JP4993462B2 - Method for producing fluorine compound - Google Patents

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Description

本発明は燃料電池や食塩電解プロセスに有用なフッ素系固体電解質ポリマーの原料である、ω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル及びその合成中間体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether and a synthetic intermediate thereof, which are raw materials for fluorine-based solid electrolyte polymers useful for fuel cells and salt electrolysis processes.

一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの合成中間体である一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物の製造方法の例としては、例えばFCO(CFSOFの場合、テトラフルオロエチレンとジメチルカーボネートとナトリウムエチルメルカプチドを出発原料とした製造方法が開示されている。この方法は、反応工程が長く、かつ収率が低いという問題があった(例えば、特許文献1参照)。
また、一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの製造方法としては、例えばCF=CFO(CFSOFの場合、スキーム1に示されるようにスルトン化合物を出発原料として、電解フッ素化工程、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(HFPO)の付加工程、ビニル化工程による方法が報告されている(例えば、特許文献2、特許文献3参照)。

Figure 0004993462

しかしながら、電解フッ素化工程は副生成物が多く、FCO(CFSOFの収率は低い。また、HFPO付加工程及びビニル化工程においても満足のいく収率が得られておらず、経済的に有利な製造法にするためには更なる生産効率の向上が必要である。The ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3) or the general formula (3 ′), which is a synthetic intermediate of the ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) or the general formula (2 ′) As an example of the production method, for example, in the case of FCO (CF 2 ) 2 SO 2 F, a production method using tetrafluoroethylene, dimethyl carbonate and sodium ethyl mercaptide as starting materials is disclosed. This method has a problem that the reaction step is long and the yield is low (for example, see Patent Document 1).
As the formula (2) or the manufacturing method of the ω- fluorosulfonyl perfluoroalkyl vinyl ether of the formula (2 '), for example, in the case of CF 2 = CFO (CF 2) 4 SO 2 F, in Scheme 1 As shown, methods using an sultone compound as a starting material and an electrolytic fluorination step, an addition step of hexafluoropropylene oxide (HFPO), and a vinylation step have been reported (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
Figure 0004993462

However, the electrolytic fluorination process has many by-products, and the yield of FCO (CF 2 ) 3 SO 2 F is low. In addition, satisfactory yields have not been obtained in the HFPO addition step and the vinylation step, and further production efficiency needs to be improved in order to obtain an economically advantageous production method.

さらに、一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドの製造方法として、スキーム2に示されるように、α,ω−ジハロペルフルオロアルカンを亜ジチオン酸ナトリウムと反応させ、塩素化、フッ素化により製造する方法が報告されている(例えば非特許文献1参照)。この方法では塩素化反応後、蒸留操作により目的化合物であるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを単離しているが、蒸留による分離が困難であるうえ、さらにω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドの熱安定性が悪いため、蒸留時の分解により、蒸留収率が低くなり、工業的に有利に目的化合物を製造することは困難であった。

Figure 0004993462
Further, as a method for producing ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) or the general formula (1 ′), α, ω-dihaloperfluoroalkane is converted into dithione as shown in Scheme 2. A method of reacting with sodium acid and producing by chlorination and fluorination has been reported (for example, see Non-Patent Document 1). In this method, after the chlorination reaction, the target compound ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride is isolated by distillation. However, it is difficult to separate by distillation, and the thermal stability of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride is further reduced. However, due to decomposition during distillation, the distillation yield was low, and it was difficult to produce the target compound advantageously industrially.
Figure 0004993462

特開昭56−90054号JP 56-90054 米国特許第6624328号US Pat. No. 6,624,328 WO2004/60849号WO2004 / 60849 Weiming Qiu and Donald J. Burton, Journal of Fluorine Chemistry,60巻 93−100頁 (1993年)Weiming Qiu and Donald J. Burton, Journal of Fluorine Chemistry, 60: 93-100 (1993)

本発明は、このような現状に鑑み、一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル及びその合成中間体を高収率で製造する方法を提供することを目的とするものである。   In view of such a current situation, the present invention provides a method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) or the general formula (2 ′) and a synthetic intermediate thereof in a high yield. It is for the purpose.

本発明者らは、上記問題を解決すべく、鋭意研究を行った結果、一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを原料として、一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを効率的に製造する方法、及び一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリド又はその合成中間体を効率的に製造する方法を開発し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have used ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) or the general formula (1 ′) as a raw material. A method for efficiently producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by (2) or general formula (2 ′), and ω-haloperfluoro represented by general formula (1) or general formula (1 ′) The present invention was completed by developing a method for efficiently producing alkylsulfonyl fluoride or a synthetic intermediate thereof.
That is, the present invention is as follows.

1.原料として、下記一般式(1’)
X(CF2mSO2F (1’)
(XはI又はBrから選ばれるハロゲン原子、mは3〜10の整数である。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドから下記一般式(2’)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n’(CF2mSO2F (2’)
(n’は0〜2の整数であり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法であって、以下の工程(a’)〜(c’)を含む上記方法:
(a’)上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを酸化剤で処理して下記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を製造する工程、
FCO(CF2m-1SO2F (3’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
(b’)工程(a’)で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物とヘキサフルオロプロピレンオキシドを反応させて下記一般式(4’)で表される酸フルオリド化合物を製造する工程、及び
CF3CF(COF)O(CF2CF(CF3)O)n’(CF2mSO2F (4’)
(n’は上記一般式(2’)と同じであり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
(c’)工程(b’)で得られた上記一般式(4’)で表される酸フルオリド化合物を上記一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルに変換する工程。
2.前記工程(a’)で使用される酸化剤がSO 3 又は発煙硫酸である、上記1.に記載の方法。
3.前記工程(a’)で得られた、少なくとも上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物、及び副生成物である下記一般式(5’)
FSO 2 O(CF 2 m SO 2 F (5’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるスルホニルフルオリド化合物を含む反応混合物を、
1’)アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させて、該反応混合物中の上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物に変換し、
2’)次いで、1’)の操作で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を工程(b’)に使用する
上記2.に記載の方法。
4.前記工程(a’)で得られた、少なくとも上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物、及び副生成物である上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を含む反応混合物から、
3’)上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を分離除去し、
4’)その結果得られた反応残渣中の上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させて、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物に変換し、
5’)次いで、上記工程4’)で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を、前記工程(b’)に使用する、
上記2.に記載の方法。
5.前記(b’)工程が、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物とヘキサフルオロプロピレンオキシドをフッ素イオン含有化合物の存在下、下記一般式(6)
1 O(R 2 O) p 1 (6)
(R 1 は炭素数1〜5のアルキル基であり、R 2 はC 2 4 又はC 3 6 である。pは0〜10の整数である。)
で表されるエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒存在下で反応させることを含む、上記一般式(4’)においてn’=0である下記一般式(4”)
CF 3 CF(COF)O(CF 2 m SO 2 F (4”)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表される酸フルオリド化合物を製造する工程である、上記1.に記載の方法。
6.上記一般式(6)で表されるエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒中に占める該カルボン酸ジニトリル系溶媒の質量割合が30質量%以上99質量%以下である上記5.記載の方法。
7.前記(c’)工程が、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物をカルボン酸塩に変換し、次いで該カルボン酸塩を熱分解して、上記一般式(2’)においてn’=0である下記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法であって、目的生成物である下記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの生成モル数をr、副生成物として再生成した上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物の生成モル数をsとした場合、[s]/[r+s]で表される副生成物の生成割合が0.1以下で反応を実施することを特徴とする工程である、上記1.に記載の方法。
CF 2 =CFO(CF 2 m SO 2 F (2”)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
8.上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から誘導されるカルボン酸塩が下記一般式(7)で表されるカリウム塩であり、かつ、該カルボン酸塩の熱分解を無溶媒で行う、上記7.に記載の方法。
CF 3 CF(CO 2 K)O(CF 2 m SO 2 F (7)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
9.カルボン酸塩の熱分解を、該カルボン酸塩を固相状態に保ちながら行う、上記7.又は8.に記載の方法。
10.上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドが、下記工程(i)〜(iv)により得られる、上記1.に記載の方法:
(i)下記一般式(8)
X(CF 2 m X (8)
(X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンをアルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、第4級アンモニウム塩型、又は第4級ホスホニウム塩型の何れかから選ばれる亜ジチオン酸塩と混合、攪拌して、下記一般式(9)
X(CF 2 m SO 2 M (9)
(式中、Mは、Ma、Mb 1/2 、第4級アンモニウムラジカル又は第4級ホスホニウムラジカルであり、Maはアルカリ金属、Mbはアルカリ土類金属である。X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を製造する工程、
(ii)工程(i)で得られた反応混合物から上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離する工程、
(iii)工程(ii)で得られた上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロア
ルキルスルフィン酸塩を塩素化剤で処理して下記一般式(10)
X(CF 2 m SO 2 Cl (10)
(X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造する工程、及び
(iv)工程(iii)で得られた上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドをフッ素イオン含有化合物で処理して、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する工程。
11.前記工程(ii)が、工程(i)の反応で得られた少なくとも上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩及び副生成物である下記一般式(11)
MO 2 S(CF 2 m SO 2 M (11)
(Mは上記一般式(9)と同じであり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む反応混合物から上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出分離する操作を含む、上記10.に記載の方法。
12.前記工程(ii)が、下記工程(ii−1)及び工程(ii−2)を含む工程である上記10.に記載の方法。
(ii−1)前記工程(i)で得られた少なくとも未反応の上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン、目的化合物である上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩、及び副生成物である上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む反応混合物から、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを除去する工程、
(ii−2)上記工程(ii−1)で得られた少なくとも上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩及び上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出分離する工程。
13.上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去した後の反応残渣を塩素化剤で処理する操作により上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、上記10.〜12.のいずれか一つに記載の方法。
14.上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去した後の、少なくとも上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩及び無機沃化物又は無機臭化物から選ばれる少なくとも一方の無機塩を含有する反応残渣を溶解した水溶液を塩素化剤で処理し、沃素又は臭素の少なくとも一方と下記一般式(12)
ClO 2 S(CF 2 m SO 2 Cl (12)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを生成させ、次いで、当該反応混合物を水難溶性有機溶媒で抽出処理することにより、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造・分離し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、上記10.〜12.のいずれか一つに記載の方法。
15.上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去した後の反応残渣を、塩素化剤で処理することにより上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを製造し、次いで当該ペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを沃素又は臭素と反応させて、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造、分離し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、上記10.〜12.のいずれか一つに
記載の方法。
16.上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを沃素又は臭素と反応させることを含む上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造し、これらを前記工程(i)及び/又は工程(iv)で再使用する、上記10.〜12.のいずれか一つに記載の方法。
17.上記一般式(1’)〜(5’)、(7)〜(12)、(2”)、及び(4”)で表される化合物において、mは4〜8の整数である上記1.及び上記2.〜16.のいずれか1つに記載の方法。
18.上記一般式(1’)〜(5’)、(7)〜(12)、(2”)、及び(4”)で表される化合物において、mは4〜6の整数である上記1.及び上記2.〜16.のいずれか1つに記載の方法。
19.上記一般式(2’)、及び(4’)で表される化合物において、n又はn’が0である上記1.〜4.、10.〜15.及び17.〜18.のいずれか1つに記載の方法。20.上記一般式(1’)、及び(8)〜(10)で表される化合物において、Xが沃素原子である上記1.〜4.及び10.〜18.のいずれか1つに記載の方法。
21.上記10.に記載の工程(i)〜(iv)を含む、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する方法。
22.上記11.〜15.のいずれか1つに記載の工程を含む、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する方法。
1. As a raw material, the following general formula (1 ′)
X (CF 2 ) m SO 2 F (1 ′)
(X is a halogen atom selected from I and Br, and m is an integer of 3 to 10.)
From ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the following general formula (2 ′)
CF 2 = CFO (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (2 ′)
(N ′ is an integer of 0 to 2, and m is the same as in the general formula (1 ′).)
A method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the following method, which comprises the following steps (a ′) to (c ′):
(A ′) A step of producing an ω-fluorosulfonyl compound represented by the following general formula (3 ′) by treating the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) with an oxidizing agent. ,
FCO (CF 2 ) m-1 SO 2 F (3 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
(B ′) An acid represented by the following general formula (4 ′) by reacting the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) with hexafluoropropylene oxide. Step of producing a fluoride compound, and CF 3 CF (COF) O (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (4 ′)
(N ′ is the same as the general formula (2 ′), and m is the same as the general formula (1 ′).)
(C ′) A step of converting the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ′) obtained in the step (b ′) to an ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ′). .
2. 1. The oxidizing agent used in the step (a ′) is SO 3 or fuming sulfuric acid. The method described in 1.
3. At least the ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) and the following general formula (5 ′) which is a by-product.
FSO 2 O (CF 2 ) m SO 2 F (5 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
A reaction mixture containing a sulfonyl fluoride compound represented by
1 ′) A sulfonyl fluoride compound represented by the above general formula (5 ′) in the reaction mixture by contacting with an alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base is converted into the above general formula (3 ′). Converted to an ω-fluorosulfonyl compound represented by
2 ′) Subsequently, the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained by the operation of 1 ′) is used in the step (b ′).
2. The method described in 1.
4). At least the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) and the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5 ′) as a by-product. From a reaction mixture comprising
3 ′) separating and removing the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′),
4 ′) The sulfonyl fluoride compound represented by the above general formula (5 ′) in the resulting reaction residue is brought into contact with an alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base, and the above general formula Converted to an ω-fluorosulfonyl compound represented by (3 ′),
5 ′) Next, the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step 4 ′) is used in the step (b ′).
2. The method described in 1.
5). In the step (b ′), the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) and hexafluoropropylene oxide are represented by the following general formula (6) in the presence of a fluorine ion-containing compound.
R 1 O (R 2 O) p R 1 (6)
(R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 2 is C 2 H 4 or C 3 H 6. P is an integer of 0 to 10)
The following general formula (4 ″) in which n ′ = 0 in the above general formula (4 ′), which comprises reacting in the presence of a mixed solvent of an ether solvent and a carboxylic acid dinitrile solvent
CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) m SO 2 F (4 ″)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
1. A process for producing an acid fluoride compound represented by the above 1. The method described in 1.
6). 4. The mass ratio of the carboxylic acid dinitrile solvent in the mixed solvent of the ether solvent represented by the general formula (6) and the carboxylic acid dinitrile solvent is 30% by mass to 99% by mass. The method described.
7). In the step (c ′), the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″) is converted into a carboxylate, and then the carboxylate is thermally decomposed. In the general formula (2 ′), n A method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the following general formula (2 ″) in which “= 0”, wherein the target product is ω-fluoro represented by the following general formula (2 ″). When the number of moles of sulfonyl perfluoroalkyl vinyl ether formed is r and the number of moles of acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″) regenerated as a by-product is s, [s] / [r + s] The above-mentioned 1. is a step characterized in that the reaction is carried out at a production ratio of the by-product represented by 0.1 or less. The method described in 1.
CF 2 = CFO (CF 2 ) m SO 2 F (2 ″)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
8). The carboxylate salt derived from the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″) is a potassium salt represented by the following general formula (7), and thermal decomposition of the carboxylate is carried out without solvent. The method according to 7 above, which is performed.
CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) m SO 2 F (7)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
9. 6. The thermal decomposition of the carboxylate is performed while the carboxylate is kept in a solid state. Or 8. The method described in 1.
10. The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) is obtained by the following steps (i) to (iv): Method described in:
(I) The following general formula (8)
X (CF 2 ) m X (8)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
A dithionite selected from an alkali metal salt type, an alkaline earth metal salt type, a quaternary ammonium salt type, and a quaternary phosphonium salt type. After mixing and stirring, the following general formula (9)
X (CF 2 ) m SO 2 M (9)
(In the formula, M is Ma, Mb 1/2 , a quaternary ammonium radical or a quaternary phosphonium radical, Ma is an alkali metal, and Mb is an alkaline earth metal. X and m are the above general formulas ( Same as 1 ').
A process for producing an ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by:
(Ii) separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the reaction mixture obtained in step (i),
(Iii) ω-haloperfluoroaurea represented by the above general formula (9) obtained in step (ii)
A ruchlorsulfinate is treated with a chlorinating agent to give the following general formula (10)
X (CF 2 ) m SO 2 Cl (10)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
A process for producing ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by:
(Iv) The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) obtained in the step (iii) is treated with a fluorine ion-containing compound, and the ω represented by the general formula (1 ′) is obtained. -A step of producing haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride.
11. The step (ii) is at least the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) obtained by the reaction of the step (i) and a by-product of the following general formula (11)
MO 2 S (CF 2 ) m SO 2 M (11)
(M is the same as the general formula (9), and m is the same as the general formula (1 ′).)
10. The operation of extracting and separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the reaction mixture containing the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by formula (9). The method described in 1.
12 10. The step 10. above wherein the step (ii) includes the following step (ii-1) and step (ii-2). The method described in 1.
(Ii-1) At least unreacted α, ω-dihaloperfluoroalkane obtained in the step (i) and represented by the general formula (9), which is the target compound. From the reaction mixture containing ω-haloperfluoroalkylsulfinate and perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) as a by-product, the above formula (8) Removing the represented α, ω-dihaloperfluoroalkane,
(Ii-2) At least the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) obtained in the step (ii-1) and the perfluoroalkyl-α represented by the general formula (11) Extracting and separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the mixture containing ω-bissulfinate.
13. The α, ω-di represented by the above general formula (8) is obtained by treating the reaction residue after separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) with a chlorinating agent. 10. The haloperfluoroalkane and / or the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced, and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). -12. The method as described in any one of.
14 After separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9), at least the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate and the inorganic iodine represented by the general formula (11) are removed. An aqueous solution in which a reaction residue containing at least one inorganic salt selected from a chloride or an inorganic bromide is dissolved is treated with a chlorinating agent, and at least one of iodine or bromine and the following general formula (12):
ClO 2 S (CF 2 ) m SO 2 Cl (12)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
Perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the following formula, and then the reaction mixture is extracted with a poorly water-soluble organic solvent, whereby α, ω-diform represented by the general formula (8) is obtained. 10. The haloperfluoroalkane and / or the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced and separated, and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). -12. The method as described in any one of.
15. By treating the reaction residue after separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) with a chlorinating agent, the perfluoroalkyl-α represented by the general formula (12) is obtained. , Ω-bissulfonyl chloride, and then reacting the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride with iodine or bromine to produce α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and 10./. The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced and separated, and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). -12. Any one of
The method described.
16. An α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above general formula (8) comprising reacting the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the general formula (12) with iodine or bromine; Alternatively, the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced, and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). -12. The method as described in any one of.
17. In the compounds represented by the general formulas (1 ′) to (5 ′), (7) to (12), (2 ″), and (4 ″), m is an integer of 4 to 8. And 2. -16. The method as described in any one of these.
18. In the compounds represented by the general formulas (1 ′) to (5 ′), (7) to (12), (2 ″), and (4 ″), m is an integer of 4 to 6. And 2. -16. The method as described in any one of these.
19. In the compounds represented by the general formulas (2 ′) and (4 ′), n or n ′ is 0. ~ 4. 10. -15. And 17. -18. The method as described in any one of these. 20. In the compounds represented by the general formulas (1 ′) and (8) to (10), X is an iodine atom. ~ 4. And 10. -18. The method as described in any one of these.
21. 10. above. A process for producing ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the above general formula (1 ′), comprising the steps (i) to (iv) described in 1.
22. Above 11. -15. A process for producing an ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′), comprising the step according to any one of the above.

