JP2002003466A - New fluorine-containing compound and method for producing the same - Google Patents

New fluorine-containing compound and method for producing the same

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JP2002003466A
JP2002003466A JP2000189621A JP2000189621A JP2002003466A JP 2002003466 A JP2002003466 A JP 2002003466A JP 2000189621 A JP2000189621 A JP 2000189621A JP 2000189621 A JP2000189621 A JP 2000189621A JP 2002003466 A JP2002003466 A JP 2002003466A
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Japan
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formula
group
compound
fluorine
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Shinji Okada
伸治 岡田
Atsushi Watakabe
淳 渡壁
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a fluorine-containing nitrile compound containing a sulfonic group and a cyano group and to provide a method for producing the same. SOLUTION: A compound represented by formula FSO2CF2[CF2OCF(CF3)]nCN ((n) is 0, 1, 2 or 3) is hydrolyzed in the presence of a tertiary amine and brought into contact with an acid type ion exchange resin to give the fluorine-containing nitrile compound represented by formula HOSO2CF2[CF2OCF(CF3)]nCN ((n) is 1, 2 or 3).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スルホン酸基(−
SO3 H)を含有する新規含フッ素ニトリル化合物およ
びその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a sulfonic acid group (-
The present invention relates to a novel fluorine-containing nitrile compound containing (SO 3 H) and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、燃料電池の分野において、膜およ
び触媒層のプロトン伝導体として式(4)の構造を有す
るスルホン酸基含有のパーフルオロカーボンポリマー
(以下、パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマーと称
する。)が主として使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of fuel cells, sulfonic acid group-containing perfluorocarbon polymers having a structure of formula (4) (hereinafter referred to as perfluorocarbon sulfonic acid polymers) have been used as proton conductors in membranes and catalyst layers. Are mainly used.

【0003】[0003]

【化4】 Embedded image

【0004】(式中、 xとy の割合x:y は、およそ2
0:1〜2:1であり、mは、0,1,又は2でnは、
1〜12の整数である。)
(Where the ratio x: y of x and y is approximately 2
0: 1 to 2: 1, m is 0, 1, or 2 and n is
It is an integer of 1 to 12. )

【0005】この共重合体は、CF2 =CF2 とCF2=CFO[CF
2CF(CF3)O] m ( CF2) n SO2Fとを、ラジカル共重合して
側鎖の末端にフルオロスルホニル基(-SO2F)を有する共
重合体を得、このフルオロスルホニル基を塩基で加水分
解した後、プロトン酸でイオン交換することにより合成
されるものであり、通常、m=1、n=2のポリマーが
用いられている。
[0005] This copolymer comprises CF 2 = CF 2 and CF 2 = CFO [CF
2 CF (CF 3 ) O] m (CF 2 ) n SO 2 F is subjected to radical copolymerization to obtain a copolymer having a fluorosulfonyl group (—SO 2 F) at a terminal of a side chain. It is synthesized by hydrolyzing a group with a base and then performing ion exchange with a protonic acid. Usually, a polymer having m = 1 and n = 2 is used.

【0006】上記パーフルオロカーボンスルホン酸ポリ
マーは、その構造上、水素を一切含んでいないので、化
学的にも、物理的にも極めて安定であり、比較的高い温
度で燃料電池を運転することが可能であり、電池性能が
大幅に向上した。しかして、燃料電池は、燃料の水素ガ
スに含まれる一酸化炭素による触媒被毒を低減するた
め、さらに高温において運転することが好ましい。しか
しながら、上記ポリマーは、膜等に形成した場合、その
形状はパーフルオカーボン鎖により保持されているもの
であるが、これは非架橋のポリマーであるため、より高
温での強度及び耐久性は、必ずしも十分では無いという
課題を有している。
[0006] The above-mentioned perfluorocarbon sulfonic acid polymer does not contain any hydrogen in its structure, so it is extremely stable chemically and physically and can operate a fuel cell at a relatively high temperature. , And the battery performance was greatly improved. Therefore, it is preferable that the fuel cell be operated at a higher temperature in order to reduce catalyst poisoning due to carbon monoxide contained in hydrogen gas of the fuel. However, when the polymer is formed into a film or the like, its shape is held by perfluorocarbon chains, but since this is a non-crosslinked polymer, its strength and durability at higher temperatures are: There is a problem that it is not always enough.

【0007】上記課題を克服するためには、基本的には
架橋されたパーフルオロカーボンスルホン酸ポリマーを
用いることが好適であると考えられるが、従来工業的に
利用可能な架橋パーフルオロカーボンスルホン酸ポリマ
ーは、知られていなかった。
[0007] In order to overcome the above-mentioned problems, it is basically considered preferable to use a crosslinked perfluorocarbon sulfonic acid polymer. Was unknown.

【0008】一方、架橋可能なパーフルオロカーボンポ
リマーとしては、側鎖に-CN 基を有するポリマーが公知
である(特開平6−340710号等を参照)。
On the other hand, as a crosslinkable perfluorocarbon polymer, a polymer having a —CN group in a side chain is known (see JP-A-6-340710).

【0009】具体的には、例えば下記の繰り返し単位を
有する式 (5) 、 (6) で表されるパーフルオロカーボ
ンポリマー等が例示される。
Specifically, for example, perfluorocarbon polymers represented by the formulas (5) and (6) having the following repeating units are exemplified.

【0010】[0010]

【化5】 (式中、n=1〜12の整数)Embedded image (Where n is an integer of 1 to 12)

【0011】[0011]

【化6】 (式中、m=1,2 n=1〜4の整数)Embedded image (Where m = 1, 2 and n = 1 to 4)

【0012】上記式で表される化合物中の-CN 基を、テ
トラフェニルスズ、水酸化トリフェニルスズ、Zn(C
715CO22 、Co(C715CO22 、1−パ
ーフルオロオクタンスルホン酸、2−エチルヘキシルア
ミン、アニリン等を触媒として式 (7) の三量化反応に
よりトリアジン環を生成せしめることにより、架橋パー
フルオロカーボンポリマーが形成される。
The compound represented by the above formula is replaced with tetraphenyltin, triphenyltin hydroxide, Zn (C
7 F 15 CO 2) 2, Co (C 7 F 15 CO 2) 2, 1- perfluorooctane sulfonic acid, 2-ethylhexylamine, generates a triazine ring by trimerization reaction of formula (7) aniline as a catalyst By doing so, a crosslinked perfluorocarbon polymer is formed.

【0013】[0013]

【化7】 さらに又、分子内に2個の-CN 基を有するパーフルオロ
カーボン化合物について同様の反応を行うことによって
も架橋パーフルオロカーボンポリマーを得ることができ
る(例えば、米国特許第3、317、484号)。かか
る分子内に2個の-CN 基を有するパーフルオロカーボン
化合物としては、具体的に例えば下記式(8−1) 〜
(8−5)に示す化合物が例示され、これらの中で特に
沸点が室温付近よりも高いものを好適に用いることが出
来る。
Embedded image Furthermore, a crosslinked perfluorocarbon polymer can be obtained by performing the same reaction on a perfluorocarbon compound having two —CN groups in the molecule (for example, US Pat. No. 3,317,484). Specific examples of the perfluorocarbon compound having two —CN groups in the molecule include compounds represented by the following formulas (8-1) to (8-1).
Compounds represented by (8-5) are exemplified, and among these, those having a boiling point higher than around room temperature can be suitably used.

