专利名称：含有与单或双阴离子三齿配体连接的13族元素的新化合物,其制备方法及其作为聚合催 ...的制作方法
已知某些单和双阴离子三齿配体可作为过渡金属的配体。因此，(Ph2PCH2SiMe2)2N-衍生物可用于制备铱配合物(Fryzuk等，Angew.Chem.Ed.Engl.(1990),29,73),[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]2-衍生物可用于制备二氯化锆配合物(Cloke等，J.Chem.Soc.,Dalton Trans.(1995),25)。含有[(O2CCH2)2NCH3]2-配体的硼衍生物也是已知的(Contrepas等，有机金属化学杂志(J.Organomer.Chem.)(1986),307,1)。此外，对含有[NH(CH2CH2O)2]2-配体的铝衍生物也有记载(Mehrotra等，印度化学会志(J.India Chem.Soc.)(1962),39,677-82)。
含有13族元素的Lewis酸在有机合成中的用途(Yamamoto,H.,合成方法中的有机金属(Organometallics in Synthesis)；Schlosser,M.编；John Wiley and Sons Ltd.:West Sussex,England,1994,第7章)以及作为杂环聚合催化剂的用途(Inoue,Acc.Chem.Res.(1996)29,39)也是已知的。Inoue等证实，含有卟啉型配体的催化剂能够生产出多分子性指数接近于1的聚合物(化学会志，化学通讯(J.Chem.Soe.,Chem.Commun.)(1985),1148；化学通讯(Chem.Lett.)(1987),991；Makromol.Chem.(1981)182,1073)。此外，这些催化剂还可用于制备交替或嵌段共聚物(Inoue等，美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)(1983)105,1304；美国化学会志(J.Am.Chem.Soc.)(1985)107,1385；大分子(Macromolecules)(1984)17,2217)。这两种特性是由于生成了活性聚合物。
但是，这些催化体系使用昂贵且不易得到的卟啉配体，从而增加了成本。此外，为了增加活性，需要加入Lewis酸，结果增加了催化体系的复杂性(Inoue等，大分子(Macromolecules)(1994)27,2013；大分子(Macromoleeules)(1995)28,651)。
因此，所需解决的问题是寻找比现有技术中的催化体系更有效、更易于合成且更经济的催化体系。
本发明涉及含有与单或双阴离子三齿配体连接的13族元素的新化合物，其制备方法及其尤其是作为聚合催化剂的用途。
因此，本发明的目的是提供通式1和2的化合物
其中M 表示13族元素；RM表示氢原子、卤原子或如下基团之一烷基、环烷基、芳基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、烷硫基、环烷硫基或芳硫基，所述基团是取代(被一个或多个相同或不同的取代基取代)或未取代的，并且其中所述的取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；A和B 彼此独立地表示含有2-4个碳原子的碳链，所述碳链被如下取代(被一个或多个相同或不同的取代基取代)或未取代的基团之一视具体情况而定地取代烷基、环烷基或芳基，其中所述的取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；L1,L2和L3彼此独立地表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是15族元素，R15表示氢原子；如下取代(被一个或多个相同或不同的取代基取代)或未取代的基团之一烷基、环烷基或芳基，其中所述的取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；式RR′R″E14-的基团，其中E14-是14族元素，R、R′
