JP2841150B2 - 含フッ素シラン化合物の製造方法 - Google Patents

含フッ素シラン化合物の製造方法

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JP2841150B2 JP5051416A JP5141693A JP2841150B2 JP 2841150 B2 JP2841150 B2 JP 2841150B2 JP 5051416 A JP5051416 A JP 5051416A JP 5141693 A JP5141693 A JP 5141693A JP 2841150 B2 JP2841150 B2 JP 2841150B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、含フッ素シラン化合物
の製造方法に関し、特に製造収率の高い製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】オレフィン化合物に HSi≡結合を持つシ
ラン化合物を付加反応させる方法は、従来から知られて
いる。この方法において、付加反応触媒として過酸化
物、アミンやホスフィン、VIII族遷移金属、あるいはそ
れらの化合物、錯体等を使用して付加反応を行なうと、
一般的には定量的収率で目的シラン化合物が得られる。
またこの反応は、ほとんどの場合常圧下で行うことがで
き、反応温度はせいぜい 100℃前後であり、反応時間も
原料を滴下する時間と後攪拌に要する時間のみである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、前記オレ
フィン化合物として含フッ素オレフィン化合物を使用し
た場合には、該付加反応を加圧反応容器を用いなければ
ならず、反応温度も比較的高く、しかも反応時間も非常
に長い時間を要していた。また、反応に用いる触媒の阻
害成分を十分に除去した原料を用いたとしても、得られ
る含フッ素シラン化合物の収率はせいぜい70%であるば
かりか、その数値はバッチ毎に大きく変動していた。
【0004】このため前述した付加反応を利用しての含
フッ素シラン化合物の製造方法においては、目標製造量
を確保できずにバッチ数を重ねたり、次工程である蒸留
工程において原料である含フッ素オレフィン化合物を回
収するために作業時間の増大を招き、結果として製造コ
ストの上昇をもたらしていた。
【0005】従って本発明の目的は、含フッ素オレフィ
ン化合物と HSi≡結合を持つシラン化合物との付加反応
により、定量的収率で且つ低コストで効率よく含フッ素
シラン化合物を製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記式
(1)または(2):
【化6】
【0007】
【化7】 〔式中、Rf1 は、一価の含フッ素有機基であり、Rf
2 は、二価の含フッ素有機基であり、Xは、フッ素原子
またはトリフロロメチル基である〕で表される含フッ素
オレフィン化合物と、下記式(3):
【0008】
【化8】 〔式中、nは1または2の整数である〕で表されるシラ
ン化合物とを反応させて、下記式(4)または(5):
【0009】
【化9】
【0010】
【化10】 〔式中、Rf1 、Rf2 、X及びnは、前記の通りである〕
で表される含フッ素シラン化合物を製造する方法におい
て、前記反応を、予めアルカリ洗浄され且つ乾燥された
反応容器中で行なうことを特徴とする方法が提供され
る。
【0011】本発明方法においては、上記含フッ素オレ
フィン化合物とシラン化合物との付加反応を、アルカリ
洗浄された反応容器中で行なうことが顕著な特徴であ
る。即ち、このような反応容器を使用することによっ
て、後述する実施例に示されている通り、アルカリ洗浄
されていない反応容器中で付加反応を行なう場合に比し
て、30〜50℃低い反応温度で且つ2/3以下の反応
時間で、しかも安定して高い収率で目的とする含フッ素
シラン化合物を得ることが可能となるのである。しか
も、アルカリ洗浄は安価であり、特別な設備等を何ら必
要としないなど種々の優れた利点を有している。
【0012】上述したアルカリ洗浄に使用するアルカリ
としては特に制限はないが、好ましくは、水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、リン酸三ナト
リウム等が使用される。またアルカリ洗浄液は、水溶
液、適当な有機溶媒を用いての有機溶媒溶液、或いは水
/有機溶媒を用いての混合溶媒溶液の形でも使用するこ
とができ、特に制限されない。またアルカリ洗浄液のア
ルカリ濃度、温度および洗浄処理時間は、反応容器が腐
食を起こさない範囲内であればよく、特に限定されない
が、一般的には、アルカリ濃度は1〜20重量%、洗浄液
温度は室温〜100℃、洗浄処理時間は、5分〜24時間が
好適である。
【0013】また用いる反応容器は、耐薬品性の見地か
ら、ステンレス製であることが好ましい。アルカリ洗浄
後は、洗浄液を除去し、乾燥が行なわれる。このアルカ
