DE2708677B2 - Verfahren zur Herstellung von Alkoxycarbonylperfluoralkylperfluorvinyläthern - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von AlkoxycarbonylperfluoralkylperfluorvinyläthernInfo
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Description
FOC(CF(CF3)OCF2URfXnCOOR
bei Temperaturen von —30° C bis +1600C in einem
inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkalicarbonat umsetzt und das dabei gebildete Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-alkalisalz
der allgemeinen Formel
MOOC(CF(CF3)OCf2)J(RCCOOR
in der M ein Alkalimetall bedeutet, in an sich bekannter
Weise thermisch zersetzt
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei der
erfindungsgemäßen Verwendung eines Alkalicarbonate in einem inerten organischen Lösungsmittel anstelle
eines Alkalihydroxids bei dem als Ausgangsmaterial verwendeten Alkoxycarbonylperfluor-alkanoylfluorid
nur die Gruppe COF in die Gruppe COOM umgewandelt wird, ohne daß die Gruppe COOR angegriffen wird.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die erforderliche Anzahl der Reaktionsstufen
wesentlich herabgesetzt werden. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Arbeitsweise durch milde Bedingungen
und eine einfache Aufarbeitung aus. Im Gegensatz zu der bekannten Reaktion wird bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren Wasser völlig ausgeschlossen. Die Abwesenheit von Wasser wirkt sich bei
der nachfolgenden Pyrolyse äußerst günstig aus, wodurch die angestrebte Verbindung in höchsten
Ausbeuten erhalten wird. Es sind also die Bedingungen der Salzbildung den Bedingungen der nachfolgenden
Pyrolyse funktionell optimal angepaßt, wodurch insbesondere im Hinblick auf die industrielle Anwendung
wesentliche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Verfahren erreicht werden.
Das Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid der Formel
FOC(CF(CF3)OCF2),j(Rn„,COOR
welches als Ausgangsmaterial eingesetzt wird, kann auf
welches als Ausgangsmaterial eingesetzt wird, kann auf
einfache Weise durch Umsetzung eines fluorierten Acylfluorids der Formel
FOC(RO01COOR
mit Hexafluorpropylenoxid in Anwesenheit eines Alkalifluorids als Katalysator erhalten werden. Somit
kann das Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid der Formel
FOC(CF(CF3)OCF2) J(RO^1COOR
als Addukt von π Molen Hexafluorpropylenoxid
erhalten werden. In der Formel bedeutet η gewöhnlich
eine ganze Zahl von 1 bis 5 und insbesondere 1 bis 2 und Rf eine Ci-io-Perfluoralkylengruppe. Bei letzterer
Gruppe kann es sich um eine geradkettige oder um eine verzweigtkettige Gruppe handeln, welche eine oder
mehrere Ätherbindungen aufweisen kann. Vorzugsweise ist m = 1 und Rf eine Ci-5-Perfluoralkylengruppe
(-(CF2)Tr5-). R bedeutet eine Aikylgruppe, z. B. eine
Ci_io-Alkylgruppe, insbesondere eine Ci _s-Aikylgruppe.
