DE1283820B - Process for the production of perfluoro-alkyl-alkyl-ethers - Google Patents
Process for the production of perfluoro-alkyl-alkyl-ethersInfo
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Description
Es ist bekannt (A. G. P i t t m an u. D. L. S h a r p, Polymer Letters 3 PP, 379, 1965), daß bei der Umsetzung von Hexafluoraceton mit Kaliumfiuorid in einem inerten Lösungsmittel eine Anlagerungsverbindung gebildet wird, welcher die Struktur des Kalium- heptafluorlsopropytats zugeschrieben wird. Es ist ferner bekannt, daß man diese Anlagerungsverbindung mit Epibromhydrin zum Heptafluorisopropyl-glycidyläther umsetzen kann: Das Gelingen dieser Reaktion ist auf eine Aktivierung des Broms durch die Epoxygruppe zurückzufuhren. Die Einführung anderer Reste, beispielsweise des Äthylrestes, gelang auf diese Weise nicht.It is known (AG P ittm an u. DL Harp, Polymer Letters 3 PP, 379, 1965) that when hexafluoroacetone is reacted with potassium fluoride in an inert solvent, an addition compound is formed which is assigned the structure of potassium heptafluoroisopropylate . It is also known that this addition compound can be converted with epibromohydrin to form heptafluoroisopropyl glycidyl ether: The success of this reaction is due to activation of the bromine by the epoxy group. The introduction of other residues, for example the ethyl residue, did not succeed in this way.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung einseitig perfluorierter aliphatischer Äther der allgemeinen Formel (1) in welcher Reine Trifluormethylgruppe oder ein Fluoratom, n eine ganze Zahl von 0 bis 6, Ra einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest von 1 bis etwa 18 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, der substituiert sein kann, gefunden, dadurch gekennzeichnet, daß man Perfluorcarbonylverbindungen der allgemeinen Formel (2) in welcher Rf1 und n die vorstehend genannten Bedeutungen haben, nach Anlagerung (a) von Rubidiumfluorid, Cäsiumfluorid oder einem quartären Ammoniumfluorid, oder (b) von Kaliumfluorid in Gegenwart katalytischer Mengen eines Rubidium-, Cäsium-oder quartären Ammoniumsalzes in einem in bezug auf die Reaktionsteilnehmer inerten Lösungsmittel mit Verbindungen der allgemeinen Formel (3) X-R2 (3) in welcher R2 die vorstehend genannte Bedeutung besitzt und X ein Chlor-, Brom- oder Jodatom oder einen Sulfonsäurerest der allgemeinen Formel (4) R3-- SO2- 0- (4) in welcher R3 einen Alkyl- oder Alkoxyrest von 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen oder einen Phenyl- oder Toluylrest bedeutet, umsetzt.There has now been a process for the preparation of unilaterally perfluorinated aliphatic ethers of the general formula (1) in which pure trifluoromethyl group or a fluorine atom, n an integer from 0 to 6, Ra a straight-chain or branched alkyl radical of 1 to about 18 carbon atoms, preferably 1 to 6 carbon atoms, which can be substituted, characterized in that perfluorocarbonyl compounds of general formula (2) in which Rf1 and n have the meanings given above, after the addition of (a) rubidium fluoride, cesium fluoride or a quaternary ammonium fluoride, or (b) potassium fluoride in the presence of catalytic amounts of a rubidium, cesium or quaternary ammonium salt in one with respect to the Reactant inert solvents with compounds of the general formula (3) X-R2 (3) in which R2 has the meaning given above and X is a chlorine, bromine or iodine atom or a sulfonic acid radical of the general formula (4) R3-SO2-0 - (4) in which R3 denotes an alkyl or alkoxy radical of 1 to about 4 carbon atoms or a phenyl or toluyl radical.
Der Rest R2 kann beispielsweise durch eine Alkyl - COO - CH2-, CH2 = CH - 0 - CO-, Cyan-, Carboxyl- oder Carbalkoxygruppe oder durch ein Halogenatom, vorzugsweise ein Bromatom, oder durch eine Alkoxygruppe, vorzugsweise eine Methoxy-oder Äthoxygruppe, substituiert sein. The radical R2 can, for example, be replaced by an alkyl - COO - CH2-, CH2 = CH - 0 - CO, cyano, carboxyl or carbalkoxy group or by a halogen atom, preferably a bromine atom, or by an alkoxy group, preferably a methoxy or Ethoxy group, may be substituted.
Die Isolierung der erhaltenen Produkte erfolgt in an sich bekannter Weise. The products obtained are isolated in a manner known per se Way.
