JP2021031397A - スルホン酸基含有モノマーの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、下記のスキームに示すように、q=2の場合、環化反応のみが進行し、上記一般式(5)においてp=0、q=2であるフッ素化モノマーを得ることは困難である(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、当該方法ではCF3CF(CO2Na)O(CF2)2SO3Naを加熱・脱炭酸反応させる前に、乾燥温度が異なる2段階の乾燥工程により水分を除去しているが、反応操作が煩雑となる。
[1]
下記一般式(1)で表される含フッ素2−アルコキシプロピオン酸誘導体と、
下記一般式(2)で表される金属アルコキシド化合物と、
を接触・混合させる工程を含むことを特徴とする、下記一般式(3)で表されるスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
[2]
前記金属アルコキシド化合物が、前記一般式(2)においてMがアルカリ金属である化合物である、[1]に記載のスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
[3]
前記金属アルコキシド化合物が、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウム−n−プロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウム−tert−ブトキシド、リチウムフェノキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウム−n−プロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、ナトリウムフェノキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウム−n−プロポキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウム−tert−ブトキシド、及びカリウムフェノキシドからなる群から選ばれる化合物である、[1]又は[2]に記載のスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
本発明は、下記一般式(1)で表される含フッ素2−アルコキシプロピオン酸誘導体と、
下記一般式(2)で表される金属アルコキシド化合物と、
を接触・混合させる工程を含むことを特徴とする、下記一般式(3)で表されるスルホン酸基含有モノマーの製造方法である。
化合物(1)と化合物(2)との接触により、化合物(1)の−S(O)2Xで表される官能基は、XがORの場合は直接、Xがハロゲンの場合は一旦−S(O)2OCR1R2R3を経由して−S(O)2OZへと変換される。(Zは水素原子又はMであり、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。)この反応においては水が生成することはなく乾燥工程は不要である。
一方、化合物(1)の−C(O)Yで表される官能基は、Yがハロゲンである場合は化合物(2)との接触により−C(O)OCR1R2R3へと変換され、さらに化合物(2)及び水を加えて加熱することにより化合物(3)へと変換することができる。この反応において添加された水は消費され化合物(2)に由来するアルコールが生成するがその除去は容易である。また、YがOM’である場合は化合物(1)と化合物(2)とを接触混合し、そのまま加熱することにより化合物(3)へと変換することができ乾燥工程は不要である(M’ はアルカリ金属又はアルカリ土類金属である。)。
化合物(1)において、pは0〜6の整数であり、qは1〜6の整数であり、Xはハロゲン又はORであり、Rは水素又は置換されていてもよい炭素数1〜10個の炭化水素基である。
化合物(1)の入手性、合成のし易さの観点から、pは0〜1、qは2〜4であることが好ましい。
ハロゲンとしては、F、Clが好ましい。
Rのうち炭素数1〜10個の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、フェニル基が化合物(1)の合成の容易さの観点から好ましい。
化合物(2)において、Mはアルカリ金属又はアルカリ土類金属であるが、化合物(2)の入手性、合成のし易さの観点から、Mはアルカリ金属が好ましい。アルカリ金属としては、リチウム、ナトリウム、カリウムが好ましい。
化合物(2)において、R1〜R3は各々独立に水素又は置換されていてもよい炭素数1〜10個の炭化水素基である。
R1〜R3について「置換されていてもよい炭化水素基」としては、例えば、脂肪族炭化水素基、フェニル基等の芳香族炭化水素基、及び炭化水素基中の水素原子が全てフッ素原子に置換された、トリフルオロメチル基等のフッ素置換炭化水素基等が挙げられる。
なお、上記炭化水素基は、必要に応じて、官能基を有していてもよい。このような官能基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、ニトリル基(−CN)、エーテル基(−O−)、カーボネート基(−OCO2−)、エステル基(−CO2−)、カルボニル基(−CO−)、スルフィド基(−S−)、スルホキシド基(−SO−)、スルホン基(−SO2−)、ウレタン基(−NHCO2−)等が挙げられる。
上記溶媒としては、反応時に不活性であればよく、各種の非プロトン性極性溶媒を用いることができ、例えば、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジエトキシエタン、1,4−ジオキサン、シクロペンチルメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、4−メチルテトラヒドロピラン等の各種のエーテル基含有溶媒、アセトニトリル等のニトリル基含有溶媒、スルホラン等のスルホン基含有溶媒等が挙げられる。中でも、化合物(3)を収率良く得るため、テトラヒドロフラン、1,2−ジメトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、4−メチルテトラヒドロピラン等のエーテル基含有溶媒の使用が好ましい。
