JP2011207848A - 3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの製造方法 - Google Patents
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Description
XCF2−CF=CF2
(式中、XはCl、Br又はIである。)で表される3−ハロ−ペンタフルオロプロペンを10〜40℃の温度で酸素ガスと接触させて酸化して、下記一般式:
以下に、本発明を詳細に説明する。
XCF2−CF=CF2
(式中、XはCl、Br又はIである。)で表される化合物である。XはCl又はBrであることが好ましい。
しかしながら、本発明者らが検討したところ、3−ハロ−ペンタフルオロプロペンから3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドを得る場合には、高温で酸素ガスと反応させた場合、上述したように副生成物が多量に生成して、収率が著しく低下することがわかった。また、驚くべきことに、10〜40℃という比較的低温で酸素ガスと接触させて酸化を行うことによって3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの収率を劇的に向上させることができることが見出された。
すなわち、10〜40℃の温度で酸素ガスと接触させて酸化することで優れた収率が得られるという知見は、3−ハロ−ペンタフルオロプロペンから3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドを得る場合に特有のものであり、本発明者らによって見出された新たな知見である。
なお、反応容器内で上記酸化を行う場合、酸素ガスを反応容器内に導入する前に、反応容器内の気体を排出して一旦真空状態にしてから酸素ガスを導入することが好ましく、酸素ガスの導入開始時には、反応容器内の液相以外の部分は実質的に真空状態であってもよい。
反応容器内の気相は、酸素ガスを含むことが好ましい。安全性の観点から、気相は、酸素ガスと、酸素ガス以外の気体と、を含んでいることが好ましい。反応容器内の気相は、酸素濃度が0.01〜40モル%であることが好ましく、0.1〜30モル%であることが好ましい。酸素ガス以外の気体としては特に限定されないが、窒素ガス等の不活性ガスであることが好ましい。
RCHO (1)
(式中、Rは1価の電子吸引性炭化水素基である。)で表されるアルデヒドの存在下で行うことが好ましい。上記アルデヒドの存在下で、3−ハロ−ペンタフルオロプロペンと酸素ガスとの接触を行うことによって、選択性よく目的とする3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドを製造することができる。
X3(CF2)n3(CH2)m3CHO (3)
(式中、X3は、H、ハロゲン原子、−NO2、−SO2F又は−CHOであり、n3は0〜20の整数、m3は0〜3の整数である)で表される化合物、下記一般式(4):
F(CF2O)n4CHO (4)
(式中、n4は1〜50の整数である)で表される化合物、下記一般式(5):
F(CF2O)n5CF2CHO (5)
(式中、n5は1〜50の整数である)で表される化合物、下記一般式(6):
CF3(CF2)2O[CF(CF3)CF2O]n6CF(CF3)CHO (6)
(式中、n6は0〜4の整数である)で表される化合物、下記一般式(7):
(X3(CF2)n7(CH2)m7)3CCHO (7)
(式中、X3は、H、ハロゲン原子、−NO2、−SO2F又は−CHOであり、n7は0〜20の整数、m7は0〜3の整数である。3個の(X3(CF2)n7(CH2)m7)は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。)で表される化合物、下記一般式(8):
(X3(CF2)n8(CH2)m8)2CFCHO (8)
(式中、X3は、H、ハロゲン原子、−NO2、−SO2F又は−CHOであり、n8は0〜20の整数、m8は0〜3の整数である。2個のX3(CF2)n8(CH2)m8は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。)で表される化合物、及び、下記一般式(9):
X3(CF2)n3(CH2)m3CHO (3)
(式中、X3は、H、ハロゲン原子、−NO2、−SO2F又は−CHOであり、n3は0〜20の整数、m3は0〜3の整数である)で表される化合物が入手容易さの点で好ましく、特に、X4(CF2)n10(CH2)m10CHO(式中、X4は、H又はFであり、n10は1〜20の整数、m10は0〜3の整数である)で表される化合物が好ましい。上記一般式(3)で表される化合物において、n3は1〜10の整数であり、m3は0〜3の整数であることが好ましく、n3は1〜5の整数であり、m3は0であることがより好ましい。X3はハロゲン原子であることが好ましく、Fであることがより好ましい。
本発明の製造方法において、上記アルデヒドとしては、具体的には、CF3CF2CHO、H(CF2CF2)2CHO、及び、H(CF2CF2)3CHOからなる群より選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
X1(CF2)nX2 (2)
(式中、X1及びX2は、同一又は異なって、H、F、Cl、Br又はIであり、nは1〜20の整数である)で表される含フッ素化合物、一般式:
Cl(CF2CFCl)n1Cl
(式中、n1は2〜30の整数である)で示される含フッ素化合物等を例示できる。
上記一般式(2)で表される含フッ素化合物は、X1及びX2がFであり、nが1〜20であることが好ましい。より好ましくは、X1及びX2がFであり、nが1〜12の含フッ素化合物である。具体的には、パーフルオロオクタン、CF3(CF2)7Br等が好ましい含フッ素化合物として例示される。
上記選択率は、ガスクロマトグラフィー分析により算出することができる。ガスクロマトグラフィー分析は、下記装置を用いることによって行うことができる。