Sofern verfahrensgemäß mit Verbindungen der genannten allgemeinen Formel (3) umgesetzt wird, wobei R2 einen ß-halogenierten Alkylrest, beispielsweise die ß-Bromäthylgruppe darstellt, können die entsprechenden Endprodukte der Formel (1) durch Abspaltung von Halogenwasserstoff in bekannter Weise in die entsprechenden perfluorierten Vinyläther der allgemeinen Formel übergeführt werden.If the process is carried out with compounds of the general formula (3) mentioned, where R2 represents a β-halogenated alkyl radical, for example the β-bromoethyl group, the corresponding end products of the formula (1) can be converted into the corresponding perfluorinated vinyl ethers in a known manner by splitting off hydrogen halide the general formula be transferred.
Die verfahrensgemäß erzielbaren Ausbeuten liegen zwischen 70 bis 900/, der Theorie. Die Verfahrensvariante (b) stellt die bevorzugte Ausführungsform dar. The yields that can be achieved in accordance with the process are between 70 to 900 /, the theory. Process variant (b) is the preferred embodiment represent.
Was die Mengenverhältnisse der verfahrensgemäß zur Umsetzung gelangenden Reaktionskomponenten anbelangt, so ist es zweckmäßig, 1 Mol Perfluorcarbonylverbindung der allgemeinen Formel (2) mit (a) mindestens 1 Mol Rubidium-, Cäsium- oder quartärem Ammoniumfluorid bzw. (b) mindestens 1 Mol Kaliumfluorid in Gegenwart von 0,1 bis 10 Molprozent, vorzugsweise 1 bis 10 Molprozent, eines Rubidium-, Cäsium- oder quartären Ammoniumsalzes als Katalysator und das hierbei gebildete Zwischenprodukt mit 1 Mol der Verbindung der allgemeinen Formel (3) umzusetzen. Die genannten Alkali- und quartären Ammoniumfluoride können in einem Überschuß, beispielsweise in einem 1,1- bis 1,Smolaren Überschuß angewandt werden. Auch die Verbindung der genannten allgemeinen Formel (3) kann im Überschuß angewandt werden. What the proportions of the process according to the implementation As far as reaction components are concerned, it is expedient to add 1 mole of perfluorocarbonyl compound of the general formula (2) with (a) at least 1 mol of rubidium, cesium or quaternary Ammonium fluoride or (b) at least 1 mole of potassium fluoride in the presence of 0.1 to 10 mole percent, preferably 1 to 10 mole percent, of a rubidium, cesium or quaternary Ammonium salt as a catalyst and the intermediate product formed in this way with 1 mol to implement the compound of the general formula (3). The mentioned alkali and Quaternary ammonium fluorides can be used in an excess, for example in a 1.1- up to 1. Smolar excess can be used. Also the connection of the mentioned general Formula (3) can be used in excess.
Die Addition der vorstehend genannten Fluoride erfolgt zweckmäßig bei Temperaturen zwischen etwa 60 und etwa +30"C, vorzugsweise zwischen etwa -40 und etwa +20°C, die Umsetzung der hierbei gebildeten Zwischenprodukte mit den Verbindungen der allgemeinen Formel (3) bei Temperaturen zwischen etwa 30 und etwa 130"C, vorzugsweise zwischen etwa 40 und etwa 80"C. The addition of the above-mentioned fluorides is expedient at temperatures between about 60 and about +30 "C, preferably between about -40 and about + 20 ° C, the reaction of the intermediate products formed here with the compounds of the general formula (3) at temperatures between about 30 and about 130 ° C., preferably between about 40 and about 80 "C.
Die Reaktion kann in einem Autoklav durchgeführt werden. The reaction can be carried out in an autoclave.
Die bei der Verfahrensvariante (b) als Katalysatoren angewandten Salze oder salzartigen Verbindungen bestehen aus den großvolumigen Rubidium-, Cäsium-oder quartären Ammoniumionen, denen als Anionen beispielsweise Chlor-, Brom- oder Jodionen oder Monoalkylsulfat- oder Monoalkylsulfonationen zukommen. An Stelle der bei der Verfahrensvariante (b) als Katalysatoren dienenden quartären Ammoniumsalze können auch tertiäre Amine, beispielsweise Trimethylamin, Dimethylcyclohexylamin oder »Urotropein «, vorzugsweise Triäthylamin, eingesetzt werden, wobei diese Amine vor der eigentlichen Reaktion mit den Verbindungen der allgemeinen Formel (3) vermischt und gegebenenfalls durch schwaches Erwärmen in die entsprechenden quartären Ammoniumverbindungen gemäß dem Formelschema übergeführt werden.The salts or salt-like compounds used as catalysts in process variant (b) consist of the large-volume rubidium, cesium or quaternary ammonium ions, the anions of which are, for example, chlorine, bromine or iodine ions or monoalkyl sulfate or monoalkyl sulfonate ions. Instead of the quaternary ammonium salts used as catalysts in process variant (b), it is also possible to use tertiary amines, for example trimethylamine, dimethylcyclohexylamine or "urotropein", preferably triethylamine, these amines prior to the actual reaction with the compounds of the general formula (3) mixed and, if necessary, by gentle heating into the corresponding quaternary ammonium compounds according to the equation be transferred.