和R″彼此独立地表示氢原子或如下取代(被一个或多个相同或不同的取代基取代)或未取代的基团之一烷基、环烷基、芳基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、烷硫基、环烷硫基或芳硫基，其中所述的取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；或式SO2R′15的基团，其中R′15表示卤原子、烷基、卤代烷基或被一个或多个选自烷基、卤代烷基和卤素的取代基视具体情况而定取代的芳基；X1-表示不与元素M配位的非配位阴离子；R1表示氢原子；式RR′R″E14-的基团，其中E14、R、R′和R″的定义同上；或如下取代(被一个或多个相同或不同的取代基取代)或未取代的基团之一烷基、环烷基或芳基，其中所述取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基。
在上述定义中，术语卤素表示氟、氯、溴或碘原子，优选氯。术语烷基优选表示含有1-6个碳原子的直链或支链烷基，特别是含有1-4个碳原子的烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基。
术语卤代烷基优选表示其中烷基如上所定义并且被一个或多个上述卤原子取代的基团，例如溴乙基、三氟甲基、三氟乙基或五氟乙基。烷氧基可对应于其中烷基如上所定义的基团。优选甲氧基、乙氧基、异丙氧基或叔丁氧基。烷硫基优选表示其中烷基如上所定义的基团，例如甲硫基或乙硫基。
环烷基选自饱和或不饱和的单环烷基。饱和的单环烷基可以选自含有3-7个碳原子的基团，例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。不饱和的环烷基可以选自环丁烯、环戊烯、环己烯、环庚二烯、环己二烯基团。环烷氧基可对应于其中的环烷基如上所定义的基团。优选环丙氧基、环戊氧基或环己氧基。环烷硫基可对应于其中环烷基如上所定义的基团如环己硫基。
芳基可以是单环或多环类型的。单环芳基可以选自被一个或多个烷基视具体情况而定取代的苯基，例如甲苯基、二甲苯基、基、异丙苯基。多环芳基可以选自萘基、蒽基、菲基。芳氧基可对应于其中芳基如上所定义的基团。优选苯氧基、2,4,6-三叔丁基苯氧基、甲苯氧基或氧基。芳硫基优选是指其中的芳基如上所定义的基团，例如苯硫基。
X1-阴离子可以选自不与M配位的非配位阴离子，例如四氟硼酸根、四苯基硼酸根、四氯铝酸根、六氟磷酸根、六氟锑酸根、三氟甲磺酸根或高氯酸根阴离子。
更具体地，本发明涉及上述通式1和2的化合物，其特征在于，M表示硼、铝或镓；RM表示氢原子；卤原子、特别是氯；或甲基；A和B彼此独立地表示含有2-4个碳原子的碳链，特别是含有2个碳原子的碳链；L1和L2彼此独立地表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是氮或磷原子，R15表示式RR′R″E14-的基团，其中E14-表示碳或硅原子，R、R′和R″彼此独立地表示氢原子或烷基；R15尤其是代表异丙基和Me3Si；L3表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是氮或磷原子，R15表示烷基、特别是甲基，或式RR′R′E14-的基团，其中E14-表示硅原子，R、R′和R″彼此独立地表示烷基、特别是甲基；R1表示氢原子。
更具体地讲，本发明涉及实施例中描述的化合物，特别是下式化合物-[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]AlCl；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCl；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlH；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCH3；-[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]GaCl；-{[((CH3)2CHNCH2CH2)((CH3)2CHNHCH2CH2)NMe]AlCl}{AlCl4}；-{[(Me3SiNCH2CH2)(Me3SiNHCH2CH2)NSiMe3]AlCl}{AlCl4}.
