JP2006282619A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、新規な、ペルフルオロ(2,2−ジビニル−1,3−ジオキソラン)構造を有する化合物および該化合物が重合したモノマー単位を含む含フッ素重合体に関する。
ペルフルオロ(1,3−ジオキソラン)構造を有する重合性の化合物(以下、重合性の化合物をモノマーという。)としては、ペルフルオロ(2−メチレン−1,3−ジオキソラン)構造を有する化合物が知られている(特許文献1参照。)。該化合物を重合させて得た重合体は、非晶性、溶媒可溶性および低屈折率性等の性質を有する。
またペルフルオロ(2−メチレン−1,3−ジオキソラン)構造とフルオロスルホニル基を有するモノマーとしては、本出願人による下式(z)で表される化合物が知られている(特許文献2参照)。該化合物を重合させて得た重合体は、食塩電解用のイオン交換膜、固体高分子型燃料電池用の固体高分子電解質等の材料として有用である。
またペルフルオロ(2−メチレン−1,3−ジオキソラン)構造とフルオロスルホニル基を有するモノマーとしては、本出願人による下式(z)で表される化合物が知られている(特許文献2参照)。該化合物を重合させて得た重合体は、食塩電解用のイオン交換膜、固体高分子型燃料電池用の固体高分子電解質等の材料として有用である。
以上のように、ペルフルオロ(2,2−ジビニル−1,3−ジオキソラン)構造を有するモノマーとしては、ペルフルオロ(2,2−ジビニル−1,3−ジオキソラン)構造を有する化合物が報告されるだけであり、他の重合性基を有する化合物は知られていない。そのため該化合物の重合性に関しては全く知られていない。
本発明は、ペルフルオロ(2,2−ジビニル−1,3−ジオキソラン)構造と2位にペルフロオロビニル基を2基有する化合物、および該化合物が重合したモノマー単位を含む重合体を提供する。
すなわち本発明は、以下の発明を提供する。
[1]下式(a)で表される化合物。
[2]下式(a)で表される化合物を単独で重合させる、または、下式(a)で表される化合物と下式(a)で表される化合物以外のモノマーとを共重合させる、ことを特徴とする下式(a)で表わされる化合物に基づくモノマー単位を有する含フッ素重合体の製造方法。
[3]下式(a)で表される化合物が重合したモノマー単位を有する含フッ素重合体。
[1]下式(a)で表される化合物。
[2]下式(a)で表される化合物を単独で重合させる、または、下式(a)で表される化合物と下式(a)で表される化合物以外のモノマーとを共重合させる、ことを特徴とする下式(a)で表わされる化合物に基づくモノマー単位を有する含フッ素重合体の製造方法。
[3]下式(a)で表される化合物が重合したモノマー単位を有する含フッ素重合体。
ただし、RF1、RF2、RF3およびRF4は、それぞれ独立に、フッ素原子、フルオロスルホニル基または式−QFXで表される基である。QFは、炭素数1〜12のペルフルオロアルキレン基または炭素数2〜12のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基である。Xはフッ素原子またはフルオロスルホニル基である。
本発明によれば、ペルフルオロ(2、2−ジビニル−1,3−ジオキソラン)構造を有する新規化合物および該化合物が重合したモノマー単位を含む新規な含フッ素重合体とその製造方法が提供される。該含フッ素重合体は、非晶性を有し耐熱性に優れる。
本明細書において、式(a)で表される化合物を化合物aと記す。他の化合物も同様に記す。
本発明は、下記化合物aを提供する(ただし、RF1〜RF4 は前記と同じ意味である。以下同様。)。
RF1、RF2、RF3およびRF4は、全ての基がフッ素原子である、または、RF1、RF2、RF3およびRF4の少なくとも1つの基が式−QFXで表される基(ただし、QFおよびXは前記と同じ意味である。以下同様。)(以下、該基を−QFX基という。)であり残余の基がフッ素原子であるのが好ましい。
QFにおける炭素数1〜12のペルフルオロアルキレン基は、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基がより好ましく、式−(CF2)n−で表される基(ただし、nは1〜6の整数を示す。以下同様。)が特に好ましい。
QFにおける炭素数2〜12のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基は、炭素数2〜6のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基が好ましく、−CF2OCF2−、−CF2OCF2CF2−または−CF2OCF2CF2CF2−が特に好ましい。