【0014】[0014]

【化8】 従って、-SO3H 基と-CN 基の両方を有するパーフルオロ
カーボン化合物を合成し、式 (5) 、 (6) のごとき側
鎖に-CN 基を有するパーフルオロカーボンポリマー、ま
たは式 (8−1) 〜(8−5)のごとき複数の-CN 基を
有するパーフルオロ化合物と混ぜて架橋反応を行わしめ
れば、スルホン酸基を含有する架橋パーフルオロカーボ
ンポリマーが得られると考えられる。
Embedded image Therefore, a perfluorocarbon compound having both a —SO 3 H group and a —CN group was synthesized, and a perfluorocarbon polymer having a —CN group in a side chain as in formulas (5) and (6), or a compound represented by formula (8-1) It is considered that a cross-linked perfluorocarbon polymer containing a sulfonic acid group can be obtained by mixing with a perfluoro compound having a plurality of -CN groups such as (8-5).

【0015】しかしながら、-SO3H 基と-CN 基の両方を
有するパーフルオロ化合物は、従来知られていない。
However, a perfluoro compound having both a —SO 3 H group and a —CN group has not been known.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、スルホン酸
基とシアノ基を合わせ持ち、それ自身電解質として有用
であり、またシアノ基の三量化によるトリアジン環形成
反応を行いうる文献未載の新規含フッ素化合物及びその
製造方法を提供することを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention relates to a novel compound which has both a sulfonic acid group and a cyano group, is itself useful as an electrolyte, and is capable of performing a triazine ring-forming reaction by trimerization of a cyano group. An object is to provide a fluorine-containing compound and a method for producing the same.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明に従えば、式
(1) で表される新規なスルホン酸基含有含フッ素ニト
リル化合物、が提供される。
According to the present invention, the formula
A novel sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound represented by (1) is provided.

【0018】[0018]

【化9】 (式中、n=0、1、2又は3) また、本発明に従えば、式 (2)Embedded image (Where n = 0, 1, 2, or 3) According to the present invention, the formula (2)

【0019】[0019]

【化10】 (式中、n=0、1、2又は3)Embedded image (Where n = 0, 1, 2, or 3)

【0020】で表される含フッ素化合物のフルオロスル
ホニル基を3級アミンの存在下で加水分解した後、酸型
のイオン交換樹脂と接触させることを特徴とする式
(1) で表される含フッ素ニトリル化合物の製造方法、
が提供される。
Wherein the fluorosulfonyl group of the fluorine-containing compound represented by the formula is hydrolyzed in the presence of a tertiary amine, and is then contacted with an acid-type ion exchange resin.
A method for producing a fluorine-containing nitrile compound represented by (1),
Is provided.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0022】本発明の含フッ素ニトリル化合物は、例え
ば、次のようなスキームに従って、2段の反応〔I〕
(a)、(b)、及び〔II〕(c)、(d)で合成する
ことができる。
The fluorinated nitrile compound of the present invention can be prepared, for example, by a two-stage reaction [I] according to the following scheme.
(A), (b) and [II] (c), (d).

【0023】[0023]

【化11】 Embedded image

【0024】〔I〕(a)、(b)の反応は、式 (1)
で表される本発明の化合物合成の出発物質となる式
(2) で表されるフルオロスルホニル基含有含フッ素化
合物を合成する反応である。
[I] The reaction of (a) and (b) is represented by the formula (1)
The formula as a starting material for the synthesis of the compound of the present invention represented by
This is a reaction for synthesizing the fluorosulfonyl group-containing fluorine-containing compound represented by (2).

【0025】この出発物質となる前記含フッ素化合物の
前段の反応( a )は、酸ハライドであるカルボン酸フル
オライド誘導体のフルオロホルミル基(−COF)の選
択的アミド化反応である。具体的には、当該アミド化
は、式(9)
The first reaction (a) of the fluorine-containing compound as a starting material is a selective amidation reaction of a fluoroformyl group (—COF) of a carboxylic acid fluoride derivative which is an acid halide. Specifically, the amidation is performed according to the formula (9)

【0026】[0026]

【化12】 (式中、nは、既に定義した意味を有する。)Embedded image (Where n has the previously defined meaning.)

【0027】で表される含フッ素化合物(カルボン酸フ
ルオライド誘導体)を、非プロトン性溶媒中、低温下
に、NH3 と接触せしめて、フルオロホルミル基のみを
選択的にアミド化することにより行われる。
The fluorine-containing compound (carboxylic acid fluoride derivative) represented by the above formula is brought into contact with NH 3 in an aprotic solvent at a low temperature to selectively amidate only the fluoroformyl group. .

【0028】NH3 と式 (9) の化合物を接触させる温
度は、フルオロホルミル基についてのアミド化の選択性
を高めるため、−100℃〜30℃、好ましくは、−8
0℃〜−30℃の低温であることが望ましい。
The temperature at which NH 3 is brought into contact with the compound of formula (9) is -100 ° C. to 30 ° C., preferably -8 ° C., in order to increase the amidation selectivity for the fluoroformyl group.
A low temperature of 0 ° C to -30 ° C is desirable.

【0029】反応に用いる非プロトン性溶媒としては、
例えばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェ
ニルエーテル、ヘキサン、オクタン、フルオロベンゼ
ン、ブロモベンゼン、2H,3H−パーフルオロペンタ
ン、1H−パーフルオロヘキサン、1,1−ジクロロ−
2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロパン、1,3
−ジクロロ−1,1,2,2,3−ペンタフルオロプロ
パン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、
塩化メチレン、四塩化炭素、モノグライム、ジグライム
等を好適に用いることができる。
The aprotic solvent used in the reaction includes
For example, diethyl ether, tetrahydrofuran, diphenyl ether, hexane, octane, fluorobenzene, bromobenzene, 2H, 3H-perfluoropentane, 1H-perfluorohexane, 1,1-dichloro-
2,2,3,3,3-pentafluoropropane, 1,3
Dichloro-1,1,2,2,3-pentafluoropropane, dimethylformamide, dimethylacetamide,
Methylene chloride, carbon tetrachloride, monoglyme, diglyme and the like can be suitably used.

【0030】NH3 の使用量は、アミド化の選択率を向
上させるため、式 (9) で表されるカルボン酸フルオラ
イド誘導体に対し、0.8〜1.5倍モル、好ましくは
1.0〜1.2倍モルである。
The amount of NH 3 used is 0.8 to 1.5 times, preferably 1.0 to 1.0 times the carboxylic acid fluoride derivative represented by the formula (9) in order to improve the selectivity of amidation. 1.21.2 times mol.

【0031】このアミド化反応において、フルオロホル
ミル基を選択的にアミド化させるためには、含フッ素化
合物の濃度をNH3 濃度に対して、過剰な状態で反応さ
せることが重要である。このためには、含フッ素化合物
の全量を反応容器に仕込んでおき、NH3 を、当該含フ
ッ素化合物中へ滴下等の手段で分割供給することが望ま
しい。
In this amidation reaction, in order to selectively amidate the fluoroformyl group, it is important to carry out the reaction in a state where the concentration of the fluorine-containing compound is excessive with respect to the NH 3 concentration. For this purpose, it is desirable that the entire amount of the fluorine-containing compound is charged into a reaction vessel, and NH 3 is dividedly supplied to the fluorine-containing compound by, for example, dropping.

