DE3132501C2 - Verfahren zur Herstellung von 3,3,3-Trifluorpropylderivaten von Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und 2-Methylnaphthalin, diese Derivate als solche und ein dieseDerivate enthaltendes dielektrisches Material - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von 3,3,3-Trifluorpropylderivaten von Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und 2-Methylnaphthalin, diese Derivate als solche und ein dieseDerivate enthaltendes dielektrisches MaterialInfo
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Abstract
Beschrieben werden neue 3,3,3-Trifluorpropylderivate von Naphthalin oder Methylnaphthalin mit der allgemeinen Formel (Formel) worin R ↑1 und R ↑2 jeweils ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe darstellen, wobei R ↑1 und R ↑2 nicht gleichzeitig die Methylgruppe bedeuten; m und n jeweils 0 oder 1 bedeuten, wobei die Summe von m und n 1 ist sowie ein Verfahren zur Herstellung der Derivate. Die Derivate sind als dielektrisches Material geeignet.
Description
20
25
Zur Herstellung von aromatischen Verbindungen, deren Benzolring durch die 3,3,3-Trifluorpropylgruppe
substituiert ist, wurde nur ein Verfahren empfohlen (US-PS 30 08 428), bei dem 3,3,3-Trifluorpropyläther
(CF3CH2CHi)2O zur Reaktion mit Benzol in Anwesenheit
von Fluorwasserstoff gebracht wird unter Bildung von (3,3,3-Trifluorpropyl)-benzol. Da jedoch beim vorstehenden
Verfahren während der Reaktion Wasser gebildet wird, wird die Katalysatoraktivität während der
Reaktion verringert und die Wiedergewinnung des gebrauchten Katalysators ist schwierig. Darüber hinaus
wird der aus Ausgangsmaterial verwendete 3,3,3-Trifluorpropyläther
durch Reaktion von Fluorwasserstoff, Formaldehyd (oder seinem Polymeren) und Vinylidenfluorid
hergestellt. Dementsprechend ist der 3,3,3-Trifluorpropyläther kostspielig wegen des hohen Preises von
Vinylidenfluorid und an die Ausbeute der Synthese des Äthers nur 50 bis 60% beträgt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von 3,3,3-Trifluorpropylderivaten
von Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und 2-Methylnaphthalin
zu schaffen und die genannten Verbindungen zur Verfügung zu stellen. Ferner soll ein dielektrisches
Material geschaffen werden, welches mindestens eine der genannten Verbindungen enthält.
Gegenstand der Erfindung sind daher das in den vorstehenden Ansprüchen 1 bis 3 aufgezeigte Verfahren
zur Herstellung von 3,3,3-Trifluorpropylderivaten von
Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und f-Methylnaphtha-Hn,
diese Derivate als selche und ein diese Derivate enthaltendes dielektrisches Material.
Im folgenden werden die Figuren kurz erläutert. In den
Fig. 1 und 2 werden das Infrarot-Absorptionsspektrum und das Massenspektrum von Naphthalin, allein
substituiert durch die 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, dargestellt; die
F i g. 3 und 4 zeigen die von 1 -Methylnaphthalin, monosubstituiert
durch die 3,3,3-Trifluorpropylgruppe und Aromatische Verbindung
als Ausgangsmaterial
als Ausgangsmaterial
Reaktionstemperatur (° C)
HF BF3
HF BF3
Naphthalin
1-Methylnaphthalin
2-Methylnaphtha!in
80 bis 120
Obis 80
Obis 80
Obis 80
Obis 80
Obis 100
-20 bis 50
-20 bis 50
-20 bis 50
-20 bis 50
Nach beendeter Reaktion wird restliches Gas aus dem Reakt-onssystem entfernt und nach der Entfernung
des Katalysators aus dem Reaktionsgemisch wird dieses unter verringertem Druck destilliert, um das Produkt,
Naphthalin, 1-Methylnaphthalin oder 2-Methylnaphthalin, substituiert durch die 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, als
farblose und durchsichtige Flüssigkeit zu gewinnen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen ausgezeichnete elektrische Eigenschaften auf und sind geeignet
als Isolationsmaterial, insbesondere als ein Isolationsöl.
Da die dielektrischen Konstanten der Verbindungen gemäß der Erfindung ausgezeichnet sind, vermutlich auf
Grund ihrer 3,3,3-Trifluorpropylgruppe, können die erfindungsgemäßen Verbindungen als Isolationsöl für
Kondensatoren oder ähnliche Vorrichtungen angewendet werden, wobei die Erfindung zur Verbesserung der
Leistungsfähigkeit und zur Verkleinerung von Kondensatoren beiträgt.