Die fluorierten Acylfluoride der Formel
Die fluorierten Acylfluoride der Formel
25
FOC(R0mCO2R
können hergestellt werden durch Umsetzung eines Perfluoriactons mit einem Alkohol. Diese Reaktion ist in
der DE-OS 26 51 531 beschrieben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der ersten Stufe ein Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid
der Formel
FOC(CF(CF3)OCF2)iR0„,COOR
mit einem Alkalicarbonat umgesetzt. Geeignete Alkalicarbonate sind Carbonate des Lithiums, Kaliums,
Cäsiums und Natriums. Bevorzugt setzt man Kaliumcarbonat oder Natriumcarbonat ein. Geeignete Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluoride
haben die folgende Formel:
FOCCF(CF3)OCF2Cf2CF2COOC2H5
FOCCF(CF3)OCF2Cf2CF2COOCH3
FOC(CF(CF3)OCF2)2CF2CF2COOC2H5
FOC(CF(CF3)OCF2);CF2CF2COOCH3
FOC(CF(CFj)OCF2)2CF2CF2CF2COOC2Hs
FOC(CF(CF3)OCF2)2CF2CF2CF2CF2COOCH3
FOCCF(CF3)OCF2CF2CF2CF2COOCh3
FOCCF(CF3)OCF2Cf2CF2CF2CF2COOC2H5
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man auch zwei oder mehr Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluoride
(Ausgangsverbindung) kombinieren, welche verschiedene Werte für n, m, Rf oder R haben. Zum
Beispiel ist es möglich, zwei Arten von Ausgangsmaterial (η = 1 und η — 2) mit einem Alkalicarbonat
umzusetzen, wobei
MOOCCF(CF3)OCF2RfCOOR
MOOC(CF(CF3)OCF2)2RiCOOR
gebildet wird. Es ist ferner möglich, zwei oder mehrere Alkalicarbonate zu kombinieren. Die Reaktion des
Ausgangsmaterials mit dem Alkalicarbonat (erste Stufe) kann mit oder ohne Lösungsmittel durchgeführt
werden. Geeignete Lösungsmittel sind Kohlenwasserstoffe, wie Hexan, Heptan, Halogenkohlenwasserstoffe
wie Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Perchloräthylen;
Äther, wie Tetrahydrofuran, Mono-, Di-, Tri- oder Tetra-äthylenglykoldimethyläther, welche gegen die
Gruppe -COF inert sind.
Die Reaktionstemperatur liegt gewöhnlich im Bereich von -300C bis +1600C und vorzugsweise von
10°C bis 130° C Die Menge des Alkalicarbonate beträgt
gewöhnlich mehr als 1 Mol und vorzugsweise etwa 1 bis 2 Mole pro Mol des Ausgangsmaterials.
Wenn die Temperatur zu hoch ist, kann die Zersetzung des gebildeten Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-alkalisalzes
induziert werden. Wenn die Temperatur zu gering ist, ist die Reaktionsgeschwindigkeit
zu langsam. In der ersten Verfahrensstufe wird ein getrocknetes Alkalicarbonat und gegebenenfalls ein
wasserfreies Lösungsmittel in den Reaktor gegeben und das Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid wird tropfenweise
unter Rühren bei einer vorbestimmten Temperatur hinzugegeben. Es ist ferner möglich, das
Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid und das Alkalicarbonat in den Reaktor zu geben und diese
Ausgangsstsoffe sodann bei einer vorbestimmten Temperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer
umzusetzen. Gewöhnlich werden nach beendeter Reaktion die Lösungsmittel und die nicht umgesetzten
Ausgangsverbindungen unter vermindertem Druck abgezogen und die festen Reaktionsprodukte isoliert.
Die Reaktionszeit beträgt gewöhnlich 1 bis 30 h und vorzugsweise 3 bis 20 h. Man erhält somit das
Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-alkalisalz der allgemeinen Formel
MOOC(CF(CF3)OCF2)J(RfXnCO2R
in der ersten Stufe fast quantitativ.
Das erhaltene Alkalisalz wird in der zweiten Stufe durch Pyrolyse in die angestrebte Verbindung, nämlich
den Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläther umgewandelt. Das Alkoxycarbonylperfluoralkansäurealkalisalz
wird zu diesem Zweck abgetrennt und pyrolysiert. Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
möglich, die in der ersten Stufe anfallende Mischung des Reaktionsprodukts einzusetzen, welche als Nebenprodukt
ein Alkalifluorid und das nicht umgesetzte Alkalicarbonat enthält. Dieses Gemisch kann bei der
Pyrolyse der zweiten Stufe eingesetzt werden, ohne das Alkalisalz abzutrennen. Die Umwandlung des Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-aikalisalzes
in der zweiten Stufe kann leicht durch Pyrolyse des festen Alkalisalzes bei einer vorbestimmten Temperatur erfolgen. Der
Pyrolysereaktor kann aus verschiedenen Materialien, z. B. aus Glas, Edelstahl, Nickel oder Hastelloy bestehen.
