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Überraschend verläuft die Umsetzung von K[ClCrO3] mit N-silylierten Iminophosphoranen, deren Substituenten R einen nur geringen sterischen Anspruch besitzen. Die Reaktionskaskade enthält Schritte der Wanderung von Silyl- und auch Phosphoniogruppen und führt unter Abspaltung von Phosphanoxid zur Bildung von Chromnitrido-Komplexen 8-10, wobei [Cr(N)(NPMe3)(OSiMe3)2] 8 strukturell charakterisiert werden konnte. Der in dieser Arbeit beschriebene Zugang zu Chrom(VI)-Nitriden besticht durch seine Effizienz im Vergleich zu der von Cummins beschriebenen Route über eine oxidative Addition an Cr(III).

Cr N + 2 R3P=NSiMe3

OSiMe3

NPR3 O

Me3Si [CrO3]x

R = Me nBu

Ph - R3P=O

8 9 10 OSiMe3

Cr + 2 LiNP(NMe2)3 NP(NMe

2)3

NP(NMe2)3

O -LiNPPh3 O

-LiOSiMe3 O

O

NPPh3

Cr

1 5

5

8

In Analogie zu den Oxo-Phosphoraniminato-Komplexen können auch durch Umsetzung des Nitrido-Derivats 9 mit N-lithiierten Iminophosphoranen Verbindungen mit bis zu vier starken σ, 2π-N-Donoren erhalten werden.

Während die Nitrido-Komplexe thermisch vergleichsweise instabil sind, zeigen die Oxo-Derivate eine nur geringe Neigung zur Zersetzung und erlauben es, das chemische Verhalten näher zu untersuchen. So gelingt es, die Chromsäuresilylester [Cr(O)2(NPR3)(OSiMe3)] 1 oder den Imido-Komplex [Cr(NtBu)2(OSiMe3)2] mit Me3SiCl quantitativ in die Chloro-Komplexe und Siloxan zu überführen.

Von Interesse war darüber hinaus die Synthese Bisimido-Chrom(VI)-Komplexen, um die katalytischen Eigenschaften dieser in der Homopolymerisation mit denen der isoelektronischen Oxo-Komplexe vergleichen zu können. Hier gelingt die Synthese von [Cr(NtBu)2(NPtBu3)Cl] 14 ausgehend vom Bisimido-chromdichlorid und LiNPtBu3.

Neben Chromkomplexen wurden auch Verbindungen des Vanadiums mit Phosphoraniminato-Liganden dargestellt. Hierbei wurden zunächst unterschiedliche Komplexe des Typs

Cr N Cr

N

NPR3

NPnBu3

OSiMe3

NPnBu3

O Me3Si

9

+ 2 LiNPR3

R3PN

R = Ph NMe2

11 13

OSiMe3

OSiMe3

Cl

Cl Cr Cr

NtBu

tBuN Cr

NtBu

tBuN + 2 Me3SiCl Cr

- 2 (Me3Si)2O

R = Ph 6 tBu 7 Cl

NPRC 3 O

OSiMe3 O

NPR3

O O

+ Me3SiCl

-(Me3Si)2O

Cl

Cl LiNPtBu3 Cl

- LiCl +

14 NtBu

tBuN Cr

NPtBu3

Cr NtBu

tBuN

[V(O)(NPR3)3-xClx] (x = 0, 1, 2; R = tBu, nBu, Me) synthetisiert, um sie anschließend auf ihre katalytischen Eigenschaften in der Homo- sowie Copolymerisation von Ethen und Propen zu untersuchen. Die Kombination des lewis-aziden Vanadiumatoms mit N-Donorliganden sollte die im Katalysezyklus gebildeten Intermediate in ihrer Oxidationsstufe stabilisieren und eine Reduktion zu niedervalenten, inaktiven Vanadium(II)-Spezies verhindern. Ausgehend vom Vanadylchlorid können unter Zugabe der N-Silylbase die Verbindungen nahezu quantitativ erhalten werden.

Der Austausch der Oxofunktion gegen Imidoliganden ermöglicht es, aufgrund der hohen Variabilität der organischen Reste Einfluss auf den Polymerisationszyklus zu nehmen und die Polymereigenschaften in Abhängigkeit des sterischen Anspruchs und der elektronischen Eigenschaften des Imidoliganden [NR]- zu variieren. Durch Umsetzung von [V(NAr)Cl3] (Ar = Dip; 2,4,6-Cl3C6H2) mit N-silylierten Iminophosphoranen gelingt die Darstellung von Imido-Phosphoraniminato-Komplexen des Vanadiums.

Neben diesen Phosphoraniminato-Komplexen des fünfwertigen Vanadiums gelang auch die Synthese entsprechender Vanadium(IV)-Verbindungen. Die Umsetzungen mit Me3SiNPtBu3

verlaufen relativ unselektiv und führen in mäßiger Ausbeute zu einem schwerlöslichen, vermutlich über Chloroliganden assoziierten Komplex, der durch Umsetzung mit LiNPtBu3 in eine mononukleare Verbindung der Zusammensetzung [V(NPtBu3)2Cl2] 31 übergeht.

