルリン酸、硫黄、N-フェニルビスマレアミド、ジアクリレート亜鉛、ジメタクリル酸亜鉛、ジビニルベンゼン、1,2-ポリブタジエン、トリメチロールプロパントリメタクリレート、テトラメチレングリコールジアクリレート、3官能アクリル酸エステル、ジペンタエリスリトールペンタクリレート、多官能アクリレート、遅延型シクロヘキサンジメタノールジアクリレートエステル、多官能メタクリレート、アクリレートおよびメタクリレート金属塩、およびキノンジオキシム等のオキシム等を含む。なお、混合及び動的加硫は、窒素雰囲気中で行ってもよい。
代替的に、硫黄源を使用して架橋を作用させてもよい。硫黄源の例には、元素状硫黄を含む。
代替的に、架橋は、例えば近紫外線、極紫外線、軟X線、硬X線、ガンマ線、及び高エネルギーガンマ線等の可視光よりも大きい周波数を有する電磁放射線にポリマーを暴露することによって達成されてもよい。いくつかの実施形態では、架橋は、電子ビーム放射線、又は「e-ビーム」放射線によって達成される。
電子ビーム放射線は、一般に、その低い浸透性と高い線量率によって特徴付けられる電離エネルギーの一形態である。電子は、パルス状または連続的なビームを生成することができる加速器と呼ばれる装置によって生成することができる。「ビーム」という用語は、電子に曝されるあらゆる領域を含むことを意味し、それは集束した点から線または場のようなより広い領域まであり得る。電磁波への曝露時に架橋を促進するために、光開始剤をコポリマー(又はICP)に添加してもよい(例えば、混合してもよい)。適する光開始剤は、ケトン(1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン等)、2,2-ジエトキシアセトフェノン、4’-ヒドロキシ-3’,5’-ジメチルアセトフェノン、2,2-ジメトキシ-2-フェニルアセトフェノン、又は1-ベンゾイルシクロヘキサノールが挙げられる。
架橋度を決定する方法は、米国特許第4,311,628号に開示されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態において、ポリマーは、完全に架橋されているか、または部分的に架橋されている。例えば、ポリマーは、約5.9wt%以下、例えば約5wt%以下、例えば約4wt%以下、例えば約3wt%以下が、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第5,100,947号及び第5,157,081号に記載されているように、23℃でシクロヘキサンにより抽出可能な架橋度を有するように部分架橋することができる。これらの実施形態または他の実施形態において、ポリマーは、コポリマーの約94wt%超、例えば約95wt%超、例えば約96wt%超、例えば約97wt%超が、23℃でシクロヘキサンに不溶である程度まで架橋される。
本開示のポリマー出発材料は、部分的に加硫することができる。「部分的に加硫された」ポリマーは、加硫に続いて、架橋性コポリマーの5重量%(wt%)以上が沸騰キシレン中で抽出可能であるものである。例えば、部分的に加硫されたポリマー出発材料は、沸騰キシレンでポリマー試料から抽出可能な架橋性ポリマーの少なくとも5wt%および20wt%未満、または30wt%未満、または50wt%未満を有することが可能である。
添加剤
本開示のポリマー出発材料(例えば、加硫ゴム)は、1つ以上の添加剤を含んでもよい。添加剤は、強化及び非強化充填剤、酸化防止剤、安定剤、加工油(又は他の希釈剤)、相溶化剤、滑剤(例えば、オレアミド)、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、ワックス、充填剤及び/又は顔料のカップリング剤、顔料、難燃剤、抗酸化剤、若しくは他の加工助剤、又はそれらの組み合わせ(複数)等を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、ポリマー出発材料は、充填剤及び着色剤を含んでもよい。例示的な材料は、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、タルク、二酸化チタン又はカーボンブラック等の無機充填剤を含む。チャネルブラック、ファーネスブラック、サーマルブラック、アセチレンブラック、ランプブラック等、任意のタイプのカーボンブラックが存在し得る。
いくつかの実施形態では、ポリマー出発材料は、炭酸カルシウム、三水酸化アルミニウム(「ATH」)または水酸化マグネシウム等の水和水を含む無機クレー等の難燃剤を含んでもよい。
いくつかの実施形態では、ポリマー出発材料は、二酸化チタン又はチヌビン(Tinuvin)(登録商標)XT-850等のUV安定剤を含んでもよい。さらに他の添加剤は、酸化防止剤及び/又は熱安定剤を含んでもよい。例示的な実施形態において、加工及び/又はフィールド熱安定剤は、BASF社から入手可能なイルガノックス(IRGANOX)(登録商標)B-225及び/又はイルガノックス(登録商標)1010を含んでもよい。
いくつかの実施形態において、ポリマー出発材料は、ポリマー加工添加剤を含んでもよい。これらのポリマー樹脂は、約500dg/分以上、例えば約750dg/分以上、例えば約1000dg/分以上、例えば約1200dg/分以上、例えば約1500dg/分以上であるメルトフローレートを有することができる直鎖ポリマー及び分岐ポリマーの双方を含むことができる。様々な分枝状または様々な直鎖ポリマー加工添加物の混合物、ならびに直鎖および分枝状ポリマー加工添加物の両方の混合物を採用することができる。直鎖ポリマー加工添加剤は、ポリプロピレンホモポリマーを含むことができ、分岐状ポリマー加工添加剤は、ジエン変性ポリプロピレンポリマーを含むことができる。
ポリマー出発材料中に存在し得る充填剤および拡張剤としては、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、タルク、二酸化チタン、カーボンブラック、核剤、マイカ、木粉等の従来の無機物およびそれらのブレンド、ならびに無機および有機ナノスコピック充填剤等を挙げることができる。
ポリマーブレンド
いくつかの実施形態では、ポリマー出発材料は、1つ以上の追加のポリマーをさらに含むことができる。追加のポリマーは、第1のポリマーと加硫された形態で含み得る。代替的に、第1のポリマーと追加のポリマーの混合物は、未加硫であってもよい。解重合については、追加のポリマーは、解重合して環状オレフィンを形成してもよく、本開示の触媒の存在下で反応しなくてもよく、または反応して他の生成物を形成してもよい。好ましくは、追加のポリマーは、本開示の触媒の存在下で、環状オレフィンを形成するために反応するか、または非反応性である。好ましくは、追加のポリマーは、本開示の触媒の存在下で反応して環状オレフィンを形成するか、または非反応性である。追加のポリマーは、ポリエチレン、アイソタクチックポリプロピレン、高度アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン、プロピレンとエチレンとのランダムコポリマー、および/またはブテン、および/またはヘキセン、ポリブテン、エチレン酢酸ビニル、LDPE、LLDPE、HDPE、エチレン酢酸ビニル、エチレンメチルアクリレート、アクリル酸コポリマー、ポリメタクリル酸または高圧のフリーラジカル法により重合可能なその他のポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリブテン-1、アイソタクチックポリブテン、ABS樹脂、エチレン-プロピレンゴム(EPR)、加硫EPR、EPDM、ブロックコポリマー、スチレン系ブロックコポリマー、ポリアミド、ポリカーボネート、PET樹脂、架橋ポリエチレン、エチレンとビニルアルコールのコポリマー(EVOH)、ポリスチレン等の芳香族モノマーのポリマー、ポリ-1エステル、ポリアセタール、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレングリコール、及び/又はポリイソブチレン等を含むことができる。
いくつかの実施形態では、追加のポリマーは、ブレンド中のポリマーの重量を基準にして、0.1~99wt%、例えば0.1~60wt%、例えば0.1~50wt%、例えば1~30wt%、例えば1~20wt%、例えば1~10wt%で上記ブレンドに存在する。
上述したブレンドは、ポリマーを(上述したように)1つ以上の追加のポリマーと混合することによって、反応器を直列に接続して反応器ブレンドを作ることによって、または同じ反応器で2つ以上の触媒を使用してポリマーの複数の種を製造することによって、製造することができる。ポリマーは、押出機に入れる前にともに混合することができ、または押出機内で混合してもよい。
ブレンドは、従来の装置及びプロセスを用いて形成してもよく、例えば、個々の成分をドライブレンドし、続いてミキサーで溶融混合することによって、又は、例えば、バンバリーミキサー、ハーケミキサー、ブラベンダー内部ミキサー、又は、重合プロセスの直接下流で使用される配合押出機及びサイドアーム押出機(フィルム押出機のホッパーでの樹脂の粉末又はペレットの配合が含まれていてよい)等の混合機で直接成分を共に混合することによって、形成してもよい。さらに、ブレンド、ブレンドの1つ以上の成分中、および/またはフィルム等のブレンドから形成される製品中に、所望により添加剤(例えば、上記のような)が含まれていてもよい。そのような添加剤は、例えば、充填剤;酸化防止剤(例えば、Ciba-Geigyから入手可能なイルガノックスTM 1010又はイルガノックスTM 1076等のヒンダードフェノール);ホスファイト(例えば、Ciba-Geigyから入手可能なイルガホス(IRGAFOS)TM 168);凝集防止添加剤;ポリブテン、テルペン樹脂、脂肪族および芳香族炭化水素樹脂、アルカリ金属およびグリセロールステアレート、および水添ロジン等の粘着付与剤;紫外線安定剤;熱安定剤;アンチブロッキング剤;離型剤;帯電防止剤;顔料;着色剤;染料;ワックス;シリカ;充填剤;タルク;および同様のものを含む。
ポリマーの異性化及び解重合プロセス
本開示の環状オレフィンは、ポリマー出発材料が触媒化合物(触媒が担持触媒である場合には任意に担体材料を有する)と接触するプロセスを用いて製造してもよい。触媒化合物と任意選択の担体材料は、任意の順序で組み合わせてもよく、ポリマー出発材料と接触させる前に典型的には組み合わされる。触媒化合物は、ポリマーの異性化および/または解重合を促進し、環状オレフィン生成物を提供することができる。
実施形態において、ポリマー出発材料が製造物品から得られるポリマーである場合(例えば、ポリマー出発材料が上記のような物品から得られるリサイクルを意図したポリマー出発材料)、ポリマー物品は任意に、例えば粉砕、乳鉢と乳棒、ブランジャー、切断、凍結乾燥等の任意の適切な方法を使用して、より小さな粒子に粉砕することができる。形成される粒子のサイズが小さいほど、より速い解重合を促進する。有利には、本開示の触媒がポリマー出発材料中に存在する添加剤からの触媒毒に抵抗する性質があるため、異性化及び/又は解重合の前に粒子はほとんど又は全く前処理(例えば、金属の除去、高温での脱硫等)を必要としない場合がある。
本明細書のいくつかの実施形態は、解重合が、以下を含む閉環メタセシス反応であるプロセスに関する。(i)任意に硬化した不飽和ポリマー出発材料を、閉環メタセシス反応が起こることを可能にするのに十分な条件下及び時間、メタセシス触媒と接触させること、および(ii)閉環メタセシス生成物を得ること(閉環メタセシス生成物が不飽和ポリマーのモノマー単位であり、ポリマー出発材料の量を基準にして、50mol%より大きい収率、例えば60mol%より大きい収率、例えば70mol%より大きい収率、例えば75mol%より大きい収率、例えば80mol%より大きい収率、例えば90mol%より大きい収率、例えば95mol%より大きい収率、例えば99mol%より大きい収率、例えば99.9mol%より大きい収率で得られる)。
少なくとも1つの実施形態において、反応物(例えば、メタセシス触媒;不飽和ポリマー、任意選択の希釈剤等)は、反応容器内で、20℃~300℃(例えば20℃~200℃、例えば30℃~100℃、例えば40℃~60℃、代替的に55℃~85℃)の温度で、及び/又は0.1psig~1,000psi(0.7kPa~6.9MPa)(例えば20~400psi(0.14MPa~2.8MPa)、例えば50~250psi(0.34MPa~1.7MPa))、及び/又は0.5秒~48時間(0.25秒~5時間等、例えば30分~2時間等の滞留時間)と組み合わされる。
閉環メタセシスの少なくとも1つの実施形態において、触媒は、反応器に供給される不飽和ポリマーのモルを基準にして、不飽和ポリマー1モルあたり0.001ナノモルの遷移金属から不飽和ポリマー1モルあたり1ミリモルの遷移金属で存在する。代替的に、触媒は、反応器に供給される不飽和ポリマーのモルを基準にして、不飽和ポリマー1モルあたり0.01ナノモルの遷移金属から不飽和ポリマー1モルあたり0.1ミリモルの遷移金属、代替的に不飽和ポリマー1モルあたり0.1ナノモルの遷移金属から不飽和ポリマー1モルあたり0.075ミリモルの遷移金属で存在する。
本開示のプロセスは、バッチ式、半バッチ式又は連続式とすることができる。本明細書で使用される場合、連続的という用語は、中断又は停止することなく動作するシステムを意味する。例えば、環状オレフィンを製造する連続プロセスは、反応物が1つ以上の反応器に継続的に導入され、ポリマー生成物が継続的に取り出されるものである。
解重合(および任意に異性化)のためのプロセスは、ガラスライニング、ステンレス鋼、または同様のタイプの反応装置のような任意の適切な反応容器で実施してもよい。有用な反応容器には、反応器(連続撹拌槽反応器、バッチ反応器、反応性押出機、パイプ、またはポンプ、連続流固定床反応器、スラリー反応器、流動床反応器、および触媒蒸留反応器を含む)が含まれる。反応ゾーンは、過度の温度変動を制御するため、または反応温度の「暴走」を防止するために、1つまたは複数の内部および/または外部熱交換器を備えてもよい。
解重合(または異性化)において採用される触媒の量は、実施可能なメタセシス反応を提供する任意の量である。ポリマーの(ポリマー出発材料の)モノマー単位のモル数と触媒のモル数の比は、典型的には約10:1より大きく、例えば約100:1より大きく、例えば約1000:1より大きく、例えば約10,000:1より大きく、例えば約25,000:1より大きく、例えば約50,000:1より大きく、例えば約100,000:1より大きくすることができる。代替的に、ポリマーのモノマー単位と触媒のモル比は、約10,000,000:1未満、例えば約1,000,000:1未満、例えば約500,000:1未満である。
バッチ式反応器における試薬と触媒の接触時間は、環状オレフィン生成物が得られるのであれば、任意の時間とすることができる。一般に、反応器における接触時間は、約5分より大きく、例えば約10分より大きい。一般に、反応器における接触時間は、約25時間未満、例えば、約15時間未満、例えば、約10時間未満である。代替的に、任意の異性化および/または解重合は、25時間を超える範囲の連続プロセスとして実施される。
少なくとも1つの実施形態において、反応物(例えば、メタセシス触媒;ポリマー出発材料)は、反応容器内で、20℃~300℃の温度で組合せられる。(例えば20~200℃、例えば30~100℃、例えば55~85℃)、および0.1~1000psi(0.7kPa~6.9MPa)(例えば20~400psi(0.14MPa~2.8MPa)、例えば50~250psi(0.34MPa~1.7MPa))、0.5秒~48時間(例えば0.25~5時間、例えば2~4時間)の滞留時間。
典型的には、ポリマー出発物質の変換は、解重合可能なポリマーのモル数を基準にして、約50モル%より大きい、例えば約60モル%より大きい、例えば約70モル%より大きい、例えば約80モル%より大きい、例えば約90モル%より大きい、例えば約95モル%より大きいものである。
少なくとも1つの実施形態において、プロセスは溶液プロセスであるが、バルクプロセス又は高圧プロセスであってもよい。(均質プロセスは、生成物の少なくとも90wt%が反応媒体に可溶であるプロセスであると定義される)。また、バルク均質プロセスも使用できる。(バルクプロセスは、反応器に供給される全ての反応物の濃度が70体積%以上であるプロセスと定義される)。代替的に、反応媒体中に希釈剤は存在しないか、または添加されない(触媒または他の添加物のための担体として使用される任意の少量、または反応物と共に典型的に見られる量を除く)。
少なくとも1つの実施形態において、異性化または解重合は、スラリープロセスとして行われる。例えば、オイル又はワックスが攪拌希釈剤及び潤滑剤として使用され、ポリマー出発物質及び/又は触媒は、希釈剤中で不均一(または不均質;heterogeneous)である。
少なくとも1つの実施形態において、解重合のためのポリマー出発材料の供給濃度は、供給流の総量を基準にして、60体積%以下の希釈剤、例えば40体積%以下、又は例えば20体積%以下である。少なくとも1つの実施形態において、解重合は、バルクプロセスで実行される。
異性化及び/又は解重合に適した希釈には、非配位性の不活性液体を含む。例としては、直鎖及び分岐鎖炭化水素、例えばイソブタン、ブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ドデカン、及びそれらの混合物、、シクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタン、およびこれらの混合物等の環状および脂環式炭化水素、例えば市販されているもの(アイソパー(Isopar)(商標登録)、スペクトラシン(SpectraSyn)2またはスペクトラシン(SpectraSyn)4)、過ハロゲン化炭化水素、例えばペルフルオロ化C4-10アルカン、クロロベンゼン、および芳香族およびアルキル置換芳香族化合物、例えばベンゼン、トルエン、メシチレン、およびキシレン等を含む。適切な希釈剤は、モノマーまたはコモノマーとして作用し得る液体オレフィンも含まれ、エチレン、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセン、1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、1-オクテン、1-デセン、およびこれらの混合物である。少なくとも1つの実施形態において、脂肪族炭化水素希釈剤は、イソブタン、ブタン、ペンタン、イソペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、ヘプタン、オクタン、ドデカン、およびそれらの混合物、環状および脂環式炭化水素、例えばシクロヘキサン、シクロヘプタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロヘプタンおよびこれらの混合物、の希釈剤として使用される。別の実施形態では、希釈剤は芳香族ではなく、例えば、芳香族は希釈剤の重量に基づいて1wt%未満、例えば0.5wt%未満、例えば0wt%未満で希釈剤に存在する。
いくつかの実施形態では、オイル又はワックスが希釈剤として使用される。有利には、オイルまたはワックス希釈剤は、典型的には、低分子量希釈剤(ヘキサン等)よりも高い沸点を有し、これにより、解重合中に形成される環状オレフィン生成物が反応混合物から容易に単離される。オイルおよびワックス希釈剤は、環状オレフィン生成物が反応器から連続的に除去される連続プロセスにおいて特に有利である。
ワックスは、パラフィンワックスであり得る。パラフィンワックスは、Sonneborn,LLCからのソノジェル(SONO JELL)(登録商標)4及びソノジェル(登録商標)9等のソノジェル(登録商標)パラフィンワックスが含むことができる。少なくとも1つの実施形態において、スラリーは、5wt%以上、例えば10wt%以上、例えば25wt%以上、例えば40wt%以上、例えば50wt%以上、例えば60wt%以上、例えば70wt%以上、のワックスを有する。少なくとも1つの実施形態において、ワックスは、約0.7g/cm(100℃)~約0.95g/cm(100℃)、例えば、約0.75g/cm(100℃)~約0.87g/cm(100℃)の密度を有する。ワックスは、5mm/s(100℃)~約30mm/s(100℃)の動粘度を有することができる。ワックスは、約200℃以上、例えば、約225℃以上、例えば、約250℃以上の沸点を有することができる。ワックスは、約25℃~約100℃、例えば約35℃~約80℃の融点を有することができる。