Die Reaktionstemperaturen betragen etwa 0 bis 150"C, vorzugsweise 20 bis 100"C. The reaction temperatures are from about 0 to 150 ° C., preferably 20 to 100 "C.
Geeignete, gegenüber - den Reaktionsteilnehmern inerte Lösungsmittel sind beispielsweise Aceton, Tetrahydrofuran, Acetonitril, vorzugsweise Diglycoldimethyläther, Dimethylformamid und Dimethylsulfoxid. Suitable solvents which are inert to the reactants are for example acetone, tetrahydrofuran, acetonitrile, preferably diglycol dimethyl ether, Dimethylformamide and dimethyl sulfoxide.
An Stelle der verfahrensgemäß unter die allgemeine Formel (2) als Ausgangsverbindungen fallenden Perfluoracylfluoride können auch die entsprechenden Perfiuoracylchloride der allgemeinen Formel (5) in welcher n eine ganze Zahl von 0 bis 6 bedeutet, eingesetzt werden und in einem inerten Lösungsmittel mit mindestens 2 Mol eines der genannten Fluoride umgesetzt und anschließend in einer Reaktionsstufe gemäß den oben beschriebenen Verfahrensvarianten (a) und (b) mit Verbindungen der allgemeinen Formel (3) weiter zu den Verfahrensprodukten der genannten allgemeinen Formel (1), in welcher R:ein Fluoratom bedeutet und n die vorstehend genannte Bedeutung besitzt, umgesetzt werden. Die bevorzugte Ausführungsform stellt jedoch die Umsetzung der Perfluoracylverbindungen der allgemeinen Formel (2) dar.Instead of the perfluoroacyl fluorides falling under the general formula (2) as starting compounds, the corresponding perfiuoracyl chlorides of the general formula (5) can also be used in which n is an integer from 0 to 6, are used and reacted in an inert solvent with at least 2 moles of one of the fluorides mentioned and then in a reaction stage according to process variants (a) and (b) described above with compounds of the general formula (3) further to the process products of the general formula (1) mentioned, in which R: denotes a fluorine atom and n has the abovementioned meaning. The preferred embodiment, however, is the reaction of the perfluoroacyl compounds of the general formula (2).
Die verfahrensgemäß hergestellten Produkte stellen Narkotika sowie Zwischenprodukte zur Herstellung von Polymeren dar. The products manufactured according to the process represent narcotics as well Are intermediates for the production of polymers.
Beispiel 1 61 g (0,40Mol) Cäsiuinluorid, die sich in einem mit Rührer, Kältekühler und Gaseinleitungsrohr versehenen Reaktionsgefäß befinden, werden durch zweistündiges Erhitzen auf 160"C bei 0,2 Torr von Feuchtigkeitsresten befreit. Dann werden 200 ml Diglycoldimethyläther zugefügt. und bei 0° C 46,5 g (0,40 Mol) Trifluoracetylfluorid unter Rühren eingeleitet. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur bis zur Bildung einer schwach getrübten Lösung nachgerührt. Example 1 61 g (0.40 mol) of cesium fluoride, which is in a stirrer, Cooler and gas inlet tube provided with reaction vessel are located through Two hours of heating to 160 "C at 0.2 Torr freed from moisture residues. Then 200 ml of diglycol dimethyl ether are added. and at 0 ° C 46.5 g (0.40 moles) of trifluoroacetyl fluoride initiated with stirring. The reaction mixture is kept at room temperature until formed stirred a slightly cloudy solution.