QFは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基が好ましく、式−(CF2)n−で表される基が特に好ましい。この場合、より高いガラス転移点温度を有する含フッ素重合体が得られる。
QFにおける炭素数2〜12のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基は、炭素数2〜6のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基が好ましく、−CF2OCF2−、−CF2OCF2CF2−または−CF2OCF2CF2CF2−が特に好ましい。
QFは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキレン基が好ましく、式−(CF2)n−で表される基が特に好ましい。この場合、より高いガラス転移点温度を有する含フッ素重合体が得られる。
化合物aとしては、下記化合物a1が好ましい(ただし、RF11はフッ素原子または−QFX基である。以下同様。)。
化合物a1の具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
化合物aの製造方法としては、下記化合物dをフッ素化反応させて化合物cを得て、つぎに該化合物cとエステル結合分解反応させて下記化合物bを得て、つぎに該化合物bを熱分解反応させる化合物aの製造方法が挙げられる。化合物dの入手方法は後述する。
ただし、R1はRF1に、R2はRF2に、R3はRF3に、R4はRF4に、それぞれ対応する基であり、R1〜R4はRF1〜RF4と同一の基であるかフッ素化されてRF1〜RF4となる基である(以下同様。)。REFは、炭素数1〜20のペルフルオロアルキル基または炭素数2〜20のエーテル性酸素原子を含有するペルフルオロアルキル基である(以下同様。)。
R1〜R4は、それぞれフッ素化されてRF1〜RF4となる基であるのが好ましく、水素原子または式−Q−Hで表される基(ただし、Qは、QFと同一の基であるかフッ素化されてQFとなる基である。以下同様。)または式−Q−SO2Fで表される基が好ましい。
すなわち、フッ素原子であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、水素原子であるのが好ましい。式−QF−Fで表される基であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、式−Q−Hで表される基であるのが好ましい。式−QF−SO2Fで表される基であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、炭素数1〜12の式−Q−SO2Fで表される基であるのが好ましい。
すなわち、フッ素原子であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、水素原子であるのが好ましい。式−QF−Fで表される基であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、式−Q−Hで表される基であるのが好ましい。式−QF−SO2Fで表される基であるRF1〜RF4にそれぞれ対応するR1〜R4は、炭素数1〜12の式−Q−SO2Fで表される基であるのが好ましい。
Qは、フッ素化されてQFとなる基であるのが好ましく、炭素数1〜12のアルキレン基または炭素数2〜12のアルキレンオキシアルキレン基がより好ましい。
すなわち、炭素数1〜12のペルフルオロアルキレン基であるQFに対応するQは、炭素数1〜12のアルキレン基であるのが好ましい。炭素数2〜12のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基であるQFに対応するQは、炭素数2〜12のアルキレンオキシアルキレン基であるのが好ましい。
REFは、−CF2CF3、−CF(CF3)CF2CF3、−CF(CF3)2、−CF(CF3)O(CF2)3F、−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3が好ましい。
すなわち、炭素数1〜12のペルフルオロアルキレン基であるQFに対応するQは、炭素数1〜12のアルキレン基であるのが好ましい。炭素数2〜12のペルフルオロ(アルキレンオキシアルキレン)基であるQFに対応するQは、炭素数2〜12のアルキレンオキシアルキレン基であるのが好ましい。
