JP2018525327A - ハイドロフルオロオレフィン及びその使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ハイドロフルオロオレフィン並びにその製造及び使用方法及びハイドロフルオロオレフィンを含む作動流体に関する。
様々なハイドロフルオロオレフィン化合物が、例えば、Paul L.Coe,et.al.,J.Chem.Soc.Perkin Trans.1,Organic and Bioorganic Chemistry,1974,1732〜1736;A.E.Tipping,et.al.,J.Chem.Soc.[Section]C:Organic(1971),(22),3289;M.G.Barlow,Chem.Commun,(1966),(19),703;A.E.Tipping et.al.,J.Chem.Soc.Perkin Trans.1:Organic and Bio−Organic Chemistry(1972),(15),1877;及びA.E.Tipping,et.al.,J.Chem.Soc.[Section]C:Organic(1968),(4),398に記載されている。
いくつかの実施形態において、ハイドロフルオロオレフィン化合物が提供される。ハイドロフルオロオレフィンは、次の一般式(A)によって表される。
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、αはCF3、F、Hであり、βはF又はHであり、γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、かつ上記化合物は全部で1〜4個のH原子を含み、ただしα及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、αがCF3のとき、βはHであり、かつγはFであり、Rf1及びRf2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’1及びRf’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、δ及びεはH又はFであり、ただしδ及びεのうちの少なくとも1つはHであり、Rf’1及びRf’2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’’1及びRf’’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、Rf’’1及びRf’’2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’’’1及びRf’’’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、元素ζ、η、θ、λ及びμはH又はFであり、
ただし、ζ、η、θ、λ及びμのうちの少なくとも1つはHである。]
環境に優しい低毒性化合物の需要漸増に鑑みて、環境影響及び毒性を更に低減し、多種多様な用途(例えば、熱伝達、溶媒洗浄、付着コーティング溶媒、並びに電解質溶媒及び添加剤)の性能要件(例えば、不燃性、溶解力、及び作動温度範囲)を満たすことができ、かつ費用効率よく製造することができる新たな作動流体の必要性が今なお存在することが認められる。現在、上記の用途で使用される材料は、ハイドロフルオロエーテル(HFE)、ハイドロフルオロカーボン(HFC)、ペルフルオロカーボン(PFC)及びハイドロクロロフルオロカーボン(HCFC)などのフッ素化流体である。
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8、1〜6又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、酸素(O)、窒素(N)又は硫黄(S))を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8又は4〜6個の炭素原子を有する環状構造を形成し、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、O、N又はS)を含み、
αはCF3、フッ素(F)又は水素(H)であり、
βはF又はHであり、
γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、
上記化合物は全部で1〜4、1〜3又は1〜2個のH原子を含み、
ただし、α及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、
γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、
αがCF3のとき、βはHであり、かつγはFである。]
[式中、Rf’1及びRf’2は、(i)独立して、1〜8、1〜6又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、O、N又はS)を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8又は4〜6個の炭素原子を有する環状構造を形成し、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、O、N又はS)を含み、
δ及びεはH又はFであり、
ただし、δ及びεのうちの少なくとも1つはHである。]
[式中、Rf’’’1及びRf’’’2は、(i)独立して、1〜8、1〜6又は1〜4個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、O、N又はS)を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8又は4〜6個の炭素原子を有する環状構造を形成し、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子(例えば、O、N又はS)を含み、
元素ζ、η、θ、λ及びμはH又はFであってもよく、
ただし、ζ、η、θ、λ及びμのうちの少なくとも1つはHである。]
一般的に、スキーム1の反応は、反応条件、化学量論、溶媒系及び選択したヒドリド還元剤に応じて、モノヒドリド又はジヒドリド(スキーム1に示す)のいずれかを主生成物として選択的に生成するように制御することができる。スキーム1に示すヒドリド還元反応は、全フッ素化ビニルアミン出発化合物とヒドリド還元剤とを溶媒中で組み合わせることによって起こすことができる。有用なヒドリド還元剤としては、例えば、NaBH4、LiBH4、(CH3)4NBH4、LiAlH4、NaAlH4、NaAlH2(OCH2CH2OCH3)2、LiAlH(OC(CH3)3)3、LiAlH(OCH3)3、NaBH3F、NaBH3CN、BH3、BH3−THF、B2H6、AlH3、AlH3−THF、((CH3)2CHCH2)2AlH等及びこれらの混合物が挙げられる。この反応の溶媒は、水性又は非水性、プロトン性又は非プロトン性であってもよく、例えば、水、エーテル、アルコール及び選択したヒドリド還元剤に対して十分に安定な様々なその他の有機溶媒(これらの混合物を含む)などである。反応物質は、反応器(例えば、ガラス反応器又は金属圧力反応器)内で、任意の順序で組み合わせてもよく、反応は、上記の条件下で撹拌しながら、所望の温度(例えば、約−80℃〜約100℃)で行ってもよい。しかし、一般的に、非反応性の極性有機溶媒(例えば、テトラヒドロフラン、メチル−テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、メチル−t−ブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、グリム、ジグリム、トリグリム、テトラグリム、i−プロパノール又はこれらの2つ以上の混合物)を使用してもよい。主生成物(モノヒドリド又はジヒドリド)は、ヒドリド還元剤及び溶媒の選択並びに反応条件によって決定される。強力なヒドリド還元剤、プロトン性溶媒、高い反応温度及び長い反応時間は、一般的にジヒドリド生成物に有利であるのに対し、弱いヒドリド還元剤、非プロトン性溶媒、低い反応温度、及び短い反応時間は、一般的にモノヒドリド生成物に有利である。