【0032】反応時間は、反応温度、NH3 モル比、使
用非プロトン溶媒量(すなわち、反応溶質の濃度)等に
よって変わりうるが、通常0.5〜30時間、好ましく
は1〜24時間程度である。
The reaction time may vary depending on the reaction temperature, the NH 3 molar ratio, the amount of the aprotic solvent used (that is, the concentration of the reaction solute) and the like, but is usually 0.5 to 30 hours, preferably about 1 to 24 hours. is there.

【0033】一方、後段の反応(b)は、ニトリル化反
応であって、上記アミド化の場合と同様な非プロトン性
の乾燥した溶媒中において、反応式( a )で生成したカ
ルボン酸アミドを脱水剤と反応させ、ニトリルを生成さ
せるものである。
On the other hand, the reaction (b) in the latter stage is a nitrile reaction in which the carboxylic acid amide formed by the reaction formula (a) is converted in an aprotic dry solvent similar to the case of the above amidation. It reacts with a dehydrating agent to produce nitriles.

【0034】ニトリル化の反応温度は、−30〜100
℃、好ましくは−20〜60℃の範囲である。これより
あまり低温では、反応速度が低下し、またこれよりあま
り温度が高い場合は、副反応が無視できなくなる。
The reaction temperature for nitrilation is from -30 to 100.
° C, preferably in the range of -20 to 60 ° C. If the temperature is too low, the reaction rate decreases, and if the temperature is too high, side reactions cannot be ignored.

【0035】脱水剤としては、通常の脱水剤が使用可能
であり、例えば五酸化リン、無水酢酸、トリフルオロ酢
酸無水物、無水フタル酸、オキシ塩化リン、塩化チオニ
ル等が挙げられる。
As the dehydrating agent, ordinary dehydrating agents can be used, and examples thereof include phosphorus pentoxide, acetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, phthalic anhydride, phosphorus oxychloride, and thionyl chloride.

【0036】なお、このように、脱水後に酸となる脱水
剤を使用するニトリル化反応においては、副生する酸を
トラップする塩基性化合物を脱水剤とともに共存させる
ことが好ましい。
As described above, in the nitrilation reaction using a dehydrating agent that becomes an acid after dehydration, it is preferable that a basic compound that traps a by-produced acid coexist with the dehydrating agent.

【0037】好ましい塩基性化合物としては、Nに直接
H原子が結合していない3級アミンである。本明細書に
おいては、3級アミンは、3級脂肪族アミンのほかに、
N−H結合を有しないピリジン類や他の複素環化合物も
含むものとする。具体例としては、トリメチルアミン、
トリエチルアミン、トリ(n−プロピル)アミン、トリ
(i−プロピル)アミン、トリ(n−ブチル)アミン、
トリペンチルアミン、トリヘキシルアミン、トリヘプチ
ルアミン、トリ(n−オクチルアミン)、トリ(i−オ
クチル)アミン、トリノニルアミン、トリデシルアミ
ン、トリウンデシルアミン、トリドデシルアミン、N,
N−ジメチル−n−ブチルアミン、N,N−ジメチル−
n−オクチルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチ
ルエチレンジアミン等の3級脂肪族アミン;トリビニル
アミン、トリアリルアミン等の脂肪族不飽和3級アミ
ン;ジメチルアニリン,ジエチルアニリン、トリベンジ
ルアミン、トリフェニルアミン等の芳香族3級アミン;
ピリジン、α−メチルピリジン(α−ピコリン)、βメ
チルピリジン(β−ピコリン)、γ−メチルピリジン
(γ−ピコリン)、2,6−ジメチルピリジン(2,6
−ルチジン)、2,4−ジメチルピリジン(2,4−ル
チジン)、2,4,6−トリメチルピリジン(2,4,
6−コリジン)、ピリダジン、ピラジン、ピリミジン、
1,5−ジアザビシクロ [4,3,0] −5−ノネ
ン、1,5−ジアザビシクロ [4,3,0] ノン−5−
エン、N−メチルモルホリン、1−メチルピペリジン等
の窒素原子を含む複素環式3級アミンが挙げられる。上
記スキームにおいては、塩基性化合物としてピリジンを
使用し、反応を0℃で行っている例である。
Preferred basic compounds are tertiary amines in which an H atom is not directly bonded to N. In the present specification, a tertiary amine is, in addition to a tertiary aliphatic amine,
It also includes pyridines and other heterocyclic compounds having no N—H bond. Specific examples include trimethylamine,
Triethylamine, tri (n-propyl) amine, tri (i-propyl) amine, tri (n-butyl) amine,
Tripentylamine, trihexylamine, triheptylamine, tri (n-octylamine), tri (i-octyl) amine, trinonylamine, tridecylamine, triundecylamine, tridodecylamine, N,
N-dimethyl-n-butylamine, N, N-dimethyl-
Tertiary aliphatic amines such as n-octylamine, N, N, N ', N'-tetramethylethylenediamine; aliphatic unsaturated tertiary amines such as trivinylamine and triallylamine; dimethylaniline, diethylaniline, tribenzy Aromatic tertiary amines such as ruamine and triphenylamine;
Pyridine, α-methylpyridine (α-picoline), β-methylpyridine (β-picoline), γ-methylpyridine (γ-picoline), 2,6-dimethylpyridine (2.6)
-Lutidine), 2,4-dimethylpyridine (2,4-lutidine), 2,4,6-trimethylpyridine (2,4
6-collidine), pyridazine, pyrazine, pyrimidine,
1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-
Heterocyclic tertiary amines containing a nitrogen atom, such as ene, N-methylmorpholine and 1-methylpiperidine. In the above scheme, pyridine is used as the basic compound, and the reaction is performed at 0 ° C.

【0038】脱水剤の使用量は、脱水剤の種類、脱水す
べきアミドの量等によって変わりうるが、カルバモイル
基1モル当たり1.0〜5.0モル、好ましくは1.0
〜3.0モル程度である。
The amount of the dehydrating agent used may vary depending on the type of the dehydrating agent, the amount of the amide to be dehydrated, etc., and is 1.0 to 5.0 mol, preferably 1.0 to 5.0 mol per mol of the carbamoyl group.
About 3.0 mol.

【0039】また、塩基性化合物の使用量は、当該塩基
性化合物の種類や脱水剤の量等によって変わりうるが、
通常脱水剤1モルに対し、0.5〜4.0モル、好まし
くは1.0〜3.0モル程度である。
The amount of the basic compound used can vary depending on the type of the basic compound, the amount of the dehydrating agent, and the like.
Usually, it is about 0.5 to 4.0 mol, preferably about 1.0 to 3.0 mol, per 1 mol of the dehydrating agent.

【0040】ニトリル化の反応時間は、反応温度、脱水
剤モル比、使用非プロトン溶媒量(すなわち、反応溶質
の濃度)等によって変わりうるが、通常0.5〜30時
間、好ましくは1〜24時間程度である。
The reaction time for nitrilation can vary depending on the reaction temperature, the molar ratio of the dehydrating agent, the amount of the aprotic solvent used (that is, the concentration of the reaction solute) and the like, but is usually 0.5 to 30 hours, preferably 1 to 24 hours. About an hour.

【0041】以上の操作により、アミド化合物のカルバ
モイル基は、トリフルオロ酢酸無水物、五酸化リンなど
の脱水剤との反応(式 (b) )によりシアノ基に変換さ
れる。
By the above operation, the carbamoyl group of the amide compound is converted to a cyano group by the reaction with a dehydrating agent such as trifluoroacetic anhydride and phosphorus pentoxide (formula (b)).

