JP6288094B2 - 含フッ素化合物の製造方法 - Google Patents
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Description
工程(1):2官能アルコールにモノアシルフルオリドを反応させて部分フッ素化エステルを得る工程。
工程(2):フッ素化反応により、部分フッ素化エステルからペルフルオロエステルを得る工程。
工程(3):ペルフルオロエステルの分解反応により、ジアシルフルオリド類を得る工程。
前記化合物(3)を液相中でフッ素化して下式(4)で表される化合物(4)を得る工程(II)と、を有することを特徴とする含フッ素化合物の製造方法。
HOCH2−RA−CH2OH・・・(1)
X1C(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(2)
(RD)(RC)(RB)C−C(=O)OCH2−RA−CH2OC(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(3)
(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)OCF2−RAF−CF2OC(=O)−C(RBF)(RCF)(RDF)・・・(4)
ただし、
RA:2価飽和炭化水素基または部分ハロゲン化2価飽和炭化水素基である。
RB、RC、RD:RBは、RBFと同一の含フッ素1価有機基、フッ素化反応によってRBFになる1価有機基、水素原子およびハロゲン原子のいずれかであり、RCは、RCFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRCFになる1価有機基であり、RDは、RDFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRDFになる1価有機基である。
X1:ハロゲン原子である。
RAF:RAの水素原子のすべてがフッ素置換された基である。
RBF:RBが水素原子である場合、RBFはフッ素原子であり、RBがハロゲン原子である場合、RBFはRBと同一のハロゲン原子である。RBが水素原子およびハロゲン原子のいずれでもない場合、RBFはRBと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRBがフッ素置換された基である。
RCF:RCFはRCと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRCがフッ素置換された基である。
RDF:RDFはRDと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRDがフッ素置換された基である。
[3]前記RAが(CH2)nであり、RAFが(CF2)nである(ただし、nは1〜10の整数。)、[1]または[2]の含フッ素化合物の製造方法。
[4]前記RBおよびRBFがフッ素原子であり、前記RCおよびRCFが同一であってかつ炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基であり、かつ、前記RDおよびRDFが同一であってかつ炭素数1のペルフルオロアルキル基、炭素数2〜6のペルフルオロアルコキシ基またはエーテル性酸素原子を1つ有する炭素数4〜8のペルフルオロアルコキシ基である、[1]〜[3]のいずれかの含フッ素化合物の製造方法。
[6]前記工程(II)において、フッ素化をフッ素化反応溶媒を含む前記液相中で行い、前記フッ素化反応溶媒が、C−H結合を含まないエーテル性酸素原子を含む含フッ素溶媒である、[1]〜[5]のいずれかの含フッ素化合物の製造方法。
[7]前記含フッ素溶媒が、(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)Fである(ただし、RBF、RCFおよびRDFは前記に同じ。)、[6]の含フッ素化合物の製造方法。
FC(=O)−RAF−C(=O)F・・・(5)
(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)F・・・(6)
[9]前記工程(II)において、フッ素化をフッ素化反応溶媒を含む前記液相中で行い、前記フッ素化反応溶媒が、前記化合物(5)および前記化合物(6)の1種以上である、[8]の含フッ素化合物の製造方法。
FC(=O)−CF(CF3)−O−CF2−RAF−C(=O)F・・・(7)
F2C=CF−O−QAF−CF=CF2・・・(8)
ただし、
RAF:上記と同じ意味を示す。
QAF:RAFの炭素数が1の場合、QAFは単結合である。RAFの炭素数が2以上の場合、QAFはRAFよりも炭素数が1つ少なく、2価飽和炭化水素基または部分ハロゲン化2価飽和炭化水素基の水素原子のすべてがフッ素置換された基である。
HO−R・・・(9)
R−OC(=O)−RAF−C(=O)O−R・・・(10)
ただし、Rは、−CH3、−CH2CH3および−CH(CH3)2から選ばれる基である。