REFは、−CF2CF3、−CF(CF3)CF2CF3、−CF(CF3)2、−CF(CF3)O(CF2)3F、−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3が好ましい。
前記製造方法における、フッ素化反応、エステル結合分解反応および熱分解反応は、公知の方法を用いるのが好ましい。エステル結合分解反応は、アルカリ金属フッ化物(KFまたはNaFが好ましい。)の存在下に行うのが好ましい。フッ素化反応は、国際公開第00/56694号パンフレットに記載の液相フッ素化法を用いて行うのが好ましい。熱分解反応は、化合物bをアルカリ金属水酸化物水溶液中で処理してから行ってもよい。アルカリ金属水酸化物は、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムが好ましい。
化合物dの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
化合物cの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
化合物bの具体例としては、下記の化合物が挙げられる。
化合物dの製造方法としては、C2H5OOC(CH2)2CO(CH2)2COOC2CH5(化合物h)と下記化合物gをアセタール化反応させて下記化合物fを得て、つぎに該化合物fを還元反応させて化合物eを得て、つぎに該化合物eと式REF−COFで表される化合物をエステル化反応させる化合物dの製造方法が挙げられる。
アセタール反応、還元反応およびエステル化反応は公知の方法にしたがって行うのが好ましい。
アセタール化反応は、酸触媒の存在下に行うのが好ましい。酸触媒としては、無機酸(たとえば塩酸、硫酸等。)、ルイス酸(4塩化チタン、3フッ化ホウ素エーテラート、塩化アルミニウム等。)、有機酸(メタンスルホン酸、ベンズフルオロスルホン酸ポリマー等。)が挙げられる。
還元反応は、還元剤の存在下に行うのが好ましい。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、DIBAL−H(商品名)、Red−Al(商品名)等が挙げられる。
エステル化反応は、国際公開第03/037885号パンフレットに記載の方法にしたがうのが好ましい。
アセタール化反応は、酸触媒の存在下に行うのが好ましい。酸触媒としては、無機酸(たとえば塩酸、硫酸等。)、ルイス酸(4塩化チタン、3フッ化ホウ素エーテラート、塩化アルミニウム等。)、有機酸(メタンスルホン酸、ベンズフルオロスルホン酸ポリマー等。)が挙げられる。
還元反応は、還元剤の存在下に行うのが好ましい。還元剤としては、水素化ホウ素ナトリウム、水素化リチウムアルミニウム、DIBAL−H(商品名)、Red−Al(商品名)等が挙げられる。
エステル化反応は、国際公開第03/037885号パンフレットに記載の方法にしたがうのが好ましい。
化合物gの具体例としては、CH2(OH)CH2(OH)、CH2(OH)CH(OH)CH3、CH2(OH)CH(OH)CH2CH2SO2F、CH2(OH)CH(OH)CH2CH2CH2CH2SO2F等が挙げられる。
化合物gは、公知の方法で合成できる原料であるか、または下記化合物iを酸化反応させて得るのが好ましい。
CR3R4=CR1R2 (i)。
化合物iとしては、下記化合物i−1が挙げられる。
CH2=CH(CH2)nSO2F (i−1)
化合物i−1の製造方法としては、式CH2=CH(CH2)nBrで表される化合物をNa2SO3水溶液で処理して式CH2=CH(CH2)nSO3Naで表される化合物を得て、つぎに該化合物を2,2−ジフルオロ−1,3−ジメチルイミダゾリジンと反応させる方法が挙げられる。
CR3R4=CR1R2 (i)。
化合物iとしては、下記化合物i−1が挙げられる。
CH2=CH(CH2)nSO2F (i−1)
化合物i−1の製造方法としては、式CH2=CH(CH2)nBrで表される化合物をNa2SO3水溶液で処理して式CH2=CH(CH2)nSO3Naで表される化合物を得て、つぎに該化合物を2,2−ジフルオロ−1,3−ジメチルイミダゾリジンと反応させる方法が挙げられる。
また、前記化合物dの製造方法において化合物gの代わりに下記化合物jを用いてもよい。
本発明の化合物aは、分子内に−CF=CF2基を2個有する化合物であり、該基の重合性を利用して重合体を得ることができる。また−SO2F基を含む化合物aは、式−SO2(OM)で表される基を含む化合物a(ただし、Mは水素原子または対イオンを示す。以下同様。)に容易に変換できる。対イオンとしては、ナトリウムイオンまたはカリウムイオンが好ましい。
本発明は、化合物aが重合したモノマー単位を含む含フッ素重合体を提供する。