一般的に、スキーム2に記載の反応は、反応条件、化学量論、溶媒及びヒドリド還元剤の選択により、表示したモノヒドリド生成物を選択的に生成するように制御することができる。スキーム2に示すヒドリド還元反応は、フッ素化出発化合物(又は前駆体)が全フッ素化1−プロペニルアミンであることを除いて、スキーム1に関して記載したものと同じヒドリド還元剤、同じ溶媒並びに同じ全体的プロセス及び反応条件を用いて実施することができる。全フッ素化1−プロペニルアミン出発化合物は、適切な窒素含有炭化水素カルボキシレート誘導体の電気化学的全フッ素化の後、全フッ素化窒素含有カルボキシレートを当該技術分野で既知の手順、例えばJP01070444A(T.Abe)及びJP0107445A(T.Abe)に記載の手順を用いて脱カルボキシル化することによって調製することができ、上記特許は参照によりその全体が本明細書に援用される。一般式IIの窒素含有HFO組成物を調製するための出発化合物として有用な全フッ素化1−プロペニルアミンの代表例としては、限定するものではないが、以下の化合物が挙げられる。
一般的に、スキーム3のフッ素の水素置換の度合いは、反応条件、化学量論、溶媒及びヒドリド還元剤の選択によって制御することができる。スキーム3のヒドリド還元反応は、フッ素化出発化合物(又は前駆体)が全フッ素化2−プロペニルアミンであることを除いて、スキーム1に関して記載したものと同じヒドリド還元剤、同じ溶媒並びに同じ全体的プロセス及び反応条件を用いて実施することができる。全フッ素化2−プロペニルアミン出発化合物は、適切な窒素含有炭化水素カルボキシレート誘導体の電気化学的全フッ素化の後、全フッ素化窒素含有カルボキシレートを当該技術分野で既知の手順、例えば、JP01070444A(T.Abe)及びJP0107445A(T.Abe)に記載の手順を用いて脱カルボキシル化することによって調製することができ、上記特許は参照によりその全体を本明細書に援用する。一般式(III)の窒素含有HFO組成物を調製するための出発化合物として有用な全フッ素化2−プロペニルアミンの代表例としては、限定するものではないが、以下の化合物が挙げられる。
1. 以下の一般式(A)で表されるハイドロフルオロオレフィン化合物。
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
αはCF3、F、Hであり、
βはF又はHであり、
γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、かつ、
上記化合物は全部で1〜4個のH原子を含み、
ただし、α及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、
γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、
αがCF3のとき、βはHであり、かつγはFであり、
Rf1及びRf2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’1及びRf’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
δ及びεはH又はFであり、
ただし、δ及びεのうちの少なくとも1つはHであり、かつ、Rf’1及びRf’2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’’1及びRf’’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、かつ
Rf’’1及びRf’’2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。]
[式中、Rf’’’1及びRf’’’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
元素ζ、η、θ、λ及びμはH又はFであり、
ただし、ζ、η、θ、λ及びμのうちの少なくとも1つはHである。]
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
αはCF3、F、Hであり、
βはF又はHであり、
γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、かつ、
上記化合物は全部で1〜4個のH原子を含み、
ただし、α及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、
γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、
αがCF3のとき、βはHであり、かつγはFである。]であって、
上記ハイドロフルオロオレフィン化合物が、上記作動流体中に、上記作動流体の総重量に基づいて少なくとも25重量%の量で存在する、作動流体。
[式中、Rf’1及びRf’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
δ及びεはH又はFであり、
ただし、δ及びεのうちの少なくとも1つはHである。]であって、
上記ハイドロフルオロオレフィン化合物が、上記作動流体中に、上記作動流体の総重量に基づいて少なくとも25重量%の量で存在する、作動流体。
[式中、Rf’’1及びRf’’2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含む。]であって、
上記ハイドロフルオロオレフィン化合物が、上記作動流体中に、上記作動流体の総重量に基づいて少なくとも25重量%の量で存在する、作動流体。
(b)1つ以上のハイドロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ペルフルオロカーボン、ペルフルオロポリエーテル、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロポリエーテル、クロロフルオロカーボン、ブロモフルオロカーボン、ブロモクロロフルオロカーボン、ヨードフルオロカーボン、ハイドロブロモフルオロカーボン、フッ素化ケトン、ハイドロブロモカーボン、フッ素化オレフィン、ハイドロフルオロオレフィン、フッ素化スルホン、フッ素化ビニルエーテル及びこれらの混合物を含む、少なくとも1つの共消火剤と、を含み、