FC(=O)−CF(CF3)−O−CF2−RAF−C(=O)F・・・(7)
F2C=CF−O−RAF−C(=O)OR1・・・(11)
ただし、
RAF:上記と同じ意味を示す。
R1:炭素数1〜10のアルキル基を示す。
[14]前記[12]の方法で化合物(11)を得て、次いで化合物(11)を重合させる、含フッ素重合体の製造方法。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
本明細書における「ハロゲン」とは、フッ素、塩素、臭素およびヨウ素をいう。
本明細書における「ハロゲン化」とは、ハロゲン原子ではない原子(たとえば、炭素原子に結合した水素原子)をハロゲン原子に置換すること、炭素原子に結合した基(たとえば、炭素原子に結合した水酸基)をハロゲン原子に置換すること、および、ハロゲン原子を有しない原子団(たとえば、二重結合や三重結合を形成している2つの炭素原子からなる原子団)にハロゲン原子を付加すること、をいう。なお、ハロゲン原子を別のハロゲン原子に置換することを置換したハロゲン原子の名のハロゲン化ということもある(たとえば、フッ素化とは、塩素原子等をフッ素原子に置換することを意味することもある)。
本明細書における「ハロゲン化されうる」基とは、ハロゲン化反応によりハロゲン化されうる、原子、基および原子団の少なくともいずれかを有する基をいう。
本明細書における「ハロゲン化基」とは、ハロゲン化されうる基を有する有機基がハロゲン化されて生じた有機基をいう。たとえば、ハロゲン化炭化水素基とは、炭化水素基がハロゲン化されて生じた有機基である。
「部分ハロゲン化基」とは、ハロゲン化基であってかつハロゲン化されうる基が存在する基である。
「ペルハロゲン化基」とは、ハロゲン化基であってかつハロゲン化されうる基が存在しない基である。
「含フッ素ペルハロゲン化基」とは、ハロゲン原子の少なくとも一部がフッ素原子であるペルハロゲン化基をいう。
同様に、「フッ素化」とは、本発明における工程(II)のフッ素化反応によるフッ素化をいう。
以下の本明細書における「フッ素化されうる」有機基とは、本発明における工程(II)のフッ素化反応によりフッ素化されうる、原子、基および原子団の少なくともいずれかを有する有機基をいう。
ハロゲン化(ヘテロ原子含有炭化水素)基とは、ヘテロ原子含有炭化水素基がハロゲン化された基である。ペルハロゲン化(ヘテロ原子含有炭化水素)基とは、ハロゲン化されうる基が存在しないハロゲン化(ヘテロ原子含有炭化水素)基であり、部分ハロゲン化(ヘテロ原子含有炭化水素)基とは、ハロゲン化されうる基が存在するハロゲン化(ヘテロ原子含有炭化水素)基である。
以下、各工程について説明する。
工程(I)は、下記の化合物(1)と下記の化合物(2)とを反応させて下記の化合物(3)(ただし、フッ素含有量が30質量%以上である。)を得る工程である。
X1C(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(2)
(RD)(RC)(RB)C−C(=O)OCH2−RA−CH2OC(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(3)
RAは、2価飽和炭化水素基または部分ハロゲン化2価飽和炭化水素基である。RAは、エーテル性酸素原子等のヘテロ原子を有しない。RAがエーテル性酸素原子等のヘテロ原子を有しないと、後述の工程(II)において化合物(3)が分解しにくい。そのため、工程(II)の目的物である化合物(4)の収率が優れる。後述の工程(II)における化合物(3)の液相への溶解性等の点からは、RAの炭素数は1〜20が好ましく、1〜10が特に好ましい。
2価飽和炭化水素基としては、入手容易性の点からは、アルキレン基が好ましい。アルキレン基は、直鎖状でも分岐状でもよく、工程(II)における化合物(3)の転化率が優れる点からは、直鎖状が好ましい。
RBは、RBFと同一の含フッ素1価有機基、フッ素化反応によってRBFになる1価有機基、水素原子およびハロゲン原子のいずれかである。
RCは、RCFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRCFになる1価有機基である。
RDは、RDFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRDFになる1価有機基である。
式(2)中の−C(RB)(RC)(RD)基は、分岐状の基である。分岐状の基は嵩高いため、該基を有する化合物(3)は、工程(II)において分解しにくい。そのため、工程(II)における化合物(4)の収率が優れる。
RBがRBFと同一の含フッ素1価有機基である場合、RBは、フッ素化反応によってフッ素化されない含フッ素1価有機基である。たとえば、含フッ素ペルハロゲン化1価飽和炭化水素基;含フッ素ペルハロゲン化(ヘテロ原子含有1価飽和炭化水素)基;等が挙げられる。