本発明の含フッ素重合体は、化合物aを単独重合させて得た単独重合体であってもよく、化合物aと化合物a以外のモノマー(以下、コモノマーという。)とを共重合させて得た共重合体であってもよい。単独重合体は化合物aに基づく繰り返し単位(以下、単位Aという。)からなる含フッ素重合体であり、共重合体は単位Aとコモノマーに基づく繰り返し単位(以下、単位Bという。)を含む含フッ素重合体である。
本発明の含フッ素重合体は、化合物aを単独重合させて得た単独重合体であってもよく、化合物aと化合物a以外のモノマー(以下、コモノマーという。)とを共重合させて得た共重合体であってもよい。単独重合体は化合物aに基づく繰り返し単位(以下、単位Aという。)からなる含フッ素重合体であり、共重合体は単位Aとコモノマーに基づく繰り返し単位(以下、単位Bという。)を含む含フッ素重合体である。
本発明の含フッ素重合体は全繰り返し単位に対して単位Aを、0モル%超100モル%以下含むのが好ましく、0.1モル%〜90モル%含むのがより好ましく、10〜40モル%含むのが特に好ましい。本発明の含フッ素重合体が単位Bを含む場合、含フッ素重合体は全繰り返し単位に対して単位Bを、0モル%超100モル%未満含むのが好ましく、99.9モル%〜10モル%含むのがより好ましく、90〜60モル%含むのが特に好ましい。
コモノマーは、フッ素原子を含まないコモノマーであっても、フッ素原子を含むコモノマーであってもよい。
フッ素原子を含むコモノマーの具体例としては、CH2=CHF、CH2=CF2、CF2=CFCl、CF2=CF2、式CF2=CF−WF1で表される化合物(ただし、WF1は1価含フッ素有機基である。以下同様。)(以下、化合物m1という。)、式CH2=CH−WF1で表される化合物(以下、化合物m2という。)、ペルフルオロ(2,2−ジメチル−1,3−ジオキソール)またはペルフルオロ(2−メチレン−1,3−ジオキソラン)が挙げられる。
化合物m1の具体例としては、CF2=CFCF3、CF2=CFCF2Br、CF2=CFCF2I、CF2=CFOCF3、CF2=CFOCF2CF2CF3、CF2=CFCF2OCF2CF2CF3、CF2=CFOCF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF2CF=CF2、CF2=CFOCF2CF2OCF=CF2、CF2=CFCF2CF2SO2F、CF2=CFOCF2CF2SO2F、CF2=CFOCCF2(CF3)OCF2CF2SO2F等が挙げられる。
化合物m2の具体例としては、CH2=CHCF2CF2CF2CF2、CH2=CHCF2CF2CF2CF2H、CH2=CHCF2CF2CF2CF2Br、CH2=CHCF2CF2CF2CF2I等が挙げられる。
フッ素原子を含まないコモノマーの具体例としては、CH2=CH2、CH2=CHCl、CH2=CHBr、CH2=CHI、CH2=CHCH3、CH2=CHCH2Cl、CH2=CHCH2Br、CH2=CHCH2I等が挙げられる。
化合物aの重合は、重合開始剤の存在下に行うのが好ましい。重合開始剤は、重合の最初から添加してもよく、重合の途中から添加してもよい。重合開始剤は、モノマーの総量に対して0.0001〜3質量%を用いるのが好ましく、0.001〜1質量%を用いるのが特に好ましい。
重合開始剤としては、ラジカル重合開始剤が好ましい。ラジカル重合開始剤としては、2,2−アゾビス(2−アミジノプロパン)2塩酸塩、4,4−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、1,1−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボニトリル)等のアゾ化合物、ジイソプロピルペルオキシジカーボネート、ベンゾイルペルオキシド、ペルフルオロノナノイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、ジイソプロピルペルオキシド、(CF3CF2CF2COO)2、(C6F5COO)2、((CH3)2CO)2等の有機ペルオキシド、K2S2O8、(NH4)2S2O8等の無機ペルオキシドが挙げられる。
また化合物aの重合は、連鎖移動剤の存在下に行ってもよい。連鎖移動剤としては、アルコール類(メタノール、エタノール等。)、クロロフルオロハイドロカーボン類(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−フルオロエタン等。)、ハイドロカーボン類(ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン等。)、ヨードフルオロハイドロカーボン類(1,4−ジヨードペルフルオロブタン、1−ブロモ−4−ヨードペルフルオロブタン等。)が挙げられる。
