DE2344358C3 - Polyfluoralkyl-benzyläther und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Polyfluoralkyl-benzyläther und Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE2344358C3
DE2344358C3 DE19732344358 DE2344358A DE2344358C3 DE 2344358 C3 DE2344358 C3 DE 2344358C3 DE 19732344358 DE19732344358 DE 19732344358 DE 2344358 A DE2344358 A DE 2344358A DE 2344358 C3 DE2344358 C3 DE 2344358C3
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Yvon Tessenderlo; Wilante Claude Brüssel; Delaunois (Belgien)
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Tessenderlo Chemie S.A., Tessenderlo (Belgien)
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Description

eines Alkalimetall oder eines wasserfreien Alkalihydroxids und eines inerter, organischen Lösungsmittels umsetzt.
Wenn u in obiger Formel gleich 2 ist, können die beiden Reste am Benzolkern zueinander ortho-, meta- oder paraständig sein, während die ggf. anwesenden Substituenten R' alle übrigen Stellungen einnehmen können. Je nachdem, ob u gleich 1 oder 2 ist, werden entweder Monoäther oder Diälher gebildet.
Diese neuen Verbindungen besitzen ausgezeichnete thermische und chemische Beständigkeit, wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Dank ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften (niedriger Schmelzpunkt, erhöhter Siedepunkt und Viskosität) können diese Verbindungen je nach ihrem physika-Iischen Zustand (fest oder flüssig bei Atmosphärendruck und Umgebungstemperatur) fürSchmierzwecke. zur Wärmeübertragung, für die elektrische Isolierung, als hydraulische Flüssigkeiten oder als Speziallösungsmittel verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden durch Umsetzungeines Benzylhalogenids (Chlorid, Fluorid oder Bromid) bzw. eines entsprechenden Methyl- oder Halogenmethyl- oder eines ihrer halogeniertcn Derivate mit einem halogenierten gesättigten aliphatischen Alkohol hergestellt.
Generell entsprechen die als Ausgangsmaterial verwendeten Halogenide der folgenden Formel:
-(CH2Y).
in der Y gleich F, Cl oder Br ist und R', α und b die bereits angegebene Bedeutung haben.
Voii den der vorstehenden Formel entsprechenden Halogeniden sind insbesondere Benzylchlorid, -fluorid oder-bromid, in ortho-, meta- oder para-Stellung durch Chlor oder Fluor monosubstituicrtc Bcnzylchloride, -fluoride oder -bromide, mit Chlor und oder Fluor di-, tri-, tetra- oder pentasubstituierte Benzylchloride, -fluoride oder -bromide, Trifluormcthylbenzylchloride, -fluoride oder -bromide, Melhylbenzylchloride, -fluoride oder -bromide, Monochlordifluormcthylbcnzylchloride, -fluoride oder -bromide oder mit Chlor und/oder Fluor mono-, di-, tri- oder tetrasubstituierte Xylylenchloride. -fluoride oder -bromide zu nennen.
Generell ist es möglich, die Reaktion ausgehend von einem Chlorid. Fluorid oder Bromid durchzuführen, aus wirtschaftlichen Gründen werden jedoch als Ausgangsmaterial vorzugsweise Chloride verwendet. Fluoride liefern im übrigen in den meisten Fällen geringere Ausbeuten als Chloride.
Die im Rahmen der Erfindung brauchbaren halogcnierten gesättigten aliphatischen Alkohole sind primäre lineare Alkohole der allgemeinen Formel
X-(CF2Jn-CH2OH
in der X gleich F oder H und 2 < /1 < 6 ist oder tertiäre Alkohole, die der allgemeinen Formel do
X -(CF2In-C Oll
CH,
entsprechen, in der X die gleiche Bedeutung wie vorstehend hat und I < η < 6 ist. Die insbesondere für die Durchführung der Erfindung verwendeten Alkohole sind partiell oder vollständig an den keine Alkoholfunktion aufweisenden Kohlenstoffatomen fluorierte Derivate von primären Alkoholen wie Propanol-(i), Butanol-(l), Pentanol-(l), Hexanol-(l) oder Heptanol-(l) oder von tertiären Alkoholen wie tert.-Butylalkohol, -Amylalkohol.
Für die Durchführung der Reaktion wird das Aikalialkohoiat und allgemein das Natrium- oder Kaliumalkoholat des eingesetzten halogenierten Alkohols nach irgendeinem bekannten Verfahren hergestellt. So kann man beispielsweise den halogenierten Alkohol in wasserfreiem Medium mit einem Alkalimetall wie metallischem Natrium oder einem Alkalihydroxid wie Kaliumhydroxid reagieren lassen. Man setzt dann das Alkalialkohoht mit dem Ausgangshalogenid um.
Vorzugsweise wird in einem gegenüber den Reaktionsprodukten inerten Lösungsmittel wie Dimethylsulfoxid, Tetrahydrofuran, Dimethylformamid, /yi-Dimethoxydimethyläther, N-Methylpyrrolidin, Methylcyanid gearbeitet. Die Umsetzung erfolgt allgemein bei Atmosphärendruck unter Aufheizung der Mischung auf Rückflußbedingungen.
Man kann stöchiometrische Mengenverhältnisse von Halogenid und halogeniertem Alkohol einsetzen, vorzugsweise wird jedoch mit einem Überschuß an Alkohol gearbeitet. Wenn die Umsetzung beispielsweise in Gegenwart von metallischem Natrium in Tetrahydrofuran als Lösungsmittel stattfinden soll, so wird eine Menge an halogeniertem Alkohol /wischen 100 und 150%, vorzugsweise zwischen 110 und 130%, der theoretischen Menge verwendet. Unter diesen Bedingungen verläuft die Reaktion relativ langsam und kann 2 bis 20 Stunden zur Erzielung einer Ausbeute von zumindest 90% dauern. Wenn man in Gegenwart eines wasserfreien Alkalihydroxids in Dimethylsulfoxid oder einem anderen aprotischen polaren Lösungsmittel arbeitet, wird allgemein ein größerer Überschuß an Alkohol verwendet, der bis zu 200% der theoretischen Menge gehen kann und vorzugsweise in der Gegend von 150 bis 160% liegt. Man erreicht dann eine raschere Umsetzung, die es ermöglicht, Ausbeuten von gleich oder mehr als 90% in 30 bis 90 Minuten zu erzielen.
Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise arbeilet man in einer einzigen Stufe, indem man in das Lösungsmittel, den halogenierten Alkohol, das Metall oder Alkalihydroxid und das Ausgangshalogcnid (ggf. vorangehend in einem Teil des Lösungsmittels gelöst) einbringt und diese Mischung dann, wie oben angegeben, aufheizt.
Nach der Umsetzung behandelt man das Produkt mit Wasser und erhält so zum einen eine das Reaktionsprodukt und ggf. das oder die nichtumgesetzten Ausganggsstoffe enthaltende organische Phase und zum anderen eine das während der Reaktion gebildete Alkalihalogenid enthaltende wäßrige Phase. Diese beiden Phasen werden nach irgendeinem geeigneten Verfahren gelrennt, und die organische Phase wird zur Gewinnung des Benzylfluoralkyläthers unter vermindertem Druck destilliert. Je nach den Arbeitsbedingungen, den verwendeten Lösungsmitteln und der Art der Ausgangsstoffe variieren die Ausbeulen an Polyfluorulkyl-benzyläther zwischen 60 und 90% oder mehr.
Die folgenden Beispiele zeigen die Herstellung
und die Eigenschaften diverser Arylalkyläther der Erfindung.
Beispiel I
In einem mil Magnelrührer, Kühler und Tropftrichter versehenen Kolben werden 1,08 Mol metallisches Natrium (25 g)in 1 Mol Pentafluorpropanol-(l) (150 g) aufgelöst und das Ganze in 200 ml vorangehend über Namum getrocknetem Tetrahydrofuran gelöst.
In den Kolben werden dann langsam 0,8 Mol (KK) g) in Tetrahydrofuran gelöstes Benzylchlorid gegeben und das Reaktionsgemisch 20 Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Nach der Umsetzung wird Wasser zugegeben, das in der wäßrigen Phase suspendierte Natriumchlorid abfiltrierl und die wäßrige Phase von der organischen Phase durch Extraktion mit Äther getrennt. Nach Dekantieren und Waschen mit Wasser wird über Calciumchlorid getrocknet und der Äther verdampft. Das erhaltene Produkt wird unter vermindertem Druck destilliert.
Man gewinnt so 175 g (2,3-Penlafluor-propyl)-benzyläthcr
QH5CHjOCH2CF2CF3
in Form einer Flüssigkeit mit folgenden Eigenschaften :
Siedepunkt (Kp.): 180°C.
Schmelzpunkt (F.): -50 C.
Brechungsindex (n£°): 1,4205.
Die auf das eingesetzte Benzylchlorid bezogene Ausbeute an Äther liegt bei 93%.
In gleicher Weise wurde ausgehend von Pentafluorpropanol-(l) und unterschiedlichen Arylalkylhalogeniden eine Reihe von Äthern hergestellt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
Beispiel 2
In gleicher Weise wie in Beispiel 1 wurden weitere Äther, ausgehend von Tetrafluorpropanoi-U) der Formel
CHF2 CF2 CH2 OH
und zwei unterschiedlichen Halogeniden, hergestellt, ίο Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
Beispiel 3
In einem Reaktor wie in Beispiel 1 wurden 1.08 Mol metallisches Natrium (25 g| und 0.94 Mol Pcnlafitiorpropanol-d ) (140 g) in 200 ml vorangehend über Natrium getrocknetem Tetrahydrofuran gelöst. Anschließend wurden langsam 0,319 Mol λ,-ι',2,4,5.6-Hcxachlor-m-xylol (gelöst in Tetrah)drofuran) dazugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 20 Stunden unter Rückfluß erhitzt.
Nach der Umsetzung wurde Wasser zugegeben das in der wäßrigen Phase suspendierte Natriumchlorid abfiltriert und die wäßrige Phase von der organischen durch Extraktion mit Äther getrennt. Nach dem Dekantieren und Waschen mit Wasser wurde über Calciumchlorid getrocknet und der Äther abgedampft. Das erhaltene Produkt wurde unter vermindertem Druck destilliert.
Auf diese Weise wurden 165 g eines öligen Produktes mit folgenden Eigenschaften gewonnen:
F.: -40 C.
Kp.76ü: 316 C.
ηΐ: 1.445.
d2": 1.6460.
Viskosität bei 20 C = 673 cP.
Viskosität bei 37.8 C = 143.4 cP.
Viskosität bei 71C = 22,37 cP.
Viskosität bei 99 C = 8.41 cP.
40
Die Ergebnisse von Analysen dieses Produktes sind in Tabelle 3 wiedergegeben.