Die Temperatur liegt bei der thermischen Zersetzung gewöhnlich im Bereich von 100 bis 3500C und
vorzugsweise im Bereich von 140 bis 3000C. Die thermische Zersetzung kann bei Atmosphärendruck
durchgeführt werden, aber auch unter höherem Druck oder unter vermindertem Druck. Um das als Nebenprodukt
gebildete CO2 aus dem Reaktionssystem zu
b5 entfernen, ist es bevorzugt, die Umsetzung unter
vermindertem Druck durchzuführen, z. B. bei weniger als 100 Torr und vorzugsweise weniger als 50 Torr.
Wenn die Temperatur zu hoch ist, so ist die Selektivität
hinsichtlich der angestrebten Verbindung herabgesetzt Wenn die Temperatur zu niedrig ist so ist die
Umwandlung der Ausgangsverbindung herabgesetzt Gewöhnlich wird es bevorzugt, die angestrebte
Verbindung rasch aus dem Reaktionssystem herauszudestillieren.
Die Pyrolyse kann in einem polaren organischen Lösungsmittel durchgeführt werden. Geeignete Lösungsmittel
sind Äthyleriglykoldimethyläther, wie Dsäthylenglykoldimethyläther,
Triäthylenglykoidimethyläther, Tetraäthylenglykoldimethyläther; N-Methylpyrrolidon,
Dimethylsulfoxid, Kohlenwasserstoffnitrile oder Ν,Ν-Dialkylamide.
Es ist möglich, das Pyrolyseprodukt zusammen mit einem inerten Gas auszutragen, indem man das inerte
Gas in die thermische Zersetzungszone einleitet Bei diesem Verfahren wird es bevorzugt, die Pyrolyse in
Abwesenheit einer Protonenquelle wie Wasser durchzuführen, da durch Anwesenheiten von Protonenquellen
unerwünschte Nebenreaktionen in erheblichem Maß verursacht werden.
Bei der Pyrolyse wird das Alkalisalz als Ausgangsmaterial in eine Apparatur gegeben, welche mit einem
Rührer und einem Heizmantel ausgerüstet ist und unter vermindertem Druck steht. Die Produkte werden in
einer Reihe von Fallen zwischen der Apparatur und der Vakuumpumpe gesammelt. Eine auf —78° C gehaltene
Falle dient der Isolierung der angestrebten Verbindungen. Ferner wird eine auf —196° C gehaltene Falle
angebracht Die Pyrolyse wird bei einer vorbestimmten Temperatur unter einem vorbestimmten Druck während
1 bis 30 h und vorzugsweise 1 bis 15 h durchgeführt.
Es ist optimal, das Alkalisalz allmählich in den auf der vorbestimmten Temperatur gehaltenen Reaktor einzubringen,
und auf diese Weise die Pyrolyse durchzuführen. Das gebildete Produkt wird in der auf -780C
gehaltenen Kühlfalle gesammelt und unter vermindertem Druck destilliert. Dabei erhält man den angestrebten
Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläther.
Die bei der Pyrolyse gebildete angestrebte Verbindung, welche aus dem Reaktionssystem unter vermindertem
Druck herausdestilliert, kann in der Kühlfalle aufgefangen werden, die in dem Reaktionssystem
verbleibende angestrebte Verbindung kann durch Waschen des Reaktionsgemisches mit Wasser abgetrennt
werden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Alkoxycarbonylperfluoralkylperfluorvinyläther
sind brauchbar als Monomoere zur Herstellung von fluorierten Polymeren.