本发明的目的还在于以上所定义的通式1和2化合物的制备方法，其特征在于，将式Ⅰ化合物(L1-A-L3-B-L2)2-,2Y+(Ⅰ)其中L1、A、L3、B和L2具有上述含义，Y表示有机金属基团、金属或氢原子，与式Ⅱ化合物反应，RMMZ1Z2(Ⅱ)其中RM和M具有上述含义，Z1和Z2彼此独立地表示离去基团，从而得到式1化合物，
所述式1化合物可与式(Ⅲ)化合物反应，R1X1(Ⅲ)其中R1和X1具有上述含义，得到相应的式2化合物。
用于制备式1化合物的通式Ⅰ化合物和通式Ⅱ化合物之间的反应可以在惰性气氛如氟利昂或氩气氛下、在非质子传递溶剂中、在-60至+50℃的温度范围内进行。当进行从相应的式1化合物制备式2化合物的反应时，将化合物1在惰性气氛和室温下与式Ⅲ化合物于非质子传递介质中反应。
本发明的目的还在于以上所定义的通式2化合物的制备方法，其特征在于，将式(Ⅳ)化合物
其中R1、L1、A、L3、B和L2具有上述含义并且X表示与元素M配位的阴离子，与式(Ⅴ)化合物反应，
MX′3(Ⅴ)其中M具有上述含义并且X′表示以上定义的卤原子、烷基或烷氧基，从而得到相应的化合物2。
从相应的通式Ⅳ化合物制备通式2化合物的反应可以在惰性气氛如氟利昂或氩气氛下、在室温下和式Ⅴ化合物于非质子传递介质中进行。化合物2还可以根据本领域技术人员已知的另一种方法，通过除去13族元素的配位阴离子而从式Ⅳ化合物制得。
无论使用的是何种制备方法，所制得的化合物1和2均用常规的纯化方法进行纯化。还可从化合物Ⅳ在其最后使用的介质中就地制得化合物2。
式Ⅳ化合物可通过将式Ⅵ化合物(R1L1-A-L3-B-L2)-,Y1+(Ⅵ)其中R1、L1、A、L3、B和L2具有上述含义，Y1表示有机金属基团、金属或氢原子，与式Ⅶ化合物反应制得，RMMZ3(Ⅶ)其中RM、M和X具有上述含义，Z3表示离去基团。反应可以在惰性气氛如氟利昂或氩气氛下、在非质子传递溶剂中、在-60至+50℃的温度范围内进行。
式Ⅳ化合物还可以通过将以上所定义的式1化合物与式(Ⅷ)的化合物R1X反应制得，其中的R1和X具有上述含义。反应可以在惰性气氛如氟利昂或氩气氛下、在非质子传递溶剂中、在-60至+50℃的温度范围内进行。
作为非质子传递溶剂，可以使用芳烃如苯、甲苯；脂肪烃如戊烷、庚烷、己烷、环己烷；醚如乙醚、二噁烷、四氢呋喃、乙基叔丁基醚。
在化合物Ⅰ和Ⅵ中，Y和Y1彼此独立地表示有机金属基团、金属或氢原子。有机金属基团可以是式RM1或R3M2的化合物，其中R表示如上定义的烷基、环烷基、芳基、烷氧基、环烷氧基或芳氧基，M1是锌或汞原子，M2是锡或铅原子；优选所述有机金属基团选自ZnMe、SnMe3、SnBu3或PbMe3。金属可以是选自锂、钠或钾的碱金属，或是碱土金属如镁。
在化合物Ⅱ和Ⅶ中，Z1、Z2和Z3彼此独立地表示离去基团，例如以上所定义的卤原子、烷基、环烷基、烷氧基、芳基或芳氧基，或是甲磺酰氧基、苯磺酰氧基、对甲苯磺酰氧基。
在化合物Ⅳ中，X表示与元素M配位的配位阴离子。阴离子X可以是卤素或硫族元素类型的阴离子。优选X表示氯或溴原子。
式Ⅰ的原料化合物和式Ⅵ化合物是已知化合物或可以从已知化合物制得。合成这些化合物时，可以提到如下参考文献Cloke等，J.Chem.Soc.,Dalton Trans.(1995),25；Wilkinson和Stone，有机金属化学大全(Comprehensive Organometallic Chemistry)(1982)第1卷，557。
式Ⅲ和Ⅷ化合物可购买到或可以通过本领域技术人员已知的方法制得。
式Ⅳ化合物是新的。因此，本发明还涉及新的工业产物、以上所定义的式Ⅳ化合物。
本发明还涉及以上所定义的式1和2化合物在(共)聚合反应、即聚合或共聚反应中作为催化剂的用途。式1和2化合物特别适用于杂环化合物的聚合反应。所述杂环可以含有一个或多个15族和/或16族的杂原子，并且可以是3-8元环。相应于上式的杂环的例子可以是，环氧化物、硫代环氧化物、环状的酯或硫酯如内酯、内酰胺和酸酐。式1和2化合物还特别适用于环状酯的(共)聚合。环状酯的例子是，乳酸和/或乙醇酸的聚合物环状酯。依据是将单体在反应开始时一同引入还是在反应过程中依次引入而制得无规或嵌段共聚物。