本発明によれば、上記一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル及びその合成中間体を高収率で製造する方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2) or general formula (2 ′) and a synthetic intermediate thereof in a high yield.

以下に本発明を詳細に説明する。
工程(a)〜(c)により、上記一般式(1)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを原料として、上記一般式(2)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法、及び工程(a’)〜(c’)により、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを原料として、上記一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法について説明をする。
The present invention is described in detail below.
From steps (a) to (c), the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) is used as a raw material, and the ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) is obtained. By the manufacturing method and steps (a ′) to (c ′), the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) is used as a raw material, and the general formula (2 ′) is used. The method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether will be described.

まず、工程(a)及び工程(a’)について説明をする。
本発明に使用される下記一般式(1)

Figure 0004993462

で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドにおいて、Rは炭素原子数1〜9の2価のペルフルオロカーボン基、XはI又はBrから選ばれるハロゲン原子、Yはフッ素原子、炭素原子数1〜3のペルフルオロアルキル基、又はRとの連結基(炭素原子数1〜3)を表す。以下、構造
Figure 0004993462

を−CFY−と表すこともある。−CFY−R−は炭素原子数3〜10の2価のペルフルオロカーボン基である。
XとしてはI又はBrが好ましいが、反応性の面ではIがより好ましい。
−CFY−R−は炭素原子数3〜10の2価のペルフルオロカーボン基であるが、直鎖構造でも分岐構造でもよいし、環状構造を含んでもよい。
−CFY−R−の例としては、
−(CF− (mは3〜10の範囲の整数)
Figure 0004993462

等が挙げられ、特に−(CF−が好ましい。First, step (a) and step (a ′) will be described.
The following general formula (1) used in the present invention
Figure 0004993462

In the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the formula: R f is a divalent perfluorocarbon group having 1 to 9 carbon atoms, X is a halogen atom selected from I or Br, Y is a fluorine atom, 1 to 3 perfluoroalkyl groups, or a linking group to R f (1 to 3 carbon atoms). Below, the structure
Figure 0004993462

May be represented as -CFY-. —CFY—R f — is a divalent perfluorocarbon group having 3 to 10 carbon atoms.
X is preferably I or Br, but I is more preferable in terms of reactivity.
—CFY—R f — is a divalent perfluorocarbon group having 3 to 10 carbon atoms, and may have a linear structure, a branched structure, or a cyclic structure.
-CFY-R f - Examples of the
- (CF 2) m - ( m is in the range of 3-10 integer)
Figure 0004993462

In particular, — (CF 2 ) m — is preferable.

上記一般式(1)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドにおいて、−CFY−R−が−(CF−である構造は、下記一般式(1’)
X(CFSOF (1’)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドに相当する。上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドにおいて、mは3〜10の範囲の整数が好ましい。合成・精製の容易性及び上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドから誘導される上記一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの操作性・機能性から、mはより好ましくは4〜8であり、さらに好ましくは4〜6であり、特に好ましくは4である。
上記一般式(1)又は上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドは酸化剤で処理することによって、下記一般式(3)

Figure 0004993462

(R及びYは上記一般式(1)と同じである。)
又は下記一般式(3’)
FCO(CFm−1SOF (3’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−フルオロスルホニル化合物を得ることができる。上記一般式(3)で表されるω−フルオロスルホニル化合物において、RとYは多様な組み合わせが可能であり、例えば
Figure 0004993462

が挙げられる。In the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1), the structure in which —CFY—R f — is — (CF 2 ) m — has the following general formula (1 ′)
X (CF 2 ) m SO 2 F (1 ′)
It corresponds to ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by In the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′), m is preferably an integer in the range of 3 to 10. Easiness of synthesis and purification and ω- represented by the above general formula (2 ′) or general formula (2 ″) derived from ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the above general formula (1 ′) From the operability and functionality of fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether, m is more preferably 4-8, still more preferably 4-6, and particularly preferably 4.
The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) or the general formula (1 ′) is treated with an oxidant to give the following general formula (3).
Figure 0004993462

(R f and Y are the same as those in the general formula (1).)
Or the following general formula (3 ′)
FCO (CF 2 ) m-1 SO 2 F (3 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
Can be obtained. In the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3), R f and Y can be variously combined.
Figure 0004993462

Is mentioned.

上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物は、実用性が高く、特に好ましい。上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物において、mは上記一般式(1’)と同様の理由により、より好ましくは4〜8であり、さらに好ましくは4〜6であり、特に好ましくは4である。
酸化剤としては、X−CYF−基を酸化してO=CY−基に変換できるものであれば特にそれ以上の制限はなく、例としてSO、発煙硫酸、ClSOH、FSOH、NO、O、電解酸化等が挙げられる。中でもSO又は発煙硫酸が好ましい。当該反応を促進するために各種の触媒や添加剤を加えてもよく、例えば触媒としてHgO、P等の酸化物、PCl、SbCl等の塩化物を用いても構わない。
酸化剤としてSO又は発煙硫酸を用いる場合は、反応温度は20℃から150℃の範囲で行うことが好ましく、30℃から130℃の範囲がより好ましく、40℃から120℃の範囲が特に好ましい。SOを使用する場合は、上記一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリド1モルに対して0.1モルから100モルの範囲で用いることが好ましく、1モルから20モルの範囲で用いることがより好ましい。また、発煙硫酸を使用する場合、発煙硫酸中のSOの濃度としては、各種の濃度が採用可能であるが、反応速度の面では10質量%以上が好ましく、より好ましくは30質量%以上である。発煙硫酸は、上記一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリド1モルに対して、発煙硫酸の実効SO量として0.1モルから100モルの範囲で用いることが好ましく、1モルから20モルの範囲で用いることがより好ましい。
The ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) has high practicality and is particularly preferable. In the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′), m is more preferably 4 to 8 and still more preferably 4 to 6 for the same reason as the general formula (1 ′). Particularly preferably 4.
The oxidizing agent is not particularly limited as long as it can oxidize the X-CYF-group and convert it into an O = CY-group. Examples thereof include SO 3 , fuming sulfuric acid, ClSO 3 H, FSO 3 H, NO 2 , O 2 , electrolytic oxidation and the like can be mentioned. Of these, SO 3 or fuming sulfuric acid is preferred. Various catalysts and additives may be added to promote the reaction. For example, oxides such as HgO and P 2 O 5 and chlorides such as PCl 5 and SbCl 5 may be used as the catalyst.
When SO 3 or fuming sulfuric acid is used as the oxidizing agent, the reaction temperature is preferably in the range of 20 ° C. to 150 ° C., more preferably in the range of 30 ° C. to 130 ° C., and particularly preferably in the range of 40 ° C. to 120 ° C. . When SO 3 is used, it should be used in the range of 0.1 to 100 mol with respect to 1 mol of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the above general formula (1) or general formula (1 ′). It is preferable to use in the range of 1 to 20 mol. In addition, when fuming sulfuric acid is used, various concentrations can be adopted as the concentration of SO 3 in the fuming sulfuric acid, but in terms of reaction rate, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more. is there. The fuming sulfuric acid is used in an amount of 0.1 to 100 mol as an effective SO 3 amount of fuming sulfuric acid with respect to 1 mol of the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) or the general formula (1 ′). Preferably, it is used in the range of 1 to 20 mol.

反応時間は特に限定的ではなく、反応がある程度進行すればよく、例えば0.1時間から100時間程度とすればよい。反応方法は特に限定的ではないが、常圧下、上記一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドとSO又は発煙硫酸の混合物を加熱還流させてもよいし、加熱した上記一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドにSO又は発煙硫酸を滴下と同時に反応生成物を留出させる形態をとっても構わない。また、加圧容器に上記一般式(1)又は一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドとSO又は発煙硫酸の混合物を加えて加熱させてもよい。
酸化剤として、SO又は発煙硫酸を使用した場合、上記一般式(1)又は上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドから、目的化合物である上記一般式(3)又は上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物と共に、副生成物である下記一般式(5)
FSOO−CFY−R−SOF (5)
(R及びYは上記一般式(1)と同じである。)
又は下記一般式(5’)
FSOO(CFSOF (5’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるスルホニルフルオリド化合物が反応混合物中に含まれる。
The reaction time is not particularly limited, and it is sufficient that the reaction proceeds to some extent, for example, about 0.1 to 100 hours. Although the reaction method is not particularly limited, a mixture of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the above general formula (1) or general formula (1 ′) and SO 3 or fuming sulfuric acid is heated to reflux under normal pressure. Alternatively, SO 3 or fuming sulfuric acid is added dropwise to the heated ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1) or general formula (1 ′), and the reaction product is distilled at the same time. You can take it. Further, a mixture of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the above general formula (1) or general formula (1 ′) and SO 3 or fuming sulfuric acid may be added to a pressurized container and heated.
When SO 3 or fuming sulfuric acid is used as the oxidizing agent, the above general formula (1) or the above general formula (1) or the general formula (1 ′) represented by the general formula (1) 3) or the ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3 ′) and the following general formula (5) as a by-product
FSO 2 O-CFY-R f -SO 2 F (5)
(R f and Y are the same as those in the general formula (1).)
Or the following general formula (5 ′)
FSO 2 O (CF 2 ) m SO 2 F (5 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
Is included in the reaction mixture.

上記一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物は、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させると、目的化合物である上記一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物に変換することができる。このため、当該反応混合物に溶解しているSOを濃硫酸で洗浄、除去した後、そのまま、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させ、蒸留操作により、目的化合物である上記一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を得ることができる。なお、当該反応混合物に溶解しているSOを濃硫酸で洗浄、除去した後、蒸留操作により目的化合物である上記一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を分離後、上記一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を含有する蒸留残渣をアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させ、蒸留操作により目的化合物である上記一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を得ることもできる。
上記反応で使用するアルカリ金属塩としてはLiF、LiI、NaF、NaI、KF、KI、CsF等、アルカリ土類金属塩としてはMgF、CaF等、ルイス塩基としてはトリメチルアミン、トリエチルアミン、1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデク−7−エン、1,5−ジアザビシクロ[4,3,0]ノン−5−エン、N,N−ジイソプロピルエチルアミン等が挙げられるが、中でもKF、N,N−ジイソプロピルエチルアミンが好ましい。
上記アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基の使用量は、上記一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物1モルに対して0.001モルから5モルの範囲で用いることが好ましい。
When the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5) or the general formula (5 ′) is brought into contact with an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt or a Lewis base, the general formula (3) Or an ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′). For this reason, SO 3 dissolved in the reaction mixture is washed and removed with concentrated sulfuric acid, and then directly contacted with an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or a Lewis base, and the target compound is obtained by distillation operation. The ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3) or the general formula (3 ′) can be obtained. The SO 3 dissolved in the reaction mixture is washed with concentrated sulfuric acid, removed, and then subjected to distillation operation to obtain the target compound ω-fluorosulfonyl represented by the general formula (3) or general formula (3 ′). After separating the compound, the distillation residue containing the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5) or the general formula (5 ′) is contacted with an alkali metal salt, an alkaline earth metal salt, or a Lewis base, and distilled. The ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3) or general formula (3 ′), which is the target compound, can also be obtained by the operation.
Alkali metal salts used in the above reaction include LiF, LiI, NaF, NaI, KF, KI, CsF, etc., alkaline earth metal salts such as MgF 2 and CaF 2 , Lewis bases such as trimethylamine, triethylamine, 1,8 -Diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene, N, N-diisopropylethylamine, etc., among which KF, N, N-diisopropylethylamine is preferred.
The amount of the alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base used is from 0.001 mol to 1 mol of the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5) or the general formula (5 ′). It is preferably used in the range of 5 mol.

反応時間は特に限定はなく、例えば0.1時間から100時間程度とすればよい。
反応温度は10℃から220℃の範囲が好ましく、20℃から200℃の範囲がより好ましく、30℃から180℃の範囲が特に好ましい。
反応方法は特に限定されないが、無溶媒又は溶媒存在下、常圧下で、加熱したアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基に、上記一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を滴下すると同時に反応生成物を留出させてもよいし、上記一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物と上記アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基の混合物を加熱還流させても構わない。また、加圧容器に一般式(5)又は一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物と上記アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基の混合物を加えて加熱してもよい。
溶媒を使用する場合、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のエーテル系溶媒、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶媒、スルホラン等の極性溶媒が挙げられ、1種類でもよいし、又は複数の有機溶媒を組み合わせても構わない。
反応終了後、蒸留操作により目的化合物である上記一般式(3)又は一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を得ることができる。
The reaction time is not particularly limited, and may be, for example, about 0.1 to 100 hours.
The reaction temperature is preferably in the range of 10 ° C to 220 ° C, more preferably in the range of 20 ° C to 200 ° C, and particularly preferably in the range of 30 ° C to 180 ° C.
Although the reaction method is not particularly limited, the above general formula (5) or general formula (5 ′) may be used for the alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base heated in the absence of solvent or in the presence of a solvent at normal pressure. The reaction product may be distilled simultaneously with the dropwise addition of the sulfonyl fluoride compound represented, or the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5) or the general formula (5 ′) and the alkali metal salt, An alkaline earth metal salt or a mixture of Lewis bases may be heated to reflux. Alternatively, a mixture of the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5) or the general formula (5 ′) and the above alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base may be added to a pressurized container and heated. Good.
When using a solvent, ether solvents such as diglyme, triglyme and tetraglyme,
Examples include amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone, and polar solvents such as sulfolane. One type may be used, or a plurality of organic solvents may be combined. It doesn't matter.
After completion of the reaction, the ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3) or general formula (3 ′), which is the target compound, can be obtained by distillation.

次に、工程(b)及び工程(b’)について説明する。
上記の方法で得られた上記一般式(3)又は一般式(3’)で示されるω−フルオロスルホニル化合物とヘキサフルオロプロピレンオキシド(HFPO)の反応を、公知の方法で行うことにより、下記一般式(4)
CFCF(COF)O(CFCF(CF)O)−CFY−R−SOF (4)
(nは0〜2の整数であり、R及びYは上記一般式(1)と同じである。)
又は下記一般式(4’)
CFCF(COF)O(CFCF(CF)O)n’(CFSOF (4’)
(n’は0〜2の整数であり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表される酸フルオリド化合物を得ることができる。
本発明者らは、上記一般式(4)又は一般式(4’)で表される酸フルオリド化合物の中でも、特に実用性の高い、上記一般式(4’)においてn’=0である下記一般式(4”)
CFCF(COF)O(CFSOF (4”)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表される酸フルオリド化合物を、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物から製造する条件について詳細な検討を行い、工業的に有利な製造方法を見出したので、以下にその方法について説明する。
なお、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物において、mは3〜10の整数であるが、上記一般式(1’)と同様の理由により、より好ましくは4〜8であり、さらに好ましくは4〜6であり、特に好ましくは4である。
Next, the step (b) and the step (b ′) will be described.
By performing the reaction of the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3) or the general formula (3 ′) obtained by the above method with hexafluoropropylene oxide (HFPO) by a known method, Formula (4)
CF 3 CF (COF) O ( CF 2 CF (CF 3) O) n -CFY-R f -SO 2 F (4)
(N is an integer of 0 to 2, and R f and Y are the same as those in the general formula (1).)
Or the following general formula (4 ′)
CF 3 CF (COF) O (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (4 ′)
(N ′ is an integer of 0 to 2, and m is the same as in the general formula (1 ′).)
The acid fluoride compound represented by this can be obtained.
Among the acid fluoride compounds represented by the general formula (4) or the general formula (4 ′), the present inventors have particularly high practicality, and the following n ′ = 0 in the general formula (4 ′). General formula (4 ")
CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) m SO 2 F (4 ″)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
As a result of detailed investigation on the conditions for producing the acid fluoride compound represented by the formula (3 ′) from the ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3 ′), an industrially advantageous production method was found. The method will be described.
In the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″), m is an integer of 3 to 10, and more preferably 4 to 8 for the same reason as the general formula (1 ′). More preferably, it is 4-6, and particularly preferably 4.

上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(すなわち、CFCF(COF)O(CFSOF)を製造する方法としては、特許文献2に、ジグライムを反応溶媒として、KF存在下、上記一般式(3’)においてm=4であるω−フルオロスルホニル化合物と等量のHFPOを反応させる方法(すなわち、FCO(CFSOF1モルに対し、1モルのHFPOを使用する方法)が開示されている。この特許文献2に記載の方法により、目的物である該酸フルオリド化合物は得られるが、副生成物としてHFPOがさらに付加した高沸点化合物が多く生成するという問題がある。特許文献3では、該副生成物の生成を抑えるため、ジグライムを反応溶媒として、KF存在下、該ω−フルオロスルホニル化合物に対してHFPOの使用量を減らして反応させる方法(すなわち、FCO(CFSOF1モルに対し、0.77モルのHFPOを使用する方法)が開示されている。この特許文献3に記載の方法では、該副生成物の生成は少なくなるものの、該ω−フルオロスルホニル化合物が未反応のまま多く残存するため、生産効率が悪く、工業的に有利な製造方法とは言えない。As a method for producing an acid fluoride compound (that is, CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F) in which m = 4 in the general formula (4 ″), diglyme is reacted in Patent Document 2. As a solvent, in the presence of KF, a method of reacting an equal amount of HFPO with an ω-fluorosulfonyl compound having m = 4 in the general formula (3 ′) (that is, with respect to 1 mol of FCO (CF 2 ) 3 SO 2 F1 A method using 1 mol of HFPO is disclosed.The high-boiling compound in which the acid fluoride compound as the target product is obtained by the method described in Patent Document 2, but HFPO is further added as a by-product. In Patent Document 3, in order to suppress the formation of the by-product, ω-fluorosulfonate is used in the presence of KF using diglyme as a reaction solvent. A method is disclosed in which the amount of HFPO used is reduced with respect to the compound (ie, 0.77 mol of HFPO is used per 1 mol of FCO (CF 2 ) 3 SO 2 F). In the method described in Document 3, although the production of the by-product is reduced, a large amount of the ω-fluorosulfonyl compound remains unreacted, so that the production efficiency is poor and it can be said to be an industrially advantageous production method. Absent.

