JP3441735B2 - フルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製造方法 - Google Patents
フルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製造方法Info
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- C07C43/04—Saturated ethers
- C07C43/12—Saturated ethers containing halogen
- C07C43/123—Saturated ethers containing halogen both carbon chains are substituted by halogen atoms
Description
ルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピルエーテルの製造方法に関する。
プロピルエーテルの製造方法には、濃硫酸、フッ化水
素、パラホルムアルデヒドおよび1,1,1,3,3,3−ヘキサ
フルオロイソプロピルアルコール(以下、「HFIPA」と
いう。)からなる混合物を加熱し、発生するガスを捕集
する方法(USP4,469,898号公報)、トリオキサンをフッ
化水素に添加し、そこへHFIPAを添加する方法(特表平
7−502037号公報)などが知られているが、多くの種類
のポリエーテル類が副生するか、あるいは収率が極めて
低い。これらのポリエーテル類は蒸留によりフルオロメ
チル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエー
テルと分離され、廃棄されている。
イソプロピルエーテルを高温高圧下でフッ化カリウムで
フッ素化する方法も知られているが、反応条件が過酷で
ある上に収率が60%に過ぎない。
ら高収率でフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフル
オロイソプロピルエーテルを製造する方法について検討
したところ、一般式(1) R1O(CH2O)nR2 (1) (式中、R1、R2はそれぞれ独立に水素、C1〜C10のアル
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2のうち少
なくとも一方は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピル基である。) で表されるポリエーテルからフルオロメチル−1,1,1,3,
3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルを製造する
ことができることを見いだした。
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2は同時に
は水素ではない。) で表されるポリエーテルを原料として、HFIPAの存在
下、フルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイ
ソプロピルエーテルを製造することができることを見い
だし本発明に到達した。
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2のうち少
なくとも一方は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピル基である。) で表されるポリエーテルをフッ化水素および反応促進剤
からなる媒体と接触させるフルオロメチル−1,1,1,3,3,
3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製造方法で
ある。
ル R1O(CH2O)nR2 (2) (式中、R1、R2はそれぞれ独立に水素、C1〜C10のアル
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2は同時に
は水素ではない。) およびHFIPAをフッ化水素、反応促進剤および任意にホ
ルムアルデヒドからなる媒体と接触させるフルオロメチ
ル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテ
ルの製造方法である。
例示すると、アルキル基としてはメチル、エチル、n−
プロピル、i−プロピル、n−ブチル、sec−ブチル、
t−ブチルおよびペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オク
チルなどまたは特に例示しないがその異性体である残基
が挙げられる。
よび/または塩素で置換されたハロアルキル基として
は、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロ
メチル、フルオロエチル、ジフルオロエチル、1−フル
オロイソプロピル、1,1−ジフルオロイソプロピル、1,
1,1−トリフルオロイソプロピル、1,1,1,2−テトラフル
オロイソプロピル、ペンタフルオロイソプロピル、ヘキ
サフルオロイソプロピルなどが挙げられる。
メチル基、ヘキサフルオロイソプロピル基であるものが
特に好ましい。
あるが、環状であってもかまわない。オキシメチレン基
の単位数(n)は、特に限定する必要はないが、余り多
いものでは本発明の方法を適用する場合ホルムアルデヒ
ドの重合体とほぼ同等の挙動をとり、後に述べるHFIPA
の添加量を多くしなければならず、一般式(1)または
(2)のポリエーテルを使用することに余り意味がない
ことになる。
たは(2)のポリエーテル類を具体的に例示するなら
ば、 (CF3)2CHO(CH2O)nCH(CF3)2 (n=1〜10の整
数) (CF3)2CHO(CH2O)nCH2F (n=1〜10の整数) (CF3)2CHO(CH2O)nCH3 (n=1〜10の整数) であり、 (CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2 (a=1〜7の整