【0042】かくして、生成するフルオロニトリルは、
大部分が当該フルオロニトリルからなる相として、脱水
剤及び脱水剤との反応残留物を含有する溶媒相と二相分
離する。次いで、当該フルオロニトリル含有相を、液−
液分離手段により、溶媒相から分離し、水洗することに
より、フルオロニトリルを高収率で得ることが可能であ
る。通常最終的には、フルオロニトリル含有相を蒸留精
製することにより、高純度のフルオロニトリルが単離さ
れる。
Thus, the resulting fluoronitrile is
As a phase composed mostly of the fluoronitrile, the two phases are separated from the solvent phase containing the dehydrating agent and the residue of the reaction with the dehydrating agent. Next, the fluoronitrile-containing phase is subjected to liquid-
By separating from the solvent phase by a liquid separating means and washing with water, it is possible to obtain fluoronitrile in high yield. Usually, ultimately, high-purity fluoronitrile is isolated by distilling and purifying the fluoronitrile-containing phase.

【0043】この方法による、フルオロアミドからのフ
ルオロニトリルの収率は高く、少なくとも50%以上で
あり、通常は70%を超える。
The yield of fluoronitrile from fluoroamides according to this method is high, at least 50% or more, usually more than 70%.

【0044】なお、ニトリル化反応は、上記記載の非プ
ロトン溶媒中で行う方法以外にも、五酸化リンなどの脱
水剤と無溶媒で混合し、100〜300℃に加熱する方
法も採用することができる。
It should be noted that, in addition to the above-mentioned method in which the nitrilation reaction is carried out in an aprotic solvent described above, a method in which a dehydrating agent such as phosphorus pentoxide is mixed without a solvent and heated to 100 to 300 ° C. may be employed. Can be.

【0045】〔II〕(c)、(d)は、2段目の反応で
あって、以上の如くして得られた式 (2) のフルオロス
ルホニル基含有含フッ素化合物を、式(c)に従いその
フルオロスルホニル基(FSO2 −)を3級アミンの存
在下で加水分解した後、式(d)のごとく酸型のイオン
交換樹脂と接触させることにより、式 (1) で表される
本発明のスルホン酸基含有含フッ素ニトリル化合物が得
られる。
[II] (c) and (d) are reactions in the second stage, and the fluorosulfonyl group-containing fluorine-containing compound of the formula (2) obtained as described above is converted to a compound of the formula (c) The hydrosulfonyl group (FSO 2- ) is hydrolyzed in the presence of a tertiary amine according to the formula (1), and then contacted with an acid-type ion-exchange resin as shown in formula (d) to obtain a compound represented by formula (1). The sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound of the invention is obtained.

【0046】本発明においては、水酸化カリウム、水酸
化ナトリウム、炭酸カリウムのごときアルカリではな
く、3級アミンの存在下に加水分解することを特徴とす
る。
The present invention is characterized in that hydrolysis is carried out in the presence of a tertiary amine instead of an alkali such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and potassium carbonate.

【0047】3級アミンとしては、特に限定されるもの
ではなく、例えば上記ニトリル化反応において記載した
種々の3級アミンを好適に使用することができる。
The tertiary amine is not particularly limited, and for example, various tertiary amines described in the above nitrilation reaction can be suitably used.

【0048】加水分解に使用する水の量は、通常式
(2) のフルオロスルホニル基含有含フッ素化合物に対
して、化学量論的に等モル程度使用することが好まし
い。これより使用する水の量が少ない場合は、加水分解
が充分に行われず、これよりあまり過剰の水を使用した
場合は、シアノ基の加水分解を誘発することになり好ま
しくない。
The amount of water used for the hydrolysis is usually determined by the formula
It is preferable to use stoichiometrically about equimolar amount to the fluorosulfonyl group-containing fluorine-containing compound of (2). When the amount of water used is smaller than this, hydrolysis is not sufficiently performed, and when too much water is used, hydrolysis of the cyano group is induced, which is not preferable.

【0049】本発明において、フルオロスルホニル基の
加水分解は、上記した3級アミンの存在下に行われる
(上記スキームにおいては、3級アミンとしてピリジン
を使用している例である。)。加水分解の進行につれて
HFが放出され、スルホン酸基が形成されるが(H2
+FSO2 − →HF+HOSO2 −)、本発明におい
ては、3級アミンがこの放出されたHFを捕捉するとと
もに、生成したスルホン酸基を中和すると思われる。す
なわち、例えば3級アミンをNR123 (R 1 〜R
3 はアルキル等を示す。)で表せば、これは、次の( 1
0 )、( 11 )の反応式で表されると考えられる。
In the present invention, the fluorosulfonyl group
The hydrolysis is performed in the presence of the tertiary amine described above.
(In the above scheme, pyridine is used as the tertiary amine.
Here is an example using. ). As the hydrolysis progresses
HF is released and sulfonic acid groups are formed (HTwo O
+ FSOTwo − → HF + HOSOTwo -), In the present invention
Tertiary amine traps this released HF
In particular, it is believed that the sulfonic acid groups formed are neutralized. You
That is, for example, a tertiary amine is converted to NR1 RTwo RThree (R 1 ~ R
Three Represents alkyl or the like. ), This is the next (1)
0) and (11).

【0050】[0050]

【化13】 Embedded image

【0051】このためには、3級アミンの使用量は、少
なくともフルオロスルホニル基含有化合物 (2) に対
し、通常2〜15倍モル、好ましくは3〜10倍モルで
あることが望ましい。
For this purpose, the amount of the tertiary amine to be used is generally at least 2 to 15 times, preferably 3 to 10 times the mol of the compound (2) containing a fluorosulfonyl group.

【0052】加水分解の温度は、−50〜30℃、好ま
しくは、−30〜10℃程度である。加水分解反応は、
比較的容易に進行するので、あまり加温して行う必要は
なく、上記程度の温度で行うのが、副反応を防止する点
からも好ましい。反応時間は反応温度によっても異なり
うるが、通常0.5〜24時間、好ましくは1〜4時間
程度である。
The hydrolysis temperature is -50 to 30 ° C, preferably about -30 to 10 ° C. The hydrolysis reaction is
Since the reaction proceeds relatively easily, it is not necessary to carry out the treatment with too much heating, and it is preferable to carry out the treatment at the above-mentioned temperature from the viewpoint of preventing side reactions. The reaction time may vary depending on the reaction temperature, but is usually 0.5 to 24 hours, preferably about 1 to 4 hours.

【0053】加水分解反応を実施するための装置として
は、特に限定するものではないが、撹拌機、温度計、加
熱/冷却装置、温度制御装置、水及び/又は3級アミン
の滴下装置若しくは定量供給装置等を備えた撹拌槽型の
反応容器が好ましい。また、管型の反応容器により連続
反応操作とすることもできる。
The apparatus for carrying out the hydrolysis reaction is not particularly limited, but includes a stirrer, a thermometer, a heating / cooling apparatus, a temperature controller, a water and / or tertiary amine dropping apparatus or a quantitative apparatus. A stirred tank type reaction vessel equipped with a supply device and the like is preferable. In addition, a continuous reaction operation can be performed using a tubular reaction vessel.