O Cl Cl

V Cl

V O Cl Cl

V O Cl

V O R3PN Me3SiNPR3

1 eq.

NPR3

2 eq.

3 eq.

NPR3

R = nBu tBu Me

R = nBu 18 tBu 19 Me 20

R = nBu 21 tBu 22 NPR3

NPR3

NPR3

15 16 17

NR'

Cl Cl

Cl

NR'

Cl Cl

V + Me3SiNPR3 V

NPR3

2,4,6-Cl3C6H2 2,6-iPr2C6H3

Ph tBu nBu 28 27 26 25 24 23

V1 N2 P2

N1 P1

C29 N3 N4

C31

Ein wesentlich selektiverer Zugang zu Bisphosphoraniminato-Komplexen des vierwertigen Vanadiums besteht in der Transaminierung von [V(NMe2)4] mit N-protonierten Iminophosphoranen (R = Ph, tBu) unter Abspaltung von Dimethylamin. Die Verbindung [V(NMe2)2(NPtBu3)2] konnte durch Einkristallstrukturanalyse charakterisiert werden.

Cl Cl V

Cl

Cl V

Cl

Cl

Cl

V Cl

LiNPtBu3 + 2

NPtBu3

tBu3PN

31 2

2 Me3SiNPtBu3 2 VCl4 +

NPtBu3

tBu3PN

30 -2 Me3SiCl

Me2N NMe2 NMe2 NMe2

NMe2 NMe2 R3PN

V +

- 2 HNMe2

2 HN=PR3 V

NPR3

R = Ph 33, tBu 32

32

Neben Phosphoraniminato-Komplexen wurden in dieser Arbeit auch ausgehend von [V(NMe2)4] unterschiedlich substituierte Aryloxy-Komplexe dargestellt, um diese anschließend auf ihr Potential in der Olefinpolymerisation zu untersuchen.

Vergleichbare Umsetzungen mit anderen Phenolen, wie 2,4,6-I3C6H2OH und auch DipOH liefern ausschließlich Bis- und Tris-phosphoraniminato-Komplexe. Es zeigte sich in diesen Umsetzungen mit einzähnigen Aryloxyliganden, dass die Bildung von Komplexen des Typs [V(NMe2)3(OAr)] oder [V(OAr)4] kinetisch nicht begünstigt ist.

Hingegen gelang durch Umsetzung mit chelatisierenden Diolen der vollständige Austausch sämtlicher Amido- gegen Aryloxyliganden. Durch Umsetzungen von [V(NMe2)4] mit thioether- bzw. methylenverbrückten, chelatisierenden Aryloxiden keine Vanadiumverbindungen unter Verbleib von zwei Amidoliganden erhalten werden.

Me2N V Me2N O

Ph Ph NMe2

O Ph Ph

V Me2N O

Ph Ph NMe2

PhO Ph

Ph O Ph

V

O Ph Ph

NMe2 34

35 + 2,6-Ph2C6H3OH

1 eq.

2 eq.

3 eq.

V(NMe2)4

36

Durch Verwendung von Chelatliganden mit stark elektronenziehenden CF3-Gruppen kann ein Amido-Aryloxy-Komplex 46 erhalten werden.

Im zweiten Abschnitt dieser Arbeit werden die neuen Komplexe auf ihre Aktivitäten in der Olefinpolymerisation und die synthetisierten Polymere -Polyethylen, sowie die Elastomere EPM und EPDM hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht. Am Beispiel der

Cr(VI)/MAO-V O O O X O

OH X X

OH [V(NMe2)4] + 2

- 4 HNMe2

X = CH2 43, S 42

O V

O

NMe2

Me2N

F3C

F3C

CF3 CF3

O V

O O O F3C F3C

F3C

F3C

CF3 F3C

CF3 CF3 [V(NMe2)4] + L1

44

45 1 eq.

2 eq.

Systeme zeigt sich, dass die Phosphoraniminato-Komplexe ein deutlich höheres Potential als [CrO2Cl2] besitzen.

In einem Vergleich der Komplexe des Typs [Cr(O)2(NPR3)(OSiMe3)] (R = Ph 1, tBu 2, NMe2) mit Nitrido-Komplexen der Form [Cr(N)(NPR3)(OSiMe3)2] (R = Ph 10, nBu 9, Me 8) lässt sich eine deutlich höhere Aktivität der Oxo-Verbindungen erkennen. Darüber hinaus kann der Einfluss der organischen Reste R auf die Aktivität dieser Katalysatorvorstufen in der MAO-vermittelten Polymerisation zu Polyethylen evaluiert werden.

Die geringere Aktivität von [Cr(O)2(NPtBu3)(OSiMe3)] 2 gegenüber 1 ist auf den Einschluss der Chromverbindung in das entstehende Polymer zurückzuführen. Durch Verwendung von Chrom-bisphosphoraniminato-Komplexen kann dieser Einschluss des Katalysators verhindert werden, so dass, wie auch in den Systemen des Typs [V(O)(NPR3)2Cl] / EASC, die tert.-butylsubstituierten Derivate die höchsten Aktivitäten zeigen.