Bislang wurde als öl mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten
Polychlorbiphenyl (PCB) in großem Umfange benutzt. Auf Grund seiner hohen Toxizität gegenüber
Menschen und Lebewesen allgemein wurde die Verwendung von PCB in einigen Ländern verboten. Als
Ersatz für PCB wurde eine Reihe von aromatischen Kohlenwasserstoffen vorgeschlagen. Es konnte jedoch
keine der Verbindungen auf Grund der niedrigen Dielektrizitätskonstanten zufriedenstellend das PCB ersetzen.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen besitzen nun die gewünschten elektrischen Eigenschaften, die mit
denen von PCB vergleichbar sind. Darüber hinaus haben die Verbindungen eine geringere Viskosität als
PCB, so daß das Imprägnieren einer Folie oder eines Papiers in einem Kondensator wesentlich leichter als
mit PCB durchgeführt werden kann.
In der beigefügten Tabelle II sind die elektrischen und
weitere wichtige Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verbindungen im Vergleich mit denjenigen von PCB
wiedergegeben, wobei ohne weiteres ersichtlich ist, daß die Verbindungen eine geringere Viskosität als PCB besitzen,
gleichzeitig aber dieselben hervorragenden elektrischen Eigenschaften.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung
der Erfindung.
In einen korrosionsbeständigen Siahlautoklaven mit
einem Fassungsvermögen von 1 1 wurden 320 g Naphthalin und 264 g 3,3,3-Trifluorpropen eingebracht und
anschließend wurde Bortrifluorid eingeführt, bis der Innendruck des Autoklaven einen Überdruck von etwa 60
bar erreichte. Die Reaktion wurde 20 Stunden be: 600C
durchgeführt. Nach beendeter Reaktion wurde der Inhalt des Autoklaven mit Toluol extrahiert und der Extrakt
wurde mit Wasser gewaschen und nach üblichen Verfahrensweisen getrocknet An Hand der Ergebnisse
der gaschromatografischen Analyse und des Massenspektrums
wies das Produkt folgende, in der Tabelle III angegebene Daten auf.
| Tabelle III | Prozentsatz der |
| Verbindung | Fläche der spezi |
| fischen Scheitelwerte | |
| zur Gesamtfläche der | |
| Scheitelwerte | |
| 7,6 | |
| Naphthalin | 51,7 |
| Mono-(3,3,3-trifluorpropy!)- | |
| naphthalin | 35,7 |
| Bis-(3,3,3-Trifluorpropyl)- | |
| naphthalin | 4,7 |
| Tris-(3,3,3-Trifluorpropyl)- | |
| naphthalin | 0,3 |
| Andere | |
In der nächsten Stufe wurde das Reaktionsprodukt einer fraktionierten Destillation unter 2,66 mbar unterzogen
zur Erzielung einer Fraktion, die bei 94 bis 95°C destillierte. Diese Fraktion bestätigte sich als (3,3,3-Trifluorpropyl)-naphthalir.
mit einer Reinheit von nicht geringer als 99% durch Gaschromatografie und folgende
analytischen Daten:
a) Massenspektroskopische Daten: m/s 224 (20 eV) Die Fig. 1 zeigt das Massenspektrum nahe dem
Stammscheitdwert.
b) Kernmagnetisches Resonanzspektrum
Es wurde kein Signal der Methylgruppe im 1H-NMR
festgestellt und es zeigte sich ein Triplett der Trifluormethylgruppe nahe +2,7 ppm vom Benzotrifluorid
als äußerem Standard im 19F-NMR.
c) Infrarotspektroskopische Daten
die F i g. 2 zeigt das Infrarot-Absorptionsspektrum.
d) Elementaranalytische Daten
Die elektrischen Eigenschaften der Fraktion bei 25° C
sind in der Tabelle IV aufgeführt
dielektrische Konstante
dielektrischer Verlust (tan d)
spezifischer Widerstand (Ω ■
dielektrischer Verlust (tan d)
spezifischer Widerstand (Ω ■
cm)
5,25
0,24%
3,37 · 1014
0,24%
3,37 · 1014
In einen rostfreien 1-1-Autoklaven wurden 355 g 1-Methylnaphthalin,
250 g 3,3,3-Trifluorpropen eingebracht und Bortrifluorid wurde eingeführt, bis der Innendruck
des Autoklaven einen Überdruck von etwa 62 bar erreichte. Die Reaktion wurde bei Raumtemperatur
20 Stunden durchgeführt. Nach beendeter Reaktion wurde das Gas in dem Autoklaven gespült und der Jnhalt
des Autoklaven wurde mit Methylenchlorid ausgewaschen. Das ausgewaschene Material wurde mit Wasser
gewaschen und in üblicher Weise getrocknet und anschließend wurde Methylenchlorid unter Verwendung
eines Rotationsverdampfers aus dem getrockneten Material abdestilliert zur Erzielung von 535 g Reaktionsgemisch.