【0054】加水分解を実施する溶媒としては、非プロ
トン性溶媒を用いるのが好ましい。例えば、テトラヒド
ロフラン(THF)、ジエチルエーテル、ジフェニルエ
ーテル、メチル−t−ブチルエーテル、ジオキサン、ア
ニソール、ジフェニルエーテル、(パーフルオロブチ
ル)メチルエーテル、(パーフルオロブチル)エチルエ
ーテル、モノグライム、ジグライム、トリグライム、テ
トラグライムなどのエーテル類;ヘキサン、ヘプタン、
オクタン等の炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレン
等の芳香族炭化水素;フルオロベンゼン、ブロモベンゼ
ン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン等のハロゲン化
芳香族炭化水素;2H,3H−パーフルオロペンタン、
1H−パーフルオロヘキサン、1H−パーフルオロオク
タン、1H−パーフルオロデカン、1H,4H−パーフ
ルオロブタン、1H,1H,1H,2H,2H−パーフ
ルオロヘキサン、1H,1H,1H,2H,2H−パー
フルオロオクタン、1H,1H,1H,2H,2H−パ
ーフルオロデカン、3H,4H−パーフルオロ(2−メ
チルペンタン)、2H,3H−パーフルオロ(2−メチ
ルペンタン)、1,1−ジクロロ−2,2,3,3,3
−ペンタフルオロプロパン、1,3−ジクロロ−1,
1,2,2,3−ペンタフルオロプロパン、1,1−ジ
クロロ−1−フルオロエタン、パーフルオロ(2−ブチ
ルテトラヒドロフラン)、3,3−ジクロロ−1,1,
1,2,2−ペンタフルオロプロパン、1,1,2−ト
リクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン、パーフル
オロオクタンなどのフルオロアルカン化合物;その他ア
セトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミ
ド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミ
ド、スルホラン、アセトニトリル、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ク
ロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素等を好適に用い
ることができるが、これらは単に例示であり、これに限
定されるものではない。
It is preferable to use an aprotic solvent as the solvent for carrying out the hydrolysis. For example, tetrahydrofuran (THF), diethyl ether, diphenyl ether, methyl-t-butyl ether, dioxane, anisole, diphenyl ether, (perfluorobutyl) methyl ether, (perfluorobutyl) ethyl ether, monoglyme, diglyme, triglyme, tetraglyme, etc. Ethers; hexane, heptane,
Hydrocarbons such as octane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; halogenated aromatic hydrocarbons such as fluorobenzene, bromobenzene, chlorobenzene and dichlorobenzene; 2H, 3H-perfluoropentane;
1H-perfluorohexane, 1H-perfluorooctane, 1H-perfluorodecane, 1H, 4H-perfluorobutane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorohexane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H- Perfluorooctane, 1H, 1H, 1H, 2H, 2H-perfluorodecane, 3H, 4H-perfluoro (2-methylpentane), 2H, 3H-perfluoro (2-methylpentane), 1,1-dichloro- 2,2,3,3,3
-Pentafluoropropane, 1,3-dichloro-1,
1,2,2,3-pentafluoropropane, 1,1-dichloro-1-fluoroethane, perfluoro (2-butyltetrahydrofuran), 3,3-dichloro-1,1,1
Fluoroalkane compounds such as 1,2,2-pentafluoropropane, 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane and perfluorooctane; other acetone, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, hexa Methylphosphoramide, sulfolane, acetonitrile, ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, and the like can be suitably used, but these are merely examples, and are not limited thereto. is not.

【0055】加水分解反応に用いる水及び3級アミン
は、反応容器に全量を一括で仕込んでも良いが、滴下装
置又は定量ポンプ等を使用して、反応系に逐次添加又は
連続添加するようにし、反応温度を上記好ましい温度範
囲になるように制御しながら反応を進行させることも好
ましい。また管型反応容器を使用する場合は、反応管の
各部に水及び3級アミンの供給口を設け、この供給口か
ら水及び3級アミンを分割導入することにより、温度制
御すなわち反応速度の制御を行うこともできる。
The water and the tertiary amine used in the hydrolysis reaction may be charged all at once to the reaction vessel, but may be added to the reaction system successively or continuously using a dropping device or a metering pump. It is also preferable to carry out the reaction while controlling the reaction temperature so as to be in the above preferable temperature range. When a tubular reaction vessel is used, water and tertiary amine supply ports are provided in each part of the reaction tube, and water and tertiary amine are separately introduced from the supply ports to control the temperature, that is, control the reaction rate. Can also be performed.

【0056】本発明においては、加水分解後の反応溶液
を、固体酸と接触させて、式 (1)で表されるスルホン
酸基含有含フッ素ニトリル化合物を遊離せしめる。通常
酸と接触させた場合塩が生成するが、この塩との分離を
容易にするため、酸は固体酸、好ましくは高分子酸を使
用する。特に好ましくは、酸型のイオン交換樹脂を使用
することである。
In the present invention, the reaction solution after hydrolysis is contacted with a solid acid to release the sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound represented by the formula (1). Usually, a salt is formed when it is brought into contact with an acid. In order to facilitate separation from the salt, a solid acid, preferably a polymer acid, is used as the acid. Particularly preferably, an acid-type ion exchange resin is used.

【0057】酸型のイオン交換樹脂は、少量のジビニル
ベンゼンで架橋したポリスチレン等の母体合成樹脂に、
スルホン酸基、カルボキシル基、フェノール性水酸基等
を導入した、水に不溶のものであればいずれも使用可能
であるが、強酸性のものが好ましく、特にスルホン酸基
を含有するものが好ましい。
The acid-type ion-exchange resin is used as a base synthetic resin such as polystyrene cross-linked with a small amount of divinylbenzene.
Any water-insoluble sulphonic acid group, carboxyl group, phenolic hydroxyl group or the like can be used, but a strongly acidic one is preferable, and a sulfonic acid group-containing one is particularly preferable.

【0058】イオン交換樹脂の形態としては、特に限定
するものでなく、不定形(破砕形)であってもよいが、
球状や粒状のものが好ましく使用される。
The form of the ion exchange resin is not particularly limited, and may be an irregular (crushed) form.
Spherical or granular ones are preferably used.

【0059】また、粒径としては、180〜1700μ
m、好ましくは250〜850μm程度であり、イオン
交換容量としては、3〜7ミリ当量/g乾燥樹脂、好ま
しくは4.5〜6.5ミリ当量/g乾燥樹脂程度のもの
が望ましい。
The particle size is 180 to 1700 μm.
m, preferably about 250 to 850 μm, and an ion exchange capacity of 3 to 7 meq / g dry resin, preferably about 4.5 to 6.5 meq / g dry resin is desirable.

【0060】イオン交換樹脂の総容量は、過剰に使用す
る3級アミンの量を考慮して、これに対して充分過剰に
なるように使用することが好ましい。
The total volume of the ion-exchange resin is preferably sufficiently large in consideration of the amount of the tertiary amine used in excess.