パラフィンワックスは、Sonneborn,LLCからのソノジェル(登録商標)4及びソノジェル(登録商標)9等のソノジェル(登録商標)パラフィンワックスを含むことができる。ソノジェル(登録商標)パラフィンワックスは、通常、10wt%以上のワックスと最大90wt%の鉱油を含む組成物である。例えば、ソノジェル(登録商標)パラフィンワックスは、20wt%のワックスと80wt%のミネラルオイルであり得る。少なくとも1つの実施形態において、スラリーは、5wt%以上、例えば10wt%以上、例えば25wt%以上、例えば40wt%以上、例えば50wt%以上、例えば60wt%以上、例えば70wt%以上、のワックスを有する。
鉱油は、ASTM D4052による25℃で0.85g/cm~0.9g/cmの密度、例えば0.86g/cm~0.88g/cmを有することが可能である。鉱油は、ASTM D341による25℃で150cSt~200cSt、例えば160cSt~190cSt、例えば約170cStの動粘度を有することができる。鉱油は、ASTM D2502による400g/mol~600g/mol、例えば450g/mol~550g/mol、例えば約500g/molの平均分子量を有し得る。少なくとも1つの実施形態において、鉱油は、Sonneborn,LLCからのハイドロブライト(HYDROBRITE)(登録商標)380 POホワイト鉱油(「HB380」)である。
少なくとも1つの実施形態において、解重合触媒の活性は、少なくとも800g-環状オレフィン/g-触媒/時間、例えば1,000g-環状オレフィン/g-触媒/時間以上、例えば1,200g-環状オレフィン/g-触媒/時間以上、例えば1,600g-環状オレフィン/g-触媒/時間以上である。
開環メタセシス重合とは異なり、本開示の閉環メタセシス解重合は、クエンチ剤を添加しないことが可能である。クエンチ剤は、重合を終了させ、ポリマー生成物にエンドキャップを提供するために開環メタセシス重合において典型的に使用される。開環メタセシス重合において典型的に使用されるクエンチ剤は、典型的には、エーテル、ビニレンカーボネート、3H-フラノン、アミン、またはベンザルデヒドルである。同様に、ポリオレフィンを形成するオレフィン重合とは異なり、本開示の解重合は、水素、スカベンジャー、促進剤、改質剤、連鎖移動剤、還元剤、酸化剤、アルミニウムアルキル、またはシランを添加しないことが可能である。例えば、オレフィン重合では、生成されるポリオレフィンの分子量を制御するために、一般的に水素が使用される。
スラリー相の解重合
スラリー解重合は、固体、粒子状ポリマーの懸濁液が、触媒が添加された液体希釈剤中に導入されるように実施することができる。希釈剤を含む懸濁液は、反応器から断続的または連続的に除去され、そこで揮発性成分がポリマーおよび触媒から分離される。上述したように、希釈剤は、ワックスまたはオイル、あるいは他の適切な希釈剤(ヘキサン等)であってもよい。採用される希釈剤は、解重合の条件下で液体であり、比較的不活性であることが好ましい。
実施形態において、本明細書の解重合技術は、粒子形態解重合、又は温度がポリマーが溶液になる温度以下に維持されるスラリープロセスと称される。スラリープロセスの非限定的な例としては、攪拌槽プロセスが挙げられる。
別の実施形態では、スラリープロセスは、ループまたは管状反応器において連続的に実施される。触媒は、希釈剤中のスラリーとして、または乾燥した自由流動粉末として、反応器ループに規則的に注入され、それ自体は希釈剤中の解重合ポリマー粒子の循環スラリーで満たされている。
スラリーは、一定の間隔で、または連続的に、加熱された低圧フラッシュ容器、回転式乾燥機および窒素パージカラムに順に反応器から排出され、低沸点希釈剤および/または環状オレフィン生成物を残りのポリマー出発材料および/または触媒から除去する。
溶液解重合
少なくとも1つの実施形態において、解重合工程(及び/又は任意の異性化工程)は、溶液解重合工程である。
溶液解重合は、ポリマーが不活性希釈剤のような液体解重合媒体に溶解する解重合プロセスである。溶液解重合は、典型的には均質である。均質な解重合とは、ポリマー出発材料が解重合媒体に溶解しているものである。溶液解重合は、供給されるポリマー、環状オレフィン生成物、及び触媒材料が、濃度勾配を低減又は回避するように撹拌され、環状オレフィン生成物が希釈剤として作用する連続反応器において解重合することを含み得る。希釈剤は、触媒担体として導入することも可能である。希釈剤は、圧力および温度に応じて、気相または液相として導入することができる。有利には、希釈剤は液相に保たれ、液体として導入することができる。希釈剤は、重合反応器への供給物中に導入することができる。
本明細書に記載のプロセスは、バッチ式(例えば、バッチ、半バッチ)又は連続プロセスで実施することができる溶液解重合プロセスであり得る。好適な反応器は、タンク、ループ、及びチューブ設計を含み得る。少なくとも1つの実施形態において、プロセスは連続的な様式で実行され、直列構成の二重ループ反応器が使用される。少なくとも1つの実施形態において、プロセスは連続的に行われ、直列構成の二重連続攪拌槽反応器(CSTR)が使用される。さらに、プロセスは連続的に実行され、管状反応器が使用され得る。別の実施形態では、プロセスは連続式で行われ、1つのループリアクターおよび1つのCSTRが直列構成で使用される。このプロセスはまた、バッチ式に行うことができ、1つの攪拌槽反応器を使用することができる。
解重合触媒
市販のゴムは一般的に多くの異なる種類の(時には多量の)添加物を含むので、触媒の触媒毒に対する耐性は、リサイクルゴムの工業的なスケールアップにとって重要な考慮事項となり得る。本開示の解重合プロセスに使用される触媒は、例えばゴムを前処理することなく市販のゴムの存在下にあるとき、触媒被毒の傾向が低くなり得ることが発見された。また、本開示の解重合触媒は、加硫(例えば、部分的、高度、または完全に架橋された)ゴムであっても、高収率で環状オレフィンを提供できることが見出された。
本開示の触媒は、長い触媒寿命を有し得、これは、本開示のプロセスの工業的なスケールアップのためのプロセス及び経済的な利点を提供する。それにもかかわらず、本開示の触媒はまた、触媒の金属を触媒配位子から再生することによって(例えば、最終的な不活性化(もしあれば)に応じて)改修され得る。触媒金属は単離され、新しい解重合触媒を形成することができる。
さらに、いくつかの実施形態において、本開示の触媒は、環状オレフィンの形成のための(2)閉環メタセシスに加えて、(1)ポリマー異性化という二重機能を提供し得ることが発見された。二重機能は、例えば閉環メタセシスのために最終的に不活性化する触媒が、それでもなおポリマー異性化のために活性である可能性があるという点で有利である。代替的に、また、閉環メタセシス触媒に加え、異性化触媒を使用することも可能である。以下のスキーム1は、ポリアルケナマーの異性化および解重合を行い、1,2-ジメチルシクロペンテンと3-メチルシクロペンテンの混合生成物を提供する非限定的な例である。
スキーム 1
Figure 2023527426000009
いくつかの実施形態では、本開示の解重合触媒は、解重合だけでなく異性化処理も行うことができる。
環状オレフィンを形成するための本開示の解重合触媒は、メタセシス触媒であり得る。 いくつかの実施形態において、メタセシス触媒は、式(VI)で表される。
Figure 2023527426000010
ここで
Mは、Ru等の8族金属、またはOsであり、
XおよびXは、独立して、ハロゲン(塩素等)、アルコキシドまたはトリフラート等の任意のアニオン性配位子であり、またはXおよびXは、ジアニオン性基を形成するために結合されてもよく、最大30個の非水素原子の単一環または最大30個の非水素原子の多核環系を形成してもよく、
LおよびLは、独立して、中性2電子ドナー、例えば、ホスフィンまたは
N-ヘテロ環状カルベンであり、LおよびLは、結合して、30個までの非水素原子の単環または30個までの非水素原子の多核環系を形成していてもよく、
LおよびXは、結合して多座配位のモノアニオン性基を形成してもよく、および30個までの非水素原子の単環または30個までの多核環系を形成してもよく、
およびXは、結合して多座配位のモノアニオン基を形成してもよく、30個までの非水素原子の単環または30個までの多核の環系を形成してもよく、
およびRは、独立して、水素またはC~C30置換もしくは非置換のヒドロカルビル(C~C30置換もしくは非置換のアルキルまたは置換もしくは非置換のC~C30アリール等)であり、
とLまたはXが結合して、30個までの非水素原子の単環または30個までの非水素原子の多核環系を形成してよく、
およびLまたはXは、30個までの非水素原子の単環または30個までの非水素原子の多核環系を形成するために結合されてもよい。
例示的なアルコキシドには、アルキル基がフェノール、置換フェノール(ここで、フェノールは1、2、3、4または5までのC~C12ヒドロカルビル基で置換されていてもよい)またはC~C10ヒドロカルビル、例えばC~C10アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルまたはフェニル等であるものが含まれる。
例示的なホスフィンは、式PR’R’R’で表される。ここでR’は第二級アルキルまたはシクロアルキル(例えばC~C12第二級アルキルまたはシクロアルキル)であり、R’とR’はアリール、C~C10第一級アルキル、第二級アルキルまたはシクロアルキルである。R’およびR’は同じであっても異なっていてもよい。示的なホスフィンは、P(シクロヘキシル)、P(シクロペンチル)3、および/またはP(イソプロピル)を含むことができる。
例示的なトリフレートは、式(VII)で表される。
Figure 2023527426000011
ここで、Rは水素またはC~C30ヒドロカルビル基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチルまたはフェニルのようなC~C12アルキル基である。
例示のN-ヘテロ環状カルベンは、式(VIII)または式(IX)で表される。
Figure 2023527426000012
または
Figure 2023527426000013
ここで
各Rは独立して、1~40個の炭素原子を有するヒドロカルビル基または置換ヒドロカルビル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル(iso-ブチルおよびn-ブチルを含む)、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、オクチル、シクロオクチル、ノニル、デシル、シクロデシル、ドデシル、シクロドデシル、メシチル、アダマンチル、フェニル、ベンジル、トルイル、クロロフェニル、フェノール、置換フェノールまたはCHC(CH等、および
各Rは、水素、ハロゲン、またはC~C12ヒドロカルビル基、例えば、水素、臭素、塩素、メチル、エチル、プロピル、ブチル、またはフェニルである。
他の有用な実施形態では、式(VIII)または(IX)のカルベンに結合したN基の1つは、S、O、またはP原子、例えばS原子で置換されている。
他の有用なN-ヘテロ環状カルベンおよびそれらのより重い類似体は、Hermann,W.A.Chem.Eur.J.,1996,2,772頁および1627頁;Enders,D.et al.Angew.Chem.Int.Ed.,1995,34,1021頁;Alder R. W.,Angew.Chem.Int.Ed.,1996,35,1121頁;Bertrand,G.et al.,Chem.Rev.,2000,100,39頁、およびZabula,A.V.et al.,Eur.J.Inorg.Chem.2008,5165頁に記載されている。
少なくとも1つの実施形態において、メタセシス触媒は、
トリシクロヘキシルホスフィン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)イミダゾール-2-イリデン][3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン]ルテニウム(II)ジクロライド、
トリシクロヘキシルホスフィン[3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン][1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン]ルテニウム(II)ジクロライド、
トリシクロヘキシルホスフィン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン][(フェニルチオ)メチレン]ルテニウム(II)ジクロライド、
ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)-3-フェニル-1H-インデン-1-イリデンルテニウム(II)ジクロライド、
1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチルエネルテニウム(II)ジクロライド、又は
[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]-[2-[[(4-メチルフェニル)イミノ]メチル]-4-ニトロフェノリル]-[3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン]ルテニウム(II)クロライドのうち1つ以上である。
少なくとも1つの実施形態において、触媒は、1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチルエネルテニウム(II)ジクロリドおよび/またはトリシクロヘキシルホスフィン[3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン][1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-4,5-ジヒドロイミダゾール-2-イリデン]ルテニウム(II)ジクロリドである。
別の実施形態では、メタセシス触媒は、上記式(VI)で表され、ここで、MはOsまたはRuであり、Rは水素であり、XおよびXは異なっていても同じであってもよく、任意のアニオン性配位子であり、LおよびLは異なっていても同じであってもよく、任意の中性電子ドナーであり、Rは水素、置換または非置換のアルキル、あるいは置換または非置換のアリールであってもよい。Rは、水素、C~C20アルキル、またはアリールであってよい。C~C20アルキルは、任意に、1つ以上のアリール、ハライド(またはハロゲン化物;halide)、ヒドロキシ、C~C20アルコキシ、またはC~C20アルコキシカルボニル基で置換されていてもよい。アリールは、任意に、1つ以上のC~C20アルキル、アリール、ヒドロキシ、C~Cアルコキシ、アミノ、ニトロ、またはハライド基で置換されていてもよい。LおよびLは、式PR’R’R’のホスフィンであり得、ここでR’は第二級アルキルまたはシクロアルキルであり、R’およびR’はアリール、C~C10第一級アルキル、第二級アルキル、またはシクロアルキルである。R’とR’は同じであっても異なっていてもよい。LとLは同じであることができ、-P(シクロヘキシル)、-P(シクロペンチル)、または-P(イソプロピル)である。XとXは同じであることができ、塩素であることができる。
別の実施形態では、メタセシス触媒は、式(X)で表されるルテニウムおよび/またはオスミウムカルベン化合物である。
Figure 2023527426000014
ここで、MはOsまたはRu、例えばRuであり、X、X、L、およびLは式(X)について上述した通りであり、およびRおよびR10は異なっていても同じでもよく、水素、置換または非置換のアルキル、または置換または非置換のアリールであってもよい。R及びR10基は、任意に、アルコール、チオール、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、イミン、アミド、ニトロ、カルボン酸、ジスルフィド、炭酸塩、イソシアナート、カルボジイミド、カルボアルコキシ、およびハロゲン基のうち1つ以上の官能基を含んでいても良い。このような化合物およびその合成は、特に、米国特許第6,111,121号に記載されている。
別の実施形態では、本明細書で有用なメタセシス触媒は、米国特許第6,111,121号;5,312,940号;5,342,909号;7,329,758号;5,831,108号;5,969,170号;6,759,537号;6,921,735号;および米国特許公開第2005-0261451号に記載のいずれの触媒であってもよく、これらに限定されないが、ベンジリデン-ビス(トリシクロヘキシルホスフィン)ジクロロルテニウム、
ベンジリデン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2イミダゾリジニルイデン]ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム、
ジクロロ(o-イソプロポキシフェニルメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)、
(1,3-ビス-(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン)ジクロロ(o-イソプロポキシフェニルメチレン)ルテニウム、
1,3-ビス(2-メチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ(2-イソプロポキシフェニルメチレン)ルテニウム(II)、
[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ[3-(2-ピリジニル)プロピルリデン]ルテニウム(II)、
[1,3-ビス(2-メチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ(フェニルメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)、
[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ(3-メチル-2-ブテニリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)、および
[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ(ベンジリデン)ビス(3-ブロモピリジン)ルテニウム(II)である。
別の実施形態では、メタセシス触媒は、式(XI)
Figure 2023527426000015
で表される。
ここで
は、8族金属、例えばRuまたはOs、例えばRuであり、
およびX1*は、独立して、ハロゲン(塩素等)、アルコキシドまたはアルキルスルホネート等の任意のアニオン性配位子であり、またはXおよびX1*が結合してジアニオン性基を形成してもよく、最大30個の非水素原子の単一環または最大30個の非水素原子の多核環系を形成してもよく、
は、N-R**、O、P-R**、またはS、例えばN-R**またはO(R**は、C~C30ヒドロカルビルまたは置換ヒドロカルビル、例えばメチル、エチル、プロピルまたはブチル)であり、
は、水素、またはメチル等のC~C30ヒドロカルビルまたは置換ヒドロカルビルであり、
は、水素またはメチル等のC~C30ヒドロカルビルまたは置換ヒドロカルビルであり、
1*、R2*、R3*、R4*、R5*、R6*、R7*およびR8*は、独立して、水素、またはメチル、エチル、プロピルもしくはブチル等のC~C30ヒドロカルビルもしくは置換ヒドロカルビル、例えば、R1、R2*、R3*およびR4*はメチルであり、
各R9*およびR13*は、独立して、水素、またはC~C30ヒドロカルビルもしくは置換ヒドロカルビル、例えばC~Cヒドロカルビル、例えばエチルであり、
10*、R11*、R12*は、独立して、水素、またはC~C30ヒドロカルビルもしくは置換ヒドロカルビル、例えば、水素またはメチルであり、
各Gは、独立して、水素、ハロゲン、またはC~C30置換もしくは非置換のヒドロカルビル(例えば、C~C30置換もしくは非置換のアルキルまたは置換もしくは非置換のC~C30アリール)であり、および
任意の2つの隣接するR基は、最大8個の非水素原子の単環または最大30個の非水素原子の多核環系を形成してもよい。