Durch fraktionierte Destillation des Reaktionsgemischs unter 3,72 mbar wurde eine Fraktion
erhalten, die bei '08-1140C destillierte. Es bestätigte
sich, daß es sich bei dieser Fraktion um l-Methyl-3,3,3-
trifluorpropylnaphthalin mit einer Reinheit von nicht weniger als 99% handelte, durch gaschromatische Daten
und folgenden analytischen Daten:
a) Massenspektroskopische Daten m/e = 238 (20 eV) Die F i g. 3 zeigt das Massenspektrum der Fraktion
nahe dem Stammscheitelwert.
b) Kernmagnetisches Resonanzspektrum in Tetrachlorkohlenstoff
1H-NMR
tf2,0~3,6ppm(m,7H;~CH2- und -CH3)
J7,0~8,l ppm(m,6H:aromatisches H)
c) Infrarotabscrptionsspektroskopische Daten
Die F i g. 4 zeigt das Infrarot-Absorptionsspektrum der Fraktion
d) Elementaranalyse
d) Elementaranalyse
gefunden (%)
berechnet fürC,3H,,F3(%)
gefunden (%)
berechnet
fürC,4H,3F3(%)
fürC,4H,3F3(%)
| C | 70,3 | 70,59 |
| H | 5,5 | 5,46 |
| F | 24,2 | 23,95 |
H
F
F
69,4
5,0
25,6
69,6
4,9
25,5
e) Siedepunkt 108 - 114° C/3,73 m bar,
spezifisches Gewicht 1,186 bei 20°C,
Brechungsindex 1,5324 bei 200C.
spezifisches Gewicht 1,186 bei 20°C,
Brechungsindex 1,5324 bei 200C.
Die elektrischen Eigenschaften der Fraktion bei 200C
sind in der nachstehenden Tabelle V angegeben.
Siedepunkt 94-95/2,66 mbar, spezifisches Gewicht 1,195 bei 27°C,
Brechungsindex 1,525 bei 250C.
dielektrische Konstante
dielektrischer Verlust (tan δ):
SDezifischer Widerstand (Cl ■ cml:
dielektrischer Verlust (tan δ):
SDezifischer Widerstand (Cl ■ cml:
5,1
0,20%
3.1 · m
3.1 · m
In einen 1 1 rostfreien Autoklaven wurden 3.56 g 2-Methylnaphthalin
und 250 g 3,3,3-Trifluorpropen eingebracht und Bortrifluorid wurde anschließend eingeführt,
bis der Innendruck des Autoklaven einen Überdruck von etwa 68 bar erreichte. Die Reaktion wurde 17 Stunden
bei 100C durchgeführt. Nach beendeter Reaktion wurde das Gas in dem Autoklaven gespült und der Inhalt
des Autoklaven wurde mit Methylenchlorid herausgewaschen. Nachdem das ausgewaschene Material mit
Wasser gewaschen wurde und in üblicher Weise getrocknet wurde, wurde das Methylenchlorid aus dem
herausgewaschenen Material unter Anwendung eines Rotationsverdampfers abdestiüiert zur Erzielung des
Reaktionsprodukts.
Das Reaktionsprodukt wurde einer fraktionierten Destillation unter verringertem Druck von 2,66 mbar
unterzogen und man erhielt 63,2 g einer Fraktion, die bei 100-104°C/2,66mbar destillierte. Nach den gaschromatischen
Daten und den folgenden analytischen Daten bestätigte sich die Fraktion als 2-Methyl(3,3,3-trifluorpropyl)-naphthalin
mit einer Reinheit von nicht unter 99%.
a) Massenspektroskopische Daten m/e = 238(20 eV)
Die F i g. 5 zeigt das Massenspektrum der Fraktion nahe dem Stammscheitelwert.
b) Kernmagnetisches Resonanzspektrum in Tetrachlorkohlenstoff
'H-NMR
δ 1,8 - 3,5 ppm (m, 7 H: - CH2 - und und - CH3)
<f6,8 ~ 8,1 ppm (m, 6 H): aromatisches H
c) Infrarot-Absorptionsspektrum
d) Elementaranalyse
gefunden (%)
berechnet fürCHH,3F3(%)
C
H
F
H
F
70,1
5,5
24,4
70,59
5,46
23,95
e) Siedepunkt 100 -104° C/2,66 mbar
spezifisches Gewicht 1,166 bei 20°C, Brechungsindex 1,5306 bei 2O0C.