(a)及び(b)は、鎮火又は消火するのに十分な量で存在する、消火組成物。
鎮火することと、を含む、消火の方法。
作動流体と、
上記作動流体を気化させて、気化した作動流体を形成するための熱源と、
上記気化した作動流体を通過させ、それによって熱エネルギーを力学的エネルギーに変換するタービンと、
上記気化した作動流体をタービンに通した後、冷却するための凝縮器と、
上記作動流体を再循環させるためのポンプと、を備え、
上記作動流体が、実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む、装置。
作動流体を熱源によって気化させて、気化した作動流体を形成することと、
上記気化した作動流体をタービンを通して膨張させることと、
冷却源を使用して上記気化した作動流体を冷却して、凝縮した作動流体を形成することと、
上記凝縮した作動流体をポンプ輸送することと、を含み
上記作動流体が、実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む、プロセス。
液体の作動流体を、廃熱を生成するプロセスと連通している熱交換器に通過させ、気化した作動流体を形成することと、
上記気化した作動流体を熱交換器から取り出すことと、
上記気化した作動流体を、廃熱が力学的エネルギーに変換される膨張器に通過させることと、
上記気化した作動流体が膨張器を通過した後に上記気化した作動流体を冷却することと、を含み、
上記作動流体が、実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む、プロセス。
上記核剤が実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物又は作動流体を含む、組成物。
少なくとも1つの発泡性ポリマー又はその前駆体組成物及び核剤の存在下で、少なくとも1種の液体若しくは気体の発泡剤を気化させる、又は少なくとも1種の気体の発泡剤を発生させること、を含み、
上記核剤が、実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物又は作動流体を含む、プロセス。
電気デバイスである、デバイス。
上記溶媒組成物に可溶性又は分散性であるコーティング材料と、を含む、コーティング組成物。
共溶媒と、を含む、洗浄組成物。
界面活性剤と、を含む、洗浄組成物。
実施形態1〜8のいずれかに記載のハイドロフルオロオレフィン化合物又は作動流体と、共溶媒と、を含む組成物に、基材を接触させる工程を含む、プロセス。
電解質塩と、を含む、電解質組成物。
Claims (18)
- 以下の一般式(A)で表されるハイドロフルオロオレフィン化合物。
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
αはCF3、F、Hであり、
βはF又はHであり、
γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、
前記化合物は全部で1〜4個のH原子を含み、
ただし、α及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、
γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、
αがCF3のとき、βはHであり、かつγはFであり、
Rf1及びRf2のうちの少なくとも1つは2個以上の炭素原子を有する。] - δがHであり、εがFである、請求項2に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物。
- δがHであり、εがHである、請求項2に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物。
- ζ、η及びθはFであり、λ及びμはHである、請求項6に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物。
- ζ、η及びθはFであり、λ及びμのうちの1つはHであり、λ及びμの他方はFである、請求項6に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物。
- ζ、η及びθはHであり、λ及びμはFである、請求項6に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物。
- 請求項1に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む作動流体であって、前記ハイドロフルオロオレフィン化合物が、前記作動流体中に、前記作動流体の総重量に基づいて少なくとも25重量%の量で存在する、作動流体。
- 以下の一般式(A)で表されるハイドロフルオロオレフィン化合物を含む作動流体
[式中、Rf1及びRf2は、(i)独立して、1〜8個の炭素原子を有する直鎖又は分枝鎖フルオロアルキル基であり、任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含むか、又は(ii)共に結合して4〜8個の炭素原子を有する環状構造を形成し、かつ任意に1個以上の連結されたヘテロ原子を含み、
αはCF3、F、Hであり、
βはF又はHであり、
γはCF3、F、CF2H、CFH2又はCH3であり、かつ、
前記化合物は全部で1〜4個のH原子を含み、
ただし、α及びγのうちの少なくとも1つはF又はHであり、
γがCF3又はFのとき、α及びβのうちの少なくとも1つはHであり、
γがCH3のとき、α及びβのうちの少なくとも1つはFであり、
αがCF3のとき、βはHであり、γはFである。]であって、
前記ハイドロフルオロオレフィン化合物は、前記作動流体中に、前記作動流体の総重量に基づいて少なくとも25重量%の量で存在する、作動流体。 - 熱を伝達するための装置であって、
デバイスと、
前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達するための機構と、を含み、前記機構は、請求項1に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む熱伝達流体を含む、装置。 - 前記デバイスが、マイクロプロセッサ、半導体デバイスを製造するために使用される半導体ウエハ、電力制御半導体、電気化学セル、配電スイッチ装置、電力変圧器、回路基板、マルチチップモジュール、パッケージ化された又はパッケージ化されていない半導体デバイス、燃料電池及びレーザーから選択される、請求項15に記載の熱を伝達するための装置。
- 熱を伝達するための前記機構が、電子デバイスの温度又は温度範囲を維持するためのシステムの構成要素である、請求項15に記載の熱を伝達するための装置。
- 熱を伝達する方法であって、
デバイスを準備することと、
請求項1に記載のハイドロフルオロオレフィン化合物を含む熱伝達流体を用いて、前記デバイスへ又は前記デバイスから熱を伝達することと、を含む、方法。
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