本発明者らは、様々な反応溶媒について検討を行った結果、下記一般式(6)
O(RO) (6)
(Rは炭素数1〜5のアルキル基であり、RはC又はCである。pは0〜10の整数である。)
で表されるエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒の存在下では、該ω−フルオロスルホニル化合物(FCO(CFSOF)に対して、等量以上のHFPOと反応させても、目的物である該酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)が高収率、高選択的に得られ、上記で問題となっていた該副生成物の生成量及び該ω−フルオロスルホニル化合物の残存量は少なくなることを見出した。
上記一般式(6)で表されるエーテル系溶媒の例としては、ジ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エチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、トルプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。また、カルボン酸ジニトリル系溶媒としては、炭素数3〜8個を有する飽和脂肪族ジカルボン酸であり、例えばアジポニトリル等が挙げられる。上記エーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒中に占めるカルボン酸ジニトリルの質量割合は、30質量%以上99質量%以下が好ましく、40質量%以上97質量%以下がより好ましく、50質量%以上95質量%以下が特に好ましい。
As a result of studies on various reaction solvents, the present inventors have found that the following general formula (6)
R 1 O (R 2 O) p R 1 (6)
(R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 2 is .p is C 2 H 4 or C 3 H 6 is an integer of 0-10.)
In the presence of a mixed solvent of an ether solvent and a carboxylic acid dinitrile solvent, the ω-fluorosulfonyl compound (FCO (CF 2 ) 3 SO 2 F) is reacted with an equal amount or more of HFPO. However, the acid fluoride compound (CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F), which is the target product, was obtained in a high yield and with high selectivity, and the above-mentioned by-product that was a problem in the above It was found that the amount of product produced and the residual amount of the ω-fluorosulfonyl compound were reduced.
Examples of the ether solvent represented by the general formula (6) include diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dipropyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, Examples include tetraethylene glycol diethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, tolpropylene glycol dimethyl ether, and tetrapropylene glycol dimethyl ether. The carboxylic acid dinitrile solvent is a saturated aliphatic dicarboxylic acid having 3 to 8 carbon atoms, such as adiponitrile. The mass ratio of the carboxylic acid dinitrile in the mixed solvent of the ether solvent and the carboxylic acid dinitrile solvent is preferably 30% by mass to 99% by mass, more preferably 40% by mass to 97% by mass, and more preferably 50% by mass. It is particularly preferably 95% by mass or less.

上記反応においてHFPOの使用量は、上記該ω−フルオロスルホニル化合物1モルに対して、HFPOは0.95モルから2モルが好ましく、0.98モルから1.8モルがより好ましく、1モルから1.5モルが特に好ましい。
反応圧力については特に制約はなく、例えば常圧下でも加圧下でもよいが、効率的に反応させるためには加圧容器中の加圧反応が好ましい。加圧反応での圧力には制限はないが、ゲージ圧で0.01MPaから0.1MPaの範囲でHFPOを導入していくことが好ましい。
上記反応には、アルカリ金属フルオリドや4級アンモニウムフルオリド等の各種のフッ素イオン含有化合物が触媒として用いられ、その中でもKFやCsFがより好ましい。触媒のフッ素イオン含有化合物の量は限定的ではないが、通常、上記該ω−フルオロスルホニル化合物1モルに対して0.001モルから1モル程度とすればよい。
反応温度は−30℃から50℃の範囲が好ましく、−20℃から30℃の範囲がより好ましい。
反応時間は特に制限はなく、HFPOが消費される時間によるが、例えば、0.5時間から72時間である。
反応終了後、内容物は2層(上層はエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒、下層は上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物を含有する反応混合物)に分離するため、分液して下層部分を取り出し、蒸留操作により、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物を得ることができる。
In the above reaction, the amount of HFPO used is preferably 0.95 mol to 2 mol, more preferably 0.98 mol to 1.8 mol, and more preferably 1 mol to 1 mol of the ω-fluorosulfonyl compound. 1.5 mol is particularly preferred.
There is no restriction | limiting in particular about reaction pressure, For example, you may carry out under normal pressure or pressurization, but in order to make it react efficiently, the pressurization reaction in a pressurization container is preferable. The pressure in the pressure reaction is not limited, but it is preferable to introduce HFPO in a gauge pressure range of 0.01 MPa to 0.1 MPa.
In the above reaction, various fluorine ion-containing compounds such as alkali metal fluoride and quaternary ammonium fluoride are used as a catalyst, and among them, KF and CsF are more preferable. The amount of the fluorine ion-containing compound in the catalyst is not limited, but it may be usually about 0.001 mol to 1 mol with respect to 1 mol of the ω-fluorosulfonyl compound.
The reaction temperature is preferably in the range of -30 ° C to 50 ° C, more preferably in the range of -20 ° C to 30 ° C.
The reaction time is not particularly limited and depends on the time when HFPO is consumed, but is, for example, 0.5 to 72 hours.
After completion of the reaction, the contents are separated into two layers (the upper layer is a mixed solvent of an ether solvent and a carboxylic acid dinitrile solvent, and the lower layer is a reaction mixture containing an acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″)). Therefore, the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″) can be obtained by liquid separation and taking out the lower layer portion and performing a distillation operation.

次に、工程(c)及び工程(c’)について説明する。
上記の方法で得られた、上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物は、下記一般式(2)
CF=CFO(CFCF(CF)O)−CFY−R−SOF (2)
(nは0〜2の整数であり、R及びYは上記一般式(1)と同じ。)
又は下記一般式(2’)
CF=CFO(CFCF(CF)O)n’(CFSOF (2’)
(n’は0〜2の整数であり、mは上記一般式(1’)と同じ。)
又は下記一般式(2”)
CF=CFO(CFSOF (2”)
(mは上記一般式(1’)と同じ。)
で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルに、それぞれ変換することができる。上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルは実用性が高く特に好ましい。さらに、上記一般式(2”)において、mは3〜10の範囲の整数が好ましいが、合成・精製の容易性、及び操作性・機能性から、より好ましくは4〜8であり、さらに好ましくは4〜6であり、特に好ましくは4である。
上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得る方法としては、酸フルオリド化合物から直接合成する方法、あるいは該酸フルオリド化合物から誘導されるカルボン酸のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アルキルエステル又はシリルエステル等の各種の誘導体を経る方法が知られているが、本発明のビニル化工程の方法には特に制約は無く、例えば、これらの公知の方法の中のいずれの方法を採用してもよい。
Next, the step (c) and the step (c ′) will be described.
The acid fluoride compound represented by the above general formula (4), general formula (4 ′) or general formula (4 ″) obtained by the above method is represented by the following general formula (2).
CF 2 = CFO (CF 2 CF (CF 3) O) n -CFY-R f -SO 2 F (2)
(N is an integer of 0 to 2, and R f and Y are the same as in the general formula (1).)
Or the following general formula (2 ')
CF 2 = CFO (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (2 ′)
(N ′ is an integer of 0 to 2, and m is the same as the general formula (1 ′).)
Or the following general formula (2 ")
CF 2 = CFO (CF 2 ) m SO 2 F (2 ″)
(M is the same as the above general formula (1 ′).)
To ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ″) is particularly preferable because of its high practicality. Further, in the general formula (2 ″), m is preferably an integer in the range of 3 to 10. From the easiness of synthesis and purification, and operability / functionality, it is more preferably 4 to 8, still more preferably 4 to 6, and particularly preferably 4.
From the acid fluoride compound represented by the above general formula (4), general formula (4 ′) or general formula (4 ″), the above general formula (2), general formula (2 ′) or general formula (2 ″) As a method for obtaining the represented ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether, a method of directly synthesizing from an acid fluoride compound, or an alkali metal salt, alkaline earth metal salt, alkyl ester of a carboxylic acid derived from the acid fluoride compound or There are known methods through various derivatives such as silyl esters, but the method of the vinylation step of the present invention is not particularly limited, and for example, any of these known methods can be adopted. Good.

当該ビニル化工程のより具体的な例を以下のa)〜d)で説明する。

a)上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から、直接上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得る方法としては、180℃から350℃に加熱したガラスビーズや、KF、NaF、CsF、CaF等のアルカリ金属又はアルカリ土類金属フルオリドを担持したシリカ又はアルミナ等に、上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物を導入し、接触させることによって上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得ることができる。

b)次に、上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物を各種の塩基性化合物と反応させて、一旦カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩にした後、該カルボン酸塩の加熱脱炭酸反応により、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得る方法について説明する。
上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から該カルボン酸塩への変換反応で使用する塩基性化合物の例としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩や水酸化物が挙げられる。特に炭酸塩は、操作性が良いので好ましい。当該反応に適したアルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩としては、例えば炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ルビジウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等が挙げられるが、中でも炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等が好ましく、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムがより好ましく、炭酸カリウムが特に好ましい。
上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から該カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩に変換する場合、溶媒を使用しても構わないし、無溶媒で変換を実施しても構わない。溶媒を使用する場合、例えばアセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒やモノグライム、ジグライム、トリグライム、テトラグライム等のエーテル系溶媒が使用される。反応温度としては0℃から80℃の範囲が特に好ましい。
More specific examples of the vinylation step will be described in the following a) to d).

a) From the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′), or the general formula (4 ″), the general formula (2), the general formula (2 ′), or the general formula (2) )) Is obtained by supporting glass beads heated to 180 ° C. to 350 ° C., alkali metals such as KF, NaF, CsF, and CaF or alkaline earth metal fluorides. An acid fluoride compound represented by the above general formula (4), general formula (4 ′), or general formula (4 ″) is introduced into silica, alumina, etc. The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the formula (2 ′) or the general formula (2 ″) can be obtained.

b) Next, the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′) or the general formula (4 ″) is reacted with various basic compounds, and once alkali metal salt of carboxylic acid Alternatively, after converting to an alkaline earth metal salt, ω-fluorosulfonylperfluoro represented by the above general formula (2), general formula (2 ′), or general formula (2 ″) is obtained by heat decarboxylation of the carboxylate. A method for obtaining an alkyl vinyl ether will be described.
Examples of the basic compound used in the conversion reaction from the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′), or the general formula (4 ″) to the carboxylate include alkali metals or Examples of the alkali metal or alkaline earth metal carbonate suitable for the reaction include, for example, lithium carbonate, carbonate, and the like. Sodium, potassium carbonate, cesium carbonate, rubidium carbonate, calcium carbonate, barium carbonate and the like can be mentioned, among which sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate and the like are preferable, sodium carbonate and potassium carbonate are more preferable, and potassium carbonate is particularly preferable.
When converting the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′), or the general formula (4 ″) to the alkali metal salt or alkaline earth metal salt of the carboxylic acid, a solvent is used. For example, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, and ether solvents such as monoglyme, diglyme, triglyme, and tetraglyme are used. The reaction temperature is particularly preferably in the range of 0 ° C to 80 ° C.

上記の中和反応で得られた該カルボン酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩から、加熱脱炭酸反応により上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルに変換する場合、溶媒を使用しても構わないし無溶媒で変換を実施しても構わないが、無溶媒で実施するほうが良好な反応成績を実現しやすいのでより好ましい。
溶媒存在下で脱炭酸反応を行う場合の条件としては、例えばジグライム、トリグライム、テトラグライム等のエーテル系溶媒を使って、80℃から180℃の範囲で脱炭酸反応を行うことにより、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造することができる。
無溶媒で脱炭酸反応を行う場合は、中和反応の際に使用した溶媒を一旦蒸留等により留去した後、100℃から250℃の範囲、好ましくは150℃から230℃の範囲で脱炭酸反応を行うことにより、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得ることができる。無溶媒条件下での加熱脱炭酸反応においては、脱炭酸反応で生成した反応生成物は連続的に速やかに反応系外に留去させながら反応を行うことが望ましい。反応生成物が反応器内で滞留すると、副生成物が生じやすくなり、目的物である上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの収率が低くなる。
From the alkali metal salt or alkaline earth metal salt of the carboxylic acid obtained by the neutralization reaction, the above general formula (2), general formula (2 ′), or general formula (2 ″) is obtained by a heat decarboxylation reaction. In the case of converting to the represented ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether, a solvent may be used or the conversion may be performed without a solvent, but better reaction results are more easily achieved when the solvent is not used. It is more preferable.
As a condition for performing the decarboxylation reaction in the presence of a solvent, for example, by using an ether solvent such as diglyme, triglyme and tetraglyme, the decarboxylation reaction is performed in the range of 80 ° C. to 180 ° C. The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by (2) or general formula (2 ′) or general formula (2 ″) can be produced.
When the decarboxylation reaction is performed without a solvent, the solvent used in the neutralization reaction is once distilled off by distillation or the like, and then decarboxylated in the range of 100 ° C to 250 ° C, preferably in the range of 150 ° C to 230 ° C. By carrying out the reaction, ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2), general formula (2 ′) or general formula (2 ″) can be obtained. Heating under solvent-free conditions In the decarboxylation reaction, it is desirable that the reaction product generated by the decarboxylation reaction be continuously and rapidly distilled out of the reaction system, and if the reaction product stays in the reactor, a by-product is generated. And the yield of the ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2), the general formula (2 ′) or the general formula (2 ″), which is the target product, is low.

本発明者らは、特に実用性の高い上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から製造する条件について詳細に検討した結果、工業的に有利な製造方法を見出したので、以下にその方法について説明する。
従来技術としては、特許文献2に、上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)から、一旦ナトリウム塩を製造し、次いで当該ナトリウム塩の加熱脱炭酸反応により、上記一般式(2”)においてm=4であるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル(CF=CFO(CFSOF)を製造する方法が示されている。
本発明者等は、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法について、特許文献2に記載の方法も含めて幅広く検討した。その結果、特許文献2に記載のナトリウム塩を経由する方法は分離困難な副生成物が多く生成するため工業的に有利な製造方法ではないことが判明し、一方、本発明による特定の反応方法を採用すると極めて効率的に高品質の製品を高収率で製造できることを見出した。
先ず最初に、本発明者らは、特許文献2に記載の方法に従って、上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)を炭酸ナトリウムと反応させてナトリウム塩に変換した後、無溶媒下で当該カルボン酸塩を加熱脱炭酸反応させて、目的物である上記一般式(2”)においてm=4であるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル(CF=CFO(CFSOF)を製造する方法について詳細に検討した。その結果、加熱脱炭酸反応において、目的物の他に副生成物として上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)が大量に生成するため、目的物の収率が低下することがわかった。さらに該副生成物は、目的物と沸点が近いため、両者を分離するのが困難であり、高純度の目的物を得るために繁雑な精製操作が必要となる。したがって、これらの問題点を抱えている特許文献2に記載の方法は、工業的に有利な製造方法とは言えない。
Regarding the conditions for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2 ″), which is particularly practical, from the acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″). As a result of detailed examination, an industrially advantageous production method was found, and the method will be described below.
As a conventional technique, a sodium salt is once produced in Patent Document 2 from an acid fluoride compound (CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F) in which m = 4 in the general formula (4 ″). Then, ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether (CF 2 ═CFO (CF 2 ) 4 SO 2 F) in which m = 4 in the general formula (2 ″) is produced by heat decarboxylation of the sodium salt. The method is shown.
The present inventors describe in Patent Document 2 a method for producing an ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ″) from the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″). A wide range of considerations were also included, including As a result, it was found that the method via the sodium salt described in Patent Document 2 is not an industrially advantageous production method because many by-products that are difficult to separate are produced, while the specific reaction method according to the present invention. We have found that high quality products can be produced very efficiently with high yield.
First, the present inventors follow the method described in Patent Document 2, and the acid fluoride compound (CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 in which m = 4 in the general formula (4 ″). F) is reacted with sodium carbonate to convert it to a sodium salt, and then the carboxylate is heated and decarboxylated in the absence of a solvent, and m = 4 in the above general formula (2 ″), which is the target product. - method of making a fluorosulfonyl perfluoroalkylvinylether (CF 2 = CFO (CF 2 ) 4 sO 2 F) was investigated in detail. As a result, in the heat decarboxylation reaction, an acid fluoride compound (CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F in which m = 4 in the general formula (4 ″) as a by-product in addition to the target product. ) Is produced in large quantities, and the yield of the target product is found to be low, and since the by-product has a boiling point close to that of the target product, it is difficult to separate them. Therefore, the method described in Patent Document 2 having these problems cannot be said to be an industrially advantageous production method.

本発明者等が、特許文献2に記載の方法における加熱脱炭酸反応時のナトリウム塩の状態を詳細に観察したところ、ナトリウム塩は熱分解温度付近の温度で溶融していた。この際の副生成物の生成機構は明らかではないが、下記のような溶融状態のナトリウム塩の分子間反応により、上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)が容易に生成する反応機構が推定された。
−CO2Na + −SO2F → −COF + −SO3Na
そこで、本発明者らは、上記のような副反応を極力抑制する反応方法を鋭意検討した結果、カリウム塩のように加熱脱炭酸反応時にも溶融しない塩が存在し、そのような塩の加熱脱炭酸反応では副生成物である上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物の生成が極めて少なくなり、高純度の目的物が高収率で得られることを見出した。
その結果、「上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物をカルボン酸塩に変換し、次いで当該カルボン酸塩を熱分解して、上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造するにあたって、目的生成物である上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの生成モル数をr、副生成物として再生成する上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物の生成モル数をsとした場合、[s]/[r+s]で表される副生成物の生成割合を0.1以下で反応を実施することを特徴とする、上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法」が可能になった。ここで、[s]/[r+s]の値は、好ましくは0.1以下であり、より好ましくは0.08以下であり、さらに好ましくは0.06以下であり、特に好ましくは0.04以下である。また、[s]/[r+s]の下限値は特に制約はないが、0.001、又は0.0001、又は測定機器の検出限界以下の場合もあり得る。
When the present inventors closely observed the state of the sodium salt during the heat decarboxylation reaction in the method described in Patent Document 2, the sodium salt was melted at a temperature near the thermal decomposition temperature. Although the formation mechanism of the by-product at this time is not clear, an acid fluoride compound (CF 3 CF) in which m = 4 in the above general formula (4 ″) is obtained by an intermolecular reaction of the molten sodium salt as described below. A reaction mechanism by which (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F) is easily formed was estimated.
-CO 2 Na + -SO 2 F → -COF + -SO 3 Na
Therefore, as a result of intensive studies on the reaction method for suppressing the side reaction as much as possible, the present inventors have found that a salt that does not melt even during the heating decarboxylation reaction such as potassium salt exists. It has been found that in the decarboxylation reaction, the production of the acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″), which is a byproduct, is extremely reduced, and a high-purity target product can be obtained in a high yield.
As a result, the acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″) is converted into a carboxylate, and then the carboxylate is thermally decomposed to obtain an ω− represented by the above general formula (2 ″). In the production of fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether, r represents the number of moles of ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2 ″) as the target product, and the above general formula is regenerated as a by-product. When the number of moles of the acid fluoride compound represented by (4 ″) is s, the reaction is carried out with a by-product production ratio represented by [s] / [r + s] of 0.1 or less. The method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ″), which is characterized by the above, has become possible. Here, the value of [s] / [r + s] is preferably 0.1 or less, more preferably 0.08 or less, still more preferably 0.06 or less, and particularly preferably 0.8. 04 or less. The lower limit of [s] / [r + s] is not particularly limited, but may be 0.001, 0.0001, or a detection limit of the measuring instrument or less.