【0061】加水分解後の反応溶液と、イオン交換樹脂
との接触の方法は、種々の形態が可能であり、例えば撹
拌槽型容器に、反応溶液とイオン交換樹脂を投入し、撹
拌下にイオン交換樹脂を浮遊させながら、イオン交換反
応を進行させることができる。より好ましくは、イオン
交換樹脂を塔型の容器に充填して固定層(カラム)を形
成し、この固定層の先端から反応溶液を供給し、イオン
交換を行わせる方式である。供給された反応溶液は、当
該イオン交換樹脂からなる充填層内を移動しながら、イ
オン交換され、式 (1) のスルホン酸基含有含フッ素ニ
トリル化合物が遊離される。
The method of contacting the reaction solution after hydrolysis with the ion-exchange resin can be of various forms. For example, the reaction solution and the ion-exchange resin are charged into a stirred tank type vessel, and the ion-exchange resin is stirred. The ion exchange reaction can proceed while the exchange resin is suspended. More preferably, the ion exchange resin is filled in a tower-shaped container to form a fixed layer (column), and a reaction solution is supplied from the tip of the fixed layer to perform ion exchange. The supplied reaction solution is ion-exchanged while moving in the packed bed made of the ion exchange resin, and the sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound of the formula (1) is released.

【0062】一方3級アミンは、当該イオン交換樹脂に
保持され流出しないので、カラム他端から流出する反応
溶液中には、実質的に目的のスルホン酸基含有含フッ素
ニトリル化合物の全量が含有されていると考えられる。
On the other hand, since the tertiary amine is retained by the ion exchange resin and does not flow out, the reaction solution flowing out from the other end of the column contains substantially all of the target sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound. It is thought that it is.

【0063】本発明のスルホン酸基含有含フッ素ニトリ
ル化合物は、通常イオン交換処理した反応溶液をこのよ
うに、蒸留装置若しくは濃縮装置に供給し、溶媒等を蒸
留分離した装置の缶出液(缶残液)として回収される。
The sulfonic acid group-containing fluorine-containing nitrile compound of the present invention is usually supplied to a distillation apparatus or a concentrating apparatus by supplying a reaction solution subjected to an ion exchange treatment to a distillation apparatus or a concentrating apparatus, and a solvent (distillate) of an apparatus obtained by distilling off a solvent or the like. (Remaining liquid).

【0064】以上の反応による、式 (1) で表される本
発明の含フッ素ニトリル化合物のフルオロスルホニル化
合物(式 (2) )基準の収率は、少なくとも70%以
上、通常80%以上と高収率である。なお、式 (1) に
おいて、nは、0、1、2又は3であり、出発原料であ
る式 (2) の含フッ素化合物のnに応じて、含フッ素ニ
トリル化合物のnの数も定まるものであるが、特にn=
1の場合の化合物(式 (3) )は、最も容易に得ること
ができる。ここで式 (3) の含フッ素ニトリルは、後記
実施例において合成されたニトリル化合物でもある。
By the above reaction, the yield of the fluorine-containing nitrile compound of the present invention represented by the formula (1) based on the fluorosulfonyl compound (formula (2)) is as high as at least 70%, usually at least 80%. Yield. In the formula (1), n is 0, 1, 2, or 3, and the number of n of the fluorinated nitrile compound is determined according to the n of the fluorinated compound of the formula (2) as a starting material. Where n =
The compound of formula (3) (1) can be obtained most easily. Here, the fluorinated nitrile of the formula (3) is also a nitrile compound synthesized in Examples described later.

【0065】[0065]

【化14】 Embedded image

【0066】本発明のスルホン酸基とシアノ基を両末端
に合わせ持つ式 (1) の含フッ素ニトリル化合物は、末
端のシアノ基の三量化反応により式 (12) で表される
トリアジン環含有化合物に変換することが可能である。
The fluorinated nitrile compound of the formula (1) having a sulfonic acid group and a cyano group at both terminals of the present invention is a compound having a triazine ring represented by the formula (12) by a trimerization reaction of the terminal cyano group. Can be converted to

【0067】[0067]

【化15】 (式中、nは、すでに式 (1) で定義した意味を表
す。)
Embedded image (In the formula, n represents the meaning already defined in the formula (1).)

【0068】トリアジン環形成反応は、例えば特公昭4
7−17793号や特開平6−340710号に記載の
それ自身公知の方法で実施することができる。
The triazine ring forming reaction is described in, for example,
The method can be carried out by a method known per se described in JP-A-7-17793 or JP-A-6-340710.

【0069】すなわち、ビスマス、銅、鉛、バリウム、
カドミウム、錫、タリウム、カドミウム、インジウム等
の金属触媒、テトラフェニルスズ、酸化トリフェニルス
ズ、Zn(C715CO22 、1−パーフルオロオク
タンスルホン酸、または酸化銀等の金属酸化物触媒の存
在下に、無溶媒又は四塩化炭素、シクロヘキサノン、ジ
オキサン、ジメチルスルホキシド、フッ化ベンゼン、ニ
トロベンゼン、モノグライム、ジグライム、トリグライ
ム等の溶媒中で、0〜400℃、好ましくは25〜25
0℃程度の温度で、式 (1) のフッ化ニトリル化合物の
三量化反応(トリアジン環形成反応)を、1〜200時
間程度行わせればよい。なお通常、触媒は、式 (1) の
ニトリル化合物の0.01〜10質量%程度使用する。
That is, bismuth, copper, lead, barium,
Cadmium, tin, thallium, cadmium, metal catalysts, tetraphenyl tin, such as indium oxide, triphenyltin, Zn (C 7 F 15 CO 2) 2, 1- perfluorooctane sulfonic acid or a metal oxide such as silver oxide, In the presence of a catalyst, without solvent or in a solvent such as carbon tetrachloride, cyclohexanone, dioxane, dimethyl sulfoxide, fluorinated benzene, nitrobenzene, monoglyme, diglyme, triglyme, at 0 to 400 ° C, preferably 25 to 25 ° C.
The trimerization reaction (triazine ring formation reaction) of the nitrile fluoride compound of the formula (1) may be performed at a temperature of about 0 ° C. for about 1 to 200 hours. Usually, the catalyst is used in an amount of about 0.01 to 10% by mass of the nitrile compound of the formula (1).

【0070】式 (12) で表されるトリアジン化合物
は、1分子中に3つのスルホン酸基を有しており、低分
子電解質またはポリマー電解質の中間体として有用なも
のである。
The triazine compound represented by the formula (12) has three sulfonic acid groups in one molecule and is useful as an intermediate of a low molecular weight electrolyte or a polymer electrolyte.

【0071】また、本発明の式 (1) の含フッ素ニトリ
ル化合物は、これをジニトリル化合物や側鎖にシアノ基
を有する含フッ素ポリマーと混合してトリアジン環形成
反応を行うことによって、スルホン酸基を含有する架橋
ポリマーに変換することが出来る。
The fluorinated nitrile compound of the formula (1) of the present invention is mixed with a dinitrile compound or a fluorinated polymer having a cyano group in a side chain to carry out a triazine ring-forming reaction, thereby obtaining a sulfonic acid group. Can be converted to a crosslinked polymer containing

【0072】以上のごとくして得られるスルホン酸基等
を有するトリアジン環含有の低分子電解質またはポリマ
ー電解質は、リチウム塩型(−SO3 Li)にするとリ
チウム2次電池用の電解質として使用することができ、
また酸型(−SO3 H)では、固体高分子電解質型燃料
電池の膜又は電極層用のポリマーとして好適に使用する
ことが出来る。
The triazine ring-containing low molecular weight electrolyte or polymer electrolyte having a sulfonic acid group or the like obtained as described above can be used as an electrolyte for a lithium secondary battery when converted to a lithium salt type (—SO 3 Li). Can be
The acid type (—SO 3 H) can be suitably used as a polymer for a membrane or an electrode layer of a solid polymer electrolyte fuel cell.