Nach Zufügen von 68 g (0,44 Mol) Diäthylsulfat läßt man über Nacht bei Raumtemperatur stehen und erwärmt langsam auf 60"C, hält 3 Stunden bei dieser Temperatur und destilliert schließlich das Endprodukt aus dem dicken Reaktionsgemisch ab. Die Rohausbeute beträgt 65 g. Fraktionierte Destillation liefert 60 g Pentafluoräthyl-äthyläther vom Siedepunkt 26,5 bis 27"C, was einer Ausbeute von 91°/o der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trifluoracetylfluorid, entspricht.After adding 68 g (0.44 mol) of diethyl sulfate, the mixture is left overnight stand at room temperature and slowly warm to 60 "C, holds 3 hours at this Temperature and finally distills the end product from the thick reaction mixture away. The raw yield is 65 g. Fractional distillation gives 60 g of pentafluoroethyl ethyl ether from the boiling point of 26.5 to 27 "C, which corresponds to a yield of 91% of theory on the trifluoroacetyl fluoride used.
Beispiel 2 61 g (0,40 Mol) Cäsiumfluorid, die sich in einem mit Rührer, Kältekühler und Gaseinleitungsrohr ver- sehenen Reaktionsgefäß befinden, werden durch zweistündiges Erhitzen auf 160"C bei 0,2 Torr von Feuchtigkeitsresten befreit. Dann werden 200 ml Diglycoldimethyläther zugefügt und bei 0° C 46,5 g (0,40 Mol) Trifluoracetylfluorid unter Rühren eingeleitet. Das Reaktionsgemisch wird bei Raumtemperatur bis zur Bildung einer schwach getrübten Lösung nachgerührt. Example 2 61 g (0.40 mol) of cesium fluoride, which is in a stirrer, Refrigeration cooler and gas inlet pipe see reaction vessel are through Two hours of heating to 160 "C at 0.2 Torr freed from moisture residues. Then 200 ml of diglycol dimethyl ether are added and 46.5 g (0.40 mol) of trifluoroacetyl fluoride are added at 0 ° C initiated with stirring. The reaction mixture is kept at room temperature until formed stirred a slightly cloudy solution.
Nach Zufügen von 73,5 g (0,44 Mol) Bromessigsäureäthylester wird auf 50"C erwärmt und langsam im Verlauf von 8 Stunden auf 80"C gesteigert. Dann wird unter weiterer Temperatursteigerung bei 200 Torr das Reaktionsprodukt zusammen mit einem Teil des Lösungsmittels abdestilliert. Das Destillat wird zweimal mit Wasser ausgeschüttelt, mit Natriumsulfat getrocknet und destilliert. Es bilden sich 68 g Pentafluoräthoxyessigsäureäthylester vom Siedepunkt 130 bis 131"C, was einer Ausbeute von 730/o der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trifluoracetylfluorid, entspricht.After adding 73.5 g (0.44 mol) of ethyl bromoacetate, the mixture is made up Heated to 50 "C and slowly increased to 80" C in the course of 8 hours. Then it will be with a further increase in temperature at 200 Torr, the reaction product together with distilled off part of the solvent. The distillate is made twice with water extracted, dried with sodium sulfate and distilled. 68 are formed g of ethyl pentafluoroethoxyacetate with a boiling point of 130 to 131 "C, which is a yield of 730 / o of theory, based on the trifluoroacetyl fluoride used.
Beispiel 3 In einem mit Rührer, Kältekühler und Gaseinleitungsrohr versehenen Reaktionsgefäß werden 58 g (1 Mol) Kaliumfluorid, 8 g (0,05 Mol) Cäsiumfluorid, 154 g (1 Mol) Diäthylsulfat und 350 ml Diglycoldimethyläther vorgelegt und auf etwa 50"C erwärmt. Example 3 In one with stirrer, cold cooler and gas inlet pipe provided reaction vessel are 58 g (1 mol) potassium fluoride, 8 g (0.05 mol) cesium fluoride, 154 g (1 mol) of diethyl sulfate and 350 ml of diglycol dimethyl ether and adjusted to about 50 "C heated.
Dann werden langsam, in dem Maße, wie die Aufnahme erfolgt, 102 g (0,88 Mol) Trifluoracetylfluorid eingeleitet. Man läßt über Nacht bei Raumtemperatur stehen, destilliert zunächst nicht umgesetztes CF3COF (14 g) ab und treibt anschließend im Vakuum das Reaktionsprodukt in auf - 800 C gekühlte Fallen über. Die fraktionierte Destillation liefert 93 g Pentafluoräthyl-äthyläther vom Siedepunkt 26,5"C, was einer Ausbeute von 750/o der Theorie, bezogen auf umgesetztes Trifluoracetylfluorid, entspricht.Then slowly, as the absorption takes place, 102 g Initiated (0.88 mol) of trifluoroacetyl fluoride. It is left at room temperature overnight stand, initially unconverted CF3COF (14 g) distills off and then drives off in a vacuum, the reaction product in traps cooled to -800 ° C. The fractional Distillation gives 93 g of pentafluoroethyl ethyl ether with a boiling point of 26.5 "C, which a yield of 750 / o of theory, based on converted trifluoroacetyl fluoride, is equivalent to.