上記のような[s]/[r+s]で表される副生成物の生成割合を0.1以下で反応を実施する具体的な方法としては、「上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から誘導されるカルボン酸塩が下記一般式(7)
CFCF(COK)O(CFSOF (7)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるカリウム塩であり、かつ、当該カルボン酸塩の熱分解を無溶媒で行うことであり、さらに別の方法としては、加熱脱炭酸の際に、カルボン酸塩の熱分解を、当該カルボン酸塩を固相状態に保ちながら行うことである。
以下に、上記一般式(4”)においてm=4である酸フルオリド化合物(CFCF(COF)O(CFSOF)をカルボン酸塩(ナトリウム塩又はカリウム塩)に変換した後、無溶媒で当該カルボン酸塩を熱分解させた場合の、ナトリウム塩とカリウム塩の反応成績を比較して、カリウム塩の効果を具体的に説明する。該カルボン酸塩がナトリウム塩の場合、加熱温度を180℃以上にすると、上記のようにナトリウム塩は熱分解時に溶融状態であり、副生成物として上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物が多量に生成し、目的物である上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルは低収率で得られ、上記の[s]/[r+s]は0.19であった。一方、当該カルボン酸塩がカリウム塩の場合、上記のように、カリウム塩は熱分解時に固相状態であり、上記の副生成物である上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物の生成はわずかであり、目的物である上記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルは高収率で得られ、[s]/[r+s]は0.01であった。
As a specific method for carrying out the reaction at a by-product generation ratio represented by [s] / [r + s] as described above of 0.1 or less, “represented by the above general formula (4”) is used. The carboxylate salt derived from the acid fluoride compound is represented by the following general formula (7)
CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2) m SO 2 F (7)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
In addition, the thermal decomposition of the carboxylate is carried out in the absence of a solvent, and as another method, the thermal decomposition of the carboxylate is carried out during the heat decarboxylation. This is performed while keeping the carboxylate in a solid phase.
Hereinafter, the acid fluoride compound (CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F) in which m = 4 in the general formula (4 ″) is converted into a carboxylate (sodium salt or potassium salt). The effect of the potassium salt will be described in detail by comparing the reaction results of sodium salt and potassium salt when the carboxylate is thermally decomposed without solvent. When the heating temperature is 180 ° C. or higher, the sodium salt is in a molten state during pyrolysis as described above, and a large amount of the acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″) is generated as a by-product. The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2 ″) was obtained in a low yield, and the above [s] / [r + s] was 0.19. The carboxylate In the case of a potassium salt, as described above, the potassium salt is in a solid phase during thermal decomposition, and the acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″), which is the byproduct, is slightly produced. The target product ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ″) was obtained in high yield, and [s] / [r + s] was 0.01.

c)上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩を高温で接触させて、中和反応と同時に脱炭酸反応を行う方法としては、例えば200℃から350℃の範囲に加熱した炭酸塩の中に、上記酸フルオリド化合物を導入することで、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得ることができる。使用されるアルカリ金属又はアルカリ土類金属の炭酸塩の例としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム、炭酸ルビジウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム等が挙げられる。中でも炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム等がより好ましく、炭酸カリウムが特に好ましい。
c) The neutralization reaction by contacting the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′) or the general formula (4 ″) with an alkali metal or alkaline earth metal carbonate at a high temperature. At the same time, as a method for carrying out the decarboxylation reaction, for example, by introducing the acid fluoride compound into a carbonate heated in the range of 200 ° C. to 350 ° C., the above general formula (2) or general formula (2 ′ ) Or ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ″) can be obtained. Examples of the alkali metal or alkaline earth metal carbonate used include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate, rubidium carbonate, calcium carbonate, and barium carbonate. Of these, sodium carbonate, potassium carbonate, calcium carbonate and the like are more preferable, and potassium carbonate is particularly preferable.

d)上記一般式(4)又は一般式(4’)又は一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物からカルボン酸のシリルエステルを経由する方法を以下に説明する。例えば、先ず最初に該酸フルオリド化合物と、MeSiOK、MeSiONa、EtSiOK等のアルカリ金属シラノレート化合物を触媒として、シロキサン化合物と反応させることによって、カルボン酸のシリルエステルを製造する。シロキサン化合物の例としては、例えばヘキサメチルジシロキサン、ヘキサエチルジシロキサン、ヘキサフェニルジシロキサン等のジシロキサン化合物、環状シロキサン化合物、ポリメチルシロキサン等のシロキサンポリマーが挙げられる。製造したカルボン酸のシリルエステルを、KFやNaF等のアルカリ金属フルオリドを触媒として、液相又は気相で脱シリルフルオリド反応に付し、上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを得ることができる。脱シリルフルオリド反応を行う温度としては、例えば、液相で反応を行う場合、25℃から175℃の範囲、気相で反応を行う場合は140℃から250℃の範囲である。
上記の各種方法で得られた上記一般式(2)又は一般式(2’)又は一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルは蒸留等の方法で精製することができる。
d) A method of passing from the acid fluoride compound represented by the general formula (4), the general formula (4 ′) or the general formula (4 ″) through the silyl ester of carboxylic acid will be described below. A silyl ester of a carboxylic acid is produced by reacting the acid fluoride compound with an alkali metal silanolate compound such as Me 3 SiOK, Me 3 SiONa, Et 3 SiOK and the like with a siloxane compound. Examples thereof include disiloxane compounds such as hexamethyldisiloxane, hexaethyldisiloxane, hexaphenyldisiloxane, siloxane polymers such as cyclic siloxane compounds, polymethylsiloxane, etc. The produced carboxylic acid silyl ester is converted to KF, NaF, etc. Of alkali metal fluoride as catalyst Then, it is subjected to a desilylation fluoride reaction in a liquid phase or gas phase, and ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the above general formula (2), general formula (2 ′) or general formula (2 ″) is obtained. Obtainable. The temperature at which the desilyl fluoride reaction is performed is, for example, in the range of 25 ° C. to 175 ° C. when the reaction is performed in the liquid phase, and in the range of 140 ° C. to 250 ° C. when the reaction is performed in the gas phase.
The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2), the general formula (2 ′) or the general formula (2 ″) obtained by the various methods described above can be purified by a method such as distillation. .

次に、本発明に使用される上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドについて説明する。
上記一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの合成原料である上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドは、どのような方法で製造されたものでも本発明の方法に使用することができる。上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドの製造方法としては、上記スキーム2に示される製造法が報告されているが、この方法は前記のように各種の合成上の問題点を抱えており、工業的に有利な製造方法ではない。それに対して、以下に説明する本願の工程(i)〜(iv)によると、効率的に高純度のω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造することができるので、実用的に特に好ましい。
次に、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する工程(i)〜(iv)について説明する。
Next, the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) used in the present invention will be described.
The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′), which is a synthesis raw material of the ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ′), is produced by any method. Even those that have been prepared can be used in the method of the present invention. As a method for producing the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′), the production method shown in the above-mentioned scheme 2 has been reported. It has the above problems and is not an industrially advantageous production method. On the other hand, according to the steps (i) to (iv) of the present application described below, a highly pure ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride can be efficiently produced, which is particularly preferable practically.
Next, steps (i) to (iv) for producing ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) will be described.

最初に工程(i)について説明する。
下記一般式(9)
X(CF)SOM (9)
(式中、MはMa、Mb1/2、第4級アンモニウムラジカル又は第4級ホスホニウムラジカルであり、Maはアルカリ金属、Mbはアルカリ土類金属である。X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン塩は、下記一般式(8)
X(CF)X (8)
(X、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンをアルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、第4級アンモニウム塩型、又は第4級ホスホニウム塩型の何れかから選ばれる亜ジチオン酸塩と混合、攪拌させることにより得られる。
本発明の製造方法において使用される亜ジチオン酸塩としては、Li、Na、K、Cs等のアルカリ金属塩型、CaS等のアルカリ土類金属塩型、((CHN)や((n−Bu)N)等の第4級アンモニウム塩型、((CHP)や((n−Bu)P)等の第4級ホスホニウム塩型が挙げられるが、中でもNa、Kが好ましい。なお、上記の各種の亜ジチオン酸塩は単独で用いても混合で用いても構わない。
First, step (i) will be described.
The following general formula (9)
X (CF 2 ) m SO 2 M (9)
(In the formula, M is Ma, Mb 1/2 , a quaternary ammonium radical or a quaternary phosphonium radical, Ma is an alkali metal, Mb is an alkaline earth metal, and X and m are those represented by the general formula (1 Same as').)
The ω-haloperfluoroalkylsulfin salt represented by the formula is represented by the following general formula (8):
X (CF 2 ) m X (8)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
A dithionite selected from an alkali metal salt type, an alkaline earth metal salt type, a quaternary ammonium salt type, and a quaternary phosphonium salt type. It can be obtained by mixing and stirring.
Examples of dithionite used in the production method of the present invention include alkali metal salt types such as Li 2 S 2 O 4 , Na 2 S 2 O 4 , K 2 S 2 O 4 , and Cs 2 S 2 O 4 , Alkaline earth metal salt types such as CaS 2 O 4, quaternary ammonium salt types such as ((CH 3 ) 4 N) 2 S 2 O 4 and ((n-Bu) 4 N) 2 S 2 O 4 , Quaternary phosphonium salt types such as ((CH 3 ) 4 P) 2 S 2 O 4 and ((n-Bu) 4 P) 2 S 2 O 4 are mentioned, among which Na 2 S 2 O 4 , K 2 S 2 O 4 is preferred. The various dithionites described above may be used alone or in combination.

上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンとアルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、第4級アンモニウム塩型、又は第4級ホスホニウム塩型の何れかから選ばれる亜ジチオン酸塩の反応では、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩の他に、副生成物としてα位、ω位の両方がスルフィン酸塩化された下記一般式(11)
MOS(CF)SOM (11)
(Mは上記一般式(9)と同じであり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩が生成する。
亜ジチオン酸塩の使用量は、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンに対して0.1当量以上3当量以下が好ましく、0.1当量以上2.0当量以下がさらに好ましく、0.2当量以上1.5当量以下が特に好ましい。0.1当量以下では基質の反応がほとんど進まず、3.0当量以上では、上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩の生成量が多くなるため好ましくない。
[Alpha], [omega] -dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and an alkali metal salt type, an alkaline earth metal salt type, a quaternary ammonium salt type, or a quaternary phosphonium salt type In addition to the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the above general formula (9), the dithionite reaction described below is a sulfinate salt of both α-position and ω-position as a by-product. Formula (11)
MO 2 S (CF 2) m SO 2 M (11)
(M is the same as the general formula (9), and m is the same as the general formula (1 ′).)
Perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate is produced.
The amount of dithionite used is preferably 0.1 equivalents or more and 3 equivalents or less, more preferably 0.1 equivalents or more and 2.0 equivalents relative to the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8). The following is more preferable, and 0.2 equivalents or more and 1.5 equivalents or less are particularly preferable. The substrate reaction hardly progresses at 0.1 equivalents or less, and preferably at 3.0 equivalents or more because the amount of perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) increases. Absent.

上記反応に使用する溶媒としては、例えばアセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジグライム等の鎖状又は環状のエーテル系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒、ジメチルスルホキシド等の各種の極性溶媒が挙げられる。好ましくはアセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒であり、更に好ましくはアセトン、アセトニトリルである。これらの有機溶媒は水との混合溶媒で用いられるのが好ましく、有機溶媒は1種類でもよいし、又は複数の有機溶媒の組み合わせでも構わない。
水を使用する場合には、水に対する上記有機溶媒の使用量としては、水の体積量に対して0.1倍以上100倍以下が好ましく、1倍以上50倍以下がさらに好ましく、2倍以上20倍以下が特に好ましい。水の使用量が100倍以上であると基質の反応がほとんど進まなくなるため好ましくない。また、基質に対する水の量としては、基質に対して0.1当量以上200当量以下が好ましく、1当量以上150当量以下がさらに好ましく、5当量以上100当量以下が特に好ましい。
Examples of the solvent used in the above reaction include ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, chain or cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran, dioxane and diglyme, N, N- Examples include amide solvents such as dimethylformamide and N, N-dimethylacetamide, and various polar solvents such as dimethyl sulfoxide. Preferred are ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone, and nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, and more preferred are acetone and acetonitrile. These organic solvents are preferably used in a mixed solvent with water, and the organic solvent may be one kind or a combination of a plurality of organic solvents.
In the case of using water, the amount of the organic solvent used relative to water is preferably 0.1 to 100 times, more preferably 1 to 50 times, more preferably 2 or more times the volume of water. 20 times or less is particularly preferable. If the amount of water used is 100 times or more, the reaction of the substrate hardly proceeds, which is not preferable. The amount of water relative to the substrate is preferably 0.1 equivalents or more and 200 equivalents or less, more preferably 1 equivalents or more and 150 equivalents or less, and particularly preferably 5 equivalents or more and 100 equivalents or less.

上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンと、アルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、第4級アンモニウム塩型、又は第4級ホスホニウム塩型の何れかから選ばれる亜ジチオン酸塩の反応では中和剤や緩衝剤を入れても構わない。中和剤としては炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸水素塩、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム等のリン酸水素塩、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム等のリン酸塩、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化物等を用いることができる。
反応温度は−30℃から90℃の範囲が好ましく、−10℃から60℃の範囲がさらに好ましい。反応時間は、反応条件に応じて、亜ジチオン酸塩が十分に消費される時間であればよく、特に制約はないが、実用的には0.1時間から48時間程度の範囲が好ましい。
From the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and any of alkali metal salt type, alkaline earth metal salt type, quaternary ammonium salt type, and quaternary phosphonium salt type In the reaction of the selected dithionite, a neutralizing agent or a buffer may be added. Examples of neutralizers include hydrogen carbonates such as lithium hydrogen carbonate, sodium hydrogen carbonate and potassium hydrogen carbonate, carbonates such as lithium carbonate, sodium carbonate and potassium carbonate, hydrogen phosphates such as sodium hydrogen phosphate and potassium hydrogen phosphate Further, phosphates such as sodium phosphate and potassium phosphate, hydroxides such as lithium hydroxide, sodium hydroxide and potassium hydroxide can be used.
The reaction temperature is preferably in the range of -30 ° C to 90 ° C, more preferably in the range of -10 ° C to 60 ° C. The reaction time is not particularly limited as long as the dithionite is sufficiently consumed according to the reaction conditions, but is practically in the range of about 0.1 to 48 hours.

次に、工程(ii)について説明する。
上記の工程(i)で、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンと亜ジチオン酸塩の反応により、目的物の上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩の他に、上記一般式(8)で表される未反応のα,ω−ジハロペルフルオロアルカンと上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩が副生成物として生成する。さらに当該反応により生成する無機沃化物又は無機臭化物も反応系に存在する。
当該反応系で無機沃化物又は無機臭化物が析出・懸濁した懸濁液が形成される場合には、無機沃化物又は無機臭化物を濾過により除去してから分離精製を行っても構わない。
上記16.の工程(ii−1)に記載されている工程(i)の反応混合物から上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを除去する方法としては、各種の除去方法を採用することができる。その除去方法の具体例としては、例えば、蒸留による除去、フッ素原子含有有機溶媒による抽出・除去、又は上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩及び上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む水系媒体からの相分離による除去等の方法が挙げられる。
例えば、蒸留による除去方法では、反応後の溶液又は懸濁液から蒸留等により、使用した有機溶媒と未反応の上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを除くことができる。
相分離による除去方法としては、例えば蒸留等の方法によって使用した有機溶媒を留去した後に水を加えると2層に分離し、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンが下層に分離されるので、下層を分液することにより、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを得ることができる。
フッ素原子含有有機溶媒による抽出・除去方法は、工程(i)で得られた反応混合物に、HFC43−10mee、ペルフルオロヘキサン等のフッ素原子含有有機溶媒を加えて上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを抽出する方法が挙げられる。
Next, process (ii) is demonstrated.
In the above step (i), the reaction between the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and the dithionite salt results in the ω- represented by the general formula (9) of the target product. In addition to the haloperfluoroalkylsulfinate, the unreacted α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and the perfluoroalkyl-α, ω-bis represented by the general formula (11) Sulfinate is formed as a by-product. Further, inorganic iodide or inorganic bromide produced by the reaction is also present in the reaction system.
When a suspension in which inorganic iodide or inorganic bromide is precipitated and suspended is formed in the reaction system, separation and purification may be performed after removing inorganic iodide or inorganic bromide by filtration.
16. above. As the method for removing the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) from the reaction mixture of the step (i) described in the step (ii-1), various removal methods may be used. Can be adopted. Specific examples of the removal method include, for example, distillation removal, extraction / removal with a fluorine atom-containing organic solvent, or ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the above general formula (9) and the above general formula (11). And a method such as removal by phase separation from an aqueous medium containing a perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by formula (1).
For example, in the removal method by distillation, the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above general formula (8) unreacted with the used organic solvent is removed from the solution or suspension after the reaction by distillation or the like. Can do.
As the removal method by phase separation, for example, when the organic solvent used is distilled off by distillation or the like and then water is added, it is separated into two layers, and α, ω-dihaloperfluoro represented by the above general formula (8) Since the alkane is separated into the lower layer, the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) can be obtained by separating the lower layer.
The extraction / removal method using a fluorine atom-containing organic solvent is represented by the above general formula (8) by adding a fluorine atom-containing organic solvent such as HFC43-10mee or perfluorohexane to the reaction mixture obtained in step (i). A method for extracting α, ω-dihaloperfluoroalkane is mentioned.