本发明的目的还在于制备聚合物或共聚物的方法，该方法包括将一种或多种单体、聚合催化剂和聚合溶剂相接触，其特征在于所述聚合催化剂选自本发明的化合物。
反应溶剂可以是催化反应所用的底物或多种底物之一。也可以使用不干扰催化反应的溶剂。所述溶剂的例子是，饱和或芳香烃、醚、脂肪族或芳香族卤化物。
反应在室温至约150℃的温度范围内进行；最优选在40至100℃的温度范围内进行。反应时间为1至300小时，优选4至72小时。
通常通过向反应介质中加入质子溶剂如醇或非质子传递溶剂如四氢呋喃，并随后离心除去元素M的化合物来回收产物。
该(共)聚合方法特别适用于制备环状酯的(共)聚合物、特别是乳酸和/或乙醇酸的聚合物环状酯。所制得的产物如乙醇酸乳酸共聚物可以被生物降解，特别适于在缓释治疗组合物中用作载体。该方法还特别适用于环氧化物、特别是环氧丙烷的聚合。所制得的聚合物可用于合成有机液晶或用作半透膜。
提供以下实施例是为了说明上述方法，不应理解为是对本发明范围的限定。实施例1[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]AlCl化合物1，其中M=Al；RM=Cl；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=L3=NSiMe3将3.26g(9.6mmol)[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]2-,2Li+和100ml四氢呋喃依次加入到装有磁力搅拌器和氩气吹扫的Schlenk管中。将反应混合物冷却至-40℃，然后加入1.33g(10mmol)三氯化铝的100ml四氢呋喃溶液。使反应混合物恢复至室温，然后室温搅拌18小时。蒸除溶剂。将残余物于80℃下真空(0.05乇)升华。以白色晶体的形式分离得到所需化合物。通过X-射线衍射鉴定化合物(
图1和表1)。熔点10-13℃。实施例2[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCl化合物1，其中M=Al；RM=Cl；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=NSiMe3；L3=NMe根据上述方法制备该化合物。通过X-射线衍射鉴定化合物(图2和表1)。熔点130℃(分解)。实施例3[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlH化合物1，其中M=Al；RM=H；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=NSiMe3；L3=NMe将2.30g(8.8mmol)(Me3SiNHCH2CH2)2NMe和50ml四氢呋喃依次加入到装有磁力搅拌器和氩气吹扫的Schlenk管中。将反应混合物冷却至-40℃，然后加入0.33g(8.8mmol)LiAlH4的70ml四氢呋喃悬浮液。观察到有气体溢出。使反应混合物恢复至室温，然后将其室温搅拌18小时。过滤后，蒸除溶剂，然后将残余物于90℃下真空(0.05乇)升华。以白色晶体的形式分离得到所需化合物。通过X-射线衍射鉴定化合物(图3和表1)。熔点15℃。实施例4[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCH3化合物1，其中M=Al；RM=CH3；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=NSiMe3；L3=NMe将3.53g(8.8mmol)(Me3SiNHCH2CH2)2NMe和50ml四氢呋喃依次加入到装有磁力搅拌器和氩气吹扫的Schlenk管中。将反应混合物冷却至-60℃，然后加入6.7ml 2M AlMe3的甲苯溶液。使反应混合物恢复至室温，然后加热至100℃，历时12小时。蒸除溶剂，然后将残余物于70℃下真空(0.05乇)升华。以白色晶体的形式分离得到所需化合物。通过X-射线衍射鉴定化合物(图4和表1)。熔点67℃。实施例5[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]GaCl