任意の2つの隣接するR基は、5~8個の非水素原子を有する縮合環を形成してもよい。非水素原子はCおよび/またはOであってよい。隣接するR基は5~6個の環原子、例えば5~6個の炭素原子の縮合環を形成していてもよい。隣接するとは、互いに隣接して位置する任意の2つのR基を意味し、例えば、R3*とR4*は環を形成することができ、及び/又はR11*とR12*は環を形成することができる。
少なくとも1つの実施形態において、メタセシス触媒化合物は、
2-(2,6-ジエチルフェニル)-3,5,5,5-テトラメチルピロリジン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチレンルテニウムジクロライド、
2-(メシチル)-3,3,5,5-テトラメチルピロリジン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチレンルテニウムジクロライド、
2-(2-イソプロピル)-3,3,5,5-テトラメチルピロリジン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチレンルテニウムジクロライド、
2-(2,6-ジエチル-4-フルオロフェニル)-3,3,5,5-テトラメチルピロリジン[2-(i-プロポキシ)-5-(N,N-ジメチルアミノスルホニル)フェニル]メチレンルテニウムジクロリド、またはそれらの混合物のうち一つ以上を含む。
このようなメタセシス触媒に関するさらなる情報については、2009年11月9日に出願されたUSSN 61/259,514の優先権と利益を主張し、2010年11月3日に出願されたUSSN 12/939054を参照されたい。上記で命名された触媒の多くは、シグマ・アルドリッチ社(ミズーリ州セントルイス)又はストレム・ケミカルズ社(マサチューセッツ州ニューベリーポート)から一般に入手可能である。
少なくとも1つの実施形態において、メタセシス触媒は、式(XII)で表される8族金属錯体
Figure 2023527426000016
を含み、
ここで
M”は、8族金属(例えば、Mは、ルテニウムまたはオスミウム、例えばルテニウム)であり、
各X”は、独立して、アニオン性配位子(例えば、ハライド、アルコキシド、アリールオキシド、およびアルキルスルホネートからなる群より選択される、例えば、ハライド、例えば塩化物)であり、
R”およびR”は、独立して、水素、C~C30ヒドロカルビル、およびC~C30置換ヒドロカルビルからなる群から選択され(例えば、R”およびR”は、メチル、エチル、プロピル.イソプロピル、ブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロオクチル、およびそれらの置換類似体および異性体、例えばtert-ブチル、sec-ブチル、シクロヘキシル、およびシクロオクチルから成る群から選択される)、
R”及びR”は、独立して、水素、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基、及びハライドからなる群から選択され(例えば、R”及びR”は独立して、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロオクチル、およびそれらの置換類似体と異性体、例えばtert-ブチル、sec-ブチル、シクロヘキシル、およびシクロオクチルから成る群から選択される)、および
L”は中性ドナー配位子であり、例えばL”はホスフィン、スルホン化ホスフィン、ホスファイト、ホスフィナイト、ホスホナイト、アルシン、スチビン、エーテル、アミン、イミン、スルホキシド、カルボキシル、ニトロシル、ピリジン、チオエステル、シクロカルベン、及びこれらの置換類似体、例えばL”は、ホスフィン、スルホン化ホスフィン、N-ヘテロ環状カルベン、環状アルキルアミノカルベン、およびそれらの置換類似体からなる群より選択される(例えば、L”はホスフィン、N-ヘテロ環状カルベン、環状アルキルアミノカルベン、およびそれらの置換類似体から選択される)。
「環状カルベン」は、電子の単独対を特徴とする中性の二配位炭素中心を有する環状化合物として定義され得る。このような環状カルベンは、下記式(XIII)
Figure 2023527426000017
で表し得る。
ここで
nは、C、Si、N、P、O、およびSからなる群から選択される1~4個の環原子からなる連結基であり、利用可能な原子価は、H、オキソ、ヒドロカルビル、または置換ヒドロカルビル基によって任意に占有され、例えばnは、H、オキソ、ヒドロカルビル、または置換ヒドロカルビル基によって占有される利用可能な原子価を有する2つの炭素の環原子を含み、例えばnがC、Cまたはそれらの置換版であり、
各Eは、C、N、S、O、およびPからなる群から独立して選択され、利用可能な原子価は、Lx、Ly、Lz、およびLz’によって任意に占められ、例えば、少なくとも1つのEはCであり、例えば、1つのEはCで、他のEはNであり、例えば、両方のEがCであり、および
Lx、Ly、Lz、およびLz’は、水素、ヒドロカルビル基、および置換ヒドロカルビル基を含む群から独立して選択され、例えばLx、Ly、Lz、およびLz’は、1~40個の炭素原子を有するヒドロカルビル基、および置換ヒドロカルビル基を含む群から独立して選択され、例えばLx、Ly、Lz、およびLz’は、独立して、C1~10アルキル、置換C1~10アルキル、C2~10アルケニル、置換C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、置換C2~10アルキニル、アリール、および置換アリールからなる群から選択され、例えばLx、Ly、Lz、およびLz’は、独立して、メチル、エチル、プロピル、ブチル(イソブチルおよびn-ブチルを含む)、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、オクチル、シクロオクチル、ノニル、デシル、シクロデシル、ドデシル、シクロドデシル、メシチル、アダマンチル、フェニル、ベンジル、トルイル、クロロフェニル、2,6-ジエチルフェニル、2,6-ジイソプロピルフェニル、2-イソプロピルフェニル、2-エチル-6-メチルフェニル、3,5-ジタブチルフェニル、2-tert-ブチルフェニル、および2,3,4,5,6-ペンタメチルフェニルからなる群から選択される。有用な置換基としては、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、オキソ、アミノ、イミン、窒素複素環、ヒドロキシ、チオール、チオノ、リン、およびカルベン基等を含む。
実施形態において有用な環状カルベンの例としては、
Figure 2023527426000018
を含み、
ここで、Lx、Ly、およびLzは、上記で定義された通りである。いくつかの実施形態では、Lx、Ly、Lz、およびLz’の少なくとも2つが結合して3~12員スピロ環を形成してもよく、利用可能な原子価は、H、オキソ、ハロゲン、ヒドロカルビル基または置換ヒドロカルビル基によって任意に占有されていている。有用な置換基としては、C1~10アルキル、C2~10アルケニル、C2~10アルキニル、アリール、C1~10アルコキシ、C2~10アルケニルオキシ、C2~10アルキニルオキシ、アリールオキシ、C2~10アルコキシカルボニル、C1~10アルキルチオ、C1~10アルキルスルホニル、フルオロ、クロロ、ブロモ、ヨード、オキソ、アミノ、イミン、窒素複素環、ヒドロキシ、チオル、チオノ、リン、およびカルベン基が挙げられる。
例示的な環状カルベンは、N-ヘテロ環状カルベン(NHC)が含む。本開示の目的のために、NHCは、各EがNであり、N上の利用可能な原子価がLxおよびLyによって占有される、上記式(XIII)に記載されるタイプの環状カルベンである。例示的なNHCは、式
Figure 2023527426000019
で表し得て、
ここで
n、Lx、およびLyは、式(XIII)において上述したとおりである。
いくつかの特に有用なNHCは、
Figure 2023527426000020
を含み、
ここで、LxおよびLyは上記の通りである。
他の有用なNHCには、Hermann,W.A.Chem.Eur.J.1996,2,772 and 1627;Enders,D.et al.,Angew.Chem.Int Ed.1995,34,1021;Alder R.W.,Angew.Chem.Int.Ed.1996,35,1121; USSN 61/314,388;およびBertrand,G.et al.,Chem.Rev.2000,100,39に記載されている。
例示的な環状カルベンは、環状アルキルアミノカルベン(CAACs)を含む。本明細書のすべての実施形態において、CAACsは、上記の式(XIII)に記載のタイプの環状カルベンであり、一方のEがNであり、他方のEがCであり、NおよびC上の利用可能な原子価がLx、Ly、およびLzによって占有される。CAACは、式
Figure 2023527426000021
で表し得る。
ここで
n、Lx、Ly、およびLzは、式(XIII)において上述したとおりである。
いくつかの特に有用なCAACは、
Figure 2023527426000022
を含む。
他の有用なCAACには、
米国特許第7,312,331号;
USSN 61/259,514;および
Bertrandら、Angew.Chem. Int. Ed., 2005, 44, 7236-7239に記載されている。
本開示の実施形態において有用な他のカルベンは、チアゾリジデン、P-ヘテロ環状カルベン(PHC)、およびシクロプロペニリデンを含む。
式(XII)の8族金属錯体に関して、ホスフィン配位子(PHR”R”)およびL”は、中性ドナー配位子である。いくつかの実施形態では、L”は、式PHR”R”を有するホスフィンであってもよい。このような実施形態では、8族金属錯体は、式(XIV)
Figure 2023527426000023
で表してもよい。
ここで
M”は、8族金属(例えば、Mは、ルテニウムまたはオスミウムであり、例えば、ルテニウム等)であり、
各X”は、独立して、アニオン性配位子(例えば、ハライド、アルコキシド、アリールオキシド、およびアルキルスルホネートからなる群より選択される、例えば、ハライド、例えば、塩化物)である。
R”およびR”は、独立して、水素、C~C30ヒドロカルビル、およびC~C30置換ヒドロカルビルから成る群から選択され(例えば、R”およびR”は、独立して、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロオクチル、およびそれらの置換類似体および異性体、例えばtert-ブチル、sec-ブチル、シクロヘキシル、およびシクロオクチルから成る群から選択される)、および
R”、R”、R”、およびR”は、水素、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基、およびハライド(例えばR”、R”、R”、およびR”は独立してメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、tert-ブチル、sec-ブチル、ペンチル、シクロペンチル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、オクチル、シクロオクチル、および例えばtert-ブチル、sec-ブチル、シクロヘキシル、及びシクロオクチルからなる群から選択される、それらの置換類似体及び異性体、からなる群より選択される)から成る群から選択される。
L”が式PHR”R”を有するホスフィンである実施形態に関して、いくつかの実施形態では、少なくとも1つのホスフィン配位子は第二級ホスフィン配位子である。中性ドナー配位子の少なくとも1つが第二級ホスフィン配位子であるそのような実施形態では、R”及びR”、又はR”及びR”は、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基、及びハライドからなる群から選択される。特定の実施形態において、両方のドナー配位子は第二級ホスフィン配位子であり、R”、R”、R”、およびR”は、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基、およびハライドからなる群より選択される。
L”が式PHR”R”を有するホスフィンである実施形態に関して、特定の実施形態では、少なくとも1つのドナー配位子が第一級ホスフィン配位子である。ホスフィン配位子の少なくとも1つが第一級ホスフィン配位子であるそのような実施形態では、R”及びR”のうちの1つ、又はR”及びR”のうちの1つは、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基及びハライドからなる群から選択される。特定の実施形態では、両方のドナー配位子が第一級ホスフィン配位子であり、R”及びR”の一方、並びにR”及びR”の一方は、C~C12ヒドロカルビル基、置換C~C12ヒドロカルビル基、及びハライドからなる群から選択される。
いくつかの実施形態において、R”及びR”は環を形成する。L”が式PHR”R”を有するホスフィンである実施形態に関して、特定の実施形態では、R”とR”が環を形成する。さらに他の実施形態では、R”およびR”が環を形成し、R”およびR”が環を形成する。他の実施形態では、R”、ならびにR”およびR”の少なくとも1つが環を形成し、それによってキレートホスフィン配位子を形成してもよい。他の実施形態では、R”と、R”及びR”の少なくとも1つとが環を形成していてもよく、それによってキレートホスフィン配位子を形成してもよい。
特定の実施形態において、8族金属錯体は、
[HP(tert-ブチル)Ru(C)Cl]、
[HP(tert-ブチル))Ru(C)Cl]、
[HP(シクロヘキシル)Ru(C)Cl]、
[HP(シクロヘキシル))Ru(C)Cl]、
[HP(シクロペンチル)Ru(C)Cl]、
[HP(シクロペンチル))Ru(C)Cl]、
[HP(n-ブチル)Ru(C)Cl]、
[HP(n-ブチル))Ru(C)Cl]、
[HP(sec-ブチル)Ru(C)Cl]、
[HP(sec-ブチル))Ru(C)Cl]、および
これらのフッ化物および臭化物誘導体(例えば、上記の一欄中のClがF、Br、ClF、ClBrまたはFBrに置き換えられている)から選択される。
ある実施形態では、メタセシス触媒は、US8,329,921、US8,519,147、US2011/0112349、US8,809,563、US9,024,034、US8,557,902、US2012/0077945、US8,524930、US9,181,360、US8,623,962、US8,063,232、US8,604,148、およびUS9,714,393に記載のものから選択してもよい。
特定の実施形態において、本開示のプロセスにおいて採用される触媒は、固体担体に結合しているか、または固体担体上に堆積していてもよい。特に、メタセシス触媒は、固体担体に結合されるか、または固体担体上に堆積されてもよく、これにより、触媒の回収が簡略化され得る。さらに、担体は、触媒の強度および耐消耗性を増加させることができる。適切な触媒担体には、限定されないが、シリカ;アルミナ;シリカ-アルミナ;ゼオライトおよび他の結晶性多孔質アルミノシリケートを含むアルミノシリケート;ならびにチタニア;ジルコニア;酸化マグネシウム;炭素;および官能化架橋ポリスチレン、例えば、クロルメチル官能化架橋ポリスチレン等の架橋ポリマー樹脂;シリカまたはアルミナ等の架橋ポリマー樹脂がある。メタセシス触媒は、例えば含浸、イオン交換、沈着-沈殿、および蒸着等、当業者に公知の任意の方法によって担体上に堆積させるてもよい。代替的に、メタセシス触媒等の触媒の成分は、1つ以上の共有化学結合を介して担体に化学的に結合してもよく、例えば、触媒は、メタセシス触媒の配位子の1つ以上の置換基との1つ以上の共有結合により固定化されてもよい。例えば、メタセシス触媒は、シリカ担体に担持されていてもよい。さらに、メタセシス触媒は、触媒を形成する前に固体担体上に予め担持されていてもよい。代替的に、担持された触媒はその場で(またはin situ)生成されてもよい。
触媒担体を使用する場合、本開示のメタセシスプロセスがメタセシス生成物に進行する限り、触媒化合物は、任意の量で触媒担体に担持されてもよい。一般に、触媒化合物は、触媒+担体の総重量に対する、ルテニウムまたはオスミウム等の8族金属等の遷移金属の重量に基づく量で担体に担持される。触媒化合物は、触媒+担体の重量に基づいて、第8族金属の約0.01wt%より大きい量、例えば、第8族金属の約0.05wt%より大きい量で担体上に担持されてもよい。一般に、触媒化合物は、第8族金属の約20wt%未満、および例えば第8族金属の約10wt%未満の量で担体に担持される。
本開示の方法で利用される触媒化合物が固体触媒担体に結合または堆積される実施形態では、固体触媒担体は触媒化合物を不均一にする。
特定の実施形態では、本開示のプロセスで採用される触媒は、金属酸化物ベースの不均一触媒である。特に、メタセシス触媒は、WO/Al、MoO/Al、WO/SiO、MoO/SiO、担持Re、またはそれらの組合せであってもよい。
異性化触媒
上述したように、閉環メタセシス触媒に加えて、異性化触媒を使用することができる。異性化触媒は、ルテニウム系触媒等のRCM触媒、Ru水素化物部位を特徴とするそれらの分解体、および/またはナノ粒子等のルテニウム金属種を含む。メタセシス活性ルテニウム化合物およびその分解または不活性化の生成物の異性化役割は、Fogg,D.E.et al.,ChemCatChem,2016,8,2446(Catalyst Decomposition during Olefin Metathesis Yields Isomerization-Active Ruthenium Nanoparticles)およびJensen,V.R.,J.Am.Chem.Soc.,2017,139,16609(Loss and Reformation of Ruthenium Alkylidene:Connecting Olefin Metathesis, Catalyst Deactivation, Regeneration,and Isomerization)、Grela,K.et al.,Chem.Eur.J,.2018,24,10403(Sequential Alkene Isomerization and Ring-Closing Metathesis in Production of Macrocyclic Musks from Biomass)に記載されている。
異性化触媒は、有機配位子骨格に担持された金属水素化物または活性なヒドリド種がその場で生成する錯体等、よく定義された金属錯体であってもよい。
異性化触媒は、固体酸触媒または金属水素化物のような不均一系触媒であってもよい。
少なくとも1つの実施形態において、異性化触媒は、
[Fe(CO)]、
[Fe(CO)12]、
[RhCl(PPh]、
[Pd(NCPh)Cl]、
[HRuCl(PPh]、
[HNi(PPh]Cl、
[HNi(PCyCl]、
[HCo(CO)]、
トリシクロヘキシルホスフィン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)イミダゾール-2-イリデン][3-フェニル-1H-インデン-1-イリデン]ルテニウム(II)ジクロリド、
またはそれらの組み合わせから選択される。
環状オレフィン生成物
本開示の環状オレフィン生成物は、C~C50環状オレフィン、例えばC~C40環状オレフィン、例えばC~C30環状オレフィン、例えばC~C20環状オレフィン、例えばC~C15環状オレフィン、例えばC~C10環状オレフィン、例えばC~C環状オレフィン、あるいはC~C環状オレフィンから選択される置換または未置換環状オレフィンを含むことができる。本開示の環状オレフィンは、モノオレフィン、ジオレフィン、またはトリオレフィンであり得る。少なくとも1つの実施形態において、環状オレフィンは、モノオレフィンである。
いくつかの実施形態において、環状オレフィンは、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シクロノネン、シクロデセン、シクロウンデセン、シクロドデセン、シクロトリデセン、シクロテトラデセン、シクロペンタデセン、シクロヘキサデセン、シクロヘプタデセン、シクロオクタデセン、シクロノナデセン、シクロイソセン、シクロヘネイコセン、シクロドコセン、シクロトリコセン、シクロテトラコセン、シクロペンタコセン、シクロヘキサコセン、シクロヘプタコセン、シクロオクタコセン、シクロノナコセン、シクロトリアコンテン、それらのメチル含有誘導体、それらのエチル含有誘導体、それらのビニルまたはビニリデン含有誘導体、およびそれらの組合せから選択されるモノオレフィンである。
