本发明涉及与烷基碱土金属混合的碱土金属烷氧化物溶液以及其制备方法。
镁的烷氧化物尤其为制备齐格勒-纳塔类型的负载型烯烃聚合催化剂所需。为此，根据文件ep1031580，不溶性烷氧化物，像例如乙醇镁，以球形颗粒的形式使用，其通过与氯化钛或具有钛-卤键的另一种化合物(例如，cp2ticl2)的反应转化成活性形式：
mg(oet)2+cp2ticl2→mg(oet)2-xclx+cp2ticl2-x(oet)x
(x=0至2)
文件wo85/02176描述了由可溶的镁的烷氧化物制备负载型齐格勒-纳塔催化剂的另一种可能性。尽管大多数镁的醇化物，像例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇等的mg-盐不溶于非质子溶剂，但是许多在2-位上具有支链的伯醇的mg-化合物证明可溶于烃。由文件wo85/02176已知例如，2-甲基-1-戊醇或2-乙基-1-己醇的镁盐以1.3mol/l的浓度溶解于环己烷中。混合的mg-烷氧化物，即，具有两种不同的烷氧基团的mg(or1)n(or2)2-n的那些，可能可溶于烃，当相应的醇r1oh是在2-位支化的伯醇，且相应的醇r2oh是例如仲醇时。
除了镁之外不具有其它溶解的金属的烃-溶液的缺点是它们的粘度相对高。另外，直接通过使镁金属与在所需烃中的醇反应而没有添加干扰的助剂来制备此类溶液是不可能的。为了使直接反应完全成为可能，必须活化镁金属，其可通过用碘预侵蚀来实现。即使采用该措施，甚至在使用高反应性mg-粉的情况下，反应速度仍非常小。因此，文件ep0156512描述了在使用碘的情况下制备在十二烷中的双(2-乙基六氧化)镁的稀释溶液。在145°c的反应温度下需要10小时的反应时间，并且获得以粘性溶液形式的产物。为避免极其长的反应时间，镁的醇化物溶液因此通常由市售可得的二烷基镁化合物(r2mg)来制备。但是，该合成路径具有使用相对贵的镁源(即r2mg-化合物，为其的制备需要卤代烷烃)的缺点。另外，其包含规定特定溶剂的意思，即饱和烃：二烷基镁化合物，例如，二丁基镁、丁基乙基镁和丁基辛基镁仅在饱和烃例如己烷或庚烷中市售可得。
另外，在醇解中根据以下不可避免地形成饱和烃(r3h和r4h，例如丁烷或辛烷)：
r3r4mg+2roh→mg(or)2+r3h+r4h
因此不可能在纯芳族溶剂，例如甲苯或乙苯中，由市售可得的二烷基镁化合物直接制备镁的醇化物。
用于制备可溶的碱土醇化物的另一合成变体在于，由易挥发的醇(例如，乙醇)制备的不可溶的碱土-醇化物的与更高沸点的醇的转醇化，例如：
mg(or5)2+2roh→mg(or)2+2r5oh
缺点是该方法的相对高、成本密集型花费，因为醇化物mg(or5)2必须首先由挥发性醇r5oh和镁金属制备并分离，随后必须与较不易挥发的醇，例如，2-乙基己醇反应，并随后例如通过蒸馏除去更易挥发的醇r5oh。
镁的烷氧化物溶液的相对高的粘度由缔合现象造成。由文件us6,734,134已知，粘度可通过添加烷基铝化合物来降低。烷基铝化合物和mg-醇化物之间的优选比例介于0.001:1和1:1之间、更优选0.01至0.1:1、且最特别优选0.03至0.05:1。
最后，由文件wo2010/146122已知，由碱土金属和两种不同的醇制备在非质子溶剂中的与铝化合物al(och2r6)3-y(or7)y混合的混合碱土烷氧化物-化合物m(och2r6)2-x(or7)x。在此m是选自mg、ca、ba、sr的碱土金属；
och2r6是由至少3个且至多40个c-原子组成的烷氧基团，其在相对于o-官能的2-位上具有支链，即，r6=-chr8r9，其中r8、r9=彼此独立的c1-c18烷基；
r7是具有2-15个c-原子的烷基，其或者是直链或者在>3-位(相对于o-官能)上具有支链；
并且x与y的和为0.01和0.8之间、优选0.02和0.3之间并且尤其优选0.03和0.2之间的数。