フッ素化反応によってフッ素化されうる原子としては、たとえば炭素原子に結合した水素原子が挙げられる。
フッ素化反応によってフッ素化されうる原子団としては、たとえば、>C=C<、−C≡C−等のフッ素原子が付加しうる原子団が挙げられる。>C=C<がフッ素化されると>CF−CF<に、−C≡C−がフッ素化されると−CF2−CF2−になる。また、フッ素化されうる原子団にはフッ素化されうる原子が結合していてもよく、たとえば、−CH=CH−がフッ素化されると−CF2−CF2−になる。
フッ素化反応によってフッ素化されうる基としては、たとえば、フッ素化によりフルオロカルボニル基となるカルボキシ基;アルキル基の炭素−炭素結合間にカルボニル基が挿入された基;等が挙げられる。
RBがRBFと同一の含フッ素1価有機基である場合、後述の工程(II)における化合物(3)の液相への溶解性、工程(II)における化合物(3)の分解抑制等の点からは、RBの炭素数は1〜20が好ましく、1〜10が特に好ましい。RBは、直鎖状でも分岐状でもよい。
RCがRCFと同一の含フッ素1価有機基である場合、RCとしては、RBについて例示した基と同様の基が挙げられ、同様の基が好ましい。
RCがフッ素化反応によってRCFになる1価有機基である場合、RCとしては、RBについて例示した基と同様の基が挙げられ、同様の基が好ましい。
RDがRDFと同一の含フッ素1価有機基である場合、RDとしては、RBについて例示した基と同様の基が挙げられ、同様の基が好ましい。
RDがフッ素化反応によってRDFになる1価有機基である場合、RDとしては、RBについて例示した基と同様の基が挙げられ、同様の基が好ましい。
RB、RCおよびRDの組み合わせは、工程(II)における化合物(3)の液相への溶解性、工程(II)における化合物(3)の分解抑制等の点からは、RCおよびRDのうちの1つが炭素数1〜3の1価有機基であり、RCおよびRDのうちの1つが炭素数1〜10の1価有機基であり、RBが水素原子またはハロゲン原子である組み合わせが好ましい。
特に好ましいRB、RCおよびRDの組み合わせは、RCが炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基であり、RDが炭素数1のペルフルオロアルキル基、炭素数2〜6のペルフルオロアルコキシ基またはエーテル性酸素原子を1つ有する炭素数4〜8のペルフルオロアルコキシ基であり、RBがフッ素原子である組み合わせである。
X1はハロゲン原子である。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子またはヨウ素原子が挙げられ、工程(1)における反応性に優れる点から、フッ素原子、塩素原子または臭素原子が好ましく、フッ素原子が特に好ましい。
化合物(1)としては、具体的には、以下の化合物(1−1)が挙げられる。
HOCH2−(CH2)n−CH2OH・・・(1−1)
nは、RAの炭素数であり、1〜20が好ましく、1〜10がより好ましく、1〜8がさらに好ましく、2〜8が特に好ましい。
化合物(2)としては、具体的には、以下の化合物(2−1)〜(2−7)が挙げられ、化合物(2−1)〜(2−3)が特に好ましい。
(CF3)2CFC(=O)F・・・(2−1)
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−2)
CF3CF2CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−3)
CF2ClCFClCF2CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−4)
CF2BrCF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−5)
CF2ClCFClCF2CF(CF3)OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−6)
CH3CH2CH2OCF(CF3)C(=O)F・・・(2−7)
化合物(2)は、市販品を入手する方法、公知の方法で合成する方法等により得ることができる。
化合物(1)と化合物(2)は、工程(I)で得られる化合物(3)のフッ素含有量が30質量%以上となるように、組み合わせる。化合物(3)のフッ素含有量が30質量%以上であると、工程(II)における化合物(3)の液相への溶解性が優れる。そのため、工程(II)のフッ素化反応を均一な系で実施しやすくなり、工程(II)における化合物(4)の収率も向上する。化合物(3)のフッ素含有量は30〜86質量%が好ましく、30〜76質量%が特に好ましい。
なお、フッ素含有量とは、化合物の分子量に占めるフッ素原子の質量割合をいう。
化合物(3)としては、フッ素化されうる原子、原子団および基として炭素原子に結合した水素原子のみを有する化合物であることが好ましい。この場合、工程(II)におけるフッ素化反応は、炭素原子に結合した水素原子がフッ素原子に置換される反応のみとなる。−CH2−RA−CH2−がフッ素化されうる原子、原子団および基として炭素原子に結合した水素原子のみを有することより、RB、RC、RDがいずれもフッ素化されうる基や原子ではない場合には、化合物(3)のフッ素化は−CH2−RA−CH2−中の水素原子がフッ素原子に置換される反応のみとなる。