Tabelle 1
Ausgangshalogerid Erhaltener Äther Physikalische Konstanten
des Äthers
NMR-Spektrum des Äthers 4.3
3.5
P-CIC6H4CH2CI
p-Chlorbenzylchlortd
P-CIC6H4CH2OCH2Cf2CF3
öl
(2,3-Penlafluor-propyl)-p-chlorbcnzyläthcr
Kp.: 207 C
F.: -58 C
nf: 1.4371
d2": 1.3489
Viskosität bei 20 C: 3,241 cP
ACH2-O-CH, =
Singulett
ACH2-CF2-CFj =
Triplett
3.5
3,4-CI2C6H3CH2Cl
3.4-Dichlorbenzylchlorid
3.4-CI2C6H3CH2OCH1CF2CF,
Ol
(2,3'-Pentafluor-propyl)-
3,4-dichlorbenzylilther
Kp.: 245 C
F.: -K)I C
η-"': 1.4591
d2": 1,4634
Viskosität bei 20 C: 6.14 cP
Singulett
ACH2- CF2 -CF, --=
Triplett
4.5
3.6
2,6-CI2C6H1CH2CI
2.6-Diehlorbcnzylcrilorid
2,6-CI2C6H3CH2OCH2CF2CF1
öl
(2',V-Pcntafluor-propyl|-
2.6-dichlorbenzyläther
Kp.: 232 C
F.. -30 C
n : 1.4617
rf2": 1.461
viskosität bei 20 C: 7.746 cl>
Singulett
Triplett
4.4
3.7
2,4-CI2C6H1CH2CI
2,4-Dichlorbcn/ylchlorid
2,4-CI2C6H3C-H2OCH2CF2C I1
Flüssigkeit
(2,3'-Penlafluor-propyl|-
2.4-dichlorbenzvläther
Kp.: 232 C
F.: -96 C
M : 1,460S
ACH2- C) CH, =
Singulcll
ACH, CF2- Cl1 ---
Triplett
Fort set/iing
lirKillenei Alhci
!Musikalische Konstanten NMR-Spcklnim des Äthers
des ΛI hers
2.4.6-Cl3QH2CHjCI 2.4.6-CI1C11H2CH2OCH,CF2CI,
2.4,6-Trichlorbenzylchlorid til
(2'.3'-Penlafluor-propylt-2.4.6-trichlorbenzylälricr
CF5CH2Br
Pcntafluorbenzylbromid
Tabelle 2
CnF5CH2-OCH2 O2CF,
(2',3'-Penlafluor-propyl)-
pcntafiuorben?yläthcr
Kp.: 248 C AC1H2-O CH, - 4,9
F.: -70 C Singulell
n. : 1,4880 .1CH2-CF2 -Cl-", = XH
S": 1.5265 Triplett
Viskosität bei 20 C: 9.McP
Kp.: 229 C
F.: -40 C
if: 1,375
Ausgangshalogen id
P-CIC6H4CH2Cl
p-Chlorbenzylchlorid
2,4-Cl2C6H3CH2Cl
2,4-Dichlorbenzylchlorid
F.rhallener Athcr
P-ClC6H4CH2-O-CH2-CF2-CF2H
(2',3'-Tetrafluor-propyl)-p-chlorbenzyläther
Physikalische Konstanten des Äthers
Kp.: 234 C F.: -27 C ni°: 1,4605
2,4-Cl2C6H3CH2-C-CH2-CF2CF2H Kp.: 254 C
(2',3'-Tetrafluor-propyl)-2,4-dichlorbenzyläther F.: —70'C
1,4775
d20: 1,4359
Viskosität bei 20 C: 9,13 cP
Tabelle 3 Bc rech η el Gefunden
540 667
Molekulargewicht 31,14 29,42
% C 1,49 1.41
% H 35.18 37,5
% F 26,26 22,4
% Cl 61,14 59,5
% Halogen (Cl + F)
Die Ergebnisse von Tabelle 3 zeigen, daß es sich durch Kernresonanzspektrometrie(NMR) untersuchte um eine Mischung von mehreren Verbindungen 45 Struktur der einen dieser beiden entspricht derr
handelt. Durch chromatographische Untersuchungen konnte die Anwesenheit von 2 Verbindungen in gleichen Mengcnanteilen festgestellt werden. Die
CF3-CF2-CH2-Ο—CH2-<^~~^C1
Bis - (2',3' - pentafluor - propyl) - 2,4,5,6 - tetrachlorm-xylylendiäther der Formel
CH2-O-CH2-CF2-CF3
Λ CH2-O = 4,9 (Singulett). AOCH2-CF2-CF3 = 4 (Triplett).
In gleicher Weise, wie vorstehend beschrieben, wurde auch ein Diäther, ausgehend von m-Xylylenchlorid und Pentafluorpropanol-(l), hergestellt.
Man erhält so den Bis-(2',3'-pentafluor-propyl)-m-xylylendiäther in Form einer Flüssigkeit mit folgenden Eigenschaften:
Kp.: 240'C.
F.: -85''C.
Cl
nl°: 1,4072.
d20: 1,3953.
Viskosität bei 200C: 8,25 cP.
Weitere Diäther, deren Eigenschaften in Tabelle A zusammengefaßt sind, wurden unter Verwendung von Tetrafluorpropanol-(1) als Alkohol und p- bzw m-Xylylcnchlorid erhalten.
Analysenergebnisse des Bis-(2',3'-tetrafluor-propyI)-p-xylylendiäther sind in Tabelle 5 wiedergegeben.
Die chromatographische Analyse zeigt, daß das erhaltene Produkt 95% Diäther enthält.
Tabelle 4
ίο
Ausgangshalogenid
Erhaltener Äther Physikalische Konstanten
NMR-Spcklrum
P-CICH2C11H4CHjCI
p-Xylylenchlorid
ItI-CICH2C11H4CH2CI
ni-Xylylcncnlorid
P-ICH,OCH1CKCKH), - C0H4 Ol
»,>'-Bis-(2'.3'-telrafHior-propyl|- p-xylylendiäther
m-(CH,0(11,CT1CF1H),- C11H4 tJI
\..»'-Bis-(2'.3'-tctrafluor-propyl)-m-xylylendiäthcr Kp.: 285 C
K: -25 C
Ii : 1.42.1
</-": 1.3712
.1CF2H: 5.9
Triplell-Triplelts
'If)CH2CF,: 3.6
Triplett
Viskosität bei 20 C: 22.75 cP .1CH2-O: 4,4 Singulell
Kp.: 27X C
F.: 70 C
ir : 1.42.17
ι/-": Ι.37Ι5
Viskcisität bei 20 C: 18.McP
.1CF2U: 5,9
Tripletl-Tripletts
AOCH2CF2: 3.6 Triplett
•ICH, —O: 4.4 .Singulett
Tabelle 5
Molekulargewicht %C
% H
% F
Tabelle 6
Molekulargewicht %C
% H
% F
% Halogen
insgesamt
Tabelle 8
Berechnet
366,25 45,91 3,85 41,5
Berechnet
324,63 40,70 2,48 40,97 10,92 51,89
Berechnet
Gefunden 366
45,81
4.28
40,53
Molekulargewicht
502,25
38,26
2.41
52,96
Gefunden
324 37,69 2,79 39,87 11,47 51,34
Gefunden
502 39,71 2,68 47,05
Beispiel 4
In einen Reaktor, wie vorstehend beschrieben, wurde folgendes Reaktionsgemisch gegeben: 16,! g (0,1 Mol) p-Chlorbenzylchlorid, 2,76 g (0,12 Mol) Natrium und 24 g (0,12 Mol) Heptafluorbutanol-(l) der Formel CF3-(CF2J2-CH2OH.