以上の方法で分離した上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンは、再度、亜ジチオン酸塩との反応に使用することができる。
次に上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩と上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出分離する工程(ii−2)では、各種方法が使用できる。例えば上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩と上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩が溶解した水性分散液、又は両成分を含有する固体混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出することができる。
上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩と上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩が溶解した反応混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出する方法としては、例えば、酢酸エチル等のエステル系溶媒やジエチルエーテル等のエーテル系溶媒等の水難溶性有機溶媒を加えて、有機層に上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出する方法が挙げられる。この場合、上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩及び、上記工程(i)で生成した副生成物である無機沃化物又は無機臭化物等の無機塩は水層側に分離される。上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を含む有機層を分液した後、有機溶媒を留去すると、高純度の上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を単離することができる。なお、当該有機層には、上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩はほとんど含まれない。
上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩と上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩の両成分を含有する固体混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離する方法としては、例えば酢酸エチル等のエステル系溶媒やジエチルエーテル等のエーテル系溶媒等の有機溶媒で、当該固体混合物から上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出する方法が挙げられる。当該有機溶媒に不溶な固形物である上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩、及び無機沃化物又は無機臭化物等の無機塩は濾過により除去することができる。一方、濾液は蒸留等により有機溶媒を留去すると、高純度の上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩が高収率で得られる。
The α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above general formula (8) separated by the above method can be used again for the reaction with dithionite.
Next, from the mixture containing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) and the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11), Various methods can be used in the step (ii-2) of extracting and separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by (9). For example, an aqueous dispersion in which the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) and the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) are dissolved, or both The ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) can be extracted from the solid mixture containing the components.
From the reaction mixture in which the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) and the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) are dissolved, As a method for extracting the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by (9), for example, an organic solvent such as an ester solvent such as ethyl acetate or an ether solvent such as diethyl ether is added to form an organic solvent. A method of extracting the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) into the layer is mentioned. In this case, the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) and the inorganic salt such as inorganic iodide or inorganic bromide which is a by-product generated in the step (i) are: Separated to the water layer side. After separating the organic layer containing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9), when the organic solvent is distilled off, the high purity ω- represented by the general formula (9) is obtained. The haloperfluoroalkylsulfinate can be isolated. The organic layer contains almost no perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11).
From a solid mixture containing both components of the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) and the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11), Examples of a method for separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) include an organic solvent such as an ester solvent such as ethyl acetate and an ether solvent such as diethyl ether, and the solid mixture. The method of extracting the (omega) -halo perfluoroalkyl sulfinate represented by the said General formula (9) from said is mentioned. The perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11), which is a solid insoluble in the organic solvent, and inorganic salts such as inorganic iodide or inorganic bromide can be removed by filtration. it can. On the other hand, when the organic solvent is distilled off from the filtrate by distillation or the like, a high purity ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the above general formula (9) is obtained in a high yield.

次に、工程(iii)について説明する。
上記の工程(ii)で得られた上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩は塩素化剤で処理することによって下記一般式(10)
X(CF)SOCl (10)
(X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを得ることができる。具体的には上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を水、有機溶媒又はそれらの混合溶媒に溶解又は分散させた後、塩素化剤を添加することにより塩素化反応を行うことができる。
当該工程は、各種の媒体中で実施できるが、反応操作の容易性や安全性等を考慮すると、水又は酸を含む水溶液を溶媒とすることが好ましい。
塩素化剤としては、−SOMを−SOClに変換できるものであれば特に制限はなく、各種の公知の塩素化剤を用いることが可能である。例えば、塩素、塩化スルフリル等を塩素化剤として用いることができるが、特に塩素が好ましい。塩素を用いて水中で塩素化反応を行う場合は、目的物である上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドは水に不溶であるため、水との分離操作が容易となり、工業的実施が特に有利となる。
塩素化反応の条件については、特に制限はなく、使用する塩素化剤の種類に応じて、目的とする塩素化物が生成するように適宜決めればよい。例えば、塩素化剤として塩素を用いる場合には、上記一般式(9)のω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を溶解した水溶液中に塩素ガスを供給して塩素化反応を行えばよく、反応温度は0〜50℃、塩素の仕込み量は上記一般式(9)のω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩1モルに対して1〜5モル程度が好ましく、1.2モルから3モルの範囲がより好ましい。水溶液中の上記一般式(9)のω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩の濃度については、特に限定はないが、通常0.5〜50質量%程度とすればよい。
Next, process (iii) is demonstrated.
The ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) obtained in the step (ii) is treated with a chlorinating agent to give the following general formula (10).
X (CF 2 ) m SO 2 Cl (10)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
Ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the following formula can be obtained. Specifically, the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) is dissolved or dispersed in water, an organic solvent or a mixed solvent thereof, and then chlorinated by adding a chlorinating agent. The reaction can be performed.
Although the said process can be implemented in various media, when the ease of reaction operation, safety | security, etc. are considered, it is preferable to use the aqueous solution containing water or an acid as a solvent.
The chlorinating agent is not particularly limited as long as it can convert the -SO 2 M in -SO 2 Cl, it is possible to use various known chlorinating agents. For example, chlorine, sulfuryl chloride or the like can be used as the chlorinating agent, but chlorine is particularly preferable. When chlorination reaction is carried out in water using chlorine, the object ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is insoluble in water, so that it can be easily separated from water. Thus, industrial implementation is particularly advantageous.
The conditions for the chlorination reaction are not particularly limited, and may be determined as appropriate so that the desired chlorinated product is produced according to the type of chlorinating agent used. For example, when chlorine is used as the chlorinating agent, a chlorination reaction may be performed by supplying chlorine gas into an aqueous solution in which the ω-haloperfluoroalkylsulfinate of the general formula (9) is dissolved. Is preferably 0 to 50 ° C., and the amount of chlorine charged is preferably about 1 to 5 moles per mole of the ω-haloperfluoroalkylsulfinate of the above general formula (9), more preferably in the range of 1.2 to 3 moles. preferable. The concentration of the ω-haloperfluoroalkylsulfinate of the above general formula (9) in the aqueous solution is not particularly limited, but is usually about 0.5 to 50% by mass.

次に、工程(iv)について説明する。
工程(iii)で得られた上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドをフッ素イオン含有化合物で処理することによって、一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを得ることができる。
フッ素イオン含有化合物による反応は公知の方法に従って行うことができ、溶媒中又は無溶媒下で上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドとフッ素イオン含有化合物を反応させればよい。溶媒としては、特に制限はなく多様な溶媒が使用可能であり、アセトニトリル、スルホラン、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド等の極性有機溶媒、水又はこれらの混合溶媒などを用いることができる。
使用するフッ素イオン含有化合物としては、−SOClを−SOFに変換できるものであれば特に限定はなく、公知のフッ素イオン含有化合物を用いることができる。例えば、NaF、KF等のアルカリ金属フルオリドが挙げられる。
反応温度は0〜200℃の範囲で、反応時間は0.1時間から48時間程度であればよい。フッ素イオン含有化合物の使用量は、上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリド1モルに対して、1モル以上10モル以下が好ましく、1モル以上5モル以下がより好ましい。また、上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドの濃度は特に制限はないが、通常10〜100質量%である。
Next, process (iv) is demonstrated.
The ω-haloperfluoro represented by the general formula (1 ′) is obtained by treating the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) obtained in the step (iii) with a fluorine ion-containing compound. Alkylsulfonyl fluoride can be obtained.
The reaction with the fluorine ion-containing compound can be carried out according to a known method. If the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is reacted with the fluorine ion-containing compound in a solvent or in the absence of a solvent. Good. There is no restriction | limiting in particular as a solvent, A various solvent can be used, Polar organic solvents, such as acetonitrile, a sulfolane, a dimethylsulfoxide, N, N- dimethylformamide, water, or these mixed solvents etc. can be used.
The fluoride ion-containing compound to be used is not particularly limited as long as it can convert the -SO 2 Cl into -SO 2 F, may be a known fluoride ion-containing compound. Examples thereof include alkali metal fluorides such as NaF and KF.
The reaction temperature is in the range of 0 to 200 ° C., and the reaction time may be about 0.1 to 48 hours. The amount of the fluorine ion-containing compound used is preferably 1 mol or more and 10 mol or less and more preferably 1 mol or more and 5 mol or less with respect to 1 mol of the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10). . The concentration of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is not particularly limited, but is usually 10 to 100% by mass.

上記の方法で得られた上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを分離する方法は、反応に使用する溶媒によって適宜変えればよい。例えば蒸留で上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを分離することもできるし、また溶媒の種類によっては水を加えることによって上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを有機層として分離することができる。
以上で説明した本願の工程(i)〜(iv)の具体例をスキーム3に示す。

Figure 0004993462

スキーム3で示すように、本発明の工程(i)から(iv)の工程を経ることによって、不安定な上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを蒸留等の熱履歴をかけることなく、高収率、高選択的に、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドに変換できる。The method for separating the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) obtained by the above method may be appropriately changed depending on the solvent used for the reaction. For example, the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) can be separated by distillation, and depending on the type of the solvent, water can be added to represent the general formula (1 ′). The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride can be separated as an organic layer.
A specific example of steps (i) to (iv) of the present application described above is shown in Scheme 3.
Figure 0004993462

As shown in Scheme 3, the unstable ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is heated by distillation or the like through the steps (i) to (iv) of the present invention. It can be converted into ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) with high yield and high selectivity without applying a history.

次に上記工程(ii−2)によって分離された副生成物である上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩から上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造する方法について説明する。
工程(ii−2)によって分離された処理液又は精製残渣には副生成物である上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩及び無機沃素化物又は無機臭素化物から選ばれる少なくとも一方の無機塩を含んでいる。この処理液又は精製残渣を塩素化剤と反応させる第1ステップでは、上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩からは、上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドが生成し、一方、無機沃素化物又は無機臭素化物からは、沃素又は臭素が生成する。次いで第2ステップでは上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドと沃素又は臭素の反応により、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを得ることができる。上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンと上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドの生成比は、生成した上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドと、共存する沃素又は臭素の割合によって決まる。
Next, it is represented by the general formula (8) from the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) which is a by-product separated by the step (ii-2). A method for producing α, ω-dihaloperfluoroalkane and / or ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) will be described.
The treatment liquid or purification residue separated in step (ii-2) includes a perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the above general formula (11) and an inorganic iodide or inorganic bromine, which are by-products. At least one inorganic salt selected from the group of compounds. In the first step of reacting the treatment liquid or the purified residue with a chlorinating agent, the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) is represented by the general formula (12). Perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride is produced, while iodine or bromine is produced from inorganic iodide or inorganic bromide. Next, in the second step, α, ω-dihaloperfluoro represented by the above general formula (8) is obtained by reaction of perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the above general formula (12) with iodine or bromine. Alkane and / or ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the above general formula (10) can be obtained. The production ratio of the α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is as follows. It depends on the ratio of the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented and the coexisting iodine or bromine.

第2ステップにおいて、沃素又は臭素と、上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドの両化合物を同時に溶解させる溶媒を添加させることによって、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドへの変換反応を促進させることができる。沃素又は臭素と、上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドの両化合物を同時に溶解させる溶媒の例としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、モノグライム、ジグライム等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒等の極性溶媒が挙げられる。なお、溶媒として、酢酸エチルや酢酸ブチルのような水難溶性有機溶媒を使用した場合には、反応と同時に生成物の抽出も同時に実施できるのでより好ましい。
また、上記第1ステップで、処理液又は精製残渣を塩素化剤と反応させて上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを生成させ、当該酸クロリドをろ過や溶媒抽出等で単離してから、溶媒中で沃素又は臭素と反応させることより、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを得ることもできる。この場合、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドの種類とその生成割合は、沃素又は臭素の添加量で決定される。当該工程の溶媒の例としては、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系溶媒、モノグライム、ジグライム等のエーテル系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン系溶媒が挙げられる。
In the second step, by adding a solvent capable of simultaneously dissolving both iodine or bromine and the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the general formula (12), the above general formula (8) The conversion reaction to α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above formula and / or ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) can be promoted. Examples of solvents for simultaneously dissolving iodine or bromine and perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the above general formula (12) include ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, Examples include polar solvents such as ether solvents such as monoglyme and diglyme, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone. In addition, when a poorly water-soluble organic solvent such as ethyl acetate or butyl acetate is used as the solvent, it is more preferable because the product can be extracted simultaneously with the reaction.
In the first step, the treatment liquid or the purified residue is reacted with a chlorinating agent to produce perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the general formula (12), and the acid chloride is filtered. Or α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above general formula (8) and / or the above general formula (10) by reacting with iodine or bromine in a solvent after isolation by solvent extraction or the like. The represented ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride can also be obtained. In this case, the kind of α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and / or the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) and the production ratio thereof are Or it determines with the addition amount of a bromine. Examples of the solvent in this step include ester solvents such as ethyl acetate and butyl acetate, ether solvents such as monoglyme and diglyme, nitrile solvents such as acetonitrile and propionitrile, and ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone. It is done.

上記第1ステップで使用される塩素化剤としては、特に制限はなく、公知の塩素化剤を用いることが可能である。例えば、塩素、塩化スルフリル等を塩素化剤として用いることができ、特に塩素が好ましい。
上記の操作で得られた上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンは、上記工程(i)の亜ジチオン酸塩との反応に再使用することができる。また上記の操作で得られた上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドは上記工程(iv)のフッ素イオン含有化合物との反応に再使用されて、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドに変換して使用することができる。
There is no restriction | limiting in particular as a chlorinating agent used at the said 1st step, It is possible to use a well-known chlorinating agent. For example, chlorine, sulfuryl chloride or the like can be used as a chlorinating agent, and chlorine is particularly preferable.
The α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) obtained by the above operation can be reused in the reaction with the dithionite in the step (i). The ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the above general formula (10) obtained by the above operation is reused in the reaction with the fluorine ion-containing compound in the above step (iv), and the above general formula (1) It can be converted into ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by ').

本発明の製造方法によって上記一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルは、各種の固体電解質材料又はイオン交換膜等に用いるポリマー用のモノマー成分として有用な物質である。
この固体電解質ポリマーは、例えば固体高分子電解質型燃料電池の電解質膜、触媒バインダーや、リチウム電池用膜、食塩電解用膜、水電解用膜、ハロゲン化水素酸電解用膜、酸素濃縮器用膜、温度センサー用膜、ガスセンサー用膜等として使用される。
以上の通り、本発明によれば、上記一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル及びその合成中間体を高収率で製造することができる。
The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) or the general formula (2 ′) by the production method of the present invention is used as a monomer component for polymers used in various solid electrolyte materials or ion exchange membranes. It is a useful substance.
This solid electrolyte polymer is, for example, an electrolyte membrane of a solid polymer electrolyte fuel cell, a catalyst binder, a membrane for a lithium battery, a membrane for salt electrolysis, a membrane for water electrolysis, a membrane for hydrohalic acid electrolysis, a membrane for an oxygen concentrator, Used as a temperature sensor film, a gas sensor film, and the like.
As described above, according to the present invention, the ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) or the general formula (2 ′) and a synthetic intermediate thereof can be produced in high yield.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例及び比較例において種々の物性は次の方法により測定した。
1.フッ素−19核磁気共鳴(19F−NMR)スペクトル
19F−NMRスペクトルは、測定装置として日本電子日本国製GSX−400型核磁気共鳴装置、溶媒として重クロロホルム、基準物質としてフレオン−11(CFCl)を使用した。
2.ガスクロマトグラフィー(GC)
以下の装置及び条件で行った。
装置:日本国島津製作所社製 GC−2010
カラム:・米国RESTEK社製 キャピラリーカラム RTX−200
(内径0.25mm、長さ60m、膜厚1μm)
・米国J&WScientific社製 キャピラリーカラム DB−1
(内径0.25mm、長さ30m、膜厚1μm)
キャリアガス:He
検出:FID
3.ガスクロマトグラフィーマススペクトル(GC−MS)
以下の装置及び条件で行った。
装置:日本国日本電子製Automass−Sun(商品名)
カラム:・米国RESTEK社製 キャピラリーカラム RTX−200
(内径0.25mm、長さ60m、膜厚1μm)
・米国J&WScientific社製 キャピラリーカラム DB−1
(内径0.25mm、長さ30m、膜厚1μm)
キャリアガス:He
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely in detail, this invention is not limited to these.
In the examples and comparative examples, various physical properties were measured by the following methods.
1. Fluorine-19 nuclear magnetic resonance (19 F-NMR) spectrum
For the 19 F-NMR spectrum, a JSX-400 nuclear magnetic resonance apparatus manufactured by JEOL Ltd. was used as a measuring apparatus, deuterated chloroform as a solvent, and Freon-11 (CFCl 3 ) as a reference substance.
2. Gas chromatography (GC)
The following apparatus and conditions were used.
Device: GC-2010 manufactured by Shimadzu Corporation, Japan
Column: Capillary column RTX-200 manufactured by RESTEK, USA
(Inner diameter 0.25mm, length 60m, film thickness 1μm)
-Capillary column DB-1 manufactured by J & WS Scientific, USA
(Inner diameter 0.25mm, length 30m, film thickness 1μm)
Carrier gas: He
Detection: FID
3. Gas chromatography mass spectrum (GC-MS)
The following apparatus and conditions were used.
Equipment: Automass-Sun (trade name) manufactured by JEOL, Japan
Column: Capillary column RTX-200 manufactured by RESTEK, USA
(Inner diameter 0.25mm, length 60m, film thickness 1μm)
-Capillary column DB-1 manufactured by J & WS Scientific, USA
(Inner diameter 0.25mm, length 30m, film thickness 1μm)
Carrier gas: He

