JP2680607B2 - フッ素化ビニルエーテルの製造方法 - Google Patents

フッ素化ビニルエーテルの製造方法

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JP2680607B2 JP63135730A JP13573088A JP2680607B2 JP 2680607 B2 JP2680607 B2 JP 2680607B2 JP 63135730 A JP63135730 A JP 63135730A JP 13573088 A JP13573088 A JP 13573088A JP 2680607 B2 JP2680607 B2 JP 2680607B2
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 式R1−O−CF=CF2(I)なるフッ素化ビニルエーテ
ルは、特別な性質を有するフッ素化樹脂を製造するため
の重要なコモノマーである。パーフルオロプロピルビニ
ルエーテルとテトラフルオロエチレンのコポリマー(こ
の場合R1=CF3−CF2−CF2−)は、純粋なポリテトラフ
ルオロエチレンとは対照的に熱可塑的に加工処理するこ
とができる(米国特許第3132,123号明細書)。パーフル
オロプロピルビニルエーテルはヘキサフルオロプロペン
オキシドの二量化及び生成した酸フルオライドの熱分解
によって製造される。その他のフッ素化ビニルエーテル
も同様に製造される(Argewandte Chemie,Internat.Ed.
Engl.24(1984),161−179。
又は (式中n=2,3,m=0,1) を有する式(I)なるその他のビニルエーテルを用いて
パーフルオロ化されたイオン交換膜を得ることができ
る。
を有する式(I)なるモノヒドロパーフルオロアルキル
ビニルエーテルの使用は、同様にパーフルオロ化された
イオン交換樹脂の製造を可能にする。(R.E.バンクス
(Banks):有機フッ素化学製品及びその工業的応用(O
rganofluorine Chemicals and Industrial Applicatio
n)、エリスホーウッド(Ellis Horwood)Ltd,1979年、
第235−247頁)。R1=BrCF2−CF2−を有する式(I)な
る臭素含有ビニルエーテルは後から橋かけ結合すること
ができるフッ素化樹脂の合成に適する(ヨーロッパ特許
公開第79555号公報)。
式(I)なるビニルエーテルを精製するために、ビニ
ルエーテル基を塩素又は臭素を用いてハロゲン化して、
式(II)なる化合物となすことがしばしば有利である: (II)R1−O−CFR2−CF2R3 (R2,R3=Cl,Br) ハロゲンの付加は沸点の上昇を招くので、不純物を蒸
留により分離するのが好ましい。
式(I)なる化合物を回収するために、式(II)なる
化合物から精製後ハロゲンを再び離脱しなければならな
い。これは一般に亜鉛又はその他の金属を用いて実施す
る。しかしこのことは亜鉛塩又はその他の金属塩の副成
が避けがたいことを意味する。
したがって式(II)なる化合物からのハロゲン離脱
を、金属塩の副成を伴わない技術的に可能なかつ経済的
方法で実施することが本発明の課題である。この課題は
本発明によって解決される。本発明の対象は式(II) 式中R1 R4はF,Cl,炭素原子数1〜3のパーフルオロアルキル
基、 R5はF,炭素原子数1〜3のパーフルオロアルキル基、 XはF,Cl,Br,I,H,−O−アルキル,−COO−アルキ
ル,−SO2F, YはF,Cl, nはO−10, mはO−5, R2はCl,Br, R3はCl,Brである。) なる化合物からハロゲン原子を離脱して式(I) R1−O−CF=CF2 (I) (式中R1は上述の意味を有する。) なる化合物を製造するにあたり、式(II)なる化合物
を、隔離されていない又は隔離されている電解槽中で水
を含有してもよい有機液体中、−20℃から電解質又は陰
極液の沸騰温度までの温度で、1−500mA/cm2の電流密
度で、鉛、カドミウム、亜鉛、銅、錫、ジルコニウム、
水銀、これらの金属の合金又は炭素から成る群より選ば
れた陰極で電気分解することを特徴とする、上記式
(I)なる化合物の製造方法である。
n=0−8、特に0−6が好ましい;mは好ましくは0
−3、特に0−2である。
目的生成物として特に次のビニルエーテルのジクロラ
イド又はジブロマイドが適する: 本発明による方法は、隔離されている又は隔離されて
いない槽中で実施する。陽極室及び陰極室に槽を分割す
るために、ポリマー、好ましくはパーフルオロ化された
ポリマー又はその他の有機又は無機工業材料、たとえば
ガラス又はセラミックから成る群より選ばれた通常の、