借助于该方法制备的产物溶液虽然具有相对高的碱土烷氧化物化合物浓度(即，cmg>0.5mol/kg)，但是在具有相对低浓度的降低粘度的al-化合物(<3mol%，基于溶解的碱土金属浓度)的产物的情况下，粘度仍然令人不满意地高，在室温(rt)下通常>1000cp。根据文件us6,734,134，低的al-浓度对于用作齐格勒-纳塔-催化剂负载材料是至关重要的。
另外，二烷基镁化合物例如丁基乙基镁或二丁基镁可直接用于制备齐格勒-纳塔-催化剂负载材料(化学上来看是mgcl2)。但是，使用二烷基镁化合物的一个缺点是其相对高的制备成本，以及此类金属有机化合物的烃溶液是自燃的事实。这些自燃性质造成对特定且不利的运输-、储存-和处理规章的遵守。
同样已知二烷氧基镁-和二烷基镁-化合物的混合物。如此us4,634,786的实施例xviii描述了含有由2-甲基-1-五氧化镁和二丁基镁组成的1:1-络合物的庚烷-环己烷溶液的制备。但是，在所述专利的另一实施例中使用精确化学计量的二烷基镁化合物和醇，使得形成具有精确的化学计量组成的mg(or1r2)-化合物(即，不含过量r2mg的那些)。可从实施例i、ii、iii得出以下提示：关于粘度，使用过量醇是有利的。因此，在实施例1中，具有化学计量组成的产物溶液的粘度通过添加大约5mol%的2-甲基-1-戊醇“明显地”降低。
本发明已提出以下目的：给出在非质子溶剂中、特别期望是在具有低的al-浓度(例如，基于mg-含量，<5mol%)，同时具有低粘度(例如，在rt下<500cp)并且不是自燃的烃中的浓缩的碱土金属烷氧化物化合物，以及其制备方法。
该目的通过提供在非质子溶剂中的碱土烷氧化物化合物m(och2r6)2-a-b(or7)a[o(chr8)nor9]b和烷基金属化合物m(r10r11)的混合物来实现，其中碱土金属浓度范围为0.2至1.8mmol/g，其中
m是选自mg、ca、ba、sr的碱土金属；
och2r6是由至少3个且至多40个c-原子组成的烷氧基团，其中在相对于o-官能的2-位上具有支链，即，r6=-chr12r13，其中r12、r13=彼此独立的c1-c18烷基；
r7是具有2-15个c-原子的烷基，其或者是直链或者在>3-位(相对于o-官能)上具有支链
r8是具有1-6个c-原子的烷基，其或者是直链或者在>3-位(相对于o-官能)上具有支链
r9是具有2-15个c-原子的烷基，其或者是直链或者具有支链
r10和r11是具有1-15个c-原子的任何烷基，
n是1至4的整数，
a+b<2，其中a和b可采用0至2的值，和
m(och2r6)2-a-b(or7)a[o(chr8)nor9]b与m(r10r11)的摩尔比为99.5:0.5至60:40，优选99:1至70:30且尤其优选95:5至80:20。
已令人惊讶地发现，通过添加即使小量的烷基碱土金属至在非质子溶剂中的碱土烷氧化物化合物溶液，可显著降低其粘度。这与由us4,634,786已知的技术教导不同，即仅将另一种醇添加至具有化学计量组成的镁-烷氧化物溶液才起到降低粘度的作用。
根据本发明的溶液含有0.1至30mol%、优选1至20mol%且尤其优选3-15mol%的活性碱r2mg，通过用仲丁醇和联喹啉作为指示剂的直接滴定来测定并基于溶液中存在的所有碱土金属m。
另外，根据本发明的溶液中优选含有铝化合物al(och2r6)3-c-d(or7)c[o(chr8)nor9]d，其中
och2r6是由至少3个且至多40个c-原子组成的烷氧基团，其中在相对于o-官能的2-位上具有支链，即，r6=-chr12r13，其中r12、r13=彼此独立的c1-c18烷基；
r7是具有2-15个c-原子的烷基，其或者是直链或者在>3-位(相对于o-官能)具有支链；
r8是具有1-6个c-原子的烷基，其或者是直链或者在>3-位(相对于o-官能)具有支链；