いくつかの実施形態では、環状オレフィンは、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエン、シクロオクタジエン、シクロノナジエン、シクロデカジエン、シクロウンデカジエンシクロドデカジエン、シクロトリデカジエン、シクロテトラデカジエン、シクロペンタデカジエン、シクロヘキサデカジエン、シクロヘプタデカジエン、シクロオクタデカジエン、シクロナデカジエン、シクロコサジエン、シクロヘネリコサジエン、シクロドコサジエン、シクロトリコサジエン、シクロテトラコサジエン、シクロペンタコサジエン、シクロヘキサコサジエン、シクロヘプタコサジエン、シクロオクタコサジエン、シクロノナコサジエン、シクロトリコンタジエン、それらのメチル含有誘導体、それらのエチル含有誘導体、それらのビニル-またはビニリデン含有誘導体、およびそれらの組み合わせ、およびそれらの組み合わせから選択されるジオレフィンである。
本開示の高収率プロセスの場合、形成される生成物は、環状オレフィン、任意にいくつかの飽和シクロアルカン、任意にいくつかの直鎖オレフィン、および任意にいくつかの飽和アルカンの混合物であることが可能である。いくつかの実施形態では、生成物は、生成物の重量を基準にして、約10wt%未満、例えば約5wt%未満、例えば約2wt%未満、例えば約1wt%未満、例えば約0.5wt%未満、例えば約0.1wt%未満、例えば0wt%の直鎖オレフィン含有量を有する。例えば、生成物は、約0.1wt%~約10wt%、例えば約0.1wt%~約5wt%、例えば約0.1wt%~約1wt%、例えば約0.1wt%~約0.5wt%、例えば0wt%の直鎖オレフィン含有量を有することが可能である。いくつかの実施形態では、生成物は、生成物の重量を基準にして、約10wt%未満、例えば約5wt%未満、例えば約2wt%未満、例えば約1wt%未満、例えば約0.5wt%未満、例えば0wt%未満の飽和シクロアルカン含有量を有する。例えば、生成物は、約0.1wt%~約10wt%、例えば約0.1wt%~約5wt%、例えば約0.1wt%~約1wt%、例えば0wt%の飽和シクロアルカン含有量を有することができる。いくつかの実施形態では、生成物は、生成物の重量を基準にして、約10wt%未満、例えば約5wt%未満、例えば約2wt%未満、例えば約1wt%未満、例えば約0.5wt%未満、例えば約0.1wt%未満、例えば0wt%の飽和直鎖アルカン含有量を有する。例えば、生成物は、約0.1wt%~約10wt%、例えば約0.1wt%~約5wt%、例えば約0.1wt%~約1wt%、例えば0wt%等の飽和直鎖アルカン含有量を有することができる。
いくつかの実施形態では、本開示のプロセスは、ガスクロマトグラフィー(GC)によって決定される、90%より大きい、例えば95%より大きい、例えば98%より大きい、例えば99%より大きい、例えば99.9%より大きい、例えば約90%~約99.99%、例えば95%~約99.99%、例えば98%~99.99%、例えば99%~99.99%の純度(例えば環状オレフィン含有量)を有する環状オレフィンを提供しうる。例えば、いくつかの実施形態において、本開示の環状オレフィン生成物は、GCによって決定される環状オレフィン生成物の重量に基づく、90wt%より大きい、例えば95wt%より大きい、例えば98wt%より大きい、例えば99wt%より大きい、例えば99.9wt%、例えば約90wt%~約99.99wt%、例えば約95wt%~約99.99wt%、例えば98wt%~99.99wt%、例えば99wt%~99.99wt%の環状オレフィン含有量を有することができる。有利には、本開示の環状オレフィンの高純度は、精製ステップ(蒸留等)を必要とせずに反応器流出液として達成され得る。加えて、高純度の環状オレフィンの高収率は、所望の環状オレフィンと類似または同一の沸点を有する副生成物の存在を低減または排除する。例えば、環状オレフィンから直鎖オレフィンを蒸留すると、純粋な環状オレフィンの量が大幅に失われる(Register, R. A., ACS Macro Letters, 2017, 6, 112)。シクロペンタジエンの選択的水素化によるシクロペンテンの従来の製造の副産物である1,3-ペンタジエン(シス/トランス)は、シクロペンテンにおける沸点(44℃)に近い(42℃)ため、これらの汚染物からシクロペンテンの分離は工業規模でも困難である。環状オレフィンに含まれる非環状オレフィンは、ROMPにおいて連鎖移動剤として機能し、得られるポリマー生成物の分子量を低下させる。
解重合例
固体の直鎖および硬化ポリペンテナマーは、固体RCM触媒(Grubbs第2世代、0.05mol%)を用いた機械的混合により純粋なシクロペンテンに選択的に解重合された。解重合に先立ち、ポリペンテナマー試料に特別な前処理は行わなかった。再生シクロペンテンの収率は75~93%であった。興味深いことに、硬化した試料中の硫黄架橋ユニットは、RCM触媒の活性を実質的に低下させなかった。したがって、ポリペンテナマーベースのタイヤは、高収率でモノマーに戻してリサイクルすることができる。
リサイクルされたモノマーの純度は、H NMR分光法およびGC分析によって約99.5+%であることが判明した。対応する重合-解重合サイクルは、直鎖オレフィンを含む汚染物質からシクロペンテンを精製するために使用することができる。
本明細書の目的のために、リサイクルモノマーの純度は、示されるように、Bruker 400MHz装置を使用してH NMR法でモニターし、推定することができる。パルスプログラムzgcw30は、D=60s及びns=2又は4で使用することができる。CDClはロック溶媒とすることができる。シクロペンテンモノマー二重結合プロトンの化学シフトは約5.75ppmであり、ポリペンテナマー二重結合プロトンの化学シフトは約5.53ppmである。
ガスクロマトグラフィー(GC)は、100%ポリジメチルシロキサン相を有するペトロコールDH150mx0.25mmx1μm(ミリポアシグマ、米国)およびヘリウム担体を備えたスプリットインレット、炎イオン化検出器(GC-FID)付きのAgilent 6890A装置を使用して実施した。GCメソッドのパラメータは、1)インジェクター:0.1uL、2)インレット:250C、20:1 Split、80psi、He、3)オーブン:60℃(2分保持)、4C/分で100℃へ、15C/分で300℃(15分保持)へ、4)カラム:100C/分(2分保持)、200C/分(15分保持)へ;5)検出器:270℃、H流量40mL/分、空気流量450mL/分、メイクアップ+カラム流量30mL/分、を含む。
天然ゴムおよび合成ゴムの解重合
天然又は合成ゴムからの環状オレフィンのリサイクル戦略は、ルテニウムベースのシステムのような活性異性化及び閉環メタセシス能力を有する触媒システムの適用を含んでいた。先にスキーム1で示したように、最初の反応ステップでは、ポリイソプレンの異性化により、4つの単体C-C結合が二重結合で分離された構造単位が得られる。次に、得られたフラグメントの閉環メタセシス反応により、メチル分岐型シクロペンテンが得られる。さらに異性化/RCMを繰り返すことにより、C環状不飽和ポリマーや共役ポリマーを生成し、ゴム材料を解重合させることができる。
ポリペンテナマーの調製
試料1.ポリペンテナマー試料の調製のための典型的な手順。触媒は、固体(p-MeCO)AlCl(202mg,0.731mmol)をトルエン(10mL)中のWCl(145mg,0.366mmol)の溶液に加えることによりその場で形成した。1時間撹拌した後、0°Cで、得られた混合物をトルエン(600mL)中のシクロペンテン(99.7g,1.464mol)およびトリエチルアルミニウム(84mg,0.732mmol)の溶液に加えた。75分間の激しい機械的攪拌の後、100mLのエタノール/トルエン混合溶媒(それぞれ1:4,v:v)中の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.00g,4.48mmol)の溶液を追加した。得られた混合物をエタノール(2L)に注いだ。次いで、析出したポリマーをエタノール(各250mL)で3回洗浄し、真空下、50℃で4時間乾燥して、50.7gのポリマー生成物を得た。
試料2.触媒を、トルエン(10mL)中のWCl(145mg,0.366mmol)の溶液に固体(4-(PhCH)CO)AlCl(314mg,0.731mmol)を加えることによりその場で形成させた。周囲条件で1時間撹拌した後、得られた混合物を、シクロペンテン(第一コモノマー)(99.6g,1.463mol)、トリエチルアルミニウム(活性剤)(83mg,0.731mmol)、およびトルエン(600mL)を含む溶液に3℃で添加した。ジシクロペンタジエン(DCPD)(第2のコモノマー)(1.934g,15mmol)のトルエン(64mL)中の溶液を、激しい機械的撹拌下で60分かけてゆっくりと反応混合物に添加した。さらに2時間後、エタノール/トルエン混合溶媒(それぞれ1:4,v:v)100mL中の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.00g,4.48mmol)の溶液を添加した。得られた混合物をメタノール(4L)に添加した。析出したポリマーをメタノール(各500mL)で3回洗浄し、真空下、55℃で4時間乾燥して、H NMR分光法に従って1.8mol%の組み込みDCPDを含む55.4gの生成物を得た(Dragutan et.al.Green Metathesis Chemistry: Great Challenges in Synthesis, Catalysis, and Nanotechnology (2010), 369-380)。
ポリペンテナマーの解重合
実施例1.ホビーダ・グラブス(Hoveyda-Grubbs)触媒(第2世代)を用いた((1,3-ビス-(2,4,6,-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン)ジクロロ(o-イソプロポキシフェニルメチレン)ルテニウムとも呼ばれる)。100mLフラスコ中の固体ポリペンテナマー(試料1)に、ホビーダ・グラブス触媒(第2世代、15mg、0.03mol%)をトルエン1mLに溶解した溶液を添加した。得られた混合物を、揮発性の解重合生成物を回収するための液体窒素区画で冷却した完全閉鎖系で、真空下55~85℃で攪拌した。2時間後、解重合反応は目視で完了し、H NMR分光法に従ってシクロペンテン(4.70g)およびトルエン(0.90g)を含む無色の液体約5.60gを得た。全モノマー回収率:75%。
実施例2.固体ホビーダ・グラブス触媒(第2世代、30mg、0.007mol%)を、-196℃で、機械的撹拌機および揮発性解重合生成物の除去およびその後の凝縮用の出口を備え、50gのポリペンテナマー試料1を含む1Lの2口フラスコに加えた。70~80℃の真空中で攪拌下(60~200rmp)で解重合すると、4時間でポリマーがほぼ完全に消失した。モノマーは46.1g(92%)の収率で回収された。
実施例3.固体ホビーダ・グラブス触媒(第2世代、30mg)を、-196℃で、機械的撹拌機および揮発性解重合生成物の除去およびその後の凝縮のための出口を備え、73gのポリペンテナマー試料1を含む1Lの2口フラスコに加えた。解重合は、75℃の真空中で攪拌下(60~200rmp)に行われた。ポリマーを元の体積の約1/4まで解重合した後、新しいポリペンテナマーを添加した。合計で、3回のその後の添加を行い(61g、46gおよび27g)、154gのシクロペンテンを得た。収率:74.4%。
対照例4.ポリペンテナマー試料1(2g)を、ルテニウム触媒の非存在下で、攪拌下、真空中で3時間加熱(70~80℃)した。その結果、解重合は観察されなかった。これらの結果は、ROMP触媒残基がそれらの条件下でメタセシス的に非活性であり、以前の実施例で観察された解重合はルテニウム系触媒のみによって誘導されたことを示している。
実施例5.実施例2および3で得られたシクロペンテンを組み合わせ、蒸留した。3つのフラクションを集めた:沸点が44℃までの第1フラクション、約4g;沸点が44~45℃の第2フラクション、160.8g;沸点が45~50℃の第3フラクション、7.5g。3つのフラクション全てと粗シクロペンテンのGC組成を表3にまとめた。
Figure 2023527426000024
実施例6.固体ホビーダ・グラブス触媒(第2世代、50mg)、ポリペンテナマー試料1(140g)および4mLのスペクトラシン4(SpectraSyn4)(エクソン・モービル社から入手可能なポリα-オレフィン合成ベースストック)を、液体窒素で冷却した機械撹拌機および真空凝縮器を備えた1L3口フラスコに添加した。攪拌下(60~200rmp)、75℃、真空中で解重合を行った。ポリマーを元の体積の約1/4まで解重合させた後、新たにポリペンテナマー試料1を添加した。その後、2回に分けて添加し(135gと55g、合計330g)、4時間かけて305gの粗回収シクロペンテンを得た(収率92.4%)。蒸留により、275gの純粋なシクロペンテンを得た(純度99.8%、GC)。残りの未蒸留品(30g)の主成分は、シクロペンテン(92.7%)およびシクロヘキセン(3.85%)であった。シクロヘキセンおよび高級環状オレフィンは、ポリペンテナマーの異性化およびその後のRCMにより生成した。実施例6で得られた、生成物のGC組成を表4にまとめた。全体のシクロペンテン回収収率:302g(91.6%)
Figure 2023527426000025
シクロペンテン-DCPD共重合体の解重合
実施例7.シクロペンテン-ジシクロペンタジエン共重合体試料2(53g、シス/トランス 18/82%、1.9mol%DCPD)をホビーダ・グラブス触媒(第2世代、45mg)を使用して解重合させた。マグネチックスターラーを備えた1Lフラスコにコポリマー、スペクトラシン4(5mL)を充填し、アダプターアーム上で受フラスコに取り付けた。液体窒素で受フラスコを冷却する前に、システムを真空にした。解重合は、静的真空下、75℃で行われた。ポリマーの完全な消失は3時間で観察された。約49gのシクロペンテンが得られた。回収収率:96%。生成物のGC組成を表5にまとめた。
Figure 2023527426000026
Figure 2023527426000027
ポリペンテナマーの硬化物
実施例8.加硫/硬化ポリペンテナマー試料を、2つの工程で調製した。まず、表7に記載の成分を、内部(ブラベンダー(Brabender)TM)ミキサーを使用して80℃で機械的に混合した。次に、この化合物を厚さ=0.5mmのプラークに成形し、ホットプレスを用いて160℃で25分間硬化させた。図1は、160℃で測定したポリペンテナマー試料の加硫(硬化速度論)曲線を示すグラフである。点線は100%および90%の硬化状態を示す。図1に示すARES G2レオメーター(TA InstrumentsTM社製)で測定した加硫曲線データによれば、試料の90%硬化状態には十分な硬化時間が必要であった。(図1において、一番上の実線はG対時間、下の実線は温度対時間である)。
Figure 2023527426000028
実施例9~11 次に、加硫/硬化ポリペンテナマーおよびポリペンテナマーとポリブタジエンおよび天然ゴムとのブレンドを、表8に示す代表的なトラックおよびバス配合を使用して調製した。第1パスと第2パスの非生産的混合と第3パスの生産的混合を含む2段階の混合工程を、66グラムベースでインテリトルク・ブレンダーで実施した。第1の非生産的パスの初期条件は、35RPM(毎分の回転数)および75℃で、ポリマーまたは複数のポリマーを最初に添加した。ポリマーがミキシングヘッドに添加されると、RPMは50に増加し、その後、2分間のミキシングでカーボンブラックの半分の添加が行われ、その後、30秒かけて抗酸化剤、ZnO、ステアリン酸、ワックスを添加し、2分かけてカーボンブラックの後半の添加が行われた。カーボンブラックの充填の後半を添加した後、回転数を100に上げ、混合物を8分間、または混合物が150℃の温度を達成するまでのいずれか早い方で混合した。その後、ポリマー混合物をブラベンダーから取り出し(「放出して(またはダンプして;dumped」)、コールドプレスした。第2の非生産的パスは、35RPM、75℃の初期ブラベンダー条件を含む。30秒以上かけて、第1パスからの生産的混合をブラベンダーに再び添加した。添加後、回転数を100まで上げ、ポリマー混合物を3分間、またはポリマー混合物が150℃の温度に達するまで混合させ、その後、混合物を「放出」し、コールドプレスした。ここで、ポリマー混合物の添加量は、非生産的マスターバッチと表記する。第3のパスの生産的混合は、最初のブラベンダーの設定が35RPM、75℃であった。ポリマー混合物を30秒以上かけて添加した後、残りの硬化パッケージ成分を1.5分かけてブラベンダー内のポリマー混合物に添加した。硬化パッケージを加えた後、RPMを50に上げ、3分間混合させた。回転数は、混合温度が100℃未満になるように調整した。3分後、ポリマー混合物を放出し、コールドプレスした。次に、ポリマー混合物の硬化速度を、160℃、1Hz、0.1%歪みで60分間、ラバープロセスアナライザー(RPA)で測定した。トルクが最大トルクプラトーの90%まで増加するのにかかる時間であるt90は,ASTM5289に定義されているように決定された。その後、ポリマー混合物を金型に入れ、160℃でそのt90+5分まで硬化させ、解重合実験に使用した。
実施例9~11は、解重合実験の前に少なくとも4時間、55℃の真空オーブン中で乾燥させた。
Figure 2023527426000029
硬化したポリペンテナマーの解重合
実施例12.グラブス触媒(第2世代)を用いた(ベンジリデン[1,3-ビス(2,4,6-トリメチルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン]ジクロロ(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムとも称する)。100mLフラスコ中の固体硬化ポリペンテナマー(実施例8、5.0g)に固体グラブス触媒(第2世代、30mg、0.05mol%)を添加した。得られた混合物を、揮発性解重合生成物を回収するための液体窒素区画で冷却した完全閉鎖系において、真空下55~85℃で攪拌した。4時間後、解重合反応は目視で完了し、純粋なシクロペンテンを含む無色の液体約4.65gが得られた。このリサイクルされたモノマーは、H NMR分光法(図2)によれば純粋であり、H NMRの顕著なレベルにおいて、飽和環状または直鎖αオレフィンの痕跡を全く含んでいない。回収収率:93%。
実施例13.硬化ポリペンテナマー(4.62g、実施例9)およびホビーダ・グラブス触媒(第2世代、30mg)を、磁気撹拌および揮発性解重合生成物の除去およびその後の凝縮のための出口を備えた100mLフラスコ中で組合せた。70~80℃の真空中で攪拌下(60~200rmp)の解重合は、液体生成物を与えなかった。次に固体グラブス触媒(第2世代、30mg)を添加し、温度を90℃に上昇させた。2時間で無色の液体(0.7g)が回収された。得られたリサイクルされたモノマーは、H NMR分光法によれば、純粋なシクロペンテンからなる。回収収率:25.4%。
実施例14.硬化ポリペンテナマー(4.40g、実施例10、凍結粉砕)、固体グラブス触媒(第2世代、30mg)およびスペクトラシン4(4mL)を、磁気撹拌および揮発性解重合生成物の除去およびその後の凝縮用の出口を備えた100mLフラスコ中で組み合わせた。80℃の真空中で攪拌下(60~200rmp)の解重合により、2時間で0.68gの無色液体を得た。トルエン(約11mL)およびホビーダ・グラブス触媒(第2世代、30mg)を残りの混合物のさらに解重合させ、H NMR分光法により、トルエン中に0.41gのシクロペンテンを含む無色の溶液(10.6g)を80℃で2時間以内に得た。全体の回収収率:1.09g(59.2%)。両フラクションのGC組成を表9にまとめた。
Figure 2023527426000030
実施例15.硬化ポリペンテナマー(10.3g、実施例11、凍結粉砕)、固体ホビーダ・グラブス触媒(第2世代、40mg)およびスペクトラシン4(20mL)を、磁気撹拌および揮発性解重合生成物の除去およびその後の凝縮用の出口を備えた100mLフラスコで組み合わせた。攪拌下(60~200rmp)での解重合で、75℃、真空中、4時間で1.64gの無色液体が得られ、H NMR分光法では純粋なシクロペンテンからなる。GCで推定した組成を表10にまとめた。回収率:87%。
Figure 2023527426000031