リ洗浄液の除去方法は特に限定されないが、好ましくは
水洗浄したのち、さらにメタノールやメチルエチルケト
ンで洗浄するのがよい。
【0014】上記のアルカリ洗浄が行なわれた反応容器
を用いての付加反応において、含フッ素オレフィン化合
物としては、前記式(1)または(2)で表されるもの
が使用される。ここで、式(1)中の一価の含フッ素有
機基Rf1 としては、例えば、下記式(6): Cp 2p+1− (6) 〔式中、pは正の整数、特に12以下の整数〕で表され
るパーフロロアルキル基、下記式(7):
【0015】
【化11】 〔式中、qは正の整数、特に1〜4の整数〕で表される
パーフロロアルキルエーテル基を例示することができ
る。
【0016】また式(2)中の二価の含フッ素有機基Rf
2 としては、例えば下記式(8): −Cr 2r− (6) 〔式中、rは正の整数、特に8以下の整数〕で表される
パーフロロアルキレン基、下記式(9):
【0017】
【化12】 〔式中、s〜wは0以上の整数〕で表される基等を例示
することができる。
【0018】また上記含フッ素オレフィン化合物との付
加反応に供せられるクロロシラン化合物としては、前記
式(3)で表されるメチルクロロシランが使用される。
本発明において、このクロロシラン化合物は、通常、反
応等量よりも過剰に使用することが好適である。即ち、
本発明方法においては、用いる含フッ素オレフィン化合
物の反応転化率が著しく高いため、クロロシラン化合物
を過剰に使用することにより、反応終了後の蒸留工程に
おいて未反応の含フッ素オレフィン化合物を回収する作
業が殆ど不要となり、蒸留工程の作業性を向上させるこ
とができる。
【0019】含フッ素オレフィン化合物とクロロシラン
化合物との付加反応は、前述したアルカリ洗浄された反
応容器を用いて行なう点を除けば、従来公知の方法で行
なわれる。例えば、付加反応触媒として、白金系、ロジ
ウム系、パラジウム系等の白金族金属系のものが使用さ
れ、経済的見地から、通常は白金系のもの、例えば塩化
白金酸、塩化白金酸とエチレン等のオレフィンとの錯
体、アルコールやビニルシロキサンとの錯体、シリカ、
アルミナ、カーボン等の担体に白金を担持させたもの等
が好適に使用される。またこれら触媒の使用量は、一般
に含フッ素オレフィンを基準にして、1.0 ×10-4〜1.
0 ×10-5モル比程度でよい。
【0020】反応温度は、反応容器としてアルカリ洗浄
を行なっていないものを使用した場合に比して低くてよ
く、従来100℃以上で行っていた反応を、例えば60〜
80℃程度の温度で付加反応は効率よく進行する。またこ
の反応は、用いる原料の種類によっても異なるが、通常
は加圧条件下で行なうことが好適である。
【0021】反応終了後は、常法にしたがって蒸留等の
精製処理を行なうことによって、式(4)または(5)
の含フッ素シラン化合物が高収率で得られる。この場
合、バッチ毎の収率もほぼ一定しており、高い収率が安
定に保持され、目的量の確保が極めて容易に行なわれ
る。
【0022】
【実施例】実施例1 5%水酸化カリウム/水・メタノール溶液(水:メタノ
ール=9:1重量比)を SUS 304製の20リットルオート
クレーブに満たし室温にて24時間浸漬した。次いでこの
アルカリ溶液をタップし、水、メタノールの順で洗浄し
アルカリ成分を除去し、さらにその乾燥を行なった。
【0023】このオートクレーブを使用し、含フッ素オ
レフィン化合物として下記式:
【化13】 で表されるもの、及びクロロシランとしてジクロロメチ
ルシランを使用し、以下の表1に示す条件にて含フッ素
シラン化合物を製造したところ、10.53kgの反応生成
物を得た。
【0024】
【0025】反応生成物をガスクロマトグラフィー測定
したところ反応転化率は97.4%、反応選択率は95.1%で
あった。尚、反応転化率とは、原料が反応して生成物に
天下した割合を示すものであり、次式で表される。 〔反応生成物/(原料+反応生成物)〕×100(%) また反応選択率とは、反応生成物中の目的生成物の割合
を示すものであり、次式で表される。 (目的生成物/反応生成物)×100(%) この反応生成物を蒸留したところ、目的とする含フッ素
シラン化合物を 8.4kg(純度99.3%、収率88.1%)得
た。
【0026】実施例2 10%−水酸化ナトリウム水溶液を SUS 316製2リットル
オートクレーブに満たし室温にて12時間浸漬した。次い
でこのアルカリ溶液をタップし、水、メチルエチルケト
ンの順でアルカリ成分を除去し、乾燥を行なった。この
オートクレーブを使用し、下記表2に示す条件(含フッ
素オレフィン化合物としては、実施例1で用いたものと
同じものを使用)で、実施例1と同様の含フッ素シラン
化合物を2バッチ連続で製造した。得られた反応生成物
の反応転化率、反応選択率を表2に併せて示す。
【0027】 表2 1st.バッチ 2nd.バッチ 含フッ素オレフィン化合物 (g) 1930.4 879.7 ジクロロメチルシラン (g) 417.2 189.2 白金触媒 (g) 1.54 0.70 反応温度 (℃) 150 150 反応時間 (h) 48.0 48.0 反応転化率 (%) 94.0 94.4 反応選択率 (%) 96.2 96.2 ─────────────────────────────