実施例1
(I(CFIからCF=CFO(CFSOFの合成)
5L反応器に、アセトン2250mL、水750mL、及びI(CFI1000gを入れ、反応器を氷浴で冷却した。この反応器に、Na287gを15分間で5回に分けて加えた後、室温で2時間攪拌させた。反応混合物は19F−NMRより、I(CFIが57mol%残存し、I(CFSONaが36mol%、NaOS(CFSONaが7mol%生成していた。該反応混合物からアセトンとI(CFIを減圧留去すると、固体状の残渣が得られた。この残渣に水を加え、酢酸エチルで3回抽出し、これらの酢酸エチル抽出溶液を減圧濃縮すると茶色固体445gが得られた。
この固体は、19F−NMR(内部標準:CFCONa)によりI(CFSONaを0.79mol(収率36%)含有することがわかった。また、上記抽出操作後の水層には、19F−NMR(内部標準:CFCONa)によりNaOS(CFSONaを0.15mol(収率7%)含有することがわかった。
I(CFSONa
19F−NMR −61.9ppm(2F)、−114.2ppm(2F)、−122.2ppm(2F)、−131.1ppm(2F)
NaOS(CFSONa
19F−NMR −123.0ppm(4F)、−130.6ppm(4F)
ガス吹き込み管を備えた2Lの4つ口フラスコに、上記I(CFSONaを含む茶色固体445g(I(CFSONaを0.79mol含有)、及び水1000mLを加えて攪拌した。このフラスコを氷浴で冷却し、2層に分離するまで塩素を吹き込んだ。下層を分液すると、336gの液体が得られた。この液体は、19F−NMR(内部標準:C)によりI(CFSOClを0.787mol(収率99.7%)含有していることがわかった。
19F−NMR −61.6ppm(2F)、−105.8ppm(2F)、−114.3ppm(2F)、−120.0ppm(2F)
滴下ロート、還流冷却管を備えた2Lの4つ口フラスコに、KF187.8gとアセトニトリル700mLを加え、50℃に加熱した。このフラスコにI(CFSOCl665gを2時間かけて滴下した。滴下後、さらに50℃で2時間攪拌し、19F−NMRで反応終了を確認した。反応混合物に水を加えると2層に分離した。下層を分液後、蒸留精製(bp92℃、26.6kPa)すると、606.8gのI(CFSOFが得られた(収率94.9%)。
19F−NMR 44.0ppm(1F)、−61.6ppm(2F)、−109.6ppm(2F)、−114.6ppm(2F)、−121.1ppm(2F)
還流塔と温度計を備えた10Lの3つ口フラスコに、I(CFSOF5.26kgに65質量%の発煙硫酸7.2kgを加えて、常圧下、40時間加熱還流すると、反応混合物は2層に分離し、転化率は98%に到達した。上層を分液後、さらに濃硫酸で3回洗浄した。
Example 1
(Synthesis of CF 2 = CFO (CF 2 ) 4 SO 2 F from I (CF 2 ) 4 I)
A 5 L reactor was charged with 2250 mL of acetone, 750 mL of water, and 1000 g of I (CF 2 ) 4 I, and the reactor was cooled in an ice bath. To this reactor, 287 g of Na 2 S 2 O 4 was added in 5 portions over 15 minutes, and the mixture was stirred at room temperature for 2 hours. According to 19 F-NMR, 57 mol% of I (CF 2 ) 4 I remained, 36 mol% of I (CF 2 ) 4 SO 2 Na, and 7 mol% of NaO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Na were formed from 19 F-NMR. Was. Acetone and I (CF 2 ) 4 I were distilled off from the reaction mixture under reduced pressure to obtain a solid residue. Water was added to the residue, and the mixture was extracted 3 times with ethyl acetate. These ethyl acetate extracts were concentrated under reduced pressure to obtain 445 g of a brown solid.
This solid was found to contain 0.79 mol (yield 36%) of I (CF 2 ) 4 SO 2 Na by 19 F-NMR (internal standard: CF 3 CO 2 Na). The aqueous layer after the extraction operation contains 0.15 mol (yield 7%) of NaO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Na by 19 F-NMR (internal standard: CF 3 CO 2 Na). I understood it.
I (CF 2 ) 4 SO 2 Na
19 F-NMR -61.9 ppm (2F), -114.2 ppm (2F), -122.2 ppm (2F), -131.1 ppm (2F)
NaO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Na
19 F-NMR -123.0 ppm (4F), -130.6 ppm (4F)
Four-necked flask 2L equipped with a gas blowing tube, I (CF 2) 4 SO 2 brown solid 445g containing Na (I (CF 2) 0.79mol containing 4 SO 2 Na), and water 1000mL Added and stirred. The flask was cooled in an ice bath and blown with chlorine until separated into two layers. When the lower layer was separated, 336 g of liquid was obtained. This liquid was found to contain 0.787 mol (yield 99.7%) of I (CF 2 ) 4 SO 2 Cl by 19 F-NMR (internal standard: C 6 F 6 ).
19 F-NMR -61.6 ppm (2F), -105.8 ppm (2F), -114.3 ppm (2F), -120.0 ppm (2F)
To a 2 L four-necked flask equipped with a dropping funnel and a reflux condenser, 187.8 g of KF and 700 mL of acetonitrile were added and heated to 50 ° C. 665 g of I (CF 2 ) 4 SO 2 Cl was added dropwise to the flask over 2 hours. After the dropping, the mixture was further stirred at 50 ° C. for 2 hours, and completion of the reaction was confirmed by 19 F-NMR. When water was added to the reaction mixture, it was separated into two layers. After liquid separation of the lower layer, distillation purification (bp92 ° C., 26.6 kPa) yielded 606.8 g of I (CF 2 ) 4 SO 2 F (yield 94.9%).
19 F-NMR 44.0 ppm (1F), -61.6 ppm (2F), -109.6 ppm (2F), -114.6 ppm (2F), -121.1 ppm (2F)
To a 10 L three-necked flask equipped with a reflux tower and a thermometer, 7.2 kg of 65 mass% fuming sulfuric acid was added to 5.26 kg of I (CF 2 ) 4 SO 2 F, and heated under reflux for 40 hours under normal pressure. The reaction mixture was separated into two layers and the conversion reached 98%. The upper layer was separated, and further washed three times with concentrated sulfuric acid.

得られた液体は、蒸留精製(bp54℃、40kPa)により、FOC(CFSOF2.67kg(収率74.4%)が得られ、570gの蒸留残渣には19F−NMR(内部標準:C)よりFSOO(CFSOFが78.5質量%含まれていることが分かった。
FOC(CFSO
19F−NMR 44.3ppm(1F)、22.5ppm(1F)、−109.8ppm(2F)、−119.5ppm(2F)、−122.4ppm(2F)
FSOO(CFSO
19F−NMR 48.5ppm(1F)、43.6ppm(1F)、−85.0ppm(2F)、−109.8ppm(2F)、−122.0ppm(2F)、−126.2ppm(2F)
2Lのオートクレーブに、FOC(CFSOF1000g、テトラグライム40g、アジポニトリル400g、及びKF27.2gを入れ、0℃で攪拌しながら、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(HFPO)654gを6時間かけて導入した。反応後、過剰のHFPOを放圧し、内容物を分液して下層部分を取り出すと、1588gの液体が得られた。この液体は、GC、及び19F−NMR(内部標準:C)により、CFCF(COF)O(CFSOFを3.354mol(収率94.0%)、CFCF(COF)OCFCF(CF)O(CFSOFを0.036mol(収率1.0%)、未反応のFOC(CFSOFを0.157mol含有することがわかった。得られた液体は、蒸留精製(bp105℃、40kPa)により、1449gのCFCF(COF)O(CFSOF(収率91.0%)であった。
19F−NMR 44.0ppm(1F)、23.8ppm(1F)、−79.9ppm(1F)、−84.4ppm(3F)、−87.2ppm(1F)、−110.0ppm(2F)、−122.1ppm(2F)、−126.8ppm(2F)、−132.4ppm(1F)
滴下ロートと蒸留塔を備えた1Lの4つ口フラスコに乾燥した炭酸カリウム102gと、無水エチレングリコールジメチルエーテル135gを入れ、フラスコの内温が50℃以内になるようにCFCF(COF)O(CFSOF300gをゆっくり滴下した。発泡が止まってからさらに50℃で2時間攪拌後、19F−NMRにより完全に原料が中和され、CFCF(COK)O(CFSOFに変換したことを確認した。この反応混合物からエチレングリコールジメチルエーテルを減圧留去し、さらに残渣を140℃に加熱して減圧下で乾燥させた。乾燥させたCFCF(COK)O(CFSOFを含む残渣を減圧下190℃に加熱すると脱炭酸反応が起こり、222gの液体が留出した。留出した液体はGC、19F−NMR(内部標準:C)により、目的物であるCF=CFO(CFSOFが0.572mol(収率85.0%)、副生成物として再生成したCFCF(COF)O(CFSOFが0.007mol含有しており、[s]/[r+s]は、0.01であった。上記で得られた液体は、蒸留精製(bp92℃、40kPa)により、CF=CFO(CFSOF210g(収率82.2%)を得た。
19F−NMR: 43.8ppm(1F)、−87.0ppm(2F)、−110.0ppm(2F)、−116.9ppm(1F)、−122.2ppm(2F)、−124.4ppm(1F)、−127.0ppm(2F)、−138.4ppm(1F)
EI−MS:m/z 380,283,100,97,81
The liquid obtained was purified by distillation (bp 54 ° C., 40 kPa) to obtain 2.67 kg (yield 74.4%) of FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F, and 19 F-NMR ( internal standard: C 6 F 6) from FSO 2 O (CF 2) 4 SO 2 F was found to contain 78.5% by weight.
FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F
19 F-NMR 44.3 ppm (1F), 22.5 ppm (1F), -109.8 ppm (2F), -119.5 ppm (2F), -122.4 ppm (2F)
FSO 2 O (CF 2 ) 4 SO 2 F
19 F-NMR 48.5 ppm (1F), 43.6 ppm (1F), −85.0 ppm (2F), −109.8 ppm (2F), −122.0 ppm (2F), −126.2 ppm (2F)
A 2 L autoclave was charged with 1000 g of FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F, 40 g of tetraglyme, 400 g of adiponitrile, and 27.2 g of KF, and 654 g of hexafluoropropylene oxide (HFPO) was introduced over 6 hours while stirring at 0 ° C. did. After the reaction, excess HFPO was released, the contents were separated, and the lower layer portion was taken out to obtain 1588 g of liquid. According to GC and 19 F-NMR (internal standard: C 6 F 6 ), this liquid was 3.354 mol (yield 94.0%) of CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F, CF 3 CF (COF) OCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 4 SO 2 F is 0.036 mol (1.0% yield), and unreacted FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F is 0. It was found to contain 157 mol. The obtained liquid was 1449 g of CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F (yield 91.0%) by distillation purification (bp 105 ° C., 40 kPa).
19 F-NMR 44.0 ppm (1F), 23.8 ppm (1F), -79.9 ppm (1F), -84.4 ppm (3F), -87.2 ppm (1F), -110.0 ppm (2F), -122.1 ppm (2F), -126.8 ppm (2F), -132.4 ppm (1F)
102 g of dried potassium carbonate and 135 g of anhydrous ethylene glycol dimethyl ether are placed in a 1 L four-necked flask equipped with a dropping funnel and a distillation tower, and CF 3 CF (COF) O ( 300 g of CF 2 ) 4 SO 2 F was slowly added dropwise. After the foaming stopped, the mixture was further stirred at 50 ° C. for 2 hours, and 19 F-NMR confirmed that the raw material was completely neutralized and converted to CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) 4 SO 2 F. did. From this reaction mixture, ethylene glycol dimethyl ether was distilled off under reduced pressure, and the residue was further heated to 140 ° C. and dried under reduced pressure. When the residue containing dried CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) 4 SO 2 F was heated to 190 ° C. under reduced pressure, decarboxylation reaction occurred, and 222 g of liquid was distilled. The distilled liquid was 0.572 mol (yield: 85.0%) of the target product CF 2 = CFO (CF 2 ) 4 SO 2 F by GC and 19 F-NMR (internal standard: C 6 F 6 ). In addition, 0.007 mol of CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F regenerated as a by-product was contained, and [s] / [r + s] was 0.01. Liquid obtained above, purification by distillation (bp92 ℃, 40kPa) gave CF 2 = CFO (CF 2) 4 SO 2 F210g (82.2% yield).
19 F-NMR: 43.8 ppm (1F), -87.0 ppm (2F), -110.0 ppm (2F), -116.9 ppm (1F), -122.2 ppm (2F), -124.4 ppm (1F) ), -127.0 ppm (2F), -138.4 ppm (1F)
EI-MS: m / z 380, 283, 100, 97, 81

比較例1
500mLの3つ口フラスコにI(CFI50g、アセトン150mL、及び水50mLを入れ、フラスコを氷浴につけ、Na19gを少しずつ加えた後、室温で2時間攪拌させた。反応混合物を19F−NMRで測定すると、I(CFIが38mol%残存し、I(CFSONaが44mol%、NaOS(CFSONaが18mol%生成していた。反応混合物中の固形物をろ過で取り除き、さらにろ液からアセトンを留去し、残渣を得た。該残渣をガス吹き込み管を備えた500mLの3つ口フラスコに移し、さらに水200mLを加えた。フラスコを氷浴につけ、2層に分離するまで塩素を吹き込んだ。下層を分液すると、下層にはI(CFI、I(CFSOCl、ClOS(CFSOClを含む混合物が得られた。これらの混合物は蒸留操作を行ったが、I(CFI、I(CFSOCl、ClOS(CFSOClが混在して得られ、19F−NMR(内部標準:C)によりI(CFSOClは0.011mol(収率10%)含有していた。
Comparative Example 1
Three-neck flask 500mL I (CF 2) 4 I50g , put acetone 150 mL, and water 50 mL, The flask was immersed in an ice bath, it was added to Na 2 S 2 O 4 19 g portions and allowed to stir at room temperature for 2 hours It was. When measuring the reaction mixture with 19 F-NMR, I (CF 2) 4 it is left 38mol%, I (CF 2) 4 SO 2 Na is 44mol%, NaO 2 S (CF 2) 4 SO 2 Na is 18mol % Was produced. Solids in the reaction mixture were removed by filtration, and acetone was distilled off from the filtrate to obtain a residue. The residue was transferred to a 500 mL three-necked flask equipped with a gas blowing tube, and 200 mL of water was further added. The flask was placed in an ice bath and blown with chlorine until separated into two layers. When the lower layer was separated, a mixture containing I (CF 2 ) 4 I, I (CF 2 ) 4 SO 2 Cl, and ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl was obtained in the lower layer. These mixtures were subjected to distillation operation, and were obtained by mixing I (CF 2 ) 4 I, I (CF 2 ) 4 SO 2 Cl, ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl, and 19 F- According to NMR (internal standard: C 6 F 6 ), I (CF 2 ) 4 SO 2 Cl contained 0.011 mol (yield 10%).

比較例2
200mLのオートクレーブに、実施例1で得られた、FOC(CFSOF100g、テトラグライム45g、及びKF2.72gを入れ、0℃で攪拌しながら、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(HFPO)59.3gを6時間かけて導入した。反応後、内容物を分液して下層部分を取り出すと、136.2gの液体が得られた。この液体はGC、19F−NMR(内部標準:C)により、CFCF(COF)O(CFSOFを0.186mol(収率52.2%)、CFCF(COF)OCFCF(CF)O(CFSOFを0.055mol(収率15.3%)、CFCF(COF)O(CFCF(CF) O)(CFSOFを0.006mol(収率1.8%)、未反応のFOC(CFSOFを0.039mol含有していた。
Comparative Example 2
A 200 mL autoclave was charged with 100 g of FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F, 45 g of tetraglyme, and 2.72 g of KF obtained in Example 1, and stirred at 0 ° C. for 59. 3 g was introduced over 6 hours. After the reaction, the content was separated, and the lower layer portion was taken out to obtain 136.2 g of liquid. This liquid was measured by GC, 19 F-NMR (internal standard: C 6 F 6 ), CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 4 SO 2 F, 0.186 mol (yield 52.2%), CF 3 CF (COF) OCF 2 CF (CF 3 ) O (CF 2 ) 4 SO 2 F 0.055 mol (yield 15.3%), CF 3 CF (COF) O (CF 2 CF (CF 3 ) O) It contained 0.006 mol (yield 1.8%) of 2 (CF 2 ) 4 SO 2 F and 0.039 mol of unreacted FOC (CF 2 ) 3 SO 2 F.

比較例3
滴下ロートと蒸留塔を備えた200mLの4つ口フラスコに乾燥した炭酸ナトリウム16.4gと、無水エチレングリコールジメチルエーテル15mlを入れ、70℃で、実施例1で得られた30gのCFCF(COF)O(CFSOFをゆっくり滴下した。発泡が止まってからさらに70℃で2時間攪拌後、19F−NMRにより完全に原料が中和され、CFCF(CONa)O(CFSOFに変換したことを確認した。この反応混合物からエチレングリコールジメチルエーテルを減圧留去し、さらに残渣を120℃に加熱して減圧下で乾燥させた。乾燥させたCFCF(CONa)O(CFSOFを含む残渣を200℃まで加熱させると脱炭酸反応により18.9gの液体が留出した。留出した液体は19F−NMR(内部標準:C)により、CF=CFO(CFSOFが0.038mol(収率56.1%)、CFCF(COF)O(CFSOFが0.009mol含有しており、 [s]/[r+s]は、0.19であった。
Comparative Example 3
A 200 mL four-necked flask equipped with a dropping funnel and a distillation tower was charged with 16.4 g of dried sodium carbonate and 15 ml of anhydrous ethylene glycol dimethyl ether at 70 ° C. and 30 g of CF 3 CF (COF) obtained in Example 1. ) O (CF 2 ) 4 SO 2 F was slowly added dropwise. After the foaming stopped, the mixture was further stirred at 70 ° C. for 2 hours, and 19 F-NMR confirmed that the raw material was completely neutralized and converted to CF 3 CF (CO 2 Na) O (CF 2 ) 4 SO 2 F. did. From this reaction mixture, ethylene glycol dimethyl ether was distilled off under reduced pressure, and the residue was further heated to 120 ° C. and dried under reduced pressure. When the dried residue containing CF 3 CF (CO 2 Na) O (CF 2 ) 4 SO 2 F was heated to 200 ° C., 18.9 g of liquid was distilled by decarboxylation reaction. The distilled liquid was analyzed by 19 F-NMR (internal standard: C 6 F 6 ), and CF 2 = CFO (CF 2 ) 4 SO 2 F was 0.038 mol (yield 56.1%), CF 3 CF (COF ) O (CF 2 ) 4 SO 2 F contained 0.009 mol, and [s] / [r + s] was 0.19.

実施例2
蒸留塔と滴下ロートを備えた200mLの3つ口フラスコにスルホラン33.2g、及びKF6.05gを入れ、50℃に加熱しながら、実施例1で得られたFSOO(CFSOFを78.5質量%含有する蒸留残渣100gを滴下した。滴下後、さらに50℃で2時間加熱攪拌した後、蒸留精製を行うと、FCO(CFSOFが54.7g(収率95.1%)得られた。
Example 2
In a 200 mL three-necked flask equipped with a distillation column and a dropping funnel, 33.2 g of sulfolane and 6.05 g of KF were put, and while heating to 50 ° C., the FSO 2 O (CF 2 ) 4 SO obtained in Example 1 was used. the 2 F was added dropwise distillation residue 100g containing 78.5 wt%. After the dropwise addition, the mixture was further heated and stirred at 50 ° C. for 2 hours, and then purified by distillation to obtain 54.7 g (yield 95.1%) of FCO (CF 2 ) 3 SO 2 F.