Figure 2023527426000032
全体として、本開示のプロセスは、ポリマー(ポリペンテナマー又はポリオクテナマー等)を閉環メタセシス(RCM)触媒で処理して、環状オレフィン(シクロペンテン又はシクロオクテン等)の高い収率を提供することを含むことができる。また、高収率は、環状オレフィンの高純度も提供する。解重合のために添加された希釈剤(例えば、溶媒)を使用せずに、環状オレフィンの高い収率が得られることが発見され、これは、工業規模の解重合プロセスのコストおよびスループットを改善する。さらに、加硫ゴム(タイヤ等)を処理する際に、例えば加硫ゴムをほとんどあるいは全く前処理することなく、高い収率の環状オレフィンを得ることができることが発見されている。したがって、重合の出発モノマーとして再利用するためのリサイクルされた環状オレフィンを高収率(および高純度)で得ることができる。また、リサイクルされた環状オレフィンの高純度化により、高純度のリサイクルされたポリマー(およびその加硫品)を提供することができる。
リサイクルされたモノマーの再重合 シクロペンテンのROMPのための高活性Ru系触媒は、通常、<1mol%でも鎖移動剤として作用する非環状オレフィンの存在のために、高分子量(>300kDa)のポリマー、ポリペンテナミーを生成することができない。これは、タイヤ産業に適した高Mwポリペンテナマーを製造するためのRu系触媒の適用を制限する。
市販のシクロペンテンは、かなりの量の直鎖オレフィンを含んでおり、高分子量のポリペンテナマーの製造に適した利用可能なROMP触媒の数を制限している。分留による直鎖オレフィンからのシクロペンテンの精製は、シクロペンテンの著しい損失をもたらす。シクロペンタジエンの選択的水素添加によるシクロペンテン製造の副産物である1,3-ペンタジエン(シス/トランス)は、シクロペンテンでの沸点(44℃)に近い42℃を有している。このため、シクロペンテンをこれらの不利な汚染物から分離することは、工業的な規模でも困難である。
再生(または回収;reclaime)されたシクロペンテンの純度は、高Mwのポリペンテナマーに再重合するのに十分である。循環の観点からは、再生可能なシクロペンテンの製造と、それに続く高活性Ru-触媒を用いた高Mwポリペンテナマーへの再重合に、廃棄(またはスクラップ;scrap)ポリペンテナマーベースのタイヤを使用する機会を開くものである。
以下の例では、ポリペンテナマーの解重合によって製造された、リサイクルされたシクロペンテンを、グラブス触媒またはチーグラー・ナッタ触媒を使用して高Mwポリペンテナマー(>400kDa)の合成のために使用した。さらに、リサイクルされたオレフィンの重合は、本明細書で議論される触媒のいずれかを用いて行うことができる。リサイクルされたシクロペンテンの対市販モノマーのより高い品質は、タイヤ産業に適した高Mwポリマーの合成を可能にする。
実施例16.Ru-触媒を用いたリサイクルされたシクロペンテンのROMP。トルエン中のグラブス触媒(ジクロロ[1,3-ビス(2,6-イソプロピルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン](ベンジリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)、7mg、0.0073mmol)の溶液を-35℃においてニートのリサイクロペンテン(50g、0.735mol)に添加した。反応混合物を30分かけて0℃まで温めた後、エチルビニルエーテル(0.5mL)を含むジクロロメタン300mLを添加した。得られた混合物を、すべてのポリマー生成物が溶解するまで、周囲条件で12時間撹拌した。生成物を2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.5g)を含むメタノールで沈殿させ、55℃で真空乾燥させて、最大94%の収率でポリペンテナメルを得た(表11)。
実施例17.Ru-触媒を用いた市販シクロペンテンのROMP。トルエン中のグラブス触媒(ジクロロ[1,3-ビス(2,6-イソプロピルフェニル)-2-イミダゾリジニリデン](ベンジリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウム(II)、7mg,0.0073mmol)溶液を-35℃においてニートの市販シクロペンテン(50g,0.735mol)に添加した。反応混合物を30分かけて0℃に温めた後、エチルビニルエーテル(0.5mL)を含むジクロロメタン300mLを添加した。得られた混合物を、すべてのポリマー生成物が溶解するまで、周囲条件で12時間撹拌した。生成物を2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(0.5g)を含むメタノールで沈殿させ、55℃で真空乾燥し、ポリペンテナマーが74%の収率で得られた(表11)。
Figure 2023527426000033
実施例18.チーグラー・ナッタ(Ziegler-Natta)触媒を使用したリサイクルされたシクロペンテンのROMP。触媒を、トルエン(5mL)中のWCl(73mg、0.184mmol)の溶液に固体(p-MeCO)AlCl(102mg、0.368mmol)を加えることによりその場で形成した。1時間撹拌した後、得られた混合物をトルエン(600mL)中のシクロペンテン(50.2g,738mol)およびトリエチルアルミニウム(42.1mg,0.369mmol)の溶液に0℃で加えた。180分激しく機械的に攪拌した後、エタノール/トルエン混合溶媒(それぞれ1:4,v:v)100mL中の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.00g,4.48mmol)の溶液を追加した。得られた混合物をエタノール(1L)に注いだ。次いで、析出したポリマーをエタノールで3回洗浄し(それぞれ約100mL)、真空下で50℃、4時間乾燥して、23.0gのポリマー生成物を得た。
実施例19.チーグラー・ナッタ触媒を使用する市販のシクロペンテンのROMP。触媒は、固体(p-MeCO)AlCl(202mg,0.731mmol)をトルエン(10mL)中のWCl(145mg,0.366mmol)の溶液に加えることによりその場で形成させた。1時間撹拌した後、得られた混合物をトルエン(500mL)中のシクロペンテン(99.7g,1.464mol)およびトリエチルアルミニウム(84mg,0.732mmol)の溶液に0℃で加えた。60分間激しく機械的に攪拌した後、エタノール/トルエン混合溶媒(それぞれ1:4,v:v)100mL中の2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール(1.00g,4.48mmol)の溶液を加えた。得られた混合物をエタノール(2L)に注いだ。次いで、析出したポリマーをエタノール(各250mL)で3回洗浄し、真空下、50℃で4時間乾燥して、43.0gのポリマー生成物を得た。
Figure 2023527426000034
少なくとも1つの実施形態において、反応器の内部温度が所望の範囲、例えば1℃、-15℃、-25℃、-35℃以内、及び/又は約1気圧の圧力で、及び/又は0.5秒~48時間(例えば0.25秒~5時間、例えば30分~2時間)の滞留時間、で維持されるように、複数の反応物(例えば、メタセシス触媒;再生オレフィン、任意選択の希釈剤等)を、30℃未満から-60℃までの温度、好ましくは-10℃~-50℃、例えば-20℃~-40℃まで、または-10℃、-20℃または-30℃未満で、反応容器内で組み合わせる。
ROMP反応を用いたリサイクルされたオレフィンの重合の少なくとも1つの実施形態では、触媒は、反応器に供給される不飽和ポリマーのモルを基準にして、不飽和ポリマー1モル当たり0.001ナノモル~1ミリモルの遷移金属で存在する。代替として、触媒は、反応器に供給される不飽和ポリマーのモルを基準にして、不飽和ポリマー1モル当たり0.01ナノモル~0.1ミリモルの遷移金属で、代替として不飽和ポリマー1モル当たり0.1ナノモル~0.075ミリモルの遷移金属で存在する。
本開示のプロセスは、バッチ式、半バッチ式、又は連続式とすることができる。本明細書で使用される場合、連続的という用語は、中断又は停止することなく動作するシステムを意味する。例えば、リサイクルされた環状オレフィンからポリマーを製造する連続プロセスは、反応物が1つ又は複数の反応器に継続的に導入され、ポリマー生成物が継続的に取り出されるものであろう。
リサイクルされたオレフィンの重合プロセスは、ガラスライニング、ステンレス鋼、または同様のタイプの反応装置のような任意の適切な反応容器で実施し得る。有用な反応容器には、反応器(連続撹拌槽反応器、バッチ反応器、反応性押出機、パイプ、またはポンプ、連続流固定床反応器、スラリー反応器、流動床反応器、および触媒蒸留反応器を含む)が含まれる。反応ゾーンには、過度の温度変動を抑制するため、または反応温度の「暴走」を防止するために、1つまたは複数の内部および/または外部の熱交換器を取り付けてもよい。
リサイクルされたオレフィンの重合において採用される触媒の量は、実施可能なメタセシス反応を提供する任意の量である。ポリマーの(ポリマー出発材料の)モノマー単位のモル数と触媒のモル数との比は、典型的には約10:1より大きく、例えば約100:1より大きく、例えば約1000:1より大きく、例えば約10,000:1より大きく、例えば約25,000:1より大きく、例えば約50,000:1より大きく、例えば約100,000:1より大きくすることができる。代替的に、ポリマーのモノマー単位と触媒のモル比は、約10,000,000:1未満、例えば約1,000,000:1未満、例えば約500,000:1未満である。
バッチ式反応器における試薬と触媒の接触時間は、ポリマー生成物が得られるのであれば、任意の時間とすることができる。一般に、反応器における接触時間は、約5分より大きく、例えば約10分より大きい。一般に、反応器における接触時間は、約25時間未満、例えば約15時間未満、例えば約10時間未満である。
特に指定しない限り、「本質的にからなる(consists essentially of)」及び「本質的にからなる(consisting essentially of)」というフレーズは、本明細書で特に言及されているか否かにかかわらず、そのようなステップ、要素、又は材料が、本開示の基本及び新規な特性に影響しない限り、他のステップ、要素、又は材料の存在を排除せず、さらに、それらは、用いられる要素及び材料に通常関連する不純物及び差異を排除しない。
簡潔さのために、特定の範囲のみを本明細書で明示的に開示する。しかしながら、任意の下限値からの範囲を任意の上限値と組み合わせて明示的に記載されていない範囲を記載してもよく、同様に、任意の下限値からの範囲を他の任意の下限値と組み合わせて明示的に記載されていない範囲を記載してもよく、同様に、任意の上限値からの範囲を他の任意の上限値と組み合わせて明示的に記載されていない範囲を記載してもよい。また、明示的に記述されていない範囲であっても、その端点間のすべての点または個々の値を範囲に含む。したがって、すべての点または個々の値は、他の点または個々の値または他の下限または上限と組み合わされて、それ自身の下限または上限として機能し、明示的に記載されていない範囲を説明することができる。
本明細書に記載された全ての文書は、本文と矛盾しない範囲で、優先権文書およびまたは試験方法を含めて、参照により本明細書に組み込まれる。前述の一般的な説明及び特定の実施形態から明らかなように、本開示の形態が図示及び説明されてきたが、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更を行うことができる。従って、本開示がそれによって限定されることは意図されない。同様に、用語「含む(comprising)」は、米国法の目的上、用語「含む(including)」と同義とみなされる。同様に、組成物、要素、または要素群が移行句「含む(comprising)」で先行するときはいつでも、組成物、要素、または要素の説明に先行する移行句「から本質的になる(consisting essentially of)」、「からなる(consisting of)」、「からなる群から選択される(selected from the group of consisting of)」、または「である(is)」で同じ組成または要素群をも想定していることが理解され、逆もしかりである。
本開示を多数の実施形態及び例に関して説明したが、本開示の利益を有する当業者は、本開示の範囲及び精神から逸脱しない他の実施形態が考案され得ることを理解するであろう。