化合物(3)としては、具体的には、化合物(1−1)と化合物(2−1)を反応させて得られた下記化合物(3−1)、化合物(1−1)と化合物(2−2)を反応させて得られた下記化合物(3−2)、化合物(1−1)と化合物(2−3)を反応させて得られた下記化合物(3−3)、化合物(1−1)と化合物(2−4)を反応させて得られた下記化合物(3−4)、化合物(1−1)と化合物(2−5)を反応させて得られた下記化合物(3−5)、化合物(1−1)と化合物(2−6)を反応させて得られた下記化合物(3−6)、化合物(1−1)と化合物(2−7)を反応させて得られた下記化合物(3−7)が挙げられる。
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(3−2)
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(3−3)
CF2ClCFClCF2CF2OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCF2CF2CFClCF2Cl・・・(3−4)
CF2BrCF2OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCF2CF2Br・・・(3−5)
CF2ClCFClCF2CF(CF3)OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCF(CF3)CF2CFClCF2Cl・・・(3−6)
CH3CH2CH2OCF(CF3)COOCH2−(CH2)n−CH2OCOCF(CF3)OCH2CH2CH3・・・(3−7)
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
化合物(1)と化合物(2)との反応はエステル化反応であり、公知の方法で実施できる。エステル化反応は、溶媒(以下、「エステル化反応溶媒」とも記す。)の存在下に実施しても不存在下に実施してもよい。エステル化反応溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、トリエチルアミン、または、トリエチルアミンとテトラヒドロフランとの混合溶媒が好ましい。エステル化反応溶媒の使用量は、化合物(1)と化合物(2)との合計の100質量部に対して、50〜500質量部が好ましい。エステル化反応をバッチ式反応器で行う場合、該反応器の単位容積あたりの化合物(1)および化合物(2)の仕込み量が向上し、生産性が優れる点からは、エステル化反応溶媒の不存在下にエステル化反応を行うことが好ましい。
化合物(1)と化合物(2)との反応温度の下限は−50℃が好ましい。上限は、反応をエステル化反応溶媒の存在下で行う場合、100℃およびエステル化反応溶媒の沸点のうち、低い温度とすることが好ましく、エステル化反応溶媒の不存在下に実施する場合、100℃が好ましい。反応温度は、−50〜100℃が特に好ましい。
化合物(1)と化合物(2)との反応時間は、原料の供給速度と、反応に用いる化合物量に応じて適宜変更できる。反応圧力は0〜2MPa(ゲージ圧)が好ましい。
精製方法としては、粗生成物をそのまま蒸留する方法、粗生成物を希アルカリ水等で処理して分液する方法、粗生成物を適当な有機溶媒で抽出した後に蒸留する方法、シリカゲルカラムクロマトグラフィ等が挙げられる。
工程(II)は、化合物(3)を液相中でフッ素化して下式(4)で表される化合物(4)を得る工程である。化合物(4)は、化合物(3)中のフッ素化されうる原子、原子団および基のすべてがフッ素化された化合物である。上記の化合物(1)および化合物(2)を反応させて得られた化合物(3)は、工程(II)において分解しにくい。そのため、該化合物(3)をフッ素化の原料に用いることにより、化合物(4)を高収率で得ることができる。
RAFは、RAの水素原子のすべてがフッ素原子に置換された基である。
RBが水素原子である場合、RBFはフッ素原子であり、RBがハロゲン原子である場合、RBFはRBと同一のハロゲン原子である。RBが水素原子およびハロゲン原子のいずれでもない場合、RBFは、RBと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRBがフッ素化された基(RB中の、フッ素化されうる原子、原子団および基のすべてがフッ素化された基。)である。
RCFは、RCと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRCがフッ素化された基(RC中の、フッ素化されうる原子、原子団および基のすべてがフッ素化された基。)である。