実施例3
(I(CFIからCF=CFO(CFSOFの合成)
還流塔及び攪拌機を備えた1Lの3つ口フラスコにI(CFI300gとアセトン900mL及び水300mLを入れ、フラスコを氷浴につけ、Na96.9gを少しずつ加えた。2時間攪拌した後、反応混合物を19F−NMRで測定すると、I(CFSONaが36.6mol%、NaOS(CFSONaが8.4mol%生成していた。該反応混合物からアセトンを留去した後、水300mLを加えると2層に分離し、下層を分液するとI(CFIが159g回収された。また、上層は酢酸エチルで3回抽出した後、酢酸エチル溶液を減圧濃縮すると粘稠な液体が得られた。この液体は19F−NMR(内部標準:CFCONa)により、I(CFSONaを0.272mol含むことがわかった(収率36.6%)。
ガス吹き込み管を備えた1Lの3つ口フラスコに、上記I(CFSONaを含む液体を移し、さらに、水300mLを加えた。フラスコを氷浴につけ、塩素を吹き込んでいくと、2層に分離した。下層を分液すると97.7gの液体が得られた。この液体は、19F−NMRにより、I(CFSOClであることがわかった(収率92.8%)。
還流塔を備えた500mLフラスコに、上記で得られたI(CFSOCl97.7gとKF45.3gとアセトニトリル200mLを加え、50℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に水を加えると2層に分離した。下層を分液すると、86.1gの液体が得られ、19F−NMRによりI(CFSOFであることがわかった(収率92.0%)。
上記で得られたI(CFSOF86.1gに60質量%の発煙硫酸255gを加え、常圧下、60℃で19時間加熱すると、反応混合物は2層に分離し、転化率91%に到達した。上層を分液後、濃硫酸で洗浄した後、蒸留精製を行うと34.1gの液体が得られた。
Example 3
(Synthesis of CF 2 = CFO (CF 2 ) 3 SO 2 F from I (CF 2 ) 3 I)
A 1 L three-necked flask equipped with a reflux tower and a stirrer was charged with 300 g of I (CF 2 ) 3 I, 900 mL of acetone and 300 mL of water, the flask was placed in an ice bath, and 96.9 g of Na 2 S 2 O 4 was added little by little. . After stirring for 2 hours, when the reaction mixture was measured by 19 F-NMR, 36.6 mol% of I (CF 2 ) 3 SO 2 Na and 8.4 mol% of NaO 2 S (CF 2 ) 3 SO 2 Na were produced. It was. After acetone was distilled off from the reaction mixture, 300 mL of water was added to separate the two layers, and the lower layer was separated to recover 159 g of I (CF 2 ) 3 I. The upper layer was extracted three times with ethyl acetate, and then the ethyl acetate solution was concentrated under reduced pressure to obtain a viscous liquid. This liquid was found to contain 0.272 mol of I (CF 2 ) 3 SO 2 Na by 19 F-NMR (internal standard: CF 3 CO 2 Na) (yield 36.6%).
The liquid containing I (CF 2 ) 3 SO 2 Na was transferred to a 1 L three-necked flask equipped with a gas blowing tube, and 300 mL of water was further added. The flask was placed in an ice bath and chlorine was blown into two layers. When the lower layer was separated, 97.7 g of liquid was obtained. This liquid was found to be I (CF 2 ) 3 SO 2 Cl by 19 F-NMR (yield 92.8%).
To a 500 mL flask equipped with a reflux tower, 97.7 g of I (CF 2 ) 3 SO 2 Cl obtained above, 45.3 g of KF, and 200 mL of acetonitrile were added and stirred at 50 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, water was added to the reaction mixture to separate into two layers. When the lower layer was separated, 86.1 g of liquid was obtained, and it was found by 19 F-NMR that it was I (CF 2 ) 3 SO 2 F (yield 92.0%).
When 255 g of 60% by mass of fuming sulfuric acid was added to 86.1 g of I (CF 2 ) 3 SO 2 F obtained above and heated at 60 ° C. for 19 hours under normal pressure, the reaction mixture was separated into two layers, and the conversion rate was 91 % Reached. The upper layer was separated, washed with concentrated sulfuric acid, and then purified by distillation to obtain 34.1 g of liquid.

この液体は19F−NMRにより、FOC(CFSOFであることがわかった(収率62.0%)。
19F−NMR 44.3ppm(1F)、22.5ppm(1F)、−109.8ppm(2F)、−119.5ppm(2F)
100mLのオートクレーブに、FOC(CFSOF40g、テトラグライム5g、アジポニトリル15g、及びフッ化カリウム1.8gを入れ、0℃で攪拌しながら、38.5gのHFPOを、2時間かけて導入した。反応後、過剰のHFPOを放圧し、内容物を分液して下層部分を取り出した。得られた液体を蒸留して、CFCF(COF)O(CFSOF50.9g(収率74%)を得た。
滴下ロートと蒸留塔を備えた200mLの3つ口フラスコに乾燥した炭酸カリウム19.5gと、無水アセトニトリル50mLを入れ、40℃のオイルバスで加熱しながら、上記CFCF(COF)O(CFSOF50.9gをゆっくり滴下した。発泡が止まってからさらに40℃で2時間攪拌後、19F−NMRより完全に原料が中和され、CFCF(COK)O(CFSOFに変換したことを確認した。この反応混合物からアセトニトリルを減圧留去し、残渣を140℃に加熱して減圧下で乾燥させた。乾燥させたCFCF(COK)O(CFSOFを含む残渣を常圧下220℃まで加熱すると、脱炭酸反応が起こり、液体が留出した。さらに得られた液体は蒸留精製により、35.2gのCF=CFO(CFSOFを得た(収率83%)。
19F−NMR 43.8ppm(1F)、−86.7ppm(2F)、−110.0ppm(2F)、−116.6ppm(1F)、−124.1ppm(1F)、−125.6ppm(2F)、−138.5ppm(1F)
This liquid was found to be FOC (CF 2 ) 2 SO 2 F by 19 F-NMR (yield 62.0%).
19 F-NMR 44.3 ppm (1F), 22.5 ppm (1F), -109.8 ppm (2F), -119.5 ppm (2F)
A 100 mL autoclave is charged with 40 g of FOC (CF 2 ) 2 SO 2 F, 5 g of tetraglyme, 15 g of adiponitrile, and 1.8 g of potassium fluoride. While stirring at 0 ° C., 38.5 g of HFPO is added over 2 hours. Introduced. After the reaction, excess HFPO was released, the contents were separated, and the lower layer portion was taken out. The obtained liquid was distilled to obtain 50.9 g (yield 74%) of CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 3 SO 2 F.
A 200 mL three-necked flask equipped with a dropping funnel and a distillation tower is charged with 19.5 g of dried potassium carbonate and 50 mL of anhydrous acetonitrile, and the above CF 3 CF (COF) O (CF 2) 3 was slowly added dropwise SO 2 F50.9g. After the foaming stopped, after further stirring at 40 ° C. for 2 hours, it was confirmed by 19 F-NMR that the raw material was completely neutralized and converted to CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) 3 SO 2 F. did. Acetonitrile was distilled off from the reaction mixture under reduced pressure, and the residue was heated to 140 ° C. and dried under reduced pressure. When the residue containing dried CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) 3 SO 2 F was heated to 220 ° C. under normal pressure, a decarboxylation reaction occurred and a liquid was distilled. Further, the obtained liquid was purified by distillation to obtain 35.2 g of CF 2 ═CFO (CF 2 ) 3 SO 2 F (yield 83%).
19 F-NMR 43.8 ppm (1F), -86.7 ppm (2F), -110.0 ppm (2F), -116.6 ppm (1F), -124.1 ppm (1F), -125.6 ppm (2F) -138.5 ppm (1F)

実施例4
(I(CFIからCF=CFO(CFSOFの合成)
還流塔、攪拌機を備えた2Lの3つ口フラスコにI(CFI122gとアセトン450mL、水50mLを入れ、フラスコを氷浴につけ、Na48gを少しずつ加えた後、25℃で2時間攪拌した。反応混合物を19F−NMRで測定すると、I(CFSONaが68mol%、NaOS(CFSONaが6mol%生成していた。反応混合物からアセトンと水を留去した後、残渣にHFC43−10mee300mLを加え、固形物をろ過した。ろ液からHFC43−10meeを減圧留去させると、I(CFIが31.6g回収された。一方、固形物に500mLの水を加えた後、酢酸エチルで3回抽出した後、酢酸エチル溶液を減圧濃縮すると固体が得られた。この固体は、19F−NMR(内部標準:CFCONa)によりI(CFSONaを0.150mol含有していることがわかった(収率68%)。
ガス吹き込み管を備えた1Lの3つ口フラスコに、上記I(CFSONaを移し、水300mLを加え、フラスコを氷浴につけ、塩素を吹き込んでいくと、2層に分離した。下層を分液すると、75.1gの液体が得られた。この液体は19F−NMRにより、I(CFSOClであることがわかった(収率95.3%)。
還流塔を備えた500mLフラスコに、上記で得られたI(CFSOCl75.1gにKF24.8gとアセトニトリル150mLを加え、50℃で2時間攪拌した。反応終了後、反応混合物に水を加えると2層に分離した。下層を分液すると、66.8gの液体が得られた。この液体は19F−NMRにより、I(CFSOFであることがわかった(収率91.9%)。
I(CFSOF129gに60質量%の発煙硫酸269gを加え、常圧下、60℃で12時間、さらに80℃で13.5時間加熱すると、反応混合物は2層に分離し、転化率は100%に到達した。上層を分液後、濃硫酸で洗浄すると89gの液体が得られた。
Example 4
(Synthesis of CF 2 = CFO (CF 2 ) 6 SO 2 F from I (CF 2 ) 6 I)
Reflux tower, I 3-neck 2L flask equipped with a stirrer (CF 2) 6 I122g and acetone 450 mL, containing water 50 mL, with a flask in an ice bath, was added to Na 2 S 2 O 4 48g slightly, Stir at 25 ° C. for 2 hours. When measuring the reaction mixture with 19 F-NMR, I (CF 2) 6 SO 2 Na is 68mol%, NaO 2 S (CF 2) 6 SO 2 Na was produced 6 mol%. After acetone and water were distilled off from the reaction mixture, 300 mL of HFC43-10mee was added to the residue, and the solid was filtered. When HFC43-10mee was distilled off from the filtrate under reduced pressure, 31.6 g of I (CF 2 ) 6 I was recovered. On the other hand, 500 mL of water was added to the solid, and extracted three times with ethyl acetate, and then the ethyl acetate solution was concentrated under reduced pressure to obtain a solid. This solid was found to contain 0.150 mol of I (CF 2 ) 6 SO 2 Na by 19 F-NMR (internal standard: CF 3 CO 2 Na) (yield 68%).
The above I (CF 2 ) 6 SO 2 Na was transferred to a 1 L three-necked flask equipped with a gas blowing tube, 300 mL of water was added, the flask was placed in an ice bath, and chlorine was blown into it, and the two layers were separated. . When the lower layer was separated, 75.1 g of liquid was obtained. This liquid was found to be I (CF 2 ) 6 SO 2 Cl by 19 F-NMR (yield 95.3%).
In a 500 mL flask equipped with a reflux tower, 24.8 g of KF and 150 mL of acetonitrile were added to 75.1 g of I (CF 2 ) 6 SO 2 Cl obtained above, and the mixture was stirred at 50 ° C. for 2 hours. After completion of the reaction, water was added to the reaction mixture to separate into two layers. When the lower layer was separated, 66.8 g of liquid was obtained. This liquid was found to be I (CF 2 ) 6 SO 2 F by 19 F-NMR (yield 91.9%).
When 269 g of 60 wt% fuming sulfuric acid was added to 129 g of I (CF 2 ) 6 SO 2 F and heated at 60 ° C. for 12 hours and further at 80 ° C. for 13.5 hours, the reaction mixture was separated into two layers and converted The rate reached 100%. The upper layer was separated and washed with concentrated sulfuric acid to obtain 89 g of liquid.

この液体は、19F−NMRにより、FOC(CFSOFであることがわかった(収率93%)。
19F−NMR 44.3ppm(1F)、22.5ppm(1F)、−109.7ppm(2F)、−120.0ppm(2F)、−121.8ppm(2F)、−122.5ppm(2F)、−124.1ppm(2F)
200mLのオートクレーブに、FOC(CFSOF79g、テトラグライム7g、アジポニトリル35g、及び1.45gのフッ化カリウムを入れ、0℃で攪拌しながら、41.4gのHFPOを7時間かけて導入した。反応後、過剰のHFPOを放圧し、内容物を分液して下層部分を取り出した。得られた液体を蒸留して、CFCF(COF)O(CFSOF91.6g(収率81%)を得た。
窒素気流中、滴下ロートと蒸留塔を備えた500mLの3つ口フラスコに乾燥した炭酸カリウム31.9gと、無水エチレングリコールジメチルエーテル200mLを入れ、室温で上記CFCF(COF)O(CFSOF120gをゆっくり滴下した。そのまま室温で1時間攪拌し、さらに50℃で1時間攪拌後、19F−NMRより完全に原料が中和され、CFCF(COK)O(CFSOFに変換したことを確認した。反応混合物からエチレングリコールジメチルエーテルを減圧留去し、残渣を100℃に加熱して乾燥させた後、減圧下200℃に加熱すると脱炭酸反応が起こり液体が留出した。さらに得られた液体は蒸留精製により、94.3gのCF=CFO(CFSOFを得た(収率89%)。
19F−NMR 43.8ppm(1F)、−86.9ppm(2F)、−110.0ppm(2F)、−117.1ppm(1F)、−121.9ppm(2F)、−123.4ppm(2F)、−124.0ppm(2F)、−124.7ppm(1F)、−127.3ppm(2F)、−138.4ppm(1F)
EI−MS:m/z 480,100,97,81
This liquid was found to be FOC (CF 2 ) 5 SO 2 F by 19 F-NMR (yield 93%).
19 F-NMR 44.3 ppm (1F), 22.5 ppm (1F), −109.7 ppm (2F), −120.0 ppm (2F), −121.8 ppm (2F), −122.5 ppm (2F), -124.1 ppm (2F)
A 200 mL autoclave is charged with 79 g of FOC (CF 2 ) 5 SO 2 F, 7 g of tetraglyme, 35 g of adiponitrile, and 1.45 g of potassium fluoride, and 41.4 g of HFPO is added over 7 hours while stirring at 0 ° C. Introduced. After the reaction, excess HFPO was released, the contents were separated, and the lower layer portion was taken out. The obtained liquid was distilled to obtain 91.6 g (yield 81%) of CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) 6 SO 2 F.
In a nitrogen stream, 31.9 g of dried potassium carbonate and 200 mL of anhydrous ethylene glycol dimethyl ether are placed in a 500 mL three-necked flask equipped with a dropping funnel and a distillation tower, and the above CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) is added at room temperature. the 6 SO 2 F120g was slowly added dropwise. The mixture was stirred at room temperature for 1 hour and further stirred at 50 ° C. for 1 hour, and then the raw material was completely neutralized by 19 F-NMR and converted to CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) 6 SO 2 F. It was confirmed. Ethylene glycol dimethyl ether was distilled off from the reaction mixture under reduced pressure, and the residue was heated to 100 ° C. and dried, and then heated to 200 ° C. under reduced pressure to cause decarboxylation and liquid was distilled. Further, 94.3 g of CF 2 ═CFO (CF 2 ) 6 SO 2 F was obtained from the obtained liquid by distillation purification (yield 89%).
19 F-NMR 43.8 ppm (1F), -86.9 ppm (2F), -110.0 ppm (2F), -117.1 ppm (1F), -121.9 ppm (2F), -123.4 ppm (2F) -122.0 ppm (2F), -124.7 ppm (1F), -127.3 ppm (2F), -138.4 ppm (1F)
EI-MS: m / z 480, 100, 97, 81

実施例5
I(CFIとNaの反応後の分離精製方法を以下のように変更した以外は実施例1と同様にして反応を行った。すなわち、I(CFIとNaの反応終了後、反応混合物からアセトンを留去した後、水を加えると2層に分離し、下層を分液するとI(CFIが546g回収された。また、上層に酢酸エチルを加えて、酢酸エチルで3回抽出した後、これらの酢酸エチル溶液を減圧濃縮すると茶色固体が得られ、19F−NMR(内部標準:CFCONa)により、I(CFSONaが0.79mol(収率36%)含有していることがわかった。
Example 5
The reaction was performed in the same manner as in Example 1 except that the separation and purification method after the reaction of I (CF 2 ) 4 I and Na 2 S 2 O 4 was changed as follows. That is, after completion of the reaction of I (CF 2 ) 4 I and Na 2 S 2 O 4 , acetone was distilled off from the reaction mixture, and then water was added to separate the two layers. When the lower layer was separated, I (CF 2 ) 546 g of 4 I was recovered. In addition, ethyl acetate was added to the upper layer, followed by extraction three times with ethyl acetate, and then the ethyl acetate solution was concentrated under reduced pressure to obtain a brown solid. By 19 F-NMR (internal standard: CF 3 CO 2 Na), It was found that 0.79 mol (yield 36%) of I (CF 2 ) 4 SO 2 Na was contained.

実施例6
ガス吹き込み管を備えた1Lの4つ口フラスコに、実施例1で分離したNaOS(CFSONa0.15molとNaIを含む900gの水溶液を入れ、氷浴中で塩素を吹き込むと固体が生成し懸濁状態となった。生成した固体は、沃素とClOS(CFSOClであることが19F−NMRで確認された。この懸濁液に酢酸エチルを加えると沃素とClOS(CFSOClは溶解した後、2層に分離した。この酢酸エチル層は19F−NMRによりI(CFIであることが確認された。酢酸エチル層を分離した後、常圧下で蒸留精製を行い、I(CFIが65.7g得られた(NaOS(CFSONaを出発原料とした場合、収率94%)。
ClOS(CFSOCl
19F−NMR −105.6ppm(4F)、−120.3ppm(4F)
Example 6
A 1 L four-necked flask equipped with a gas blowing tube is charged with 900 g of an aqueous solution containing 0.15 mol of NaO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Na and NaI separated in Example 1, and chlorine is blown in an ice bath. A solid was formed and became a suspended state. It was confirmed by 19 F-NMR that the produced solid was iodine and ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl. When ethyl acetate was added to this suspension, iodine and ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl were dissolved and then separated into two layers. This ethyl acetate layer was confirmed to be I (CF 2 ) 4 I by 19 F-NMR. After separating the ethyl acetate layer, distillation purification was performed under normal pressure to obtain 65.7 g of I (CF 2 ) 4 I (when NaO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Na was used as a starting material, 94%).
ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl
19 F-NMR -105.6 ppm (4F), -120.3 ppm (4F)

実施例7
100mLの3つ口フラスコに、実施例6で得られたClOS(CFSOCl3.2g(8.06mmol)、沃素2.05g(8.06mmol)、及び酢酸エチル10mLを入れ、室温3時間攪拌した。この反応混合物には19F−NMRにより、I(CFIが8mol%、I(CFSOClが64mol%、ClOS(CFSOClが20mol%含まれていることがわかった。
Example 7
A 100 mL three-necked flask was charged with 3.2 g (8.06 mmol) of ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl obtained in Example 6, 2.05 g (8.06 mmol) of iodine, and 10 mL of ethyl acetate. And stirred at room temperature for 3 hours. By 19 F-NMR in the reaction mixture, I (CF 2) 4 I is included 8mol%, I (CF 2) 4 SO 2 Cl is 64mol%, ClO 2 S (CF 2) 4 SO 2 Cl is 20 mol% I found out.