Claims (20)

  1. 反応条件下における反応容器中でメタセシス触媒にポリマーを導入すること、および
    環状オレフィンを含む生成物を得ること
    を含む、環状オレフィンを製造するためのプロセス。
  2. 前記ポリマーが、不飽和ポリマーである、請求項1に記載のプロセス。
  3. 前記不飽和ポリマーが、ポリペンテナマー、ポリヘキセナマー、ポリヘプテナマー、ポリオクテナマー、ポリノネナマー、ポリデセナマー、ポリウンデセナマー、ポリドデセナマー、ポリトリデセナマー、ポリテトラデセナマー、ポリペンタデセナマー、およびそれらのコポリマーからなる群から選択される、請求項2または3に記載のプロセス。
  4. 前記不飽和ポリマーが、ポリペンテナマー、ポリオクテナマー、またはそれらのコポリマーである、請求項3に記載のプロセス。
  5. 前記反応条件が、
    前記反応容器は、約55℃~約200℃の温度を有する、
    前記反応容器は、約0.1psig~約1,000psi(約0.7kPa~約6.9MPa)の圧力を有する、または
    約0.25秒~約5時間の滞留時間、
    のうち1つ以上を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のプロセス。
  6. 前記触媒が、不飽和ポリマーのモル数に基づいて、不飽和ポリマー1モル当たり0.001ナノモルの遷移金属~不飽和ポリマー1モル当たり1ミリモルの遷移金属で存在する、請求項2、3、4、または5に記載のプロセス。
  7. 前記ポリマーのモノマー単位と触媒とのモル比が、約1000:1~約1,000,000:1である、請求項1~6のいずれか一項に記載のプロセス。
  8. 前記プロセスが、前記反応容器中に希釈剤が存在しない状態で行われる、請求項1~7のいずれか一項に記載のプロセス。
  9. 前記プロセスが、オイルまたはワックスを含む前記反応容器で実施される、請求項1~8のいずれか一項に記載のプロセス。
  10. 前記プロセスが、前記ワックスを含む前記反応容器で実施され、前記ワックスは、
    ASTM D4052による、約0.7g/cm(100℃)~約0.95g/cm(100℃)の密度、
    ASTM D341による、5mm/s(100℃)~約30mm/s(100℃)の動粘度、および
    ASTM D87による、約25℃~約100℃の融点、約25℃~約100℃の融点を有する、請求項9に記載のプロセス。
  11. 前記メタセシス触媒が、約800以上のg-環状オレフィン/g-触媒/時間の活性を有する、請求項1~10のいずれか一項に記載のプロセス。
  12. 導入することが、前記ポリマーに異性化触媒を導入することをさらに含み、前記メタセシス触媒が、前記異性化触媒と異なる、請求項1~11のいずれか一項に記載のプロセス。
  13. 前記生成物を得ることが、前記ポリマーの量に基づいて、90mol%より大きい収率で前記環状オレフィンを得ることを含む、請求項1~12のいずれか一項に記載のプロセス。
  14. 前記生成物が、
    前記生成物の重量に基づいて、約2wt%未満の直鎖オレフィン含有量、
    前記生成物の重量に基づいて、約2wt%未満の飽和シクロアルカン含有量、および
    前記生成物の重量に基づいて、約2wt%未満の飽和直鎖アルカン含有量
    を有する、請求項1~13のいずれか一項に記載のプロセス。
  15. 重合反応条件下において反応容器中でメタセシス触媒にリサイクルされた環状オレフィンを導入すること、およびポリマーを含む生成物を生成することを含む、方法。
  16. 前記ポリマーが、300kDaを超え1000kDa未満の分子量を有する、請求項15に記載の方法。
  17. 前記メタセシス触媒が、グラブス触媒またはシュロック触媒である、請求項15または16に記載の方法。
  18. 前記リサイクルされた環状オレフィンが、リサイクルされたシクロペンテンであり、および前記ポリマーが、ポリペンテナマーである、請求項15、16、または17に記載の方法。
  19. 前記反応条件が、開環メタセシス重合を実施することを含む、請求項15、16、17、または18に記載の方法。
  20. 前記メタセシス触媒が、ルテニウムを含む、請求項15、16、17、18、または19に記載の方法。
JP2022573347A 2020-05-29 2021-05-21 ポリマーからの環状オレフィン製造方法およびその再重合方法 Pending JP2023527426A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202063032157P 2020-05-29 2020-05-29
US63/032,157 2020-05-29
PCT/US2021/033669 WO2021242636A1 (en) 2020-05-29 2021-05-21 Processes for producing cyclic olefins from polymers and re-polymerization thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023527426A true JP2023527426A (ja) 2023-06-28