Die Produkte des erfindungsgemäßen Verfahrens können als Comonomere zur Bildung von Vernetzungsstellen mit fluorierten Polymeren dienen und als
Monomere zur Herstellung von fluorierten Polymeren mit speziellen Funktionen. Diese Produkte können auf
den verschiedensten Gebieten eingesetzt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Bezugsbeispiel 1
Herstellung von 6-Äthoxycarbonyl-perfluor-2-methyl-3-oxy-hexynoyl-fluorid
In einen 1-1-Autoklaven, welcher mit einem Rührer
ausgerüstet ist, gibt man 17,7 g (0,116 Mol) wasserfreies
Cäsiumfluoridpulver, 188 g Tetraäthylenglykoldimethyläther und 240 g (1,09MoI) 3-Äthoxycarbonylperfluorpropionylfiuorid
der Formel
FOC(CF2)2COOCH2CH3
FOC(CF2)2COOCH2CH3
Das Gemisch wird heftig bei einer Reaktionstemperatur von — 1O0C bis 00C unter einem Druck von weniger
als 0,98 bar gerührt und 211 g (1,27 Mol) Hexafluoropropylenoxid
werden kontinuierlich während 3 h hinzugegeben.
ίο Nach der Reaktion wird das Reaktionsgemisch
destilliert wobei man 240 g der angestrebten Verbindung, nämlich e-Äthoxycarbonyl-perfluor^-methyl-S-oxa-hexanoylfluorid
der folgenden Formel
FOCCFO(CF1)JCOOCh2CH3
CF3
erhält (Kp.: etwa 53° C/l 5 Torr Ausbeute: 57%). 44 g des
Ausgangsmaterials, nämlich des 3-Äthoxycarbonyl-perfluorpropionylfluorids,
werden zurückgewonnen.
Bezugsbeispiel 2
Herstellung von 10-Äthoxycarbonyl-perfluor-2,5-dimethyI-3,6-dioxy-nonanoyIfluorid
In einen 1-1-Autoklaven, welcher mit einem Rührer ausgerüstet ist gibt man 7,6 g (0,05 Mol) wasserfreies
Cäsiumfluoridpulver, 42 g Tetraäthylenglykoldimethyläther und 220 g (1,0MoI) 3-Äthoxycarbonyl-perfluorpropionylfluorid
der folgenden Formel
FOC(CFj)2COOCH2CH3
Das Gemisch wird heftig bei einer Reaktionstemperatür
von — 100C bis O0C unter einem Druck von etwa
0,98 bar gerührt und 380 g (2,2 Mol) Hexafluoropropylenoxid werden kontinuierlich während 6 h hinzugegeben.
Nach der Umsetzung wird das Reaktionsgemisch destilliert, und man erhält 309 g der angestrebten
Verbindung, nämlich IO-Äthoxycarbonyl-perfluor-2,5-dimethyl-3,6-dioxa-nanonoylfluorids
(Kp.: etwa 66°C/8 Torr Ausbeute: 56%).
Bezugsbeispiel 3
Herstellung von 6-Methoxycarbonyl-perfluor-
2-methyl-3-oxy-hexanoylfluorid
In einen 1-1-Autoklaven, welcher mit einem Rührer
ausgerüstet ist, gibt man 15,2 g (0,1 Mol) wasserfreies Cäsiumfluoridpulver, 70 cmJ Diäthylenglykoldimethyläther,
206 g (1,0 Mol) 3-Methoxycarbonyl-perfluoropropionylfluorid
der Formel
FOC(CF2)2COOC H3
Das Gemisch wird heftig bei einer Reaktionstemperatur von — 20 bis — 100C unter einem Druck von weniger
als 0,98 bar gerührt und 186 g( 1,12 Mol) Hexafluoropropylenoxid
werden kontinuierlich während 4 h hinzugegeben. Nach der Umsetzung wird das Reaktionsgemisch
destilliert und man erhält 208 g der angestrebten Verbindung, nämlich des Methoxycarbonyl-perfluor-2-methyl-3-oxa-hexanoylfluorid
der Formel
FOCCFO(CF2),COOCH3
I
CF3
(Kp.: 68°C/65 Torr, Ausbeute: 56%). Es werden 39 g
(Kp.: 68°C/65 Torr, Ausbeute: 56%). Es werden 39 g
3-Methoxycarbonyl-perfluorpropionylfluorid zurückgewonnen.