数) (CF3)2CHO(CH2O)bCH2F (b=1〜6の整数) (CF3)2CHO(CH2O)cCH3 (c=1〜4の整数) を特に好ましいものとして挙げることができる。またこ
れらのポリエーテルは混合物であってもよい。
にして製造されたものであってもよいが、次にその製造
方法を非制限的に例示する。
またはハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素または
臭素。)で表されるアルコールとホルムアルデヒドまた
はその重合体を硫酸などの脱水剤の存在下反応させるこ
とで、R3O(CH2O)nR4(式中、R3は前記に同じ、R4は水
素、CH3またはR3であり、nは1〜10の整数である。)
が得られる。
れるアルコールとR4O(CH2O)nCH2Cl(式中、R4は前記
と同じ。)で表されるクロロメチルエーテルを苛性ソー
ダなどの塩基と接触させて、R4O(CH2O)nCH2OR3(式
中、R3、R4、nは前記と同じ。)を得る。また、 (c)HFIPAとホルムアルデヒドとフッ化水素を硫酸な
どの脱水剤の存在下反応させてフルオロメチル−1,1,1,
3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルを合成す
る際の副生成物として得られる。
ピル基であり、R2がメチル基であり、n=1に相当する
ポリエーテルを得るには、上記(a)の方法ではHFIPA
とホルムアルデヒドおよび必要に応じてメタノールを硫
酸などの脱水剤の存在下反応させることで得られ、上記
(b)の方法ではHFIPAとクロロメチルメチルエーテル
を苛性ソーダなどの塩基で処理することで得られる。
下、一般式(1)または(2)で表されるポリエーテル
とフッ化水素を接触させることよりなっている。また、
ポリエーテルの種類によってはHFIPAおよび/またはホ
ルムアルデヒドまたはその重合体を共存させることも好
ましい。
酸、濃硫酸、硫酸、フルオロ硫酸、無水リン酸、リン
酸、トリフルオロメタンスルホン酸など、また、ルイス
酸、例えば四塩化チタン、塩化アルミ、五塩化アンチモ
ン、三フッ化アルミ、無水硫酸、五フッ化アンチモンな
どを挙げることができる。これらのうち発煙硫酸、濃硫
酸、80重量%以上の濃度の硫酸、フルオロ硫酸、リン酸
などまたはこれらの混合物が好ましい。
り、35〜80℃が好ましい。この温度範囲では生成したフ
ルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピルエーテルは未反応原料とともに反応系外へ留出させ
ることができ好ましい。10℃未満では反応が遅く実用的
でない。また、100℃を超えると反応が速すぎるために
反応を制御するのが困難となり好ましくない。反応圧力
は、反応にほとんど影響を与えないので特に限定され
ず、通常1〜10kg/cm2で行う。
えばパラホルムアルデヒド、トリオキサンなどの重合体
でもよく、本明細書ではこれらを単にホルムアルデヒド
と表示する。
リエーテルの末端基の種類、および混合物の場合はその
組成比に依存する。反応試剤の全組成において、オキシ
メチレン基および任意にフルオロメチル基またはホルム
アルデヒドの合成モル数(以下、「ホルムアルデヒドの
モル数」という。)に対して、ヘキサフルオロイソプロ
ピル基または任意にHFIPAの合計モル数(以下、「HFIPA
のモル数」という。)は0.5〜5モル倍、好ましくは0.7
〜3モル倍である。0.5モル倍以下ではフルオロメチル
−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテル
の収率が低下し実用上好ましくなく、また5モル倍以上
ではHFIPAの反応率が低下し使用効率が減り好ましくな
い。
対し化学量論上過剰に存在することが好ましい。好まし
くは、「ホルムアルデヒドのモル数」に対して1〜50モ
ル倍、より好ましくは3〜30モル倍である。1モル倍以
下では反応が遅くなり収率が低下するので好ましくな
く、また、50モル倍以上であっても反応の面からは問題
はないが、未反応フッ化水素の留出量が増加したり装置
の大型化などを伴い特に有利ではない。反応促進剤は
「ホルムアルデヒドのモル数」に対して0.5〜20モル
倍、好ましくは0.7〜5.0モル倍である。0.5モル倍以下
では反応速度が低下し、また20モル倍以上であっても良
いが経済的に好ましくない。
定されないが、あらかじめ反応促進剤とフッ化水素およ
び任意にホルムアルデヒドを混合し所定の温度に保った
ところへ、ポリエーテルおよび任意にHFIPAを徐々に添
加する方法、あるいは、あらかじめ反応促進剤、フッ化
水素およびポリエーテル並びに任意にホルムアルデヒド
および/またはHFIPAを10℃以下で混合した後、徐々に
所定の温度に昇温する方法などが例示できる。いずれの
場合も発生するガスから冷却器により比較的沸点の高い
成分を反応器へ還流させながら生成物を外部へ流出させ
る。流出したガス成分は凝縮させられ、次いで酸を伴う
場合は中和、水洗浄、乾燥などの工程の後蒸留にかけら
れ目的とするフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフ
ルキサフルオロメチルエーテルが得られる。
ルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピルエーテルを製造することができる上に、従来フルオ
ロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピル
エーテル製造の際の副生成物として破棄されていたフッ
素化ポリエーテル類からフルオロメチル−1,1,1,3,3,3
−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルを製造できるた
め、製造コストを著しく低減することができるという顕
著な効果を奏する。
発明の範囲を限定するためのものではない。ガスクロマ
トグラフ分析は次の条件で行い、%は面積%を表す。回
収率は面積%=重量%と換算して求めた参考値である。
es II カラム:Halomatics−624(30m×0.32mmID×3μm) カラム温度:40℃(10分保持)〜200℃(昇温速度10℃