Die elektrischen Eigenschaften der Fraktion bei 20° C sind in der nachstehenden Tabelle VI aufgeführt.
dielektrische Konstante 5,08
dielektrischer Verlust (tan δ): 0,24%
spezifischer Widerstand (J? ■ cm): 2,50 · 10'4
| Verbindung | Erfindung | 1-Methylnaphthalin | 2-Methylnaphthalin | Vergleichs |
| 5,10 | 5,08 | verbindung | ||
| 3,3,3-Trifluorpropylderivat von | (bei 20° C) | (bei 20° C) | PCB | |
| Dielektrizitätskonstante (ε) | Naphthalin | 0,20 | 0,24 | 5,20 |
| 5,25 | (bei 20° C) | (bei 20° C) | (bei 80° C) | |
| Dielektrischer Verlust (tan δ) (%) | (bei 250C) | 3,1 · 1014 | 2,50 ■ 1014 | 0,04 |
| 0,24 | (bei 20° C) | (bei 20° C) | (bei 80° C) | |
| Spezifischer Widerstand (Ω ■ cm) | (bei 25° C) | 135 | 135 | 1 · 1014 |
| 3,37 ■ ΙΟ'" | <-50 | <-50 | (bei 80° C) | |
| Entzündungstemperatur (° C) | (bei 25° C) | 4,7 · ΙΟ"6 | 4,5 · 10-6 | - |
| Gießpunkt (c C) | 130 | 75 | 75 | -17 |
| Viskosität (30° C) (m2s-6) | -30 | Hierzu 3 Blatt Zeichnungen | 25 · 10-6 | |
| Spannungsdurchschlag (eV/25 mm) | 3,2 · 10-6 | 60 | ||
| 75 |
Claims (7)
1. Verfahren zur Herstellung von 33,3-Trifluorpropylderivaten
von Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und 2-MethyInaphthalin, dadurch gekennzeichnet, daß man die genannten Ausgangsstoffe
mit 33,3-Trifluorpropen in Gegenwart von Fluorwasserstoff
oder Bortrifluorid als Katalysator, erforderlichenfalls unter Erhitzen bis auf 12O0C, im geschlossenen
Umsetzungsraum umsetzt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von
Bortrifluorid bei -20 bis 10O0C während 0,5 bis 30 Stunden ausführt
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß man die Umsetzung in Gegenwart von
Fluorwasserstoff bei 0 bis 120° C während 0,5 bis 30
Stunden ausführt.
4.(3,3,3-Trifluorpropyl)-naphthalin.
5.1 -Methyl-(3,3,3-trifluorpropyl)-naphthaIin.
6.2-Methyl-(3,3,3-trifluorpropyl)-naphthalin.
7. Dielektrisches Material, enthaltend mindestens eine der in den Ansprüchen 4, 5 und 6 aufgezeigten
Verbindungen.
F i g. 5 und 6 zeigen die von 2-Methylnaphthalin, monosubstituiert
durch die 33,3-TrifluorpropyIgruppe.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich kontinus isrlich oder ansatzweise ausführen.
In einem ansatzweise durchgeführten System werden der Katalysator, 33i3-Trifluorpropen und Naphthalin,
1-Methylnaphthalin oder 2-Methylnaphthalin in einen korrosionsbeständigen Stahlautoklaven eingebracht
ίο und der Inhalt wird in bevorzugter Ausführungsform 0,5
bis 30 Stunden bei einer Temperatur von - 20 bis 100° C
im Falle der Verwendung von Bortrifluorid als Katalysator oder von 0 bis 120° C im Falle der Verwendung
von Fluorwasserstoff, zur Reaktion gebracht. Bevorzugte Reaktionstemperaturen der aromatischen Verbindungen
sind in der folgenden Tabelle I angegeben.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55120927A JPS5745115A (en) | 1980-09-01 | 1980-09-01 | 3,3,3-trifluoropropylnaphthalene |
| JP55186565A JPS57112339A (en) | 1980-12-29 | 1980-12-29 | Beta-methyl-(3,3,3-trifluoropropyl)naphthalene |
| JP56010642A JPS57126431A (en) | 1981-01-27 | 1981-01-27 | Alpha-methyl-(3,3,3-trifluoropropyl)naphthalene |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3132501A1 DE3132501A1 (de) | 1982-03-25 |
| DE3132501C2 true DE3132501C2 (de) | 1983-10-20 |
Family
ID=27279035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3132501A Expired DE3132501C2 (de) | 1980-09-01 | 1981-08-18 | Verfahren zur Herstellung von 3,3,3-Trifluorpropylderivaten von Naphthalin, 1-Methylnaphthalin und 2-Methylnaphthalin, diese Derivate als solche und ein dieseDerivate enthaltendes dielektrisches Material |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4396785A (de) |
| DE (1) | DE3132501C2 (de) |
| FR (1) | FR2489303A1 (de) |
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-
1981
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|---|
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| GB2083027B (en) | 1984-06-20 |
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