【0073】[0073]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって具
体的に説明する。
The present invention will be described below in detail with reference to examples and comparative examples.

【0074】〔実施例1〕(1) 撹拌機、温度計、ジュ
ワーびん型ドライアイス冷却器を備えた、3Lの四つ口
フラスコ型反応容器に溶媒としてジエチルエーテルを1
450ml、フルオロホルミル化合物であるFSO2
2 CF2 OCF(CF3 )COFを346g(1mo
l)装入し、窒素置換後、−70℃ に冷却した。そこ
へ、NH3 をドライアイス冷却器で冷却しながら、液化
NH3 として17g(1mol)を撹拌下に滴下しなが
らアミド化反応を行った。NH3 の滴下終了後、0.5
時間撹拌して反応を完結させ、2時間かけて室温に戻し
た。
Example 1 (1) In a 3 L four-necked flask-type reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, and a dewar type dry ice cooler, 1 part of diethyl ether was used as a solvent.
450 ml, FSO 2 C which is a fluoroformyl compound
346 g (1 mo) of F 2 CF 2 OCF (CF 3 ) COF
1) After charging and purging with nitrogen, the mixture was cooled to -70 ° C. While cooling NH 3 with a dry ice cooler, 17 g (1 mol) of liquefied NH 3 was added dropwise with stirring to carry out an amidation reaction. After the completion of the dropwise addition of NH 3 , 0.5
The reaction was completed by stirring for 2 hours, and the temperature was returned to room temperature over 2 hours.

【0075】その後、反応粗液を純水により3回洗浄
し、分液漏斗で有機相を分離した。硫酸マグネシウムに
より有機相の水分除去を行った後、減圧下で溶媒を留去
することにより白色固体として、FSO2 CF2 CF2
OCF(CF3 )CONH2 で表されるフルオロアミド
303g(0.839mol)を得た。
Thereafter, the crude reaction solution was washed three times with pure water, and the organic phase was separated with a separating funnel. After the water content of the organic phase was removed with magnesium sulfate, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain FSO 2 CF 2 CF 2 as a white solid.
303 g (0.839 mol) of a fluoroamide represented by OCF (CF 3 ) CONH 2 was obtained.

【0076】(2) 次いで、撹拌機、温度計、滴下ロー
ト、冷却管を備えた、3Lの四つ口フラスコ型反応容器
に、溶媒であるジメチルホルムアミド1200g(12
70ml)と、上記で得られたフルオロアミドFSO2
CF2 CF2 OCF(CF3 )CONH2 の286g
(0.834mol)を装入してジメチルホルムアミド
溶液とし、これを0℃に冷却した。そこへ、脱水剤とし
て無水トリフルオロ酢酸221g(1.05mol)を
0.5時間かけてゆっくりと滴下した。滴下終了後、更
に、ニトリル化時に生成する酸の受容体としてのピリジ
ン167g(2.11mol)を1時間かけてゆっくり
と滴下した。この間反応温度を2〜4℃の間に保った。
(2) Next, 1200 g of dimethylformamide as a solvent was placed in a 3 L four-necked flask-type reaction vessel equipped with a stirrer, a thermometer, a dropping funnel, and a condenser.
70 ml) and the fluoroamide FSO 2 obtained above.
CF 2 CF 2 OCF (CF 3 ) of CONH 2 286g
(0.834 mol) to prepare a dimethylformamide solution, which was cooled to 0 ° C. Thereto, 221 g (1.05 mol) of trifluoroacetic anhydride as a dehydrating agent was slowly dropped over 0.5 hour. After the completion of the dropwise addition, 167 g (2.11 mol) of pyridine as an acceptor for the acid generated during nitrilation was slowly added dropwise over 1 hour. During this time, the reaction temperature was kept between 2 and 4 ° C.

【0077】滴下終了後、0.5時間撹拌して反応を完
結させ、純水350gを滴下漏斗より添加し、室温にな
るまで放置した。二相分離した反応粗液の下相を分液漏
斗で分取し、三回、純水洗浄後、蒸留を行い、フルオロ
ニトリルFSO2 CF2 CF 2 OCF(CF3 )CN2
01g(0.583mol、収率70.3%)を得た。
After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred for 0.5 hour to complete the reaction.
And 350 g of pure water is added from a dropping funnel.
Left till the end. Separation leakage of the lower phase of the reaction crude liquid separated into two phases
After distilling with pure water and washing with pure water three times,
Nitrile FSOTwo CFTwo CF Two OCF (CFThree ) CN2
01 g (0.583 mol, yield 70.3%) was obtained.

【0078】沸点 89℃、19F−NMR((CD3
2 C=O溶媒、CFCl3 基準、δppm)46.1
(1F、s)、−79.8(1F、dd)、−82.8
(1F、d)−83.1(3F、s)、−111.7
(2F、s)、−114.4(1F、m)
Boiling point 89 ° C., 19 F-NMR ((CD 3 )
2 C = O solvent, CFCl 3 standard, δ ppm) 46.1
(1F, s), -79.8 (1F, dd), -82.8
(1F, d) -83.1 (3F, s), -111.7
(2F, s), -114.4 (1F, m)

【0079】(3) 続いて、撹拌機、温度計、三方コッ
ク、ジュワーびん型トラップを備えた、2Lの四つ口フ
ラスコ型反応容器にTHF650ml、上記で得られた
FSO 2 CF2 CF2 OCF(CF3 )CNの130g
(0.4mol)を装入し、窒素置換後、0℃に冷却し
た。そこへ、3級アミンであるピリジン226g(7.
15mol)と水7.2g(0.4mol)との混合溶
液を撹拌下にゆっくりと滴下し加水分解反応を行った。
滴下終了後、室温で3時間撹拌して反応を完結させた。
(3) Subsequently, a stirrer, a thermometer, and a three-way
, Two-liter, four-port hood with dewar
650 ml of THF in a Lasco-type reaction vessel, obtained above
FSO Two CFTwo CFTwo OCF (CFThree 130 g of CN
(0.4 mol), and after cooling with nitrogen, cool to 0 ° C.
Was. There, 226 g of tertiary amine pyridine (7.
15 mol) and 7.2 g (0.4 mol) of water
The liquid was slowly added dropwise with stirring to carry out a hydrolysis reaction.
After completion of the dropwise addition, the mixture was stirred at room temperature for 3 hours to complete the reaction.

【0080】過剰量のイオン交換樹脂(SK 1BN、
三菱化学社製、イオン交換基:スルホン酸基、イオン交
換容量:5.7ミリ当量/g乾燥樹脂以上、粒径:50
0〜650μm)をカラムに充填して、イオン交換樹脂
の固定層を形成し、これに上部から反応溶液をゆっくり
通液し、下部から流出させた。
An excess of ion exchange resin (SK 1BN,
Made by Mitsubishi Chemical Corporation, ion exchange group: sulfonic acid group, ion exchange capacity: 5.7 meq / g dry resin or more, particle size: 50
(0-650 μm) was packed in a column to form a fixed layer of an ion-exchange resin, through which the reaction solution was slowly passed from above and allowed to flow out from below.