Beispiel 4 In einem 0,5-l-Stahlautoklav mit Magnetrührung werden 58 g (1 Mol) Kaliumfluorid, 8 g (0,08 Mol) Triäthylamin, 126 g (1 Mol) Dimethylsulfat und 200 ml Diglycoldimethyläther vorgelegt. Nach Verschließen und Evakuieren des Autoklavs werden bei Raumtemperatur über eine Stahlkapillare 96 g (0,83 Mol) Trifluoracetylfluorid unter Rühren eingeleitet. Anschließend wird 14 Stunden bei einer Temperatur von 55"C nachgerührt und danach unter langsamer Temperatursteigerung bis 105"C das Reaktionsprodukt bei einem Druck von 50 Torr in auf -80"C gekühlte Fallen abdestilliert. Die fraktionierte Destillation des Rohproduktes ergibt 110 g Pentafluoräthyl-methyläther vom Siedepunkt 4 bis 6"C, was einer Ausbeute von 890/, der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trifluoracetylfluorid, entspricht. Example 4 In a 0.5 l steel autoclave with magnetic stirring 58 g (1 mol) potassium fluoride, 8 g (0.08 mol) triethylamine, 126 g (1 mol) dimethyl sulfate and submitted 200 ml of diglycol dimethyl ether. After closing and evacuating the Autoclaves are 96 g (0.83 mol) of trifluoroacetyl fluoride at room temperature through a steel capillary initiated with stirring. Then 14 hours at a temperature of 55 "C and then the reaction product with a slow increase in temperature to 105" C distilled off at a pressure of 50 torr in traps cooled to -80 "C. The fractionated Distillation of the crude product gives 110 g of pentafluoroethyl methyl ether at the boiling point 4 to 6 "C, which corresponds to a yield of 890 /, of theory, based on the trifluoroacetyl fluoride used, is equivalent to.
Beispiel 5 In einem 0,5-l-Stahlautoklav mit Magnetrührung werden 58 g (1 Mol) Kaliumfluorid, 8 g (0,08 Mol) Triäthylamin, 167 g (1 Mol) Bromessigsäureäthylester und 200 ml Diglycoldimethyläther vorgelegt. Nach Verschließen und Evakuieren des Autoklavs werden bei Raumtemperatur 50 g (0,43 Mol) Trifluoracetylfluorid unter Rühren eingeleitet und 18 Stunden bei 60 bis 70"C nachgerührt. Das Reaktionsgemisch wird mit Eiswasser ausgeschüttelt, abgetrennt, mit Natriumsulfat getrocknet und fraktioniert destilliert. Es bilden sich 72 g Pentafiuoräthoxyessigsäureäthylester vom Siedepunkt 129 bis 131"C, was einer Ausbeute von 7S0/o der Theorie, bezogen auf eingesetztes Trifluoracetylfiuorid, entspricht. Example 5 In a 0.5 l steel autoclave with magnetic stirring 58 g (1 mol) of potassium fluoride, 8 g (0.08 mol) of triethylamine, 167 g (1 mol) of ethyl bromoacetate and submitted 200 ml of diglycol dimethyl ether. After closing and evacuating the 50 g (0.43 mol) of trifluoroacetyl fluoride are placed in the autoclave at room temperature Stirring was initiated and the mixture was subsequently stirred at 60 to 70 ° C. for 18 hours. The reaction mixture is extracted with ice water, separated, dried with sodium sulfate and fractionally distilled. 72 g of ethyl pentafluorethoxyacetate are formed from boiling point 129 to 131 "C, which corresponds to a yield of 7S0 / o the theory, based on the trifluoroacetyl fluoride used.
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DEF49221A DE1283820B (en) | 1966-05-17 | 1966-05-17 | Process for the production of perfluoro-alkyl-alkyl-ethers |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3846502A (en) * | 1971-08-02 | 1974-11-05 | Airco Inc | 2-methoxy-3-h-perfluorobutane |
US5750797A (en) * | 1996-04-15 | 1998-05-12 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Process for the production of hydrofluoroethers |
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1966
- 1966-05-17 DE DEF49221A patent/DE1283820B/en active Pending
Non-Patent Citations (1)
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None * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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