/分) 注入口温度:200℃ キャリアーガス:He 40kPa 試料:0.5μl スプリット比:1/80 検出器:FID 200℃ インテグレータ:Hewlett Packard HP−3396 series I
I 〔参考例1〕(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2の合成 ドライアイス/アセトン浴で−20℃に冷却した300ml
反応器に発煙硫酸111.3g、パラホルムアルデヒド9.3g、
HFIPA52.8gを仕込みそのまま20分間攪拌した。攪拌停止
後放置して室温まで冷却したところ内容物は二層に分離
した。上層の有機物を取り出し5%炭酸水素ナトリウム
水溶液50mlで洗浄し、二層分離して有機物を得た。
出温度55℃の留分を主留として回収したところ、21.0g
の(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2(純度99.9%)を得た。
分子構造はGC−MASS、1H−NMR、19F−NMRスペクトルよ
り決定した。
仕込み氷冷下攪拌しながら98%硫酸120mlを添加し、5
℃以下に保ちながらその中へHFIPA127.5gを添加した。
そのまま1時間反応を継続し、反応中に析出した結晶を
ガラスフィルターで濾過・分離した。得られた結晶を水
200mlで洗浄した後、塩化メチレン1.2Lに溶解し、無水
硫酸マグネシウム50gで乾燥した。乾燥後塩化メチレン
を留去し126.9gの(CF3)2CHO(CH2O)2CH(CF3)
2(純度99.6%)を得た。融点を測定したところ54.3℃
であった。分子構造はGC−MASS、1H−NMR、19F−NMRス
ペクトルより決定した。
攪拌し、その中へHFIPA168gを加え10℃まで冷却した。
クロロメチルメチルエーテル120.8gを温度10〜12℃を維
持しながら約1時間で添加した。その後30分間攪拌を継
続し二層に分離したうちの有機層を取り出し200mlの水
で洗浄した。分離した有機物層を5gの無水硫酸マグネシ
ウムで乾燥し、37.2gの有機物を(CF3)2CHOCH2OCH3の
純度97.5%で得た。これを蒸留し留出温度76〜77℃の留
分を主留として回収したところ、27.5gの(CF3)2CHOCH
2OCH3(純度99.2%)を得た。分子構造はGC−MASS、1H
−NMR、19F−NMRスペクトルより決定した。
素1000gおよびパラホルムアルデヒド300gを仕込んだ。
攪拌しながらこの反応混合物を65℃に加熱した。その後
HFIPA1680gを2時間にわたって滴下した。反応によって
発生した蒸気を水を入れたトラップで捕集して、二層に
分離したうちの有機物層を取り出し、それをさらに洗浄
して1410gの有機物を得た。この有機物からフルオロメ
チル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエー
テルを蒸留により留去したところ、副生成物であるポリ
エーテル類160gを残渣として得た。
したところ (CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2 (a=1〜7、主
成分a=1,2) 55.9% (CF3)2CHO(CH2O)bCH2F(b=1〜6、主成分b=
1,2) 31.9% (CF3)2CHO(CH2O)cCH3 (c=1〜4、主成分c=
1) 1.6% であった。
96g及び参考例4で得たポリエーテル類124gを仕込み4
時間かけて徐々に加熱し65℃まで昇温した。反応によっ
て発生した蒸気を水を入れたトラップで捕集して、得ら
れた有機層を水洗浄したところ有機物を126gを得た。
ところこの有機物はフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘ
キサフルオロイソプロピルエーテルが96.1%であった。
この有機物を蒸留することによりフルオロメチル−1,1,
1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテル107g
(純度99.9%)を得た。
とパラホルムアルデヒド3g、フッ化水素30g及び発煙硫
酸25gを200mLステンレス製反応器に仕込み2時間かけて
徐々に加熱し55℃まで昇温した。反応によって発生した
蒸気を水を入れたトラップで捕集して得られた有機層を
水洗浄したところ有機物35.3gを得た。ガスクロマトグ
ラフィーで分析したところこの有機物はフルオロメチル
−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテル
が95.3%であった(収率84.1%)。
37.8gとフッ化水素30g及び発煙硫酸25gを200mLステンレ
ス製反応器に仕込み2時間かけて徐々に加熱し55℃まで
昇温した。反応によって発生した蒸気を水を入れたトラ
ップで捕集して得られた有機層を水洗浄したところ有機
物37.0gを得た。ガスクロマトグラフィーで分析したと
ころこの有機物はフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキ
サフルオロイソプロピルエーテルが94.6%であった(収
率87.5%)。
化水素60g及び発煙硫酸25gを200mLステンレス製反応器
に仕込み4時間かけて徐々に加熱し50℃まで昇温した。
反応によって発生した蒸気を水を入れたトラップで捕集
して得られた有機層を水洗浄したところ有機物18.3gを
得た。ガスクロマトグラフィーで分析したところこの有
機物はフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ
イソプロピルエーテルが89.0%であった(収率81.4
%)。
0g、98%硫酸40g及びHFIPA168gを1Lステンレス製反応器
に仕込み、6時間かけて徐々に50Cまで昇温した。反応
によって発生した蒸気を水を入れたトラップで捕集して
得た水溶液に塩化カルシウムを加えて二層を形成させ、
次いで分離した有機層を水洗浄したところ有機物が218.