Das Reaktionsgemisch wurde in 60 ml Tetrahydrofuran 5 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Man erhält so 22,7 g (2',3',4'-Heptafluor-butyl)-p-chlorbenzyläther entsprechend einer Ausbeute von 70%, bezogen auf das Ausgangshalogenid. Die erhaltene Verbindung hat die folgenden Eigenschaften:
p-Cl — ChH4CH2OCH,CF2CF2CF3
Kp.: 220"C.
F.: -27 C.
η S1: 1,4225.
A-O-CH2CF2 = 3,6 Triplett.
A-CH2-OCH2 4,2 Singulett.
Die bei dieser Verbindung erhaltenen Analysenergebnisse sind in Tabelle 6 wiedergegeben.
Bei Durchführung der gleichen Reaktion mit Hilfe von Kaliumhydroxid anstelle von metallischen Natrium und in Dimethylsulfoxid als Lösungsmittel erhält man eine Ausbeute von 45%.
Weitere Äther wurden ausgehend von Heptafluorbutanol-(I), CF3- (CF2J2- CH2OH und unterschiedlichen Arylalkylhalogeniden bei gleicher Arbeitsweise wie oben hergestellt. Die Eigenschaften der erhaltenen Verbindungen sind in Tabelle 7 wiedergegeben.
Die chromatographische Analyse des, ausgehend von m-Xylylenchlorid, erhaltenen Produktes zeigt, daß dieses Produkt, dessen chemischen Analysenwerte in Tabelle 8 wiedergegeben sind, 70% Bis - (2',3',4' - heptafluor - butyl) - m - xylylendiäther ent-
55 hält.
Tabelle 7 Ausgangshalogenid Erhaltener Äther
Physikalische Konstanten des Äthers
NMR-Spektrum
2,4-Cl2C6H3CH2Cl 2,4-Dichlorbenzylchlorid
2,4-CI2C6H3CH2OCHjCF2CFjCE1 (2',3',4'-Heptafluor-butyI)-2,4-dichIorbenzyläther Kp.: Z? 10C F.: -42°C π?: 1,4355 d20: 1.5021 Viskosität bei 20°: 7.15 cP
A-O-CH2-CF, = 3,7 Triple« ACH7-O-CH, = 4,4 Singulett
Kortset/.uni»
Aiisuunushaloucnid I rhallcncr Alhci
Physikalische Konslanlcn des Äthers
NMR-Speklrum
P-CICH2C11H4CH2CI
p-Xylylcnchlorid
m-CICH,C,,H4CII,CI
m-Xylylencnlorid
m-CIOH,C,,CI4CH2CI
^'.2.4.5hI
m-xylol
P-CF1CK2CK2CH2OCH2C11H4CH2OCH2CFjCF2CF,
\.\'-Bis-(i'..V.4'-hcplul]uor-buIyl)-p-xylylen-diälhcr
In-CFjCF2CF2CHjOCH2C11H4CH2OCH2CF2CF2CF3
\.»-Bis-(2'..V.4'-heptaflii(m>-butyl)-m-xylylen-diälher
In-C11CI4(CH2OCH2CF2CF2CFj)2 ^»-Bis-U'^'^'-heptafluor-butylJ-tetrachlor-m-xylyiendiather Kp.: 258 C F.: -1.VC
ηΰ: 1,390.1
Kp.: 2521C
F.: -78 C
ηΐ: 1,3992
dl": 1,4565
Viskosität bei 20' 14,62 c P
Kp.: 323"C
F.: -35 C
ni": 1,419
Viskosität bei 20' 70OcP
Λ-Ο — CH2- CF2 = 3,6 Triplett
A-CHj- O — CHj
= 4,3 Singulett
A-O-CH2-CF, = 3,7 Triplett ACM2- O — CH2 : 4,4 Singuletl
Beispiel 5
In einen Reaktor, wie vorstehend beschrieben, wurde folgende Mischung eingebracht: 0,06 Mol (13 g) m-Trifluormethylbenzylchlorid, 0,1 Mol (20 g) Heptafluorbutanol-(l) und 0,12 Mol (6,72 g) wasserfreies KaliuTihydroxid. Zu dieser ternären Mischung wurden 45 g Dimethylsulfoxid hinzugegeben.
Diese Mischung wurde 1,5 Stunden unter Rückfiuß erhitzt. Nach der Umsetzung wurde Wasser hinzugegeben und erwärmt. Die organische Phase wurde durch Dekantieren abgetrennt, mit Wasser gewaschen, mit Äther extrahiert und dann über Aktivkohle gereinigt.
Nach dem Abdampfen des Äthers wurde das erhaltene Produkt fraktioniert destilliert und auf diese Weise 17 g (2',3',4'-Heptafluor-butyl)-m-trifluormethylbenzyläther
erhalten. Die auf das eingesetzte Halogenid bezogene Ausbeute lag bei 70%. Diese Verbindung hatte folgende Eigenschaften:
F.: -1080C.
Kp.: 2O5°C.
ng": 1,3835.
Beispiel 6
Unter Anwendung der gleichen Arbeitsweise, wie im vorstehenden Beispiel beschrieben, wurden, ausgehend von Octafluorpentanol-U) der Formel
H(CF2J4-CH2OH
mCF3 —C6H4CH2-0-CH2-(CF2J2-CF1 Tabelle 9
40 weitere Äther hergestellt, deren Haupteigenschaften in Tabelle 9 zusammengefaßt sind.