化合物aの重合における圧力(ゲージ圧)は、0MPa超20MPa以下が好ましく、0.3MPa以上5MPa以下が特に好ましい。また化合物aの重合における温度は、0℃以上100℃以下が好ましく、10℃以上80℃以下が特に好ましい。
化合物aの重合方法としては、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法等の公知の重合方法が挙げられる。
本発明の含フッ素重合体の分子量は、5×102〜1×106が好ましい。
本発明の含フッ素重合体の分子量は、5×102〜1×106が好ましい。
本発明の含フッ素重合体は、低屈折率性、撥水撥油性、透明性、耐熱性、機械的強度等の物性に優れる。本発明の含フッ素重合体は、光学材料(たとえば光導波路材料、光ファイバー材料、ペリクル材料、発光素子封止材料、レンズ材料等。)、電子材料(たとえば半導体層間絶縁膜、高周波素子保護膜、ディスプレイ表面保護膜等。)、撥水撥油材料(たとえばオイルシール剤等。)として有用である。
また本発明の含フッ素重合体のうち、フルオロスルホニル基を含む化合物aが重合したモノマー単位を含む含フッ素重合体は、イオン交換膜(食塩電解用のイオン交換膜等。)または固体高分子型燃料電池用の固体高分子電解質として好適であり、含フッ素重合体の軟化温度が高いことから、120℃以上で運転される固体高分子型燃料電池用の固体高分子電解質として特に好適である。この場合、該含フッ素重合体は、フルオロスルホニル基を加水分解または対イオンを含むアルカリ性水溶液中で処理して式−SO2(OM)で表される基を含む含フッ素重合体に変換して用いるのが好ましい。
フルオロスルホニル基を含む化合物aとしては、下記化合物a1−sが好ましい。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
ジクロロペンタフルオロプロパンをR−225と、CF2ClCF2CHClFをR−225cbと、CCl2FCClF2をR−113、CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)−基をRfと、テトラメチルシランをTMSと、ガスクロマトグラフィーをGCと、記す。純度はGC分析によるピーク面積比から求めた。収率は、1H−NMR(内部標準:ニトロベンゼン)または19F−NMR(内部標準:ヘキサフルオロベンゼン)を用いて求めた。
ジクロロペンタフルオロプロパンをR−225と、CF2ClCF2CHClFをR−225cbと、CCl2FCClF2をR−113、CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)−基をRfと、テトラメチルシランをTMSと、ガスクロマトグラフィーをGCと、記す。純度はGC分析によるピーク面積比から求めた。収率は、1H−NMR(内部標準:ニトロベンゼン)または19F−NMR(内部標準:ヘキサフルオロベンゼン)を用いて求めた。
[例1]化合物d11の製造例
[例1−1]化合物f11の製造例
温度計、ディーンスタークおよび撹拌機を備えた丸底フラスコ(内容積2L)に、脱水トルエン(1L)、CH2(OH)CH2(OH)(152g)、p−トルエンスルホン酸1水和物(1.85g)およびC2H5OCOCH2CH2COCH2CH2COOC2H5(125g)を加えた。フラスコをオイルバスに浸して加熱して、フラスコ内容液を撹拌しながら24時間、還流させた。生成する水はディーンスタークによって分離して系外に排除した。
温度計、ディーンスタークおよび撹拌機を備えた丸底フラスコ(内容積2L)に、脱水トルエン(1L)、CH2(OH)CH2(OH)(152g)、p−トルエンスルホン酸1水和物(1.85g)およびC2H5OCOCH2CH2COCH2CH2COOC2H5(125g)を加えた。フラスコをオイルバスに浸して加熱して、フラスコ内容液を撹拌しながら24時間、還流させた。生成する水はディーンスタークによって分離して系外に排除した。
つぎにフラスコ内容液を飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回洗浄してから有機層を回収した。有機層を硫酸ナトリウム粉末で脱水してからエバポレーターで濃縮し、生成物(131g)を得た。生成物を分析した結果、標記化合物の生成を確認した(収率88%)。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.25(6H)、1.98(4H)、2.37(4H)、3.93(4H)、4.12(4H)。