化合物1，其中M=Ga；RM=Cl；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=L3=NSiMe3氩气氛下，将1.34g(4.0mmol)[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]2-,2Li+和50ml四氢呋喃依次加入到装有磁力搅拌器的Schlenk管中。将反应混合物冷却至-40℃，然后加入0.33g(8.8mmol)GaCl3的50ml四氢呋喃溶液。使反应混合物恢复至室温，然后室温搅拌18小时。观察到有沉淀生成。过滤后，蒸除溶剂。将残余物于90℃下真空(0.05乇)升华。以白色晶体的形式分离得到所需化合物。通过多核磁共振鉴定化合物。熔点62℃。NMR1H(C6D6；400MHz):0.18(s,SiCH3,9H)；0.46(s,SiCH3,18H)；1.98(ddd,J=122；5.0；5.0Hz；CH2,2H)；2.44(ddd,J=12.2；7.4；5.2Hz；CH2,2H)；2.94(ddd,J=12.2；5.0；5.0Hz；CH2,2H)；3.00(ddd,J=12.2；7.4；5.0Hz；CH2,2H).NMR13C{1H}(C6D6；100.63MHz):1.42(SiCH3)；1.82(SiCH3)；44.20(CH2)；54.21(CH2).NMR29Si(C6D6；79.49MHz):-3.70；-3.05.实施例6{[((CH3)2CHNCH2CH2)((CH3)2CHNHCH2CH2)NMe]AlCl}{AlCl4}化合物2，其中M=Al；RM=Cl；R1=H；A=B=-CH2CH2-；L1=L2=NCH(CH3)2；L3=NMe；X1-=AlCl4-氩气氛下，将1.03g(3.2mmol)[Me2CHNCH2CH2)2NCH3]AlCl和30ml甲苯依次加入到装有磁力搅拌器的Schlenk管中。将反应混合物冷却至-40℃，然后加入3.2mmol盐酸乙醚溶液。使反应混合物恢复至室温，然后将其室温搅拌18小时。蒸除溶剂至体积为5ml，然后置于-30℃下。以白色晶体的形式分离得到式(Ⅳ)化合物。将该化合物通过X-射线衍射鉴定(图5和表1；熔点160℃(分解))。加入1当量三氯化铝的甲苯悬浮液制得所需化合物。实施例7{[(Me3SiNCH2CH2)(Me3SiNHCH2CH2)NSiMe3]AlCl}{AlCl4}化合物2，其中M=Al；RM=Cl；R1=H；A=B=-CH2CH2-；
权利要求
1．通式1和2的化合物
其中M 表示13族元素；RM表示氢原子、卤原子或如下取代或未取代的基团之一烷基、环烷基、芳基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、烷硫基、环烷硫基或芳硫基，其中所述取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；A和B 彼此独立地表示含有2-4个碳原子的碳链，所述碳链被如下取代或未取代的基团之一视具体情况而定地取代烷基、环烷基或芳基，其中所述的取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；L1,L2和L3彼此独立地表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是15族元素，R15表示氢原子；如下取代或未取代的基团之一烷基、环烷基或芳基，其中所述取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；式RR′R″E14-的基团，其中E14-是14族元素，R、R′和R″彼此独立地表示氢原子或如下取代或未取代的基团之一烷基、环烷基、芳基、烷氧基、环烷氧基、芳氧基、烷硫基、环烷硫基或芳硫基，其中所述取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基；或式SO2R′15的基团，其中R′15表示卤原子、烷基、卤代烷基或被一个或多个选自烷基、卤代烷基和卤素的取代基视具体情况而定取代的芳基；X1-表示不与元素M配位的非配位阴离子；R1表示氢原子；式RR′R″E14-的基团，其中E14、R、R′和R″的定义同上；或如下取代或未取代的基团之一烷基、环烷基或芳基，其中所述取代基是卤原子、烷基、硝基或氰基。