Ausgangshalogenid
Erhaltener Äther Physikalische Konstanten
0-ClC6H4CH2Cl
ortho-Chlorbenzylchlorid
2,4-Cl2C6H3CH2Cl
2,4-DichlorbenzylchIorid
2,4,6-Cl3C6H2CH2Cl
2,4,6-Trichlorbenzylchlorid
In-CICH2C6H4CH2Cl
m-Xylylenchlorid
0-ClC6H4CH2OCH2(CF2J4H (2',3',4',5'-Octafluor-pentylJ-o-chlorbenzyläther
2,4-CI2C6H3CH2OCH2(CF2J4H
(2',3',4',5'-Octafluor-pentyIJ-
2,4-dichIorbenzyläther
2,4,6-Cl3C6H2CH2OCH2(CF2J4H
(2',3',4',5'-Octafluor-pentylJ-
2,4,6-trichlorbenzyläther
öl
m-(CH2 OCH2CF2CF2CF2CF2H)2C6H4
o,«'-Bis-(2',3',4',5'-Octafluor-pentyl)-
m-xylylendiäther
öl Kp.: 243° C F.: -75°C w?: 1,4300
Kp.: 264" C
F.: -75°C
nj°: 1,4505
d10: 1,5378
Viskosität (200C): 10,51 cP
Kp.: 284CC
F.: <-75°C
ηψ: 1,4597
d20: 1,6059
Viskosität (200C): 33,52 cP
Kp.: 295°C
F.: <-75°C
ng": 1,397
rf20: 1,5315
Viskosität (20°C): 36,55 cP
Anhand des NMR-Spektrums des (2\3',4',5'-Octafluor-pentyl)-2,4,6-trichlorbenzyläthers kann diesem die folgende Struktur zugeordnet werden:
CH2-O-CH2-(CF2J4H
'MCF2J4-H = 6 (Triplett-Tripletts) ΛΟ-CH2-(CF2J4 = 4 (Triplett) Λ CH2-O-CH2 = 4,8 (Singulett)
Die Analysenergebnisse dieses Äthers sind in Tabelle 10 zusammengefaßt.
Tabelle 10 Berechnet Gefunden
422 425
Molekulargewicht 31,9 33,8
% C 1,78 1,65
% H 25,9'· 25
% Cl 34,6 35,72
% F 60,56 00,72
% Halogen
insgesamt Beispiel 7
Beispiel 8
In einen mit Magnetrührer, Rückflußkühler und Tropftrichter versehenen Kolben wurde folgende Mischung gegeben: 24 g (0,15 Mol)2-Methyl-3,3,4,4-tetrafluor-butanol-(2), 15,7 g (0,12 Mol) Benzylchlorid und 9,7 g (0,17MoI) wasserfreies Kaliumhydroxid. Zu dieser ternären Mischung wurden 150 ml Dimethylsulfoxid hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 1,5 Stunden unter Rühren und Rückfluß erhitzt. Nach dem Abkühlen wurde das Reaktionsgemisch mit Wasser behandelt und die organische Phase mit Äther extrahiert und dann getrocknet. Nach dem Destillieren unter vermindertem Druck (5 Torr) wurden 15 g l,l-Dimethyl-2,2!3,3-tetrafluorpropylbenzylather
CH3
C6H5-CH2-O-C-CF2-CF2H
Unter Anwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wurde der (rH,l'H,7'H-Dodecafluoroheptyl)-2,4-dichlorobenzyläther aus 1H.1H,7H-Dodecafluor-heptanol-(l) und 2,4-Dichlor-benzylchlorid (Formel des Äthers:
2,4-CI2C6H3CH2-OCH2-(CF2J5-CHF2)
hergestellt. Diese Verbindung hatte einen Siedepunkt von 276°C und einen Schmelzpunkt von 45'C.
in Form eines flüssigen Öls mit folgenden Eigenschäften gewonnen:
Kp.: 210'-C.
F.: -78 C.
ηΐ: 1,4479.
d2f>: 1,1961.
Viskosität bei 20 C: 6,84 cP.
Die Ausbeute an Äther lag bei 54%. bezogen auf das eingesetzte Benzylchlorid.
An Hand des NMR-Spektrums konnte die Struktur der synthetisierten Verbindung bestätigt werden:
-VCH2-O = 4.5 ppm.
-WCH3J2- = 1,42 ppm.
-VCF2H = 6,04 ppm.
/)-</ — = 7.33 ppm.
Unter Anwendung der gleichen Arbeitsweise wie oben wurden weitere Äther, ausgehend von 2-Methyl-3.3.4.4-tetrafluorbutanol-(2)und unterschiedlichen Halogeniden, hergestellt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 11 wiedergegeben.
40
Tabelle 11
Ausgangshalogcnid
Erhaltener Äther
P-ClQH1CH2CI
p-Chlorbenzylchlorid
2,4-Cl2QH3CH2Cl
2,4-Dichlorbcnzylchlorid
CH3
P-ClQH1CH2-O-C-CF2-CF2H CH3
[l,l-Dimethyl-2,2,3,3-tetrafluor-propyl]-p-chlorbenzy lather
CH3
Z4-C12QH3CH2 —0-C-CF2-CF2H CH3
[1Ί ' -Dimethyl-2:233'-tctrafluor-propyl]-2,4-dichlorbenzyläthcr
Physikalische
Konstanten des
Äthers
Kp.: 230 C
ηΐ: 1.4649
rf20: 1.2828
V20: 10.88 cP
Kp.: 270C
F.: -IOC
ni: 1.4776
</· : 1.3683
V 20: 15.97 cP
NMR-Spcktrum des Äthers
.VCH2 — O — = 4.48 ppm Λ-lCHj), = 2,4 ppm
A-CH2H- = 6 ppm
Λ-f, — = 7.25 ppm
.MTH2-O = 4.6 ppm
'HCH,), = 1.5 ppm
.VCF2H = 6 ppm
■Ί-ι c = 7.29 ppm
l-'orlscl/uni!
