JP3959976B2 - オキセタン環を有するα,ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体 - Google Patents
オキセタン環を有するα,ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、カチオン重合が可能なオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
オキセタン化合物は、光カチオン重合または光カチオン硬化が可能なモノマーとして、近年注目を浴びている化合物であり、これまでに多くの単官能性および多官能性オキセタン化合物が報告されている。例えば、
Pure Appl.Chem.,A29(10),pp.915(1992)、Pure Appl.Chem.,A30(2&3), pp.189(1993)には種々のオキセタン誘導体の合成法が記載されている。
【0003】
また、特開平6−16804号公報には、下記式(2)で表されるオキセタン化合物の記載がある。
【0004】
【化2】
【0005】
(式中、R1は水素原子、炭素数1〜6のアルキル基、フルオロアルキル基、アリル基、アリール基、フリル基、チエニル基またはフッ素原子を示す。R2は、鎖状または分岐状ポリ(アルキレンオキシ)基、キシリレン基、シロキサン結合およびエステル結合からなる群から選ばれる多価基であり、Zは酸素原子または硫黄原子であり、mは2、3または4である。)
【0006】
また、特開2000−191652号公報には、下記式(3)で表されるオキセタン化合物が開示されている。
【0007】
【化3】
【0008】
{式中、Rは水素原子、フッ素原子、アルキル基、フルオロアルキル基、アリル基、アリール基、フリル基またはチエニル基を示し、置換基RfはCnF2n-1、式CnF2nHまたは式CnF2n+1(それぞれの式中のnは2〜12の整数である。)で表される一価の含フッ素基であり、mは1〜10の整数である。}
【0009】
さらに、特表平11−500422号公報には、モノ置換フッ素化オキセタンモノマーが記載されている。
しかしながら、上記のいずれの文献にも本発明のオキセタン環を有する(α, ω−ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体についての記載はなく、当然ながらその製造方法についても記載されていない。
【0010】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、容易に入手可能な原料から合成できる、オキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体およびそれらの製造方法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記式(1)で表されるオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体であり、および第2発明は水酸化アルカリ金属、アルカリ金属水素化物またはアルカリ金属の存在下、α, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカンと3−アルキル−3−クロロメチルオキセタンまたは3−クロロメチルオキセタンとを反応させることを特徴とするオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体の製造方法である。
【0012】
【化4】
【0013】
(式中、R1、R2は、水素原子または1〜4個の炭素原子を有するアルキル基を示し、nは2〜10の整数である。)
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明におけるオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体は、例えば、水酸化アルカリ金属、アルカリ金属水素化物またはアルカリ金属の存在下、α, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカンと3−アルキル−3−クロロメチルオキセタンまたは3−クロロメチルオキセタンと反応させることで製造することができる。この反応において、必要であれば反応溶媒として芳香族炭化水素溶媒を使用することができ、さらに反応をより効率的に行なうために相間移動触媒を使用することができる。
【0015】
水酸化アルカリ金属としては、5〜60質量%の水溶液状あるいは粉末状にした水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウム等が例示され、好ましくは40〜50質量%の水溶液状のものである。
また、アルカリ金属水素化物としては、水素化ナトリウムおよび水素化カリウム等が例示され、アルカリ金属としてはナトリウムおよびカリウム等が例示される。
前記水酸化アルカリ金属、アルカリ金属水素化物およびアルカリ金属の使用量は、α, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカンの水酸基に対して、アルカリのモル比で1〜4倍量であることが好ましく、さらに好ましくは1〜2倍量である。
【0016】
反応溶媒として使用する芳香族炭化水素溶媒としては、ベンゼン、トルエンおよびキシレン等が好適に使用できる。
【0017】
また、相間移動触媒としては、公知の相間移動触媒(例えば、W.P.Weber,G.W.Gokel共著、田伏岩夫、西谷孝子共訳「相間移動触媒」、(株)化学同人発行などに記載のもの)のいずれも用いることができる。 これらの中でも、触媒としての能力の高さから、有機第4級アンモニウム塩およびホスホニウム塩が好ましい。具体例としては、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムブロミド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド、テトラ−n−ブチルホスホニウムクロリド、トリオクチルエチルホスホニウムブロミドおよびテトラフェニルホスホニウムクロリドなどが挙げられる。
前記相間移動触媒をα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカンの水酸基に対してモル比で0.1〜30%、好ましくは1〜10%用いることにより、反応を円滑に進行させることが出来る。
【0018】
前記反応における反応温度は80〜150℃であることが好ましく、100〜120℃であることがさらに好ましい。反応時間は反応温度にも影響を受けるが4〜12時間であることが好ましい。
反応終了後は、室温まで冷却して有機相、あるいは有機固形物を取り出し、水洗および脱溶剤を行い、前記式(1)で表されるオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体が得られる。化合物の構造式は、1H−NMRおよび13C−NMRによって確認できる。
【0019】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【0020】
実施例1
温度計、冷却器、攪拌装置、滴下漏斗兼窒素ガス吹込口を備えた100mLの四つ口丸底フラスコに、2,2,3,3,4,4,5,5−オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール10.5g(0.04mol)と3−クロロメチル−3−エチルオキセタン32.4g(0.24mol)を入れ攪拌しながら、48質量%の水酸化カリウム水溶液9.8g(0.084mol)を滴下漏斗から10分間かけて滴下した。ここに触媒としてテトラブチルアンモニウムブロミド0.52gを添加した後、還流するまで(約100℃)昇温し、還流下で8時間反応を続けた。反応終了後、反応液を室温まで冷却し、純水を35ml添加し、よく攪拌した。分液ロートにより有機相と水相を分離した後、有機相を40mlの純水で3回洗浄した。有機相中の3−クロロメチル−3−エチルオキセタンを減圧除去し、29.9gの生成物を得た。この生成物から、カラムクロマトグラフィーにより、目的とする化合物のみを単離した。GC分析の結果、得られた化合物の純度は98.1モル%であり、反応後の収率は98モル%であった。
【0021】
1H−NMR(重アセトン溶媒)の測定結果:δ(ppm) J(Hz); a;0.90(t J=7.5Hz)、b;1.75(q J=7.5Hz)、c;3.83(s)、e;4.33(d J=26Hz d J=5.9Hz)、f;4.17(t J=14.4Hz)
13C−NMR(重アセトン溶媒、1H照射)の測定結果:δ(ppm);a;8.26、b;27.23、c;76.06、d;44.16、e;77.89、f;68.88(t J=25.20Hz)、gとh;108.02〜121.14
19F−NMR(重アセトン溶媒)の測定結果:δ(ppm); -120.22、-124.34
上記に示すように、1H−NMR、13C−NMR(1H照射)および19F−NMRの結果より得られた化合物は下記式(4)で表される、1,4−ビス〔(1−エチル−3−オキセタニル)メトキシメチル〕オクタフルオロブタンであることを確認した。
【0022】
【化5】
【0023】
【発明の効果】
本発明のオキセタン環を有するα, ω−(ジメチロール)パーフルオロアルカン誘導体から得られる光硬化性または熱硬化性樹脂は低屈折率であり、透明性、撥水性、撥油性、耐熱性、硬化性および機械特性に優れるので、塗料・コーティング材、接着剤およびレンズ等に利用できる。
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