Bezugsbeispiel 4
Herstellung von 9-Methoxycarbonyl-perfluor-2-methyl-3-oxa-octanoyI-fluorid
In einen 1-1-Autoklaven, welcher mit einem Rührer
ausgerüstet ist, gibt man 15,2 g (0,1 Mol) wasserfreies Cäsiumfluoridpulver und 60 cm3 Diäthylenglykoldimethyiäther
und 306 g (1,0 Mol) 6-Methoxycarbonyl-perfluorpentanoylfluorid der Formel
FOC(CF2J4COOCH3
werden hinzugegeben. Das Gemisch wird heftig bei einer Reaktionstemperatur von 0 bis 10° C unter einem
Druck von weniger als 1,96 bar gerührt und 186 g (1,12 MoI) Hexafluoropropylenoxid werden kontinuierlich
während 2,5 h hinzugegeben.
Nach der Reaktion wird das Reaktionsgemisch destilliert, und man erhält 401 g der angestrebten
Verbindung, nämlich des 9-Methoxycarbonyl-perfluor-2-methyl-3-oxa-octanoylfluorids
der Formel
FOCCFO(CF2)5COOCH,
CF3
CF3
aus der angestrebten Verbindung der Formel
C2H5OCCF2CF2CF2OCFCOOk
C2H5OCCF2CF2CF2OCFCOOk
CF3
(Ausbeute: 71%).
In einen mit einem Rückflußkühler, einen Tropftrichter und einem Magnetrührer ausgerüsteten und mit
Stickstoff gespülten 100-ml-Vierhalskolben gibt man
8,24 g Natriumcarbonat, welches bei 280° C während 2 h getrocknet wurde und 40 ml wasserfreien Diäthylenglykoldimethyläther.
Das Gemisch wird gerührt und 20,0 g ö-Äthoxycarbonyl-perfluor^-methyl-S-oxa-hexanoylfluorid
des Bezugsbeispiels 1 werden tropfenweise bei Zimmertemperatur während 3 h hinzugegeben. Nach
dieser Zugabe wird das Rühren noch 1 h fortgesetzt und anschließend der als Lösungsmittel eingesetzte Diäthylenglykoldimethyläther
abdestilliert. Der Rückstand wird bei 80°C/3 Torr während 2 h getrocknet und man
erhält 25,2 g einer Feststoffmischung, bestehend aus der ansgestrebten Verbindung der folgenden Formel
C:H,OCCF:CF:CF2OCFCOONa
CF-,
sowie Natriumfluorid und Natriumcarbonat. Die Analyse
zeigt, daß 203 g der angestrebten Verbindung in einer Ausbeute von 97% erhalten wurden.
In einen 1-1-Glasautoklaven, welcher mit Stickstoff
gespült wurde, gibt man 125 g Kaliumcarbonat, welches 2 h bei 1800C getrocknet wurde, sowie 500 ml n-Heptan,
welches mit metallischem Natrium vorgetrocknet wurde und 233 g e-Äthoxycarbonyl-perfluor^-methyl-3-oxa-hexanoylfluorid.
Die Mischung wird gerührt und während 10 h bei 900C umgesetzt Nach der Reaktion
wird das n-Heptan bei 50°C/130 Torr abdestilliert und
der Rückstand wird bei 70 bis 80°C/3 Torr während 2 h
getrocknet Man erhält 326 g einer Mischung, bestehend sowie Kaliumfluorid und Kaliumcarbonat. Die Analyse
zeigt, daß die angestrebte Verbindung in einer Ausbeute von 98% erhalten wurde.
In einen 100-ml-RundkoIben gibt man 21 g der festen
angestrebten Verbindung des Beispiels 1. Der Kolben wird mit einer Reihe von Kühlfallen verbunden. Eine
Falle wird auf-78° C, eine weitere Falle auf -196° C
gehalten. Daran schließt sich eine Vakuumpumpe an. Die Reaktion wird bei einer Reaktionstemperatur von
1700C und bei einem Druck von 3 Torr während 3 h
unter Rühren durchgeführt. In der auf -78°C gehaltenen Falle sammeln sich 14,9 g einer Flüssigkeit
an. Die Flüssigkeit wird sorgfältig destilliert. Man erhält 10,1 g Äthyl-perfluor-5-oxa-6-heptenoat.