RDFは、RDと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRDがフッ素化された基(RD中の、フッ素化されうる原子、原子団および基のすべてがフッ素化された基。)である。
化合物(4)としては、具体的には、化合物(3−1)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−1)、化合物(3−2)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−2)、化合物(3−3)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−3)、化合物(3−4)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−4)、化合物(3−5)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−5)、化合物(3−6)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−6)、化合物(3−7)のフッ素化反応により得られた下記化合物(4−7)が挙げられる。
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(4−2)
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(4−3)
CF2ClCFClCF2CF2OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF2CF2CFClCF2Cl・・・(4−4)
CF2BrCF2OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF2CF2Br・・・(4−5)
CF2ClCFClCF2CF(CF3)OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF(CF3)CF2CFClCF2Cl・・・(4−6)
CF3CF2CF2OCF(CF3)COOCF2−(CF2)n−CF2OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3・・・(4−7)
ただし、ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
化合物(3)のフッ素化反応は、液相中で行う。溶媒(以下、「フッ素化反応溶媒」とも記す。)を含む液相中で行うことが好ましい。フッ素源としては、フッ素ガスを用いることが好ましい。フッ素ガスは、不活性ガスで希釈したフッ素ガスを用いることが好ましい。不活性ガスとしては、ヘリウムガス、ネオンガス、アルゴンガス等の希ガスや、窒素ガスが挙げられ、窒素ガス、ヘリウムガスが好ましく、経済的に有利である点から窒素ガスが特に好ましい。フッ素ガスの割合(以下、「フッ素ガス量」とも記す。)は、フッ素ガスと不活性ガスとの合計100体積%中、30〜60体積%が好ましい。フッ素ガス量が上記範囲の下限値以上であると、フッ素化反応に必要な所定量のフッ素ガスを短時間で反応器に供給でき、生産性に優れる。化合物(3)の転化率が高く、かつ、化合物(4)の選択率が高くできる。フッ素ガス量が上記範囲の上限値以下であると、安全性に優れる。
上記の化合物(1)および化合物(2)を反応させて得られた化合物(3)は、フッ素ガス量が比較的大きい条件下においても、化合物(3)の転化率が高く、かつ、化合物(4)の選択率が高い。そのため、フッ素ガス量が大きく生産性に優れる条件下において、高収率で化合物(4)を得られる。
フッ素化反応溶媒としては、常圧下で、−100〜300℃で液体として存在する溶媒が好ましく、−80〜200℃で液体として存在する溶媒が特に好ましい。
フッ素化反応溶媒としては、化合物(3)の溶解性が高い溶媒を用いることが好ましく、特に化合物(3)を20℃において、1質量%以上溶解しうる含フッ素溶媒が好ましく、5質量%以上溶解しうる溶媒が特に好ましい。
反応器に、化合物(3)とフッ素化反応溶媒とを仕込み、撹拌を開始する。所定の反応温度と反応圧力下で、不活性ガスで希釈したフッ素ガスをフッ素化反応溶媒中に連続的に供給しながら反応させる方法。
<方法2>
反応器にフッ素化反応溶媒を仕込み、撹拌する。次に所定の反応温度と反応圧力下で、不活性ガスで希釈したフッ素ガスと化合物(3)とフッ素化反応溶媒とを所定のモル比で連続的にフッ素化反応溶媒中に供給しながら反応させる方法。
<方法3>
管状反応器にフッ素化反応溶媒を連続的に導入して管状反応器内を流通させる。次に、不活性ガスで希釈したフッ素ガスと、化合物(3)を溶解したフッ素化反応溶媒とを、フッ素ガスと化合物(3)とが所定のモル比となる割合でそれぞれ連続的に管状反応器内のフッ素化反応溶媒の流れに供給して混合し、管状反応器内でフッ素ガスと化合物(3)とを接触させて反応させ、反応生成物を含むフッ素化反応溶媒を管状反応器から取り出す方法。この方法において、フッ素化反応溶媒を循環させ、循環されているフッ素化反応溶媒から反応生成物を取り出すことにより、連続方式でフッ素化反応を行うことができる。