Überraschenderweise konnte durch Vergleich der katalytischen Eigenschaften von Komplexen des Typs [V(O)(NPR3)3-xClx] (x = 0, 1, 2) gezeigt werden, dass Bisphosphoraniminato-Komplexe des fünfwertigen Vanadiums gegenüber den mono- und

Cr Cr Cr

NP(NMe2)3

O

O OSiMe3

NPtBu3

O

O OSiMe3

NPPh3

O

O OSiMe3

zunehmende Aktivität Ethen/MAO

V O Cl

V O Cl

V O Cl NPPh3

NPPh3

O O

Cr NPtBu3

NPtBu3

O O NP(NMe2)3 Cr

NP(NMe2)3

O O

Cr

zunehmende Aktivität

NPMe3

NPMe3

NPPh3

NPPh3

NPtBu3

NPtBu3 Ethen/MAO

zunehmende Aktivität Ethen/EASC

zunehmende Aktivität Ethen-Propen/EASC

trisubstituierten NPR3-Systemen ein deutlich höheres Potential in der Homo- wie auch in der Copolymerisation besitzen.

Darüber hinaus werden die zum [Cp2ZrCl2] isolobalen Verbindungen des Typs [V(NR’)(NPR3)Cl2] (R’ = 2,4,6-Cl3C6H2 , Dip; R = Ph, tBu, nBu) synthetisiert und in der katalytischen Synthese des Elastomers EPM untersucht. Hierbei zeigen die Imido-Komplexe die fast doppelte Aktivität wie die analogen Oxo-Derivate. Die höchsten Aktivitäten werden mit sterisch anspruchsvollen, insbesondere aber mit ortho-Halogeno-substituierten Arylimido-Komplexen erzielt.

Imido-Komplexe mit Aryloxyliganden [Dip-O]- bzw. [I3C6H2-O]- führen in den Polymerisationsversuchen zu geringeren Ausbeuten an EPM als das [NPtBu3]-substituierte Imidoderivat. Darüber hinaus zeigen Komplexe mit Triiodphenoxy-Liganden nur eine geringe Aktivitätssteigerung im Vergleich zu Verbindungen mit [DipO]--Liganden und lassen im Gegensatz zu den o,o’-Halogeno-Arylimidliganden keinen signifikanten „ortho-Halogen“-Effekt erkennen.

Dieser Befund spricht dafür, dass O-Donorliganden im Vergleich zu N-Donorliganden wesentlich rascher durch Aluminiumalkyle vollständig vom katalytisch aktiven Zentrum abgespalten werden.

O Cl V Cl V

O N

V O Cl

zunehmende Aktivität

NPtBu3 NPtBu3

NPtBu3

NPtBu3

NPtBu3

tBu3P

Ethen-Propen/EASC

O Cl V Cl

N Cl Cl

Cl Cl

Cl

V N

Cl V Cl

N Cl Cl

Pr Pr

V

zunehmende Aktivität NPtBu3 NPtBu3 NPtBu3 NPtBu3

i i

Ethen-Propen/EASC

Neben diesen Vanadium(V)-Katalysatoren wurden auch Aryloxid- und Phosphoraniminato-Komplexe des vierwertigen Vanadiums auf ihr Potential in der Copolymerisation von Ethen und Propen zu Kautschuk untersucht.

Die Polymerausbeuten zeigten, dass Katalysatorvorstufen des Typs [V(NMe2)(OAr)3] (Ar = C6H2I3; Dip; C6H3Ph2) mit drei Aryloxyliganden den Verbindungen mit zwei oder lediglich einer [OAr]-Einheit in der Katalyse überlegen sind.

Das katalytische Potential dieser Vanadium(IV)-Komplexe liegt jedoch deutlich unter dem der Trichlorophenylimido-Komplexe. Auch die Verwendung von zweizähnigen Diolato-Liganden führte zu keiner merklichen Aktivitätssteigerung. Überraschenderweise besitzt hier jedoch das CF3-substituierte und relativ elektronenarme Benzopinakol-Derivat die höchste katalytische Aktivität.

N Cl Cl

Pr Pr

V O

N Cl

Pr Pr

Cl Pr

Pr

V O

I

I N

Cl

Pr Pr

Cl

I V

zunehmende Aktivität NPtBu3

i i

i i

i i

i

i

Ethen-Propen/EASC

Me2N V

O Ph Me2N Ph

NMe2 Ph O

Ph V

O Ph Ph PhO

NMe2 Ph

O Ph Ph

V O Ph Me2N Ph

NMe2

zunehmende Aktivität Ethen-Propen/EASC

O V

O O O F3C F3C

F3C

F3C

CF3 F3C

CF3 CF3 V

O O O S O

S V

O O

O O

zunehmende Aktivität Ethen-Propen/EASC