3.4-CKCH,(Ή,Π
2.6-CKC11H1C H2CI
2.6-I>ichlorbenzylchlorid
2,4.6-CI,C„H,U!,( I
2.4.6-Ί richlorbcn/ylchlorid
I ili.ilk-no Alhei CH1 l'lnsikahschc NMR-Spcklrum des Alhei ~ 5,25 ppm
I
3.4-CI2C6H1CH2 C)-C CF2 — CF2H
RonsUtnlcn des = 1,65 ppm
= 7,05 ppm
CH3 At hci s = 8,6 ppm
Kp.: 2X0 C .VCH2 <) - ■
[ 1 ;i '-[)imelhyl-2.'2:3;3-lclrafluor-propyI]-
3.4-dichlorbcnzy lather
F.: IO C
n:: 1.4851
,HCHj)2
'HCF2H)
CH1 a': 1,3743 .V, < = 5,25 ppm
I
Zo-CI2C6H1CH, — O - C - CF2CF2H
V20: 15,99 cP = 1,5 ppm
= 6,75 ppm
CH1 = 8,2 ppm
Kp.: 273 C .VCH2-O
[ 1 ;i -Dimclhyl-2:2:3:3'-lelraliuor-propyI]-
2.6-dichlorhcn/yl.;f(hcr
F.: 17 C
H : 1,4798
.VCF2H
CH, d : 1.3730
I
2,4,6-CI3C6H2CH, O-C CF2CF2H
V20: 26.39 cP
CH,
Kp.: 280 C
K: 45 C
π : 1.5529
Fcslslol,
[i:r-Dimetl]yl-2:2:3:3'-lclr;ifluor-propyl]-2.4.6-trichlorben7_vlalhcr
Beispiel 9
In einem Reaktor wie im vorstehenden Beispiel wurden 40 g (0,249 Mol) I-MethylOJ^^-tetrafiuorbutanol-(2), 18 g (0,104 Mol) l,3-Bis-(chlormcthyl)-benzol und !6,4 g (0,29 Mol) wasserfreies Kaliumhydroxid (gelöst in 150 ml Dimethylsulfoxid) zur Reaktion gebracht. Nach Umsetzung und Aufarbeitung wurden 13 g eines öligen Produktes erhalten, was einer Ausbeute von 33%, bezogen auf das eingesetzte Halogenid, entspricht.
Das erhaltene Produkt hatte folgende Eigenschaften:
Kp.: 305 C.
F.: -45 C.
ηΐ:: 1,4392.
d2": 1.2856.
Viskosität (20 C): 55.52cP.
Die durch Kernresonanzspeklromclrie ermittelte Struktur des synthetisierten Produktes entsprach dem *.*' - Bis - (Γ, I' - dimethyl - 2',2',3',3' - telrafluorpropyl)-m-xylylendiäther der Formel
CH3
CH2-O-C-CF2CF2H
CH3
CH3
CH2-O-C-CF2CF2H
CH,
ACH2-O- = 4,5 ppm.
A(CH3J2 = 1,4 ppm.
ACF2H = 5,46 ppm.
A-7 — = 7,3 ppm
vorstehend beschrieben, wurde auch ein Diäther ausgehend von l,4-Bis-(chlormethyl)-benzol (p-Xylylenchlorid) hergestellt.
Dabei wurde der a,a'-Bis-(r,l'-dimethyl-2',2',3',3'-tetrafluor-propyl)-p-xylylendiäther der For-Unter Anwendung der gleichen Arbeitsweise, wie 60 mel
CH3 CH3
HF2C-CF2-C - O-H2C-< O V- CH2- O C — CF2 CF2H
CH3 CH1 in Form eines Fcslstoffs mit folgenden Eigenschaften erhalten:
709 685/304
Kp.: 3(X) C.
F.: 30- 34 C.
η?,1: 1,4384.
ACH,—Ο— = 4,5 ppm.
.1(CHj)2 = 1,4 ppm.
/5CF2H = 6 ppm.
Λ-y — = 7,25 ppm.
Die Kernresonanzspektren (NMR) der synthetisierten Äther wurden mit einem 60-M Hz-Gerät aufgenommen und die Molekulargewichte massenspektrographisch bestimmt.
Die chemischen Verschiebungen (Λ) der NMR-Spektren sind in ppm (Teile pro Million Teile)
Äther Fluor- und Chloratome im Molekül enthalten. Diese handelsüblichen öle besitzen laut Herstellerangaben folgende Eigenschaften:
ausgedrückt.
Produkt
Vergleichsprodukt I
Vergleichs-
Sdp. Fp.
( C) I C)
256 -45
323
Oberflächenspannung
(dyn cm)
2S
Steigung nach ASTM D-MI
1,018
0,91
produkt II
Versuchsbericht
1. Vergleichsversuche zu den physikalischen
und physikochemischen Eigenschaften
Zum Vergleich der Eigenschaften der erfindungsgemäßen Äther mit den Eigenschaften bekannter, handelsüblicher Produkte, die auf denselben Anwendungsgebieten eingesetzt werden (Schmiermittel, hy-Ein für Schmierzwecke herangezogenes öl ist um so
interessanter, je geringer seine Oberflächenspannung ist: Ein öl mit einer hohen Oberflächenspannung neigt mehr zum Schäumen als ein öl mit geringer Oberflächenspannung.
Unter »Steigung nach ASTM D-341« wird die Steigung der mit Hilfe von Normkurven gemessenen
draulische Flüssigkeiten) wurden entsprechende Ver- 25 Kurve bezeichnet, die durch Antragen des Logarithi h k d Viki i
suche durchgeführt. Die Untersuchungen erstreckten sich insbesondere auf den Vergleich der physkalischen Konstanten sowie bestimmter physikochcmischcr Konstanten, die für thermostabile Flüssigkeiten charakteristisch sind.
Als Vergleichsprodukie wurden in erster Linie Polymere von Trifluormonochloräthylen der allgemeinen Formel
CI(CF2-CFCl)n Cl
herungezogen, welche wie die erfindungsgemäßen mus der Viskosität (in Centistokes) bei einer bestimmten Temperatur als Ordinate über der Temperatur (in Grad Fahrenheit) als Abszisse dargestellt wird.
jo Ein öl ist entsprechend um so geeigneter, je mehr diese Steigung unter 1 liegt: Kleine Werte bedeuten entsprechend eine nur geringe Temperaturabhängigkeit der Viskosität.
Die Vergleichsversuche wurden mit den in der nachstehenden Tabelle 12 aufgeführten erfindungsgemäßen Verbindungen durchgeführt; die erhaltenen Ergebnisse sind der Tabelle 12 zu entnehmen.
Tabelle 12
Sdp.
CC) Fp.
CC)
Oberflächenspannung
(dyn/cm)
Steigung nach ASTM D-34!