たとえば、化合物(3)が、フッ素原子に置換されうる原子、原子団および基のうち、フッ素原子に置換されうる原子のみを有し、該原子が水素原子である場合、該水素原子に対して、フッ素(F2)の量が常に過剰量になるようにすることが好ましい。具体的には、水素原子に対して、フッ素量は1.1倍当量以上(すなわち1.1倍モル以上。)であることが好ましく、1.3倍当量以上(すなわち、1.3倍モル以上。)が選択率の点から特に好ましい。フッ素の量は、反応の最初から最後まで過剰量であることが好ましい。よって、反応当初に反応器にフッ素化反応溶媒を仕込む際には、該フッ素化反応溶媒に充分量のフッ素を溶解させておくことが好ましい。
フッ素化反応の反応圧力は、特に限定されず、化合物(4)の収率、選択率、安全性および工業的な実施しやすさの点から、大気圧〜2MPa(ゲージ圧)が好ましい。
C−H結合含有化合物としては、芳香族炭化水素が好ましく、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。該C−H結合含有化合物の添加量は、化合物(3)中の水素原子に対して0.1〜10モル%である量が好ましく、0.1〜5モル%である量が特に好ましい。
C−H結合含有化合物は、フッ素ガスが存在する反応系中に添加することが好ましい。さらに、C−H結合含有化合物を加えた場合には、反応系を加圧することが好ましい。加圧時の圧力としては、0.01〜5MPa(ゲージ圧)が好ましい。
紫外線を照射する場合、照射時間は、0.1〜3時間が好ましい。
反応系中にHF捕捉剤を共存させる場合、HF捕捉剤の量は、化合物(3)中に存在する水素原子に対して1〜20倍モルが好ましく、1〜5倍モルが特に好ましい。反応器ガス出口にHF捕捉剤を配置する場合には、HF捕捉剤であるNaFをペレット状に成形、充填したNaFペレット充填層を採用することが好ましい。具体的には、(a)冷却器(10℃〜室温に保持することが好ましく、特には約20℃に保持することが好ましい。)、(b)NaFペレット充填層、および(c)冷却器(−78〜10℃に保持することが好ましく、−30〜0℃に保持することが特に好ましい。)を(a)−(b)−(c)の順に直列に設置することが好ましい。なお、(c)の冷却器には、該冷却器から凝集した液を反応器に戻すための液体返送ラインを設置してもよい。
工程(III)は、化合物(4)の切断反応により下式(5)で表される化合物(5)および下式(6)で表される化合物(6)の1種以上を得る工程である。
FC(=O)−RAF−C(=O)F・・・(5)
(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)F・・・(6)
化合物(5)としては、化合物(4−1)〜(4−7)の切断反応により得られる下記化合物(5−1)が挙げられる。
FC(=O)−(CF2)n−C(=O)F・・・(5−1)
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
化合物(6)としては、化合物(4−1)の切断反応により得られる下記化合物(6−1)、化合物(4−2)の切断反応により得られる下記化合物(6−2)、化合物(4−3)の切断反応により得られる下記化合物(6−3)、化合物(4−4)の切断反応により得られる下記化合物(6−4)、化合物(4−5)の切断反応により得られる下記化合物(6−5)、化合物(4−6)の切断反応により得られる下記化合物(6−6)、化合物(4−7)の切断反応により得られる下記化合物(6−7)が挙げられる。
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−2)
CF3CF2CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−3)
CF2ClCFClCF2CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−4)
CF2BrCF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−5)
CF2ClCFClCF2CF(CF3)OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−6)
CF3CF2CF2OCF(CF3)C(=O)F・・・(6−7)
化合物(4)の切断反応は、化合物(4)のエステル結合の分解反応である。該分解反応は、熱分解反応、または、求核剤もしくは求電子剤の存在下に行う分解反応により行うことが好ましく、求核剤もしくは求電子剤の存在下に行う分解反応が特に好ましい。
反応温度は、−30℃以上、かつ、溶媒または化合物(4)の沸点以下の温度が好ましく、−20〜250℃が特に好ましい。
分解反応は、蒸留塔をつけた反応装置で蒸留をしながら実施することが好ましい。