【0081】かくしてイオン交換処理した反応溶液を回
転型濃縮装置(エバポレータ)に装入し、エバポレーシ
ョンを行って溶媒等を減圧で留出除去せしめ、濃縮液と
してスルホン酸基含有フルオロニトリルHOSO2 CF
2 CF2 OCF(CF3 )CN 109.2g(0.3
38mol、収率84%)を得た。
The reaction solution thus subjected to the ion exchange treatment is charged into a rotary concentrator (evaporator), and the solvent and the like are distilled off under reduced pressure by evaporation, and a sulfonic acid group-containing fluoronitrile HOSO 2 CF is obtained as a concentrated solution.
2 CF 2 OCF (CF 3) CN 109.2g (0.3
38 mol, yield 84%).

【0082】19F−NMR((CD32 C=O溶媒、
CFCl3 基準、δppm)−81.3(1F、d
d)、−84.7(3F、s)、−84.9(1F、d
d)−114.8(1F、m)、−119.2(2F、
s)
19 F-NMR ((CD 3 ) 2 C = O solvent,
CFCl 3 standard, δ ppm) -81.3 (1F, d
d), -84.7 (3F, s), -84.9 (1F, d
d) -114.8 (1F, m), -119.2 (2F,
s)

【0083】LC/MS〔Frit-FAB- ( 高速中性原子衝
撃法) 、衝突原子:Xe〕により〔M−H〕- に相当す
るm/z=322の強いピークを検出した。
[0083] LC / MS [Frit-FAB - (fast neutral atom bombardment), collision atom: Xe] by [M-H] - was detected a strong peak m / z = 322 corresponding to.

【0084】〔比較例1〕撹拌機、温度計、滴下漏斗、
冷却管を備えた、200mlの三つ口フラスコ型反応容
器にメタノール50ml、炭酸カリウム21.26g
(0.15mol)を装入し、窒素置換後、0℃に冷却
した。そこへ、実施例1で合成したFSO2CF2 CF2
OCF(CF3 )CNを10g(0.03mol)ゆ
っくりと滴下し、加水分解反応を行った。滴下終了後、
室温で3時間撹拌して反応を完結させた。
Comparative Example 1 A stirrer, thermometer, dropping funnel,
50 ml of methanol and 21.26 g of potassium carbonate were placed in a 200 ml three-necked flask-type reaction vessel equipped with a cooling tube.
(0.15 mol), and after cooling with nitrogen, cooled to 0 ° C. There, the FSO 2 CF 2 CF 2 synthesized in Example 1
10 g (0.03 mol) of OCF (CF 3 ) CN was slowly added dropwise to carry out a hydrolysis reaction. After dropping,
The reaction was completed by stirring at room temperature for 3 hours.

【0085】この上澄み液について19F−NMR分析を
行ったところ、−SO2 F基由来の46.1ppmのピ
ークが消滅しており、加水分解反応の完了を示唆してい
たが、シアノ基の存在を示す−114.4ppmのピー
クも消滅しており、シアノ基も反応してしまっているこ
とが分かった。すなわち、炭酸カリウムのようなアルカ
リによるフルオロスルホニル基の加水分解では、同時に
シアノ基も反応してしまうと云う問題があることがわか
る。
When the 19 F-NMR analysis was performed on the supernatant, the peak at 46.1 ppm derived from the —SO 2 F group disappeared, suggesting that the hydrolysis reaction was completed. The peak at -114.4 ppm, which indicates the presence, also disappeared, indicating that the cyano group had also reacted. That is, it can be seen that the hydrolysis of the fluorosulfonyl group by an alkali such as potassium carbonate has a problem that the cyano group is also reacted at the same time.

【0086】〔比較例2〕実施例1における反応中間生
成物、すなわち、ピリジンと水を用いた加水分解反応後
の反応粗液の一部を、イオン交換樹脂カラムに通液する
ことなく、エバポレータに供給して濃縮した。濃縮液に
過剰の濃硫酸を添加して、減圧蒸留を行ったが、蒸留分
のシアノ基は、19F−NMR測定により確認したとこ
ろ、反応して変質していることが分かった。すなわち、
濃硫酸のごとく鉱酸を用いてスルホン酸型に変換する
と、シアノ基の反応を伴うことが避けられないことがわ
かる。
Comparative Example 2 An evaporator was used without passing a part of the reaction intermediate product in Example 1, ie, a part of the reaction crude liquid after the hydrolysis reaction using pyridine and water, through an ion exchange resin column. And concentrated. Excessive concentrated sulfuric acid was added to the concentrated solution, and distillation under reduced pressure was performed. The cyano group in the distilled portion was confirmed by 19 F-NMR measurement, and it was found that the cyano group had reacted and deteriorated. That is,
It can be seen that conversion to a sulfonic acid type using a mineral acid like concentrated sulfuric acid inevitably involves the reaction of a cyano group.

【0087】[0087]

【発明の効果】本発明のスルホン酸基とシアノ基を両末
端に合わせ持つ式 (1) で表される含フッ素ニトリル化
合物は、新規であり、トリアジン環含有の低分子電解質
またはポリマー電解質の中間体として有用である。
The fluorinated nitrile compound represented by the formula (1) having a sulfonic acid group and a cyano group at both ends of the present invention is a novel, intermediate compound of a triazine ring-containing low molecular weight electrolyte or polymer electrolyte. Useful as a body.

【0088】また、本発明の方法に従えば、式 (2) の
化合物を出発物質として、3級アミンの存在下にフルオ
ロホルミル基を加水分解し、これを酸型のイオン交換樹
脂と接触させることにより、収率高く式 (1) の含フッ
素ニトリル化合物を得ることができる。
According to the method of the present invention, the compound of formula (2) is used as a starting material to hydrolyze a fluoroformyl group in the presence of a tertiary amine, and this is contacted with an acid type ion exchange resin. As a result, the fluorinated nitrile compound of the formula (1) can be obtained with a high yield.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 8/10 H01M 8/10 10/40 10/40 B // C07D 251/24 C07D 251/24 Fターム(参考) 4H006 AA01 AA02 AB46 AC61 AD11 AD32 BA51 BB15 BB25 BB61 BC10 BC19 BC34 BE60 5G301 CD01 CE10 5H026 AA06 CX05 5H029 AJ05 AJ11 AM16 DJ09 EJ12──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01M 8/10 H01M 8/10 10/40 10/40 B // C07D 251/24 C07D 251/24 F term (Reference) 4H006 AA01 AA02 AB46 AC61 AD11 AD32 BA51 BB15 BB25 BB61 BC10 BC19 BC34 BE60 5G301 CD01 CE10 5H026 AA06 CX05 5H029 AJ05 AJ11 AM16 DJ09 EJ12

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 式 (1) で表される含フッ素ニトリル化
合物。 【化1】 (式中、n=0、1、2又は3)
1. A fluorine-containing nitrile compound represented by the formula (1). Embedded image (Where n = 0, 1, 2, or 3)
【請求項2】 式 (2) 【化2】 (式中、n=0、1、2又は3)で表される含フッ素化
合物のフルオロスルホニル基を3級アミンの存在下で加
水分解した後、酸型のイオン交換樹脂と接触させること
を特徴とする請求項1に記載の式 (1) で表される含フ
ッ素ニトリル化合物の製造方法。
(2) Formula (2) (Where n = 0, 1, 2 or 3) wherein the fluorosulfonyl group of the fluorinated compound is hydrolyzed in the presence of a tertiary amine, and then contacted with an acid-type ion exchange resin. The method for producing a fluorine-containing nitrile compound represented by the formula (1) according to claim 1.
【請求項3】 式 (3) で表される含フッ素ニトリル化
合物。 【化3】
3. A fluorine-containing nitrile compound represented by the formula (3). Embedded image
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