r9是具有2-15个c-原子的烷基，其或者是直链或者具有支链，
n=1至4的整数，其中
c+d<3并且c以及d均可采用0至3的值，并且其中基于溶解的碱土金属，铝化合物al(och2r6)3-c-d(or7)c[o(chr8)nor9]d的含量的范围为0至大约20mol%、优选0.2至5mol%、尤其优选0.5至4mol%。
所述非质子溶剂是或含有或者一种或者更多种具有5至20个c-原子的脂族化合物，其中环状和开链化合物均是可能的。优选的是：环己烷、甲基环己烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十二烷、萘烷以及商用常见的沸腾馏分(汽油馏分)。
所述非质子溶剂可另外含有芳烃或由其组成。优选的是：苯、甲苯、乙苯、二甲苯以及异丙苯。
在本发明的另一实施方式中，根据本发明的碱土烷氧化物溶液仍可含有极性非质子溶剂，像例如醚或叔胺。
在2-位支化的醇(hoch2r6)尤其优选选自异丁醇、2-甲基-1-戊醇、2-乙基-1-丁醇、2-乙基-1-戊醇、2-乙基-4-甲基-1-戊醇、2-丙基-1-庚醇、2-甲基-1-己醇、2-乙基己醇和2-乙基-5-甲基-1-辛醇或所列醇中的至少两种的任何混合物。伯醇(hor7)优选选自乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、辛醇、癸醇、十二烷醇、3-甲基丁-1-醇或所列醇中的至少两种的任何混合物。含有烷氧基官能的醇ho(chr8)nor9优选是c2-c4二醇单醚，例如，2-乙氧基乙醇、3-乙氧基-1-丙醇、3-乙氧基-1-丁醇、2-(2-乙基己氧基)乙醇、2-丁氧基乙醇、2-己氧基乙醇以及1,3-丙二醇单丁基醚或所列醇中的至少两种的任何混合物。
根据本发明的产品可，例如，根据两种不同的方法来制备。
第一种方法从商用常见的碱土金属开始，优选是镁金属，其优选呈粉末-、颗粒-或削片形式。将该金属预置于无水非质子溶剂（优选芳族烃或脂族烃）中，所述溶剂在惰性化(inertisierten)，即经干燥并配备有保护气体(氮气或氩气)的搅拌容器中。随后可添加烷基铝化合物，例如，三烷基铝例如三乙基铝、三丁基铝，氢化烷基铝例如氢化二丁基铝，烷基铝卤化物例如氯化二丁基铝，或烷氧基铝化合物像例如二乙基乙氧基铝。通常烷基铝化合物与醇的摩尔比为0至0.1:1、优选0.005至0.04:1。还可完全或部分在醇之后或向醇中添加铝化合物。
随后或者作为混合物或者相继地添加所需的醇，即，含有烷氧基官能的醇ho(chr8)nor9和/或支化的醇hoch2r6和/或未支化的或在>3-位具有支链的具有2-15个c-原子的伯醇(hor7)。优选首先添加伯醇r7oh，随后才添加选自其它物质组的醇。该添加可在0和180°c之间、优选在大约40和140°c之间的温度下进行。该添加最优选在所用溶剂的沸点处进行，即，例如，在甲苯的情况下，在大约110°c下进行。反应时间取决于所用的碱土金属(特别是镁)的反应性以及所用的醇的酸度、碱土金属(特别是镁)和醇之间的化学计量比、以及反应温度。若过量使用碱土金属(特别是镁)(优选1至300mol%、尤其优选10至100mol%)，那么在回流操作模式中1至6小时的反应时间是足够的。优选这样长时间反应，直至几乎所有的醇都已反应，即，其浓度为<0.01mmol/g、优选<0.001mmol/g。
反应结束之后，其可通过氢气流的消退(versiegen)来识别，将碱土金属烷基化合物(例如mgr10r11)的溶液添加至相对粘性的反应混合物中。通常观察到粘度的另一短期增加，但是在添加几mol%mgr10r11之后转变成相反，即，反应溶液令人惊讶地几乎突然地变成低粘度。取决于所用的醇以及其它参数，该效应在添加1-20mol%的烷基金属化合物之后出现。而进一步添加mgr10r11仅就引起处理技术上微小的进一步的粘度下降。例如，若使含有将近3mol%al的大约30重量%的双(2-乙基六氧化)镁的庚烷溶液与9或4mol%的二烷基镁化合物，例如，丁基乙基镁反应，那么在rt下，粘度从>1000cp下降至大约50或100cp。