電解質中で安定な隔膜を使用する。イオン交換膜、特に
ポリマー、好ましくはカルボキシル−及び(又は)スル
ホン酸基を有するパーフルオル化されたポリマーから成
るカチオン交換膜を使用するのが好ましい。安定なアニ
オン交換膜の使用も可能である。
電気分解をすべての通常の電解槽、たとえばビーカー
又はプレート及びフレーム槽又は固定床−もしくは流動
床電極を有する槽中で実施することができる。電極の単
極及び双極電路を使用することができる。
電気分解を連続的に及び非連続的に実施することがで
きる。
電気分解を電解質中で安定なすべての電極を用いて実
施することができる。特に中程度ないし高度の水素過電
圧を有する材料、たとえば炭素、Pb,Cd,Zn,Cu,Sn,Zr,Hg
及び上記金属の合金、たとえば銅又は鉛のアマルガムを
はじめ、鉛と錫の合金や亜鉛とカドミウムの合金等が挙
げられる。特に酸性電解質中で電気分解する場合には炭
素電極を使用するのが有利である。炭素電極としては原
則的にすべての炭素電極材料、たとえば電極グラファイ
ト、含浸されたグラファイト材料、カーボンフエルト及
びガラス状炭素が使用できる。
陽極材料としては対応する陽極反応を進行せしめるす
べての材料を使用することができる。たとえば鉛、鉛又
はその他の担体上の二酸化鉛、白金、貴金属の酸化物
(たとえば酸化白金)が混ったチタン上の二酸化チタン
が希硫酸からの酸素発生に適する。炭素又は貴金属の酸
化物を混入した。チタン上の二酸化チタンは、たとえば
水性アルカリ金属塩化物−又は水性もしくはアルコール
性塩化水素−溶液からの塩素の発生に適する。
好ましい陽極液は水性鉱酸又はその塩の溶液、たとえ
ば希硫酸、濃塩酸、硫酸ナトリウム−又は塩化ナトリウ
ム溶液又はアルコール中に塩化水素を有する溶液であ
る。
隔離されていない槽中の電解質又は隔離された槽中の
陰極液は式(II)の出発化合物及び1又は数種の有機溶
剤を含有し、付加的に水を含有することができる。適当
な有機溶剤の例は、短鎖の脂肪族アルコール、たとえば
メタノール、エタルール、プロパノール又はブタノー
ル;ジオール、たとえばエチレングリコール、プロパン
ジオール、更にポリエチレングリコール及びそのエーテ
ル;エーテル、たとえばテトラヒドロフラン、ジオキサ
ン;アミド類、たとえばN,N−ジメチルホルムアミド、
ヘキサメチルリン酸トリアミド、N−メチル−2−ピロ
リドン;ニトリル、たとえばアセトニトリル、プロピオ
ニトリル;ケトン、たとえばアセトン;並びにスルホラ
ンである。有機酸、たとえば酢酸の使用も可能である。
さらに電解質としては水又は水及び水不溶性有機溶
剤、たとえばt−ブチルメチルエーテル又はメチレンク
ロリドを相転移触媒と共に用いることができる。
隔離されていない槽中の電解質又は隔離された槽中の
陰極液に、少なくとも0.25V(電流密度300mA/cm2に対し
て)の水素過電圧及び(又は)脱ハロゲン化性を有する
金属の塩を加えるのが好ましい。この様な塩として主に
Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Hg,Sn,Pb,Tl,Ti,Zr,Bi,V,Ta,Cr,Ce,Co
又はNiの可溶性塩、好ましくはPb,Sn,Ag,Zn,Cd及びCrの
可溶性塩が挙げられる。これらの塩の好ましいアニオン
はCl-,SO4 --1、NO3 -,及びCH3COO-である。
塩をそのまま添加するしてもよいが、たとえば溶液中
に酸化物、炭酸塩を添加することによって−ある場合は
金属それ自体でも(可溶性である場合)−溶液中で生成
させることもできる。
隔離されていない槽の電解質又は隔離されている槽の
陰極液の塩濃度は夫々電解質又は陰極液の全量に対して
約10-5ないし25重量%好ましくは約10-3ないし10重量%
に調整するのが好都合である。
電気分解を電流密度1〜500mA/cm2、好ましくは10〜4
00mA/cm2で実施する。
電解温度は−20℃から電解質又は陰極液の沸騰温度ま
での範囲、好ましくは10〜90℃、特に10〜80℃である。
電解質を最も有効なpH−値である0〜9、好ましくは
0.5〜8に調整するために及び伝導率を増加するため
に、分割された槽中の陰極液に又は分割されていない槽
中の電解質に無機又は有機酸、たとえば塩酸、ホウ酸、
リン酸、硫酸又はテトラフルオロホウ酸又はギ酸、酢酸
又はクエン酸又はその塩を添加することができる。
電解質を有効なpH−値に調整できるか又は電気分解の
進行に影響を与えることができるような有機塩基、たと
えば第一、第二又は第三C2−C12−アルキル−又はシク
ロアルキルアミン、芳香族又は脂肪族−芳香族アミン又
はその塩や、無機塩基、たとえばアルカリ土類金属の水
酸化物、たとえばLi,Na,K,Cs,Mg,Ca,Baの水酸化物,四