[例1−2]化合物e11の製造例
温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えたフラスコ(内容積5L)に、例1−1で得た生成物(131g)および脱水トルエン(500mL)を加えた。フラスコ内を25〜35℃に保持しながら、Red−Al(商品名)(326.7g)を脱水トルエン(1.5L)に希釈した溶液をゆっくりとフラスコに滴下した。滴下終了後、フラスコ内を12時間、撹拌してから水(250mL)を滴下した。
温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えたフラスコ(内容積5L)に、例1−1で得た生成物(131g)および脱水トルエン(500mL)を加えた。フラスコ内を25〜35℃に保持しながら、Red−Al(商品名)(326.7g)を脱水トルエン(1.5L)に希釈した溶液をゆっくりとフラスコに滴下した。滴下終了後、フラスコ内を12時間、撹拌してから水(250mL)を滴下した。
つぎにフラスコに15質量%の水酸化ナトリウムを含む水溶液、クロロホルムを順に加えて2層分離液を得た。有機層を抽出し硫酸ナトリウム粉末で脱水してから、エバポレーターで濃縮して生成物(88.3g)を得た。生成物を分析した結果、標記化合物(純度91%)の生成を確認した。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.66〜1.76(8H)、2.06(2H)、3.64(4H)、3.98(4H)。
[例1−3]化合物d11の製造例
氷浴下の、温度計および滴下ロートを備えたフラスコ(内容積1L)に、例1−2で得た生成物(88.3g)、R−225とアセトンの混合溶媒(300mL)およびNaF粉末(116g)を加えて撹拌した。フラスコ内を10℃未満に保持し撹拌しながら式Rf−COFで表される化合物(337.8g)をゆっくり滴下した。滴下終了後、フラスコ内を25℃に保持して12時間、撹拌した。
氷浴下の、温度計および滴下ロートを備えたフラスコ(内容積1L)に、例1−2で得た生成物(88.3g)、R−225とアセトンの混合溶媒(300mL)およびNaF粉末(116g)を加えて撹拌した。フラスコ内を10℃未満に保持し撹拌しながら式Rf−COFで表される化合物(337.8g)をゆっくり滴下した。滴下終了後、フラスコ内を25℃に保持して12時間、撹拌した。
つぎにフラスコ内容液を加圧ろ過してNaFを除去してからエバポレーターで濃縮して、混合溶媒と未反応の化合物e11を除去した濃縮液を得た。濃縮液をR−225で希釈してから、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で3回、イオン交換水で3回、順に洗浄した。
つづいて硫酸マグネシウム粉末で脱水してから、エバポレーターで濃縮して粗生成物を得た。粗生成物を減圧蒸留して、淡黄色の留分(230.7g)を得た。留分を分析した結果、標記化合物(純度96.8%、収率61%)の生成を確認した。
1H−NMR(300.4MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.66〜1.86(8H)、3.95(4H)、4.39(4H)。
19F−NMR(282.6MHz、溶媒:CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−79.9〜−80.6(2F)、−81.8(6F)、−82.7(6F)、−86.8〜−87.4(2F)、−130.3(4F)、−132.2(2F)。
19F−NMR(282.6MHz、溶媒:CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−79.9〜−80.6(2F)、−81.8(6F)、−82.7(6F)、−86.8〜−87.4(2F)、−130.3(4F)、−132.2(2F)。
[例2]化合物a11の製造例
[例2−1]化合物c11の製造例
オートクレーブ(内容積3L、ステンレス鋼製)に、式Rf−COFで表される化合物(4611g)を入れ撹拌し、オートクレーブ内温を20℃に保持した。オートクレーブのガス出口部には、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、および−10℃に保持した冷却器を直列に設置した。また−10℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。オートクレーブに窒素ガスを25℃で1時間吹き込んでから、窒素ガスで25%に希釈したフッ素ガス(以下、25%フッ素ガスと記す。)を流量29.9L/hで1時間、吹き込んだ。