【0028】実施例3 10%−水酸化ナトリウム水溶液を SUS 316製2リットル
オートクレーブに満たし室温にて12時間浸漬した。この
アルカリ溶液をタップし、水、メチルエチルケトンの順
でアルカリ成分を除去した。このオートクレーブを使用
し、含フッ素オレフィン化合物として下記式:
【0029】
【化14】 で表されるものを使用し、下記表3に示す条件(触媒と
してはロジウム触媒を使用)で含フッ素シラン化合物を
製造した。得られた反応生成物の反応転化率、反応選択
率を表3に併せて示す。
【0030】表3 含フッ素オレフィン化合物 1400 g ジメチルクロロシラン 360 g ロジウム触媒 0.28 g 反応温度 70 ℃ 反応時間 24 h 反応転化率 100 % 反応選択率 86.4 % ─────────────────────
【0031】比較例1 研磨剤入りの洗剤で SUS 316製2リットルオートクレー
ブを洗浄したのち水、メチルエチルケトンにて洗剤成分
を除去した。オートクレーブを乾燥したのち、下記表4
に示す条件で、実施例1と同様の含フッ素シラン化合物
を製造した。得られた反応生成物の反応転化率、反応選
択率を表4に併せて示す。
【0032】比較例2 SUS 316製1リットルオートクレーブを白金触媒を含ん
だトルエン溶液にて蒸気洗浄し乾燥した。このオートク
レーブを使用し、下記表4に示す条件で、実施例1と同
様の含フッ素シラン化合物を製造した。得られた反応生
成物の反応転化率、反応選択率を表4に併せて示す。
【0033】 表4 比較例1 比較例2 含フッ素オレフィン化合物 (g) 2000.0 810.0 ジクロロメチルシラン (g) 438.5 175.0 白金触媒 (g) 4.8 2.4 反応温度 (℃) 200 190 反応時間 (h) 68.5 72.0 反応転化率 (%) 66.0 60.3 反応選択率 (%) 82.3 85.8 ────────────────────────────
【0034】比較例3 SUS 316製1リットルオートクレーブに10%−塩酸水溶
液を満たし室温にて2時間浸漬した。塩酸水溶液をタッ
プし、水で洗浄し塩酸を除去したのちさらにメタノール
で洗浄した。オートクレーブを乾燥したのち、実施例3
で用いたものと同じ含フッ素オレフィン化合物を使用
し、表5に示す条件で含フッ素シラン化合物を製造し
た。得られた反応生成物の反応転化率、反応選択率を表
5に併せて示す。
【0035】表5 含フッ素オレフィン化合物 1610 g ジメチルクロロシラン 414 g ロジウム触媒 0.32 g 反応温度 100 ℃ 反応時間 72 h 反応転化率 98.8 % 反応選択率 71.3 % ──────────────────────
【0036】
【発明の効果】本発明により、前記式(4)または
(5)で表される含フッ素シラン化合物を、定量的収率
にて製造することができるようになり、安定に目的量を
確保することが出来るようになった。さらに従来の反応
温度より30〜50℃、そして反応時間を2/3以下に短縮
することも可能になった。また、次工程である蒸留工程
においても原料である含フッ素オレフィン化合物を回収
する作業がないために含フッ素シラン化合物を取り出す
時間が短縮され、かつ含フッ素シラン化合物の純度を容
易に上げることもできるようになった。これらにより含
フッ素シラン化合物の製造コストも低減することが出来
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小池 則之 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (56)参考文献 特開 平3−77892(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07F 7/12 - 7/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式(1)または(2): 【化1】 【化2】 〔式中、Rf1 は、一価の含フッ素有機基であり、Rf
    2 は、二価の含フッ素有機基であり、Xは、フッ素原子
    またはトリフロロメチル基である〕で表される含フッ素
    オレフィン化合物と、下記式(3): 【化3】 〔式中、nは1または2の整数である〕で表されるシラ
    ン化合物とを反応させて、下記式(4)または(5): 【化4】 【化5】 〔式中、Rf1 、Rf2 、X及びnは、前記の通りである〕
    で表される含フッ素シラン化合物を製造する方法におい
    て、前記反応を、予めアルカリ洗浄され且つ乾燥された
    反応容器中で行なうことを特徴とする方法。
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