実施例8
100mLの3つ口フラスコに、実施例6で得られたClOS(CFSOCl3.2g(8.06mmol)、沃素4.10g(16.1mmol)、及び酢酸エチル10mLを入れ、室温3時間攪拌した。この反応混合物は19F−NMRにより、転化率100%でI(CFIに変換していることが確認された。
Example 8
A 100 mL three-necked flask was charged with 3.2 g (8.06 mmol) of ClO 2 S (CF 2 ) 4 SO 2 Cl obtained in Example 6, 4.10 g (16.1 mmol) of iodine, and 10 mL of ethyl acetate. And stirred at room temperature for 3 hours. This reaction mixture was confirmed by 19 F-NMR to be converted to I (CF 2 ) 4 I at a conversion rate of 100%.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

本発明の製造方法により得られる上記一般式(2)又は一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテル及びその合成中間体は、燃料電池や食塩電解プロセスに有用なフッ素系固体電解質ポリマーの原料として用いられる。   The ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2) or the general formula (2 ′) obtained by the production method of the present invention and its synthetic intermediate are fluorine-based compounds useful for fuel cells and salt electrolysis processes. Used as a raw material for solid electrolyte polymers.

Claims (22)

原料として、下記一般式(1’)
X(CF2mSO2F (1’)
(XはI又はBrから選ばれるハロゲン原子、mは3〜10の整数である。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドから下記一般式(2’)
CF2=CFO(CF2CF(CF3)O)n’(CF2mSO2F (2’)
(n’は0〜2の整数であり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法であって、以下の工程(a’)〜(c’)を含む上記方法:
(a’)上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを酸化剤で処理して下記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を製造する工程、
FCO(CF2m-1SO2F (3’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
(b’)工程(a’)で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物とヘキサフルオロプロピレンオキシドを反応させて下記一般式(4’)で表される酸フルオリド化合物を製造する工程、及び
CF3CF(COF)O(CF2CF(CF3)O)n’(CF2mSO2F (4’)
(n’は上記一般式(2’)と同じであり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
(c’)工程(b’)で得られた上記一般式(4’)で表される酸フルオリド化合物を上記一般式(2’)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルに変換する工程。
As a raw material, the following general formula (1 ′)
X (CF 2 ) m SO 2 F (1 ′)
(X is a halogen atom selected from I and Br, and m is an integer of 3 to 10.)
From ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the following general formula (2 ′)
CF 2 = CFO (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (2 ′)
(N ′ is an integer of 0 to 2, and m is the same as in the general formula (1 ′).)
A method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the following method, which comprises the following steps (a ′) to (c ′):
(A ′) A step of producing an ω-fluorosulfonyl compound represented by the following general formula (3 ′) by treating the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ′) with an oxidizing agent. ,
FCO (CF 2 ) m-1 SO 2 F (3 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
(B ′) An acid represented by the following general formula (4 ′) by reacting the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) with hexafluoropropylene oxide. Step of producing a fluoride compound, and CF 3 CF (COF) O (CF 2 CF (CF 3 ) O) n ′ (CF 2 ) m SO 2 F (4 ′)
(N ′ is the same as the general formula (2 ′), and m is the same as the general formula (1 ′).)
(C ′) A step of converting the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ′) obtained in the step (b ′) to an ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the general formula (2 ′). .
前記工程(a’)で使用される酸化剤がSO3又は発煙硫酸である、請求項1に記載の方法。The method according to claim 1, wherein the oxidizing agent used in step (a ′) is SO 3 or fuming sulfuric acid. 前記工程(a’)で得られた、少なくとも上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物、及び副生成物である下記一般式(5’)
FSO2O(CF2mSO2F (5’)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるスルホニルフルオリド化合物を含む反応混合物を、
1’)アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させて、該反応混合物中の上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物に変換し、
2’)次いで、1’)の操作で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を工程(b’)に使用する
請求項2に記載の方法。
At least the ω-fluorosulfonyl compound represented by the above general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) and the following general formula (5 ′) which is a by-product.
FSO 2 O (CF 2 ) m SO 2 F (5 ′)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
A reaction mixture containing a sulfonyl fluoride compound represented by
1 ′) A sulfonyl fluoride compound represented by the above general formula (5 ′) in the reaction mixture by contacting with an alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base is converted into the above general formula (3 ′). Converted to an ω-fluorosulfonyl compound represented by
The method according to claim 2, wherein the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained by the operation 2 ′) and 1 ′) is used in the step (b ′).
前記工程(a’)で得られた、少なくとも上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物、及び副生成物である上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を含む反応混合物から、
3’)上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を分離除去し、
4’)その結果得られた反応残渣中の上記一般式(5’)で表されるスルホニルフルオリド化合物を、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はルイス塩基と接触させて、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物に変換し、
5’)次いで、上記工程4’)で得られた上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物を、前記工程(b’)に使用する、
請求項2に記載の方法。
At least the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step (a ′) and the sulfonyl fluoride compound represented by the general formula (5 ′) as a by-product. From a reaction mixture comprising
3 ′) separating and removing the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′),
4 ′) The sulfonyl fluoride compound represented by the above general formula (5 ′) in the resulting reaction residue is brought into contact with an alkali metal salt, alkaline earth metal salt, or Lewis base, and the above general formula Converted to an ω-fluorosulfonyl compound represented by (3 ′),
5 ′) Next, the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) obtained in the step 4 ′) is used in the step (b ′).
The method of claim 2.
前記(b’)工程が、上記一般式(3’)で表されるω−フルオロスルホニル化合物とヘキサフルオロプロピレンオキシドをフッ素イオン含有化合物の存在下、下記一般式(6)
1O(R2O)p1 (6)
(R1は炭素数1〜5のアルキル基であり、R2はC24又はC36である。pは0〜10の整数である。)
で表されるエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒存在下で反応させることを含む、上記一般式(4’)においてn’=0である下記一般式(4”)
CF3CF(COF)O(CF2mSO2F (4”)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表される酸フルオリド化合物を製造する工程である、請求項1に記載の方法
In the step (b ′), the ω-fluorosulfonyl compound represented by the general formula (3 ′) and hexafluoropropylene oxide are represented by the following general formula (6) in the presence of a fluorine ion-containing compound.
R 1 O (R 2 O) p R 1 (6)
(R 1 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, R 2 is C 2 H 4 or C 3 H 6. P is an integer of 0 to 10)
The following general formula (4 ″) in which n ′ = 0 in the above general formula (4 ′), which comprises reacting in the presence of a mixed solvent of an ether solvent and a carboxylic acid dinitrile solvent
CF 3 CF (COF) O (CF 2 ) m SO 2 F (4 ″)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
The method of Claim 1 which is a process of manufacturing the acid fluoride compound represented by these.
上記一般式(6)で表されるエーテル系溶媒とカルボン酸ジニトリル系溶媒の混合溶媒中に占める該カルボン酸ジニトリル系溶媒の質量割合が30質量%以上99質量%以下である請求項5記載の方法。  The mass ratio of the carboxylic acid dinitrile solvent in the mixed solvent of the ether solvent and the carboxylic acid dinitrile solvent represented by the general formula (6) is 30% by mass or more and 99% by mass or less. Method. 前記(c’)工程が、上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物をカルボン酸塩に変換し、次いで該カルボン酸塩を熱分解して、上記一般式(2’)においてn’=0である下記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルを製造する方法であって、目的生成物である下記一般式(2”)で表されるω−フルオロスルホニルペルフルオロアルキルビニルエーテルの生成モル数をr、副生成物として再生成した上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物の生成モル数をsとした場合、[s]/[r+s]で表される副生成物の生成割合が0.1以下で反応を実施することを特徴とする工程である、請求項1に記載の方法
CF2=CFO(CF2mSO2F (2”)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
In the step (c ′), the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″) is converted into a carboxylate, and then the carboxylate is thermally decomposed. In the general formula (2 ′), n A method for producing ω-fluorosulfonylperfluoroalkyl vinyl ether represented by the following general formula (2 ″) in which “= 0”, wherein the target product is ω-fluoro represented by the following general formula (2 ″). When the number of moles of sulfonyl perfluoroalkyl vinyl ether formed is r and the number of moles of acid fluoride compound represented by the above general formula (4 ″) regenerated as a by-product is s, [s] / [r + s] The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out at a production ratio of the by-product represented by 0.1 or less.
CF 2 = CFO (CF 2 ) m SO 2 F (2 ″)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
上記一般式(4”)で表される酸フルオリド化合物から誘導されるカルボン酸塩が下記一般式(7)で表されるカリウム塩であり、かつ、該カルボン酸塩の熱分解を無溶媒で行う、請求項7に記載の方法。
CF3CF(CO2K)O(CF2mSO2F (7)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
The carboxylate salt derived from the acid fluoride compound represented by the general formula (4 ″) is a potassium salt represented by the following general formula (7), and thermal decomposition of the carboxylate is carried out without solvent. The method of claim 7, wherein the method is performed.
CF 3 CF (CO 2 K) O (CF 2 ) m SO 2 F (7)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
カルボン酸塩の熱分解を、該カルボン酸塩を固相状態に保ちながら行う、請求項7又は8に記載の方法。  The method according to claim 7 or 8, wherein the thermal decomposition of the carboxylate is carried out while keeping the carboxylate in a solid phase. 上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドが、下記工程(i)〜(iv)により得られる、請求項1に記載の方法:
(i)下記一般式(8)
X(CF2mX (8)
(X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンをアルカリ金属塩型、アルカリ土類金属塩型、第4級アンモニウム塩型、又は第4級ホスホニウム塩型の何れかから選ばれる亜ジチオン酸塩と混合、攪拌して、下記一般式(9)
X(CF2mSO2M (9)
(式中、Mは、Ma、Mb1/2、第4級アンモニウムラジカル又は第4級ホスホニウムラジカルであり、Maはアルカリ金属、Mbはアルカリ土類金属である。X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を製造する工程、
(ii)工程(i)で得られた反応混合物から上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離する工程、
(iii)工程(ii)で得られた上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を塩素化剤で処理して下記一般式(10)
X(CF2mSO2Cl (10)
(X及びmは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造する工程、及び
(iv)工程(iii)で得られた上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドをフッ素イオン含有化合物で処理して、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する工程。
The method according to claim 1, wherein the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 ') is obtained by the following steps (i) to (iv):
(I) The following general formula (8)
X (CF 2 ) m X (8)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
A dithionite selected from an alkali metal salt type, an alkaline earth metal salt type, a quaternary ammonium salt type, and a quaternary phosphonium salt type. After mixing and stirring, the following general formula (9)
X (CF 2 ) m SO 2 M (9)
(In the formula, M is Ma, Mb 1/2 , a quaternary ammonium radical or a quaternary phosphonium radical, Ma is an alkali metal, and Mb is an alkaline earth metal. X and m are the above general formulas ( Same as 1 ').
A process for producing an ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by:
(Ii) separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the reaction mixture obtained in step (i),
(Iii) The ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the above general formula (9) obtained in step (ii) is treated with a chlorinating agent to give the following general formula (10)
X (CF 2 ) m SO 2 Cl (10)
(X and m are the same as those in the general formula (1 ′).)
A step of producing ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by formula (iv), and (iv) a fluorinated ion-containing compound of ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) obtained in step (iii) The process of manufacturing omega-haloperfluoroalkyl sulfonyl fluoride represented by the said General formula (1 ') by processing by.
前記工程(ii)が、工程(i)の反応で得られた少なくとも上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩及び副生成物である下記一般式(11)
MO2S(CF2mSO2M (11)
(Mは上記一般式(9)と同じであり、mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む反応混合物から上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出分離する操作を含む、請求項10に記載の方法。
The step (ii) is at least the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) obtained by the reaction of the step (i) and a by-product of the following general formula (11)
MO 2 S (CF 2 ) m SO 2 M (11)
(M is the same as the general formula (9), and m is the same as the general formula (1 ′).)
The method comprises the step of extracting and separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the reaction mixture containing the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by formula (9): The method described.
前記工程(ii)が、下記工程(ii−1)及び工程(ii−2)を含む工程である請求項10に記載の方法。
(ii−1)前記工程(i)で得られた少なくとも未反応の上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン、目的化合物である上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩、及び副生成物である上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む反応混合物から、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカンを除去する工程、
(ii−2)上記工程(ii−1)で得られた少なくとも上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩及び上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩を含む混合物から、上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を抽出分離する工程。
The method according to claim 10, wherein the step (ii) includes the following step (ii-1) and step (ii-2).
(Ii-1) At least unreacted α, ω-dihaloperfluoroalkane obtained in the step (i) and represented by the general formula (9), which is the target compound. From the reaction mixture containing ω-haloperfluoroalkylsulfinate and perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate represented by the general formula (11) as a by-product, the above formula (8) Removing the represented α, ω-dihaloperfluoroalkane,
(Ii-2) At least the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) obtained in the step (ii-1) and the perfluoroalkyl-α represented by the general formula (11) Extracting and separating the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) from the mixture containing ω-bissulfinate.
上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去
した後の反応残渣を塩素化剤で処理する操作により上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
The α, ω-di represented by the above general formula (8) is obtained by treating the reaction residue after separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) with a chlorinating agent. A haloperfluoroalkane and / or an ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced and reused in the step (i) and / or the step (iv). The method as described in any one of.
上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去した後の、少なくとも上記一般式(11)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルフィン酸塩及び無機沃化物又は無機臭化物から選ばれる少なくとも一方の無機塩を含有する反応残渣を溶解した水溶液を塩素化剤で処理し、沃素又は臭素の少なくとも一方と下記一般式(12)
ClO2S(CF2mSO2Cl (12)
(mは上記一般式(1’)と同じである。)
で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを生成させ、次いで、当該反応混合物を水難溶性有機溶媒で抽出処理することにより、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造・分離し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。
After separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9), at least the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfinate and the inorganic iodine represented by the general formula (11) are removed. An aqueous solution in which a reaction residue containing at least one inorganic salt selected from a chloride or an inorganic bromide is dissolved is treated with a chlorinating agent, and at least one of iodine or bromine and the following general formula (12):
ClO 2 S (CF 2 ) m SO 2 Cl (12)
(M is the same as in the general formula (1 ′).)
Perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the following formula, and then the reaction mixture is extracted with a poorly water-soluble organic solvent, whereby α, ω-diform represented by the general formula (8) is obtained. The haloperfluoroalkane and / or the ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the general formula (10) is produced and separated, and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). The method as described in any one of -12.
上記一般式(9)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルフィン酸塩を分離除去した後の反応残渣を、塩素化剤で処理することにより上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを製造し、次いで当該ペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを沃素又は臭素と反応させて、上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造、分離し、これらを工程(i)及び/又は工程(iv)に再使用する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。  By treating the reaction residue after separating and removing the ω-haloperfluoroalkylsulfinate represented by the general formula (9) with a chlorinating agent, the perfluoroalkyl-α represented by the general formula (12) is obtained. , Ω-bissulfonyl chloride, and then reacting the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride with iodine or bromine to produce α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the general formula (8) and The omega-haloperfluoroalkyl sulfonyl chloride represented by the said General formula (10) is manufactured, isolate | separated, and these are reused for process (i) and / or process (iv). The method according to claim 1. 上記一般式(12)で表されるペルフルオロアルキル−α,ω−ビススルホニルクロリドを沃素又は臭素と反応させることを含む上記一般式(8)で表されるα,ω−ジハロペルフルオロアルカン及び/又は上記一般式(10)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルクロリドを製造し、これらを前記工程(i)及び/又は工程(iv)で再使用する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法An α, ω-dihaloperfluoroalkane represented by the above general formula (8) comprising reacting the perfluoroalkyl-α, ω-bissulfonyl chloride represented by the general formula (12) with iodine or bromine; Alternatively, ω-haloperfluoroalkylsulfonyl chloride represented by the above general formula (10) is produced , and these are reused in the step (i) and / or the step (iv). The method according to item . 上記一般式(1’)〜(5’)、(7)〜(12)、(2”)、及び(4”)で表される化合物において、mは4〜8の整数である請求項1及び請求項2〜16のいずれか1項に記載の方法。  2. In the compounds represented by the general formulas (1 ′) to (5 ′), (7) to (12), (2 ″), and (4 ″), m is an integer of 4 to 8. And the method according to any one of claims 2 to 16. 上記一般式(1’)〜(5’)、(7)〜(12)、(2”)、及び(4”)で表される化合物において、mは4〜6の整数である請求項1及び請求項2〜16のいずれか1項に記載の方法。  2. In the compounds represented by the general formulas (1 ′) to (5 ′), (7) to (12), (2 ″), and (4 ″), m is an integer of 4 to 6. And the method according to any one of claims 2 to 16. 上記一般式(2’)、及び(4’)で表される化合物において、n又はn’が0である請求項1〜4、10〜15及び17〜18のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 4, 10 to 15, and 17 to 18, wherein n or n 'is 0 in the compounds represented by the general formulas (2') and (4 '). . 上記一般式(1’)、及び(8)〜(10)で表される化合物において、Xが沃素原子である請求項1〜4及び10〜18のいずれか1項に記載の方法。  The method according to any one of claims 1 to 4 and 10 to 18, wherein in the compounds represented by the general formulas (1 ') and (8) to (10), X is an iodine atom. 請求項10に記載の工程(i)〜(iv)を含む、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する方法。  A method for producing an ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 '), comprising the steps (i) to (iv) according to claim 10. 請求項11〜15のいずれか1項に記載の工程を含む、上記一般式(1’)で表されるω−ハロペルフルオロアルキルスルホニルフルオリドを製造する方法。  A method for producing an ω-haloperfluoroalkylsulfonyl fluoride represented by the general formula (1 '), comprising the step according to any one of claims 11 to 15.
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