In die im Beispiel 3 beschriebene Apparatur gibt man 23,0 g des nach Beispiel 1 durch Umsetzung von 17,0 g
e-Äthoxycarbonyl-perfluor^-methyl-S-oxa-hexanoylfluorid
und 8,3 g Kaliumcarbonat erhaltenen Feststoffgemisches aus angestrebter Verbindung, Kalium-
jo fluorid und Kaliumcarbonat Die Reaktion wird bei 150
bis 155° C unter einem verminderten Druck von 2 bis 4
Torr während 3 h unter Rühren durchgeführt In der auf -78° C gehaltenen Kühlfalle sammeln sich 13,3 g einer
Flüssigkeit an. Die Flüssigkeit wird destilliert, und man
erhält 9,2 g Äthyl-perfluor-5-oxa-6-heptenoat.
In die im Beispiel 3 beschriebene Apparatur gibt man 46,5 g einer Feststoffmischung aus
C2H5OCCF2CF2CF2OCFCOOk
CF3
und
C2H,OCCF,CF2 /CF2OCF
COOK
sowie von Kaliumfluorid und Kaliumcarbonat, welche erhalten wird bei Reaktion eines Säurefluoridgemisches
aus 28 g
C2H,OCCF2CF2CF,OCFCOF
"Il 'I
O CF3
und 12 g
C2H5OCCF2CF2
CF2OCF]
CF3
CF3
COF
und 19,5 g Kaliumcarbonat Die Reaktion wird bei einer
Reaktionstemperatur von 155 bis 160° C unter einem
verminderten Druck von 2 Torr während 5 h unter Rühren durchgeführt In der auf -78°C gekühlten Falle
werden 30,2 g Flüssigkeit gesammelt Die Flüssigkeit
wird sorgfältig destilliert. Man erhält 14,6 g Äthyl-perfluor-5-oxa-6-heptenoat
und 5,4 g Äthyl-perfluor-5,8-dioxa-6-methyl-9-decenoat.
In einen mit einem Rückflußkühler und einem Rührer ausgerüsteten 5-1-Reaktor gibt man 740 g wasserfreies
Kaliumcarbonat, 3 1 Perchloräthylen und 930 g
FOCCF(CFj)O(CF2)JCOOCH3
Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 100 bis 105° C während 5,5 h unter heftigem Rühren durchgeführt,
bis die Entwicklung von Kohlendioxid beendet ist. Nach der Reaktion werden die Feststoffkomponenten
durch Filtration abgetrennt und getrocknet. Man erhält 1531 g eines Gemischs aus dem Kaliumsalz der
Methoxycarbonylperfluoralkansäure, KF und K2CO3.
Die Menge des Kaliumsalzes der Perfluoralkansäure in der Feststoffkomponente beträgt 1002 g entsprechend
einer Ausbeute von 98%.
In der Vorrichtung gemäß Beispiel 3 werden 500 g des erhaltenen Gemisches (enthaltend 327 g des
Kaliumsalzes der Perfluoralkansäure) bei 2300C pyrolysiert,
wobei man 203 g eines flüssigen Rohpyrolyseproduktes erhält Die gaschromatographische Analyse
zeigt, daß der Gehalt an der angestsrebten Verbindung,
nämlich dem Vinyläther der Formel
CF2 = CFO(CF2)JCOOCh3
in der Flüssigkeit 138 g beträgt, entsprechend einer Ausbeute von 56%.
In den Reaktor nach Beispiel 6 gibt man 31 Perchloräthylen, 750 g wasserfreies Kaliumcarbonat
und 1350 g FOCCF(CF3)0(CF2)3COOCH3, worauf die
Reaktion bei der Temperatur von 120° C während 3,5 h
unter heftigem Rühren durchgeführt wird. Nach der Reaktion werden 1870 g der Feststoffkomponenten
abgetrennt Die Menge des Kaliumsalzes der Methoxycarbonyl-perfluoralkansäure
in der Feststoffkomponente beträgt 1420 g, und die Ausbeute beträgt 96%.