装置:Clarus 500 GC ガスクロマトグラフ(DB−624)、パーキンエルマー社製
攪拌翼、ガス仕込み口、圧力ゲージ及び温度計を備えた100ccSUS製オートクレーブを真空にし、オートクレーブ内にC8F18を30mL仕込み、次いでCF3CF2CHOを51・4gと3−クロロ−ペンタフルオロプロペン(CPFP)を10.5g加えた。電磁弁を用いて酸素ガスを液相部から導入し、反応容器の気相圧力が0.05MPa(気相中の酸素濃度:25モル%)となるまで仕込んだ。更に、反応系の圧力低下が停止するごとに反応容器の気相部分の酸素分圧が0.05MPaとなるように酸素ガスを導入した。なお、反応温度は室温(18℃)である。
反応温度を120℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にCPFPの酸化反応を行った。但し、酸素ガスについては反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPa(気相中酸素濃度:14.3%)となるまで仕込み、反応系の圧力低下が停止する毎に反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPaとなるように酸素ガスを導入した。この反応の結果、CPFPの転化率は75%に到達した時点(反応開始からおよそ6時間)で反応を終了した。その結果、CPFPOの選択率は70%であった。副生成物としてClCF2COFとCOF2の合計が7.1%と、CPFPの塩素原子がフッ素原子に置き換わったCF3CF=CF2を6.1%確認した。
電子吸引基を有するアルデヒド(CF3CF2CHO)を加えないこと以外は、比較例1と同様にCPFPの酸化反応を行った。即ち、オートクレーブ内に10.5gのCPFPをいれ、反応温度120℃で酸化反応を行った。加える酸素ガスは酸素分圧が0.1MPaとなるまで仕込んだ。その結果、CPFPOの選択率は43.2%であった。副生成物のClCF2COFとCOF2の合計が44.5%と、CPFPの塩素原子がフッ素原子に置き換わったCF3CF=CF2を17.5%確認した。
反応温度を60℃に変更したこと以外は、実施例1と同様にCPFPの酸化反応を行った。但し、酸素ガスについては反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPa(気相中酸素濃度:14.3%)となるまで仕込み、反応系の圧力低下が停止する毎に反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPaとなるように酸素ガスを導入した。この反応の結果、CPFPの転化率は65%に到達した時点(反応開始からおよそ8時間)で反応を終了した。その結果、CPFPOの選択率は86%であった。副生成物のClCF2COFとCOF2の合計が5.4%と、CF3CF=CF2を3.8%確認した。
電子吸引基を有するアルデヒド(CF3CF2CHO)を加えないこと以外は、実施例1と同様にCPFPの酸化反応を行った。即ち、室温(18℃)でCPFPの酸素ガスによる酸化を試みた。加える酸素ガスは真空状態から0.1MPaまで仕込んだ。圧力低下が観られなかったため、さらに酸素ガスを0.1MPaづつ段階的に加え、反応器内全圧が2.5MPaになるまで仕込んだ。その後も圧力低下は見られず、4時間後圧力を開放し内容物を分析したところ目的のCPFPOは全く生成しておらず、GCからは原料のCPFPのピークしか確認できなかった。
実施例1と同様の条件で3−ブロモ−ペンタフルオロプロペンの酸化反応を行った。真空にしたSUS製オートクレーブにC8F18を30mL仕込み、次いでCF3CF2CHOを51・4gと3−ブロモ−ペンタフルオロプロペンを13.3g加えた。電磁弁を用いて酸素ガスを液相部から導入し、反応容器の気相圧力が0.05MPa(気相中の酸素濃度:25モル%)となるまで仕込んだ。更に、反応系の圧力低下が停止するごとに反応容器の気相部分の酸素分圧が0.05MPaとなるように酸素ガスを導入した。但し、酸素ガスについては反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPa(気相中酸素濃度:14.3%)となるまで仕込み、反応系の圧力低下が停止する毎に反応容器の気相部分の酸素分圧が0.1MPaとなるように酸素ガスを導入した。3−ブロモ−ペンタフルオロプロペンの転化率が65%に到達した時点(反応開始からおよそ8時間)で反応を終了した。その結果、3−ブロモ−ペンタフルオロプロピレンオキサイドの選択率は97%であった。この副生成物であるBrCF2COFとCOF2の合計が1.6%であり、CF3CF=CF2の生成はGCからは確認されなかった。
Claims (5)
- 3−ハロ−ペンタフルオロプロペンと酸素ガスとの接触は、下記一般式(1):
RCHO (1)
(式中、Rは1価の電子吸引性炭化水素基である。)で表されるアルデヒドの存在下で行うものである請求項1に記載の3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの製造方法。 - アルデヒドは、CF3CF2CHO、H(CF2CF2)2CHO、及び、H(CF2CF2)3CHOからなる群より選択される少なくとも1種の化合物である請求項2に記載の3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの製造方法。
- 3−ハロ−ペンタフルオロプロペンと酸素ガスとの接触は、下記一般式(2):
X1(CF2)nX2 (2)
(式中、X1及びX2は、同一又は異なって、H、F、Cl、Br又はIであり、nは1〜20の整数である。)で表される含フッ素化合物からなる溶媒中で行うものである請求項1、2又は3に記載の3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの製造方法。 - 上記酸化は、0.01〜5MPaの圧力下で行う請求項1、2、3又は4に記載の3−ハロ−ペンタフルオロプロピレンオキシドの製造方法。
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