オートクレーブ(内容積3L、ステンレス鋼製)に、式Rf−COFで表される化合物(4611g)を入れ撹拌し、オートクレーブ内温を20℃に保持した。オートクレーブのガス出口部には、20℃に保持した冷却器、NaFペレット充填層、および−10℃に保持した冷却器を直列に設置した。また−10℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。オートクレーブに窒素ガスを25℃で1時間吹き込んでから、窒素ガスで25%に希釈したフッ素ガス(以下、25%フッ素ガスと記す。)を流量29.9L/hで1時間、吹き込んだ。
つぎにオートクレーブに、25%フッ素ガスを同じ流量で吹き込みながら例1で得た化合物d11(205.6g)を式Rf−COFで表される化合物で33質量%に希釈した溶液を、流量69.9L/hで供給した。なお供給は、オートクレーブ内容液の体積を一定に保つために、オートクレーブ内溶液を連続的に抜き出しつつ行った。化合物d11の供給終了後、25%フッ素ガスを9.6時間供給し、さらに窒素ガスを0.5時間供給してから、オートクレーブ内溶液を回収した。該内容液と抜き出した内溶液を併せた反応粗液の総量は4319gであった。反応粗液を分析した結果、化合物c11の生成を確認した(収率68%)。反応粗液を単蒸留により精製して、化合物c11が主成分である溶液(240g)を得た。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−79.6〜−80.2(2F)、−82.1〜−82.3(16F)、−86.5〜−87.5(6F)、−119.6(4F)、−125.0(4F)、−130.3(4F)、−132.3(2F)。
[例2−2]化合物b11の製造例
温度計および滴下漏斗を備えた反応器に、例2−1で得た溶液(190g)およびKF(3g)を投入して、反応器内を100〜130℃に保持しながら激しく撹拌した。塔頂部には水冷の留出ライン、コールドトラップ、留出液を受けるフラスコを順に設置した。反応器内溶液とフラスコ内溶液を回収し、フィルターで濾過してから蒸留して淡黄色の留分を得た(34.6g)。溶液を分析した結果、標記化合物(純度91.4%、収率46%)の生成を確認した。留分は精製することなく、次の反応に使用した。
温度計および滴下漏斗を備えた反応器に、例2−1で得た溶液(190g)およびKF(3g)を投入して、反応器内を100〜130℃に保持しながら激しく撹拌した。塔頂部には水冷の留出ライン、コールドトラップ、留出液を受けるフラスコを順に設置した。反応器内溶液とフラスコ内溶液を回収し、フィルターで濾過してから蒸留して淡黄色の留分を得た(34.6g)。溶液を分析した結果、標記化合物(純度91.4%、収率46%)の生成を確認した。留分は精製することなく、次の反応に使用した。
[例2−3]化合物a11の製造例
340℃に保持したU字反応管(内径16mm、SUS製)に活性化したガラスビーズ(70mL)を充填した。反応管の出口には液体窒素で冷却したトラップ管を設けた。U字型反応管に、例2−2で得られた留分(34g)を3.38mL/hの流量で、5.9L/hの流量の窒素ガスと併せて導入した。留分の導入終了後、さらに1時間、窒素ガスのみを導入してから、トラップ管に留出した液状サンプル(25g)を回収した。液状サンプルを分析した結果、標記化合物(反応率99%、選択率60%)の生成を確認した。
340℃に保持したU字反応管(内径16mm、SUS製)に活性化したガラスビーズ(70mL)を充填した。反応管の出口には液体窒素で冷却したトラップ管を設けた。U字型反応管に、例2−2で得られた留分(34g)を3.38mL/hの流量で、5.9L/hの流量の窒素ガスと併せて導入した。留分の導入終了後、さらに1時間、窒素ガスのみを導入してから、トラップ管に留出した液状サンプル(25g)を回収した。液状サンプルを分析した結果、標記化合物(反応率99%、選択率60%)の生成を確認した。
19F−NMR(282.7MHz、溶媒CDCl3、基準:CFCl3)δ(ppm):−83.4(4F)、−88.9(2F)、−104.6(2F)、−185.4(2F)。
本発明の化合物は、重合性の化合物として有用である。本発明の化合物が重合したモノマー単位を含む含フッ素重合体は、光学材料、電子材料、撥水撥油材料、イオン交換膜用材料、固体高分子型燃料電池用電解質材料等として有用である。
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