5g得られた。ガスクロマトグラフィーで分析したところ
この有機物はフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフ
ルオロイソプロピルエーテルが45.7%であった(収率4
9.9%)。
Claims (10)
- 【請求項1】下記一般式(1)で表されるポリエーテル
をフッ化水素および反応促進剤からなる媒体と接触させ
るフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソ
プロピルエーテルの製造方法。 R1O(CH2O)nR2 (1) (式中、R1、R2はそれぞれ独立に水素、C1〜C10のアル
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2のうち少
なくとも一方は1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロ
ピル基である。) - 【請求項2】下記一般式(2)で表されるポリエーテル
およびヘキサフルオロイソプロピルアルコールをフッ化
水素、反応促進剤および任意にホルムアルデヒドからな
る媒体と接触させるフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘ
キサフルオロイソプロピルエーテルの製造方法。 R1O(CH2O)nR2 (2) (式中、R1、R2はそれぞれ独立に水素、C1〜C10のアル
キル基、ハロアルキル基(ハロゲンはフッ素、塩素また
は臭素)、nは1〜10の整数であって、R1とR2は同時に
水素ではない。) - 【請求項3】反応促進剤が、発煙硫酸、濃硫酸、無水硫
酸、80%以上の濃度の硫酸またはフルオロ硫酸であるこ
とを特徴とする請求の範囲第1〜2項記載のフルオロメ
チル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエー
テルの製造方法。 - 【請求項4】接触を10〜100℃で行うことを特徴とする
請求の範囲第1〜3項記載のフルオロメチル−1,1,1,3,
3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製造方
法。 - 【請求項5】一般式(1)または(2)で表されるポリ
エーテルがポリメチレングリコールビスヘキサフルオロ
イソプロピルエーテル (CF3)2CHO(CH2O)aCH(CF3)2 (a=1〜7の整
数) である請求の範囲第1〜4項記載のフルオロメチル−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製
造方法。 - 【請求項6】一般式(1)または(2)で表されるポリ
エーテルがビスヘキサフルオロイソプロポキシメタン
(CF3)2CHOCH2OCH(CF3)2である請求の範囲第1〜4
項記載のフルオロメチル−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオ
ロイソプロピルエーテルの製造方法。 - 【請求項7】一般式(1)または(2)で表されるポリ
エーテルがポリメチレングリコールフルオロメチルヘキ
サフルオロイソプロピルエーテル (CF3)2CHO(CH2O)bCH2F (b=1〜6の整数) である請求の範囲第1〜4項記載のフルオロメチル−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製
造方法。 - 【請求項8】一般式(1)または(2)で表されるポリ
エーテルがフルオロメトキシメチルヘキサフルオロイソ
プロピルエーテル (CF3)2CHOCH2OCH2F である請求の範囲第1〜4項記載のフルオロメチル−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製
造方法。 - 【請求項9】一般式(1)または(2)で表されるポリ
エーテルがポリメチレングリコールメチルヘキサフルオ
ロイソプロピルエーテル (CF3)2CHO(CH2O)cCH3 (c=1〜4の整数) である請求の範囲第1〜4項記載のフルオロメチル−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製
造方法。 - 【請求項10】一般式(1)または(2)で表されるポ
リエーテルがメトキシメチルヘキサフルオロイソプロピ
ルエーテル (CF3)2CHOCH2OCH3 である請求の範囲第1〜4項記載のフルオロメチル−1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロイソプロピルエーテルの製
造方法。
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