第二种优选的制备方法从在非质子溶剂中的二烷基镁化合物溶液开始。将所需的醇以化学计量添加至这些溶液中，其导致根据本发明的产品。添加的次序是任意的。还可使用预先制备的醇混合物。还可能以优选与非质子溶剂混合来预置所述一种或更多种醇，并添加二烷基镁组分。最后，在预置溶剂中同时计量加入也是可想象的。
通过根据本发明的方法制备的产品令人惊讶地为非常少的粘性，尽管有>0.5mol/kg、优选>1.0mol/kg的高碱土金属-浓度。碱土金属-浓度优选范围为大约0.4至1.6mmol/g、尤其优选0.7至1.4mmol/g。在mg-浓度>1mmol/g且<1.5mmol/g的情况下，在室温下测量的粘度通常在300cp以下、优选在200cp以下、尤其优选在100cp以下。
基于溶解的碱土金属，溶解的铝含量范围为0至大约20mol%、优选范围为0.2至15mol%、尤其优选范围为0.5至4mol%。
根据本发明的产品用于制备聚合催化剂，特别是齐格勒-纳塔类型的多相化聚烯烃催化剂。另外，它们可在有机合成中用作，例如，碱。
实施例
所有反应均在用氩气惰性化的干燥玻璃装置中进行。使用商用常见的镁削片。mg和al的浓度借助icp(感应耦合等离子体)测量。
活性碱借助用在己烷中的1m2-丁醇溶液相对2,2-联喹啉作为指示剂的直接滴定来测定。从红色突变至灰色。
实施例1：在庚烷中的与6mol%二丁基镁混合的双(2-乙基六氧化)镁的35%的溶液的制备
在具有回流冷凝器和滴液漏斗的0.5l-双夹套玻璃反应器中预置32.0g镁削片和352g庚烷。随后添加11.3g的在庚烷中的20重量%的三乙基铝溶液、1.8g乙醇以及171.9g2-乙基己醇，并将其加热至沸点。回流4小时，其中产生14.6l气体并形成双(2-乙基六氧化)镁的粘性溶液。取出试样并测定其粘度(在25°c下为1025cp)。
将反应混合物冷却至大约80°c，并添加54.6g的在己烷中的二丁基镁溶液(mg=1.08mmol/g)。在该添加之后，形成烯液状的、可易于处理的溶液。将淡灰色悬浮液虹吸出并过滤。得到579g的非粘性液体，其具有1.22mmol/g的镁含量。该产物溶液此外含有0.030mmol/g铝并具有0.15mmol/g的活性碱含量(对应于0.075mmol/gbu2mg，大约6mol%)。
产率：理论值的98%
粘度(brookfield,25°c)：33cp
在un-测试n.2、n.3中，产物溶液证实是非自燃的。
实施例2：与14mol%二丁基镁混合的在己烷中的29%的癸醇镁溶液的制备
在具有回流冷凝器和滴液漏斗的0.5l-双夹套玻璃反应器中预置82.0g的在己烷中的二丁基镁溶液(mg=1.11mmol/g,91mmol)。随后在强烈搅拌下添加23.6g正癸醇(149mmol)。在滴入位置处暂时形成凝胶状反应产物，但其在搅拌下完全溶解。在计量加入之后，形成非粘性无色透明溶液。
产量：104g溶液
总镁含量：0.88mmol/g
活性碱含量：0.24mmol/g
粘度(brookfield,25°c)：4.8cp
在un-测试n.2、n.3中，产物溶液证实是非自燃的。
比较例1：在己烷中的大约30%的癸醇镁溶液的制备
在具有回流冷凝器和滴液漏斗的0.5l-双夹套玻璃反应器中预置85.0g的在己烷中的二丁基镁溶液(mg=1.11mmol/g,94mmol)。随后在强烈搅拌下添加31.2g正癸醇(197mmol)。在添加大约90%的总醇量之后，在滴入位置处形成的凝胶状的相越来越缓慢地溶解并随后完全不再溶解。在计量加入结束之后，形成刺不进的凝胶，其甚至在加热(大约80°c)时不会液化。