In einen mit einem Rührer, einem Feststoffeinfüllstutzen und einem Gasauslaß ausgerüsteten 1-1-Reaktor
gibt man 180 g wasserfreies Kaliumfluorid. Der Reaktor
wird auf 250° C unter einem verminderten Druck von 3 Torr aufgeheizt. 50 g der nach Beispiel 7 erhaltenen
Feststoffkomponente werden im Verlauf von 2 h allmählich durch den Feststoffeinfüllstutzen in den
Reaktor eingetragen. Das Pyrolyseprodukt entweicht durch den Gasauslaß und wird in einer in ein
Trockeneis-Aceton-Bad eintauchenden Kühlfalle aufgefangen.
Das gebildete Kohlendioxid wird in einer Kühlfalle mit flüssigem Stickstoff aufgefangen. Die
Menge der aufgefangenen Flüssigkeit beträgt 26,6 g. Sie enthält 21,1g des Vinyläthers der Formel
CF2=CFO(CF2)3COOCH3
Die Ausbeute beträgt 74%, bezogen auf das Kaliumsalz.
In einen mit einem Rückflußkühler und einem Rührer ausgerüsteten 2-1-Reaktor gibt man 445 g (0,78 Mol)
FOCCF(CF3)OCF2CF(CF3)O(CF2)JCOOC2H5
welches nach Bezugsbeispiel 2 hergestellt wurde, sowie 215 g wasserfreies Kaliumfluorid und 860 ml Perchloräthylen.
Die Reaktion wird bei einer Temperatur von 100 bis 105° C während 6 h unter heftigem Rühren
durchgeführt Man erhält ein Feststoffgemisch aus dem Kaliumsalz der Äthoxycarbonylperfluoralkansäure, KF
und K2CO3. Die Umwandlung beträgt 98,6%.
In den Reaktor des Bespiels 8 gibt man die gesamte Feststoff mischung, worauf die Pyrolyse bei 210 bis
220° C während 5,5 h durchgeführt wird, und zwar unter einem Druck von 2 Torr. 349 g des flüssigen
Rohpyrolyseprodukts werden in der mit Trockeneis gekühlten Kühlfalle aufgefangen. Dieses Produkt
enthält 339 g des angestrebten Vinyläthers der Formel
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(Cf2)JCO2C2H5
Die Ausbeute beträgt bei der Pyrolyse 90%. Der Siedepunkt des monomeren Vinyläthers beträgt
85° C/19 Torr.
Beispiel 10
In einen 500-ml-Reaktor, welcher mit einem Rücknußkühler
und einem Rührer ausgerüstet ist, gibt man 50 g wasserfreies Kaliumcarbonat 200 ml n-Heptan und
96 g
"0 FOCCF(CFJ)OCF2CF(CFJ)O(CF2)3COOCHJ
worauf die Reaktion bei einer Temperatur von 91 bis 95° C während 8 h unter heftigem Rühren durchgeführt
wird. Nach der Reaktion wird das Reaktionsgemisch abfiltriert und getrockent Man erhält 134 g eines
farblosen Feststoffs. Die Analyse des Produktes zeigt daß der Feststoff 100 g des Kaliumsalzes der Methoxycarbonyl-perfluoralkansäure
enthält Die Umwandlung beträgt 97%.
so In den Reaktor nach Beispiel 8 gibt man den
gesamten erhaltenen Feststoff. Die Pyrolse wird bei 200 bis 210° C während 3,5 h unter einem verminderten
Druck von 4 Torr durchgeführt Man erhält 70 g des flüssigen Pyrolyserohprodukts in einer auf Trockeneistemperatur
gehaltenen Kühlfalle. Dieses Produkt enthält 68 g des Vinyläthers der Formel
CF2=CFOCF2CF(CF3)O(CF2)JCOOCHj
entsprechend einer Pyrolysen-Ausbeute von 83%. Der monomere Vinyläther wird durch Destillation gereinigt
und in Form einer bei 59 bis 60°C/7 Tor siedenden Fraktion erhalten.