P-QH4(CH2OCH2CF2CF2H)2 285
x/i'-Ditetrafiuor-l^'-propyl-p-xylylen-diäther
(1. Produkt der Tabelle 4)
= Äther A
In-C6H4(CH2OCH2CF2CF2H)2 278
a/k'-Ditetrafluor-i;2'-piopyl-m-xylylen-diäther
(2. Produkt der Tabelle 4)
= Äther B
2,4-CI2QH3CH2OCH2-(CFj)4H 264
Octafluor-i;2;3'-4'-pentyI-2,4-dichlorbenzyläther
(2. Produkt der Tabelle 9)
= Äther C
-25
-70
-75
27,4
25,8
0,883
0,93
1,02
m-Q CU(CH2OCH2CF2CF2CFj)2
Tetrachlorbenzyl-vA-dineptafluor-U2i3'-butyl-m-xylylen-diäther
(4. Produkt der Tabelle 7)
= Äther D
323 -35
24,9
1,0
Forlsct/uiiü
In-C6H4-(CH2OCH2CF2CF2CF2CF2H)2 \,\'-Dioctafluor-i;2;3;4'-m-xylylen-diäther (4. Produkt der Tabelle 9)
= Äther E
CH3
2,4-Cl2Q1H3CFl2-O-C-CF2CF2H CH3
1; I '-Dimethyl-2;2;3;3'-tetrafluorpropyl-2,4-dichlorbenzyIä (her
(2. Produkt der Tabelle 11)
= Äther F
CH,
3,4-Cl2QH3CH2-O-C-CF2CF2H CH3
1;I'-Dimethyl-2;2;3;3'-tetrafluorpropyl 3,4-dichlorbenzy lather
(3. Produkt der Tabelle 11)
= Äther G
CH,
2,6-Cl2QH3CH2-O-C-CF2-CF2H CH3
i;r-Dimethyl-2;2;3;3'-tetrafluorpropyl-2,6-dichlorbenzyläther
(1. Produkt der Tabelle II)
= Äther H
m-QH*
CH,
CH2-O-C-CF2-CF2H CH3
Sdp. I Cl
295
270
280
273
305
«,«'-Di-(I ;i'-dimethyl-2;2;3;3'-tetrafluorpropyl)-m-xylylen-diäther
(Produkt von Beispiel 9)
= Äther I
Ip.
<-75
20
ObcrHiichcnspannuni!
(dyn cm I
26
Slduunu nach ASIM D-J4I
nicht bestimmt
-10
26
0,97
10
31,5
0,92
17
25,4
0,97
-45
26,5
0,873
Die zu den Vergleichsunterauchungen herangezogenen erfindungsgemäßen Äther sind im folgenden mit Äther A, B, C ... bezeichnet, wobei in der Tabelle 1 jeweils die Stellen der entsprechenden Tabellen der Beschreibung angegeben sind, an denen die jeweiligen Verbindungen genannt sind.
Zum Vergleich wurde ferner die Oberflächenspannung eines weiteren handelsüblichen aus einem PoIyphenyläther bestehenden Öls gemessen. Die Oberflächenspannung betrug 44 dyn/cm.
2. Vergleichsversuche zur thermischen Stabilität
Die Untersuchungen wurden nach folgenden zwei Verfahren durchgeführt:
I. DSC-Analyse (differential scanning calorimetry)
Die Analyse wurde unter Druckluft (1 30 kg/cm2) und Temperaturprogrammierung durchgeführt. Die Versuchsdauer lag zwischen 10 und 30 min. Durch die Anwendung von Druckluft konnte das Produkt
oberhalb seines normalen Siedepunktes in flüssigem Zustand gehalten werden. Mit »exotherme Temperatur« ist diejenige Temperatur bezeichnet, bei der sich das Produkt zu zersetzen beginnt.
2. Verfahren nach Norm äSTM D-2160
Der Test wurde unter Modifizierung des in der Norm angegebenen Verfahrens durchgefühn: Nach Norm wird das Produkt 6 h in einem abgeschmolzenen
Rohr gehalten. Nach der hier angewandten modifizierten Verfahrensweise wurde das Produkt 6 h bei 260 C unter Rückfluß gehalten, wobei ein Kühler verwendet wurde, der
*) lediglich mit Umgebungsluft bzw. (i) mit Umgebungsluft in Gegenwart von Kupfer betrieben wurde.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 13 ίο angeführt.
Tabelle 13
Produkt Zersetzungslemp. DSC-Analysc
(nach techn.
Unterlagen) Luft- exotherme Zcrsetzungslcm
druck Temp.
I C) (kg/cm2) I C) I Ci
Analyse nach modifiziertem AST M I) 21Wl
mit Durchfeilen von Luft mit Durchleilen
von Luft und Kupier
Vergleichs
produkt I
300
(Zersetzung
mit Kupfer)
2.5 220 230
Vergleichs
produkt IV
2X4
(Isotcniskop)
nach tcchi Unterlag
Vcrglcichs-
produkl V
i
350
(Isolcniskop)
»Athcr Λ«
Athcr B
Äther C
Äther D
Äther E
Athcr I"
Al her G
Athcr H
25
28
2(X)
2(Kl
3(Xl Gewichtsverlust: 0
Farbänderung: O
Acidilälsänderung: O
Viskositätsänderung: I)
24 h bei 260 C
— -· Gew.-Verlust < I %
Farbänderung: 0
Aciditätsänderung: 0
Viskositätsänderung <5°Λ
Gew.-Verlust: 2.89
keine Veränderung Farbänderung: hellbraun
in Gegenwart Aciditälsänderung: 0
von Kupfer Viskositätsänderung:
+ 1.15CSl (20 C)
340 Braunfärbung und unerhebliche Bildung einer Ablagerung
Rückstandsbildun.L' he.'ligc Zersetzung
Mt 25(1 410
keine Veränderung
in Gegenwart
von Kupfer
Gew.-Verlust: I %
Farbänd.: braun
Aciditätsänd.:
unbedeutend
Viskosilätsänd.:
-2.38CSl (20 Ci
Gew.-Vcrlusl: 1.97%
Fa-band : schwarz
Aciditälsänd.:
unbedeutend
11.02 .l.65mgKOH,'gl
Viskosilätsänd.
-0.6RcSt (20 Cl
15 250 4(K)
keine Veränderung
in Gegenwart
von Kupfer
30
7.8
2(K)
2(K)
370
4(K)
1.7 2(K) keine Zersetzung
bei 350
14 2(X) 250 >400
Äther I
30
2(X)
350
Für die Handelsprodukte sind als Zersetzungstemperaturen die in den entsprechenden technischen Unterlagen genannten Werte angeführt, wobei die jeweils zur Bestimmung angewandte Analysenmethode genannt ist.