級アンモニウム塩、たとえばC1−C12−テトラアルキル
アンモニウムの、C1−C12−トリアルキルアリールアン
モニウムの又はC1−C12−トリアルキルアリールアンモ
ニウムのふっ化物、塩化物、臭化物、沃化物、酢酸塩、
硫化塩、酸性硫酸塩、テトラフルオロボラート、りん酸
又は水酸化物、しかもまたアニオン活性又はカチオン活
性乳化剤を電解質又は陰極液の全量に対して0.01〜25重
量%、好ましくは0.03〜20重量%の量で添加するのが好
適である。
隔離された槽中での電気分解の場合、遊離のハロゲン
の発生を妨害するために遊離されたハロゲンイオンより
負の電位で酸化される化合物、たとえばシュウ酸の、メ
トキシ酢酸の、グリコール酸の、ギ酸及び(又は)アジ
化水素の塩を電解質に添加することができる。
電気分解生成物の後処理は公知の方法で、たとえば溶
剤の抽出又は留去によって行われる。陰極液に添加され
た化合物を処理工程に再び供給することができる。
例 例を次の様に定義された電解槽中で実施する: 電解槽1: 覆われたガラスポット槽(容量350ml);陽極:白金
線、グラファイト−又は鉛板(20cm2)、陰極表面:12cm
2;電極間隔:1.5cm;陽極液:水性希硫酸又はメタノール
性塩酸;カチオン交換膜:パーフルオロスルホニルエト
キシビニルエーテル及びテトラフルオロエチレンから成
るコポリマーより成る二層膜;物質移送:磁気攪拌器に
よる。
電解槽2: 次の変更以外は電解槽1と同一:覆われたガラスポッ
ト循環槽(容量450ml);電極間隔:1cm;流量:360/h 例1 電解槽2中で処理する。出発電解質はメタノール250m
l、Na(OOC−CH3)10g、Pb(OOC−CH320.4g及び 100gを含有する。
電極グラファイトから成る陰極を使用して、電流密度
166mA/cm2、端子電圧32−16V、温度34−36℃電流消費1
2.66Ah及びpH−値7.85〜0で電気分解する。
電気分解結果:ペンタンで抽出し、ペンタンの留去後、 例2 電解槽1中で処理する。出発電解質はメタノール100m
l、濃塩酸1ml及び 20gを含有する。
含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、電
流密度83−42mA/cm2、端子電圧20−8V、温度30℃及び電
流消費3.15Ahで電気分解する。
電気分解結果:ペンタンで抽出し、ペンタン留去後、 例3 電解槽1中で処理する。出発電解質はメタノール100m
l、CrCl30.6g、濃塩酸2ml及び 20gを含有する。
含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、電
流密度42mA/cm2、端子電圧6.5V、温度30−40℃及び電流
消費4Ahで電気分解する。反応生成物CF3−CF2−CF2−O
−CF=CF2を電気分解の間連続的に留去する。新たな留
去後、 CF3−CF2−CF2−O−CF=CF2(沸点36℃)6.7g(54%)
が得られる。
例4 電解槽1中で処理する。出発電解質はエタノール100m
l、Pb(OOCCH320.5g、Na(OOCCH3)5g、(CH34N+CL
-2g及びH−CF2−CF2−O−CFBr−CF2Br17.4gを含有す
る。含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、
電流密度83mA/cm2、端子電圧15−9V、温度40−46℃及び
電流消費7.2Ahで電気分解する。
電気分解結果:HCF2−CF2−O−CF=CF2 6.95g(78.1%)、(沸点32℃)。
例5 電解槽1中で処理する。出発電解質はメタノール250m
l、Na(OOCCH3)10g、Pb(OOCCH320.4g及び 100gを含有する。
含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、電
流密度166mA/cm2、端子電圧37−15V、温度32℃、電流消
費16Ah及びpH−値7.65−0.2で電気分解する。
電解分解結果:CF2Cl−CFCl2で抽出し、その溶剤の留去
後、H−(CF2−O−CF=CF2 46.4g(76.4%) 例6 電解槽1中で処理する。出発電解質はメタノール200m
l、Na(OOCCH3)5g、AgNO30.5g及び 20gを含有する。含浸されたグラファイトから成る陰極
を使用して、電流密度83.3mA/cm2、端子電圧11−8.5及
び温度30℃で電気分解する。開始時pH−値は8.0であ
る。電気分解の経過する間、NaOCH33gの添加によってpH
−値を6.7〜4.4の範囲に保つ。電流消費は13.12Ahであ
る。