Claims (1)
- Patentanspruch:Verfahren zur Herstellung von Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläthern der allgemeinen FormelCF2=CFOCf2(CF(CF3)OCF2),,-i(Rf)mCOORin welcher π eine ganze Zahl von 1 bis 5, m = 0 oder 1; Rf eine Ci-lo-Perfluoralkylengruppe und R eine Alkylgruppe bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid der allgemeinen FormelFOC(CF(CF3)OCF2MRfXnCOORbei Temperaturen von -300C bis +160° C in einem inerten organischen Lösungsmittel mit einem Alkalicarbonat umsetzt und das dabei gebildete Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-alkalisalz der allgemeinen FormelMOOC(CF(CF3)OCF2)J(RfXnCOORin der M ein Alkalimetall bedeutet, in an sich bekannter Weise thermisch zersetzt.Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläthern der allgemeinen FormelCF2=CFOCF2(CF(CF3)OCFj)„_1(R0„,COORin welcher η eine ganze Zahl von 1 bis 5, m = 0 oder 1; Rf eine Ci-io-Perfluoralkylengruppe und R eine Alkylgruppe bedeutet.Es ist bekannt, daß bei der Pyrolyse des Salzes einer Perfluorcarbonsäure eine Perfluorvinylverbindung entsteht [Journal of the American Chemical Society 75, 4525 (1953)]. Es ist weiter aus der GB-PS 11 45 445 bekannt, mittels dieser Reaktion Di-alkalisalze von Perfluoräthern mit endständigen Carbonsäuregruppen in die entsprechenden Mono-carbonsäuresalze eines Perfluorvinyläthers zu überführen. Dieses Salz wird anschließend über die freie Säure in den angestrebten Alkoxycarbonylperfluorlakyl-perfluorvinyläther überführt. Bei diesem bekannten Verfahren wird als Ausgangsmaterial ein Perfluordiacylfluorid eingesetzt. Durch Umsetzung mit Hexafluorpropylenoxid werden Perf!uor[2-methyl-3-oxa-alkan]-diacylfluoride gebildet. In der zweiten Stufe wird das Diacylfluorid mit einem Alkohol, vorzugsweise mit Methanol, verestert, wobei der Diester gebildet wird. Der Diester wird sodann entweder mit einer wasserfreien methanolischen Lösung eines Alkalihydroxids verseift, wobei das Dimetallsalz gebildet wird oder der Diester wird durch Umsetzung mit Wasser in die Disäure umgesetzt, welche nachfolgend mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalihydroxids neutralisiert wird. Das auf diese Weise erhaltene Dimetallsalz wird dann wie vorstehend beschrieben pyrolysiert und in das angestrebte Endprodukt überführt. Nachteiligerweise ist bei dem herkömmlichen Verfahren eine Vielzahl von Reaktionsschritten erforderlich. Die Ausbeute bei der thermischenZersetzung des Dinmetallsalzes der Perfluordicarbonsäure ist gering, z. B. nur etwa 25%. Außerdem sind bei der Anwendung des herkömmlichen Verfahrens im industriellen Maßstab viele schwierige Verfahrensschritte erforderlich. Durch die Behandlung mit einem Alkalihydroxid entstehen ferner unabhängig davon, ob das Ausgangsmaterial Fluorcarbonylgruppen (COF) oder Estergruppen (CO2R) aufweist, jeweils Alkalisalze der Carbonsäuregruppe (COOM). Es ist mit diesem Verfahren nicht möglich, auf direktem Weg ein Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid der Formel FOC-A-COOR, in der A eine bifunktionelle Perfluoralkylengruppe ist, in eine Alkoxycarbonylperfluoralkansäure-alkalisalz zu überführen.Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläthern zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid auf einfache Weise ohne Zersetzung der Estergruppe in ein Alkoxycarbonylperfluoralkansäurealkalisalz überführt wird, bei dessen Pyrolyse in hoher Ausbeute der entsprechende Alkoxycarbonylperfluoralkyl-perfluorvinyläther entsteht.Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Alkoxycarbonylperfluoralkanoylfluorid der allgemeinen Formel
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