2．权利要求1的通式1和2化合物，其特征在于M表示硼、铝或镓原子；RM表示氢原子；卤原子、特别是氯；或甲基；A和B彼此独立地表示含有2-4个碳原子的碳链，特别是含有2个碳原子的碳链；L1和L2彼此独立地表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是氮或磷原子，R15表示式RR′R″E14-的基团，其中E14-表示碳或硅原子，R、R′和R″彼此独立地表示氢原子或烷基；L3表示式-E15(R15)-的基团，其中E15是氮或磷原子，R15表示烷基或式RR′R″E14-的基团，其中E14-表示硅原子，R、R′和R″彼此独立地表示烷基；并且R1表示氢原子。
3．权利要求2的通式1和2化合物，其特征在于RM表示氢原子、氯原子或甲基；A和B彼此独立地表示含有2个碳原子的碳链；L1和L2彼此独立地表示异丙基氨基或Me3SiN；L3表示甲氨基或Me3SiN。
4．权利要求1-3中任一项的通式1化合物，其中该化合物具有如下结构式-[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]AlCl；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCl；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlH；-[(Me3SiNCH2CH2)2NMe]AlCH3；-[(Me3SiNCH2CH2)2NSiMe3]GaCl；-{[((CH3)2CHNCH2CH2)((CH3)2CHNHCH2CH2)NMe]AlCl}(AlCl4}；-{[(Me3SiNCH2CH2)(Me3SiNHCH2CH2)NSiMe3]AlCl}{AlCl4}.
5．权利要求1的通式1和2化合物的制备方法，其特征在于将式Ⅰ化合物(L1-A-L3-B-L2)2-,2Y+(Ⅰ)其中L1、A、L3、B和L2具有权利要求1所述的含义，Y表示有机金属基团、金属或氢原子，与式Ⅱ化合物反应，RMMZ1Z2(Ⅱ)其中RM和M具有权利要求1所述的含义，Z1和Z2彼此独立地表示离去基团，从而得到式1化合物，
式(1)化合物可与式(Ⅲ)化合物反应，R1X1(Ⅲ)其中R1和X1具有权利要求1所述的含义，得到相应的式2化合物。
6．权利要求1的通式2化合物的制备方法，其特征在于将式(Ⅳ)化合物
其中R1、L1、A、L3、B和L2具有权利要求1所述的含义并且X表示与元素M配位的配位阴离子，与式(Ⅴ)化合物反应，MX′3(Ⅴ)其中M具有权利要求1所述的含义并且X′表示卤原子、烷基或烷氧基，从而得到相应的化合物2。
7．权利要求1-4中任一项的式1或2化合物作为(共)聚合反应催化剂的用途。
8．权利要求7的用途，其中包括杂环化合物、特别是环氧化物如环氧丙烷的(共)聚合。
9．权利要求7的用途，其中包括用于环状酯、特别是乳酸和/或乙醇酸聚合物环状酯的(共)聚合。
10．制备聚合物或共聚物的方法，该方法包括将一种或多种单体、聚合催化剂和聚合溶剂在室温至150℃的温度下接触1-300小时，其特征在于所述聚合催化剂选自权利要求1-4的化合物。
11．权利要求10的方法，其特征在于所述单体选自环氧化物、特别是环氧丙烷，或环状酯、特别是乳酸和/或乙醇酸的聚合物环状酯。
12．作为新的工业产品的权利要求6所述的式Ⅳ化合物。
全文摘要
本发明涉及含有与单或双阴离子三齿配体连接的13族元素的新化合物,其制备方法及其作为(共)聚合催化剂的用途。
文档编号C08F10/00GK1220669SQ97195140
公开日1999年6月23日 申请日期1997年4月30日 优先权日1996年5月2日
发明者G·比尔特兰德, J-B·卡扎克斯, N·埃米格, R·雷尤 申请人:科学研究与运用咨询公司, 国家科研中心