電気分解結果:ペンタンで抽出し、その溶剤の留去後、 0.48g、CH3O−CO−CF2−CF2−OCF=CF2 0.62g(4.3%)。
残存するメタノール性溶液をH2SO4/H2OでpH1に酸性化
し、ジエチルエーテルで抽出する。溶剤の留去後、 4.06g、HOCO−CF2CF2−O−CF=CF27.02g(61.7%)が
得られる。
例7 電解槽1中で処理する。出発電解質はDMF200ml、(CH
34N O3SOCH35gおよび 20gを含有する。
鉛板から成る陰極を使用して、電流密度88mA/cm2端子
電圧29−18V、温度32℃及び電流消費1.76Ahで電気分解
する。
例8 電解槽1中で処理する。出発電解質はDMF100ml、AgNO
30.5g、(CH34N O3SOCH33g及び を含有する。
含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、電
流密度88mA/cm2、端子電圧28−17V、温度30℃及び電流
消費1.76Ahで電気分解する。
例9 電解槽1中で処理する。出発電解質はメタノール100m
l、CH3COONa5g、(CH3COO)2Pb0.5g及びCCl3−CF2−O
−CFBr−CF2Br10gを含有する。
含浸されたグラファイトから成る陰極を使用して、電
流密度88mA/cm2、端子電圧28−13V、温度32℃及び電流
消費1.26Ahで電気分解する。
電気分解結果: Cl3C−CF2−O−CF=CF22.795g(50%) Cl2CH−CF2−O−CF=CF20.545g(9%)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】式(II) (式中R1R4はF,Cl,炭素原子数1〜3のパーフルオロアルキル
    基、 R5はF,炭素原子数1〜3のパーフルオロアルキル基、 XはF,Cl,Br,I,H,−O−アルキル,−COO−アルキル,
    −SO2F, YはF,Cl, nはO−10, mはO−5, R2はCl,Br, R3はCl,Brである。) なる化合物からハロゲン原子を離脱して式(I) R1−O−CF=CF2 (I) (式中R1は上述の意味を有する。) なる化合物を製造するにあたり、 式(II)なる化合物を、隔離されていないか又は隔離さ
    れている電解槽中で水を含有してもよい有機液体中、−
    20℃から電解質又は陰極液の沸騰温度までの温度で、1
    −500mA/cm2の電流密度で、鉛、カドミウム、亜鉛、
    銅、錫、ジルコニウム、水銀、これらの金属の合金又は
    炭素から成る群より選ばれた陰極で電気分解することを
    特徴とする、上記式(I)なる化合物の製造方法。
  2. 【請求項2】電気分解を0〜9のpH−値で、隔離されて
    いない槽中の電解質中で又は隔離された槽中の陰極液中
    で実施する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】電気分解によって、次のビニルエーテルの
    ジクロライド又はジブロマイド: が得られる、請求項1又は2記載の方法。
  4. 【請求項4】電気分解を10〜90℃の温度で実施する、請
    求項1ないし3のいずれかに記載した方法。
  5. 【請求項5】電気分解を10〜400mA/cm2の電流密度で実
    施する、請求項1ないし4のいずれかに記載した方法。
  6. 【請求項6】電気分解を炭素陰極の使用下に実施する請
    求項1ないし5のいずれかに記載した方法。
  7. 【請求項7】銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀、
    錫、鉛、タリウム、チタン、ジルコニウム、ビスマス、
    バナジウム、タンタル、クロム、セリウム、コバルト又
    はニッケルの可溶性塩を10-3〜10重量%の濃度で隔離さ
    れていない槽中の電解質中又は隔離されている槽中の陰
    極液中に加える請求項1ないし6のいずれかに記載した
    方法。
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DE3869212D1 (de) 1992-04-23
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US4908107A (en) 1990-03-13
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DE3718726A1 (de) 1988-12-22
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