归因于凝胶状的稠度，借助注射器不能取出试样。
实施例3：在庚烷中的与大约5mol%丁基乙基镁混合的双(2-乙基六氧化)镁/癸醇镁(75:25)的35%的溶液的制备
在具有回流冷凝器和滴液漏斗的0.5l-双夹套玻璃反应器中预置32.0g镁削片和352g庚烷。随后添加11.3g的在庚烷中的20重量%的三乙基铝溶液、1.8g乙醇以及128.9g2-乙基己醇和52.2g1-癸醇的混合物，并将其加热至沸点。回流3.5小时，其中产生16.0l气体并形成混合的镁的烷氧化物的粘性溶液。取出试样并测定其粘度(在25°c下为3800cp)。
将溶液冷却至100°c，并添加55.1g的在庚烷中的丁基乙基镁溶液(mg=1.09mmol/g)。在添加之后，形成烯液状的、可易于处理的溶液。将淡灰色悬浮液虹吸出并过滤。分离534g的非粘性液体，其具有1.19mmol/g的镁-含量。该产物溶液此外含有0.033mmol/g铝并具有0.11mmol/g的活性碱含量(对应于0.055mmol/gbumget，4.6mol%)。
产率：理论值的88%
粘度(brookfield,25°c)：16cp
在un-测试n.2、n.3中，产物溶液证实是非自燃的。
实施例4：在甲苯中的与5mol%丁基乙基镁混合的34%的双(2-乙基六氧化)镁溶液的制备
在具有回流冷凝器和滴液漏斗的0.5l-双夹套玻璃反应器中预置32.0g镁削片和352g甲苯。随后添加9.0g的在甲苯中的25重量%的三乙基铝溶液、1.8g乙醇以及171.9g2-乙基己醇，并将该混合物加热至沸点。回流将近4小时，其中产生16.4l气体并形成镁的烷氧化物的粘性溶液。
随后将混合物冷却至100°c，并添加在庚烷中的56.5g的二丁基镁溶液(mg=1.08mmol/g)。在该添加之后，形成烯液状的、可易于处理的溶液。将淡灰色悬浮液虹吸出并过滤。分离576g的非粘性液体，其具有1.21mmol/g的镁-含量。该产物溶液此外含有0.030mmol/g铝并具有0.13mmol/g的活性碱含量(对应于0.065mmol/gbumget，5.4mol%)。
产率：理论值的97%
粘度(brookfield,25°c)：94cp
在un-测试n.2、n.3中，产物溶液证明是非自燃的。
从比较例1以及在实施例1和3中添加二烷基镁溶液之前和之后的粘度数据的比较得知积极的影响，其通过添加二烷基镁溶液至镁的烷氧化物溶液(实施例1和3)和/或在与二烷基镁溶液的反应中使用量不足的醇(实施例2和比较例1)造成。
根据本发明制备的具有0.88和1.22mmol/g之间的mg-浓度和<3mol%的al-浓度的所有产物溶液可非常良好地处理并且是烯液状的(在25°c下的粘度<100cp)，而不含二烷基镁的产物溶液是极其粘性的：液体产物的粘度介于>1000cp和3800cp之间。若未使用在2-位支化的醇(hoch2r6由至少3个c-原子且至多40个c-原子组成，其在相对于o-官能的2-位上具有支链，即，r6=-chr12r13，其中r12、r13=彼此独立的c1-c18烷基)，而是仅使用了未支化的醇，则在完全反应或使用稍过量醇的情况下形成不可泵-或以其它任何方式转移的凝胶状产物(比较例1)。而在大约14mol%的二丁基镁的存在下，获得了水状的烯液状产物。此类产物不可根据us4,634,786制备，因为根据该现有技术文件，“(a)脂族2-烷基-取代的一元伯醇；或(b)所述(a)醇与c3-c12脂族仲或叔醇的混合物；或(c)所述(a)醇与c1-c12脂族直链未取代伯醇的混合物；其中所述(a)醇与所述(b)醇的摩尔比，以及所述(a)醇与所述(c)醇的摩尔比为1（针对所述(a)醇）比0.1至2（所述(b)醇和所述(c)醇）”，即，在各情况中，需要在2位支化的(a)醇。
根据本发明的所有产物溶液均为非自燃的。