Family

ID=76943075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022573347A Pending JP2023527426A (ja) 2020-05-29 2021-05-21 ポリマーからの環状オレフィン製造方法およびその再重合方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230220179A1 (ja)
EP (1) EP4157813A1 (ja)
JP (1) JP2023527426A (ja)
CN (1) CN115996901A (ja)
WO (1) WO2021242636A1 (ja)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025013873A1 (ja) * 2023-07-11 2025-01-16 日本ゼオン株式会社 シクロペンテンの回収方法
WO2025033269A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品
WO2025033171A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 環状炭化水素、その製造方法、及びその用途
WO2025033325A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 架橋ゴムの分解方法
WO2025033268A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品
WO2025033265A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 架橋ゴムの分解方法
WO2025033267A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118742529A (zh) * 2022-01-07 2024-10-01 日本瑞翁株式会社 环戊烯的回收方法
WO2023215710A1 (en) * 2022-05-02 2023-11-09 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Evergreen upcycling process for thermosets and thermoplastics with deconstructable and upgradable monomers
WO2024147916A1 (en) 2023-01-03 2024-07-11 ExxonMobil Technology and Engineering Company Vitrimer of cyclopentene-based ring-opening polyolefin
WO2024186647A1 (en) * 2023-03-03 2024-09-12 The Regents Of The University Of California Methods for converting polyvinyl chloride to smaller molecules using olefin cross metathesis