測定装置:JNM−ECZ400S型核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製)
溶媒:重クロロホルム、重水
基準物質:CFCl3(0ppm)
マグネチックスターラー、滴下漏斗を備えた200mLの丸底フラスコに、あらかじめ60℃、真空下で3時間乾燥させたナトリウムメトキシド(13.0g、純度95.6%、0.23mol)、ジメトキシエタン(59.3g)、水(0.94g、0.052mol)を加えた。反応器を氷冷して内部の温度を10℃以下に保ちながら2時間かけて、CF3CF(COF)OCF2CF2SO2F(20.25g、純度94%、0.055mol)を滴下した。滴下終了後、さらに反応混合物を20℃で1時間撹拌した。この液中の水分は0.06質量%(0.003mol、カールフィッシャー電量滴定法による)であった。
得られた反応混合物を、減圧蒸留にて溶媒を除去した後に再び1,2−ジメトキシエタン60.0gを加えた。この液7.0gを容量30mLの加圧容器に入れ内部を窒素雰囲気とした後に、160℃で3時間加熱すると、脱炭酸反応が起こり、得られた反応混合物をサンプリングし、19F−NMRを測定すると、CF2=CFOCF2CF2SO3Naが収率92%、CF3CFHOCF2CF2SO3Naが収率8%で生成していることがわかった。
CF2=CFOCF2CF2SO3Na
19F−NMR:δ(ppm)−134.2(1F)、−123.5(1F)、−117.6(2F)、−116.8(1F)、−83.8(2F)
CF3CFHOCF2CF2SO3Na
19F−NMR:δ(ppm)−145.8(1F)、−117.3(2F)、−84.6(1F)、−83.6(3F)、−82.6(1F)
マグネチックスターラー、滴下漏斗を備えた200mLの丸底フラスコに、あらかじめ180℃、窒素気流下で3時間乾燥させた炭酸ナトリウム(5.95g、0.056mol)、1,2−ジメトキシエタン(25.1g)を加えた。反応器を氷冷して内部の温度を10℃以下に保ちながら1時間かけて、CF3CF(COF)OCF2CF2SO2F(20.11g、純度94%、0.055mol)を滴下した。滴下終了後、さらに反応混合物を20℃で1時間撹拌すると、カルボン酸ナトリウム塩(CF3CF(CO2Na)OCF2CF2SO2F)が得られた。
マグネチックスターラー、滴下漏斗を備えた300mLの丸底フラスコに、あらかじめ60℃、真空下で3時間乾燥させたナトリウムメトキシド(6.26g、純度95.6%、0.11mol)、1,2−ジメトキシエタン(34.9g)を加えた。反応器を氷冷して内部の温度を10℃以下に保ちながら1時間かけて、前記のカルボン酸ナトリウム塩を含む液を滴下した。滴下終了後、さらに反応混合物を20℃で1時間撹拌した。この液中の水分は0.04質量%(0.002mol、カールフィッシャー電量滴定法による)であった。
得られた反応混合物7.0gを容量30mLの加圧容器に入れ内部を窒素雰囲気とした後に、160℃で3時間加熱すると、脱炭酸反応が起こり、得られた反応混合物をサンプリングし、19F−NMRを測定すると、CF2=CFOCF2CF2SO3Naが収率93%、CF3CFHOCF2CF2SO3Naが収率7%で生成していることがわかった。
CF2=CFOCF2CF2SO3Na
19F−NMR:δ(ppm)−134.3(1F)、−123.5(1F)、−117.6(2F)、−116.2(1F)、−83.7(2F)
CF3CFHOCF2CF2SO3Na
19F−NMR:δ(ppm)−145.8(1F)、−117.3(2F)、−84.8(1F)、−83.6(3F)、−82.3(1F)
窒素雰囲気下、50mLの3口フラスコに、水酸化ナトリウム(1.00g、純度97.0%、24.2mmol)、アセトニトリル(13.0g)を入れ、反応器を水浴中で内部の温度を20℃に保ちながらCF3CF(COF)OCF2CF2SO2F(2.06g、純度99.2%、5.90mmol)を添加した。添加終了後、20℃で4時間撹拌した。
得られた反応混合物7.0gを容量30mLの加圧容器に入れ内部を窒素雰囲気とした後に、160℃で3時間加熱すると、脱炭酸反応が起こり、得られた反応混合物をサンプリングし、19F−NMRを測定すると、CF3CFHOCF2CF2SO3Naのみが収率96%で生成していることがわかった。
CF3CFHOCF2CF2SO3Na
19F−NMR:δ(ppm)−145.7(1F)、−117.4(2F)、−84.7(1F)、−83.6(3F)、−82.3(1F)
Claims (3)
- 下記一般式(1)で表される含フッ素2−アルコキシプロピオン酸誘導体と、
下記一般式(2)で表される金属アルコキシド化合物と、
を接触・混合させる工程を含むことを特徴とする、下記一般式(3)で表されるスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
- 前記金属アルコキシド化合物が、前記一般式(2)においてMがアルカリ金属である化合物である、請求項1に記載のスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
- 前記金属アルコキシド化合物が、リチウムメトキシド、リチウムエトキシド、リチウム−n−プロポキシド、リチウムイソプロポキシド、リチウム−tert−ブトキシド、リチウムフェノキシド、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、ナトリウム−n−プロポキシド、ナトリウムイソプロポキシド、ナトリウム−tert−ブトキシド、ナトリウムフェノキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、カリウム−n−プロポキシド、カリウムイソプロポキシド、カリウム−tert−ブトキシド、及びカリウムフェノキシドからなる群から選ばれる化合物である、請求項1又は2に記載のスルホン酸基含有モノマーの製造方法。
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