Als Vergleichsprodukte wurden außer den bereits obengenannten folgenden weitere handelsübliche tile herangezogen:
Vergleichsprodukt IV
Di-(2-äthylhexyl)-sebacat sowie
Vergleichsprodukt V
mit folgender Bruttoformel
0-CF-CF2-O-CF-CF2),-Q-CF2 CF, CF,
Die Bestimmung der thermischen Stabilität mit dem Isoteniskop wie in den entsprechenden technischen Unterlagen angegeben stellt eine Messung dar, die im Vakuum sowie unter Stickstoff vorgenommen wird, d. h. unter weitaus weniger drastischen Bedingungen als bei der DSC-Analyse oder nach der ASTM-Norm D-2160 (modifiziert), bei denen die Messung in Gegenwart von Sauerstoff erfolgt.
Aus den erhaltenen Ergebnissen geht hervor, daß die erfindungsgemäßen Äther mindestens gleiche und häufiger sogar oberhalb der Zersetzungstemperatur handelsüblicher Äther liegende Zersetzungstemperatur (mit Ausnahme des Äthers B, Zersetzungstemperatur 3400C) besitzen.
Die thermische Stabilität ändert sich andererseits bei den erfindungsgemäßen Äthern nicht, wenn sie in Gegenwart von Kupfer bestimmt wird, während bei den zum Vergleich herangezogenen handelsüblichen Äthern eine lebhafte Zersetzung beobachtet wird.
Zu dem muß erwähnt werden, daß sämtliche handelsüblichen öle Additive zur Erhöhung ihrer Stabilität enthalten, während sich die an den erfindungsgemäßen Äthern durchgeführten Untersuchungen auf Produkte beziehen, die keinerlei Additive enthielten.
Nachstehend ist die thermische Stabilität von Verbindungen angegeben, die wie die erfindungsgemäßen Äther Fluoratome im Molekül enthalten. Die entsprechenden Werte sind einer Publikation von E. S. B I a k e et al. entnommen (Journal of Chemical and Engineering Data 6, 87-98 [1961]).
Fluorierte t-sler und Äther
Bis-( 1,1,5-trihydroperfiuoramyl)-diphenat
Bis-( 1,1,7-trihydroperfluorheptyl)-3-methylglutarat
Bis-[p-(m-trifluormethylphenoxy)-phenyl]-äther
Zer-
setzungs-
lcmperalur
( C) 328
312 268
Die erfindungsgemäßen Äther weisen entsprechenc bessere thermische Stabilität auf als die genannter Vergleichsprodukte.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Polyfluoralkyl-benzyläther der allgemeinen Formel
in der R einen Rest der allgemeinen Formel
— CH,-O—CH,(CF2)„—X
-CH2-O-C-(CFj)n-X
CH3
15
4. Polvfluoralkyl-benzyläiher der Formel
( CH,
In-Cf1H4CH2-O C-CF,- CF,H
CH, )
5. Polyfluoralkyl-benzyläther der Formel
2,4-CI2C„H,CH,OCH2(CF2)4H
6. Polyfluoralkyl-benzylälher der Formel
m-ChH4(CH2OCH2CF,CF,CF2CF,H|2
Die Erfindung bctriffl Polylluoralkyl-benzylüther der allgemeinen Formel
bedeutet, wobei X gleich F oder H ist und 11 eine ganze Zahl mit 2 < η < 6 für lineare und I < »1 < 6 für verzweigte R, a = I oder 2 und R' = F, Cl oder Z ist, wobei Z = CH3. CF, oder CF2CI bedeutet und die Substituenten R' gleich oder verschieden sind, mit der Maßgabe, daß nur ein jo Substituent R' gleich Z sein kann, und h eine uanze Zahl ()</)< (6-u) ist.
2. Verfahren zur Herstellung der Polyfluoralkyl-benzyläther nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise ein Benzvlhalonenidderalluemeinen Formel
"(CH2Y).
in der Y gleich F, Cl oder Br ist und R'. α und /> die in Anspruch I angegebene Bedeutung besitzen. mit einem linearen aliphatischen Alkohol der allgemeinen Formel
X —(CF,)„—CH,OH
in der R einen Rest der allgemeinen Formel
-CIK-O CH2-(CF2In-X
oder
CH,
-CH2 -O -C- (CF2In- X
CH.,
bedeutet, wobei \ gleich F oder H ist und η eine ganze Zahl 2 < 11 < ft für lineare und I < /1 < ft für verzweigte R. (j - ! oder 2 und R' = F. Cl oder Z ist wobei Z = CH,. ( F, oder CF2CI bedeutet und die Substituenten R' gleich oder verschieden sind, mit der Maßgabe, daß nur ein Subslituent R' gleich Z sein kann, und h eine ganze Zahl ()</> < (6-«| ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung der Polyfluoralkyl-benzyläther gemäß der vorstehenden allgemeinen Formel, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man in an sich bekannter Weise ein Benzylhalogenid der allgemeinen Formel
f (CH2Y),,
R1.
worin X = F oder H und 2 < η < 6 ist. oder einem verzweigten Alkohol der allgemeinen Formel
CH.,
X~(CF,)„ — C—OH
CH.,
worin X = F oder H und I < η < ft ist, in Gegenwart eines Alkalimetalls oder eines wasserfreien Alkalihvdroxids und eines inerten organischen Lösungsmittels umsetzt.
3. Polyfluoralkyl-benzyläther der Formel
in der Y gleich F, Cl oder Br ist und R', α und /> die in Anspruch I angegebene Bedeutung besitzen, mit einem linearen aliphatischen Alkohol dcrallgemeinen Formel
X-(CF2),, -CH2OH
worin X = F oder H und 2 < /i < 6 ist. oder einem verzweigten Alkohol der allgemeinen Formel
CH,
OH
cn.,
m-ChCI4(CH,OC-H2CF,CF,CF,),
worin X - F oder F und I 'ί η < ft ist. in Cieuenwart
DE19732344358 1972-09-08 1973-09-03 Polyfluoralkyl-benzyläther und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE2344358C3 (de)

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