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5019879A (ja) * 1973-06-22 1975-03-03

Family Cites Families (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4311628A (en) 1977-11-09 1982-01-19 Monsanto Company Thermoplastic elastomeric blends of olefin rubber and polyolefin resin
JPS6487652A (en) 1987-09-29 1989-03-31 Toyota Motor Corp Impact-resistant polypropylene resin composition
US5100947A (en) 1989-05-26 1992-03-31 Advanced Elastomer Systems, L. P. Dynamically vulcanized alloys having improved stiffness/impact balance
US5157081A (en) 1989-05-26 1992-10-20 Advanced Elastomer Systems, L.P. Dynamically vulcanized alloys having two copolymers in the crosslinked phase and a crystalline matrix
US5312940A (en) 1992-04-03 1994-05-17 California Institute Of Technology Ruthenium and osmium metal carbene complexes for olefin metathesis polymerization
EP1251135A3 (en) 1992-04-03 2004-01-02 California Institute Of Technology High activity ruthenium or osmium metal carbene complexes for olefin metathesis reactions and synthesis thereof
US5656693A (en) 1995-06-14 1997-08-12 Exxon Chemical Patents Inc. Thermoplastic elastomers having improved cure
US5831108A (en) 1995-08-03 1998-11-03 California Institute Of Technology High metathesis activity ruthenium and osmium metal carbene complexes
US6177464B1 (en) 1997-03-14 2001-01-23 Sepracor, Inc. Ring opening metathesis of alkenes
BR9913647B1 (pt) 1998-08-26 2008-11-18 polipropileno ramificado e processo para produzir o mesmo.
US7025851B2 (en) 1998-12-11 2006-04-11 Lord Corporation Contact metathesis polymerization
US6962729B2 (en) 1998-12-11 2005-11-08 Lord Corporation Contact metathesis polymerization
US20020015519A1 (en) 1998-12-11 2002-02-07 Lord Corporation Fiber substrate adhesion and coatings by contact metathesis polymerization
DE19902439A1 (de) 1999-01-22 2000-08-03 Aventis Res & Tech Gmbh & Co Homo- und heterobimetallische Alkylidenkomplexe des Rutheniums mit N-heterocyclischen Carbenliganden und deren Anwendung als hochaktive, selektive Katalysatoren für die Olefin-Metathese
US7329758B1 (en) 1999-05-24 2008-02-12 California Institute Of Technology Imidazolidine-based metal carbene metathesis catalysts
DE60140455D1 (de) 2000-08-10 2009-12-24 Trustees Boston College Wiederverwendbare methathese-katalysatoren
US6759537B2 (en) 2001-03-23 2004-07-06 California Institute Of Technology Hexacoordinated ruthenium or osmium metal carbene metathesis catalysts
CA2442636A1 (en) 2001-03-30 2002-10-10 California Institute Of Technology Selective ring-opening cross-metathesis of cycloolefins
US6872792B2 (en) 2001-06-25 2005-03-29 Lord Corporation Metathesis polymerization adhesives and coatings
US6818586B2 (en) 2001-08-01 2004-11-16 Cymetech, Llp Hexacoordinated ruthenium or osmium metal carbene metathesis catalysts
CN1281405C (zh) 2001-08-30 2006-10-25 马特里亚公司 环烯烃树脂在多孔材料中的灌注
WO2005094345A2 (en) 2004-03-29 2005-10-13 California Institute Of Technology Latent, high-activity olefin metathesis catalysts containing an n-heterocyclic carbene ligand
DE502005002564D1 (de) 2005-02-22 2008-03-06 Miltitz Aromatics Gmbh Verfahren und Anlage zur Durchführung einer ringöffnenden Kreuzmetathesereaktion zwischen cyclischen und acyclischen Olefinen
US7312331B2 (en) 2005-06-17 2007-12-25 The Regents Of The University Of California Stable cyclic (alkyl)(amino) carbenes as ligands for transition metal catalysts
BRPI0708443A2 (pt) 2006-03-01 2011-06-07 Firestone Polymers Llc composições poliméricas contendo polìmeros obtidos por metátese com cores recicladas reduzidas
CN101563315B (zh) 2006-07-12 2013-08-14 埃莱文斯可更新科学公司 环烯烃与种子油等的开环交叉复分解反应
RU2009110768A (ru) 2006-08-25 2010-09-27 Дау Глобал Текнолоджиз Инк. (Us) Получение телехелатных соединений путем деполимеризации в результате метатезиса
JP2010501718A (ja) 2006-08-25 2010-01-21 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 高融点ポリマーセグメントのメタセシスによるランダムブロックコポリマーの製造
EP2061827B1 (en) 2006-08-25 2016-03-02 Dow Global Technologies LLC Production of blockcopolymers by amorphous polymer segment interchange via metathesis
EP2057205B1 (en) 2006-08-25 2017-02-08 Dow Global Technologies LLC Production of meta-block copolymers by polymer segment interchange
WO2008118327A1 (en) 2007-03-23 2008-10-02 University Of Toledo Conformationally restrained epothilone analogues as anti-leukemic agents
EP2027920B1 (de) 2007-08-21 2014-10-08 LANXESS Deutschland GmbH Katalysatoren für Metathese-Reaktionen
US8283419B2 (en) 2008-06-20 2012-10-09 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Olefin functionalization by metathesis reaction
US8372930B2 (en) 2008-06-20 2013-02-12 Exxonmobil Chemical Patents Inc. High vinyl terminated propylene based oligomers
US8399725B2 (en) 2008-06-20 2013-03-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Functionalized high vinyl terminated propylene based oligomers
US8436110B2 (en) 2008-10-31 2013-05-07 Dow Global Technologies Llc Olefin metathesis process employing bimetallic ruthenium complex with bridging hydrido ligands
US8809563B2 (en) 2009-11-09 2014-08-19 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Metathesis catalyst and process for use thereof
US8237003B2 (en) 2009-11-09 2012-08-07 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Metathesis catalyst and process for use thereof
US9024034B2 (en) 2009-11-09 2015-05-05 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Metathesis catalysts and processes for use thereof
US8329921B2 (en) 2009-11-09 2012-12-11 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Metathesis catalyst and process for use thereof
WO2012027139A2 (en) 2010-08-25 2012-03-01 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Functionalizable synthetic hydrocarbon fluids and integrated method of for production thereof
US8227371B2 (en) 2010-09-24 2012-07-24 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Class of olefin metathesis catalysts, methods of preparation, and processes for the use thereof
EP2484700B1 (de) 2011-02-04 2013-10-09 LANXESS Deutschland GmbH Funktionalisierte Nitrilkautschuke und ihre Herstellung
US8524930B2 (en) 2011-05-31 2013-09-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Class of olefin metathesis catalysts, methods of preparation, and processes for the use thereof
WO2012172527A2 (en) 2011-06-17 2012-12-20 Amit Tandon Method and apparatus for continuous recycling of waste plastic into liquid fuels
US9181360B2 (en) 2011-08-12 2015-11-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Polymers prepared by ring opening / cross metathesis
CN103732636B (zh) * 2011-08-12 2016-05-18 埃克森美孚化学专利公司 通过开环/交叉易位制备的聚合物
US8604148B2 (en) 2011-11-29 2013-12-10 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Functionalization of vinyl terminated polymers by ring opening cross metathesis
EP2903996B1 (en) 2012-10-05 2018-08-01 California Institute of Technology Photoinitiated olefin metathesis polymerization
US9169334B2 (en) * 2013-01-30 2015-10-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Preparation of bottlebrush polymers via ring-opening metathesis polymerization
US9334460B2 (en) 2013-03-14 2016-05-10 Exxonmobil Research And Engineering Company Ring opening cross metathesis of vinyl terminated polymers and their functionalized derivatives for fouling mitigation in hydrocarbon refining processes
US9890239B2 (en) 2013-09-04 2018-02-13 California Institute Of Technology Functionalized linear and cyclic polyolefins
WO2015065649A1 (en) 2013-10-30 2015-05-07 California Institute Of Technology Direct photopatterning of robust and diverse materials
GB201418395D0 (en) * 2014-10-17 2014-12-03 Univ Leuven Kath Cyclo-depolymerisation of polybutadiene
MY186076A (en) 2015-07-15 2021-06-18 Cabot Corp Methods of making an elastomer composite reinforced with silica and products containing same
US10011539B2 (en) 2015-11-04 2018-07-03 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for conversion of acyclic C5 compounds to cyclic C5 compounds and catalyst composition for use therein
US10155702B2 (en) 2015-11-04 2018-12-18 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes and systems for converting hydrocarbons to cyclopentadiene
US9896396B2 (en) 2015-11-04 2018-02-20 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process and system for making cyclopentadiene and/or dicyclopentadiene
US9849440B2 (en) 2015-11-04 2017-12-26 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Process for conversion of acyclic C5 compounds to cyclic C5 compounds and catalyst composition for use therein
JP7057345B2 (ja) 2016-09-02 2022-04-19 カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー 光活性触媒組成物
JP2020506997A (ja) 2016-12-29 2020-03-05 アッピア,エルエルシー ゴムのリサイクル方法
US10640587B2 (en) 2017-03-15 2020-05-05 Florida State University Research Foundation, Inc. Polystyrene sulfonate analogs and methods
US10364200B2 (en) 2017-05-03 2019-07-30 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Processes and systems for the conversion of acyclic hydrocarbons
WO2018232212A1 (en) 2017-06-15 2018-12-20 Qatar Foundation For Education, Science And Community Development Polypentenamer-silica composite
SG11202000935SA (en) * 2017-08-03 2020-02-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc Cis-polycycloolefins and methods for forming cis-polycycloolefins

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5019879A (ja) * 1973-06-22 1975-03-03

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS MACRO LETT, vol. 8, JPN6025002559, 2019, pages 46 - 56, ISSN: 0005512836 *
ACS SUSTAINABLE CHEM. ENG., vol. 4, JPN6025002558, 2016, pages 6090 - 6094, ISSN: 0005512837 *
CHEM. REV., vol. 109, JPN6025002557, 2009, pages 3783 - 3816, ISSN: 0005512838 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025013873A1 (ja) * 2023-07-11 2025-01-16 日本ゼオン株式会社 シクロペンテンの回収方法
WO2025033269A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品
WO2025033171A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 環状炭化水素、その製造方法、及びその用途
WO2025033325A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 架橋ゴムの分解方法
WO2025033268A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品
WO2025033265A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 架橋ゴムの分解方法
WO2025033267A1 (ja) * 2023-08-04 2025-02-13 株式会社ブリヂストン 再生カーボンブラック、再生カーボンブラックと液状ポリマーとの混合体、ゴム組成物、及びゴム製品

Also Published As

Publication number Publication date
CN115996901A (zh) 2023-04-21
WO2021242636A1 (en) 2021-12-02
EP4157813A1 (en) 2023-04-05
US20230220179A1 (en) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2023527426A (ja) ポリマーからの環状オレフィン製造方法およびその再重合方法
JP7305363B2 (ja) 高性能タイヤのための官能化樹脂
US9840569B2 (en) Spacer groups for functionalized resins in tires
JP7310821B2 (ja) 環状オレフィン開環共重合体およびその製造方法、ゴム組成物ならびにゴム架橋物
JP5862268B2 (ja) 重合体、成形体及び重合体の製造方法
EP3126406A2 (en) Dual reactive functional groups for resins in tires
CN115461399B (zh) 用于乘用轮胎胎面的橡胶配混物及其相关方法
JP2017218517A (ja) プロピレン系樹脂組成物およびその製造方法
Onbulak et al. Precision ethylene-styrene copolymers through the ring opening metathesis polymerization of 3-phenyl cyclododecenes
EP2785763A1 (en) Functionalization of vinyl terminated polymers by ring opening cross metathesis
JP2002322185A (ja) トリアルコキシシリル基含有ノルボルネン組成物
EP4041452A1 (en) Catalysts for olefin metathesis, methods of preparation, and processes for the use thereof
EP3661991A1 (en) Cis-polycycloolefins and methods for forming cis-polycycloolefins
US20240109984A1 (en) Catalysts for Olefin Metathesis, Methods of Preparation, and Processes for the use Thereof
JPH0623278B2 (ja) 軟質ポリプロピレン樹脂組成物
WO2019027574A1 (en) CIS-POLYCYCLOOLEFINS AND METHODS OF FORMING CIS-POLYCYCLOOLEFINS
US11912861B2 (en) Rubber composition for lighter weight tires and improved wet traction
JP2017222849A (ja) プロピレン系樹脂組成物およびその製造方法、ならびに該プロピレン系樹脂組成物を用いた成形体
WO2024147916A1 (en) Vitrimer of cyclopentene-based ring-opening polyolefin
WO2021178235A1 (en) Rubber compounds for heavy-duty truck and bus tire treads and methods relating thereto
WO2025004405A1 (ja) タイヤ用ゴム組成物及びタイヤ
JP2019089921A (ja) プロピレン系樹脂組成物およびその製造方法、ならびに該プロピレン系樹脂組成物を用いた成形体
JP2017218518A (ja) 繊維強化プロピレン系樹脂組成物およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230209

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240501

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20241226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250128

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20250425

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250617