また、前記のように、化合物(6)はフッ素化反応溶媒として使用することもできる。したがって、化合物(1)を過剰量の化合物(6)と混合し、両者を反応させて化合物(3)を生成させることによって、化合物(3)とそれを溶解した化合物(6)とからなる溶液を形成することができる。この溶液を化合物(3)を溶解したフッ素化反応溶媒として工程(II)に使用することができる。
工程(IV)は、化合物(5)をヘキサフルオロプロピレンオキシド(以下、「HFPO」とも記す。)と反応させて、下式(7)で表される化合物(7)を得る工程である。工程(V)は、化合物(7)を熱分解して下式(8)で表される化合物(8)を得る工程である。化合物(8)は、環化重合が可能な含フッ素モノマーであり、フッ素樹脂の原料として有用である。化合物(5)から化合物(8)を製造する場合において、このように化合物(7)を経由する製造方法を採用することにより、化合物(8)を工程数が少なく効率よく得られる。
F2C=CF−O−QAF−CF=CF2・・・(8)
上記と同じ意味、すなわち、RAの水素原子のすべてがフッ素化された基を示す。
QAF:RAFの炭素数が1の場合、QAFは単結合である。RAFの炭素数が2以上の場合、QAFはRAFよりも炭素数が1つ少なく、2価飽和炭化水素基または部分ハロゲン化2価飽和炭化水素基の水素原子のすべてがフッ素置換された基である。
化合物(7)としては、化合物(5−1)にHFPOを反応させて得られる下記化合物(7−1)が挙げられる。
FC(=O)−CF(CF3)−O−CF2−(CF2)n−C(=O)F・・・(7−1)
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
化合物(8)としては、化合物(7−1)を熱分解して得られる下記化合物(8−1)が挙げられる。
F2C=CF−O−(CF2)n−1−CF=CF2・・・(8−1)
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
なかでも、nが3であるF2C=CF−O−(CF2)2−CF=CF2とnが2であるF2C=CF−O−CF2−CF=CF2は、環化重合が可能な含フッ素モノマーとして特に有用である。得られる重合体としては、旭硝子社製CYTOP(登録商標)が挙げられる。
反応は、化合物(7)の過度な分解と化合物(7)の異性化を抑制する点からは、常圧において、反応温度が100〜350℃、化合物(7)の通過時間が1〜30秒間の条件下で行うことが好ましい。なお、通過時間とは、化合物(7)が、触媒が充填されている部分である触媒充填層と接触している時間である。
工程(VI)は、化合物(5)を下式(9)で表される化合物(9)と反応させて下式(10)で表される化合物(10)を得る工程である。化合物(10)は、RAF基を有するジイソシアネート化合物に変換することができ、RAF基を有するジイソシアネート化合物は含フッ素ポリウレタン樹脂原料や医療用接着材の中間体等として有用である。
R−OC(=O)−RAF−C(=O)O−R・・・(10)
Rは、−CH3、−CH2CH3および−CH(CH3)2から選ばれる基である。
上記と同じ意味、すなわち、RAの水素原子のすべてがフッ素置換された基を示す。
化合物(9)としては、CH3OH、CH3CH2OHおよび(CH3)2CHOHのいずれかである。
化合物(10)としては、化合物(5−1)に化合物(9)を反応させて得られる下記化合物が挙げられる。
R−OC(=O)−(CF2)n−C(=O)O−R
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
工程(IV)は、前述の通り、化合物(5)をHFPOと反応させて、下式(7)で表される化合物(7)を得る工程である。工程(VII)は、化合物(7)を熱分解してR1OHと反応させて下式(11)で表される化合物(11)を得る工程である。化合物(11)は、フッ素樹脂の原料として有用である。化合物(5)から化合物(11)を製造する場合において、このように化合物(7)を経由する製造方法を採用することにより、化合物(11)を工程数が少なく効率よく得られる。
F2C=CF−O−RAF−C(=O)OR1・・・(11)
上記と同じ意味、すなわち、RAの水素原子のすべてがフッ素置換された基を示す。
(R1)
R1:炭素数1〜10のアルキル基。
化合物(11)としては、化合物(7−1)を熱分解してR1OHと反応して得られる下記化合物(11−1)が挙げられる。
F2C=CF−O−(CF2)n−C(=O)OR1・・・(11−1)
ただし、nは式(1−1)中のnと同じである。
なかでも、R1がCH3である(すなわちR1OHはメタノール)F2C=CF−O−(CF2)n−C(=O)OCH3は、含フッ素モノマーとして含フッ素重合体の製造に有用であり、nは特に3が好ましい。
化合物(7)を熱分解して(11)を合成する反応は、気相において触媒の存在下で行うことが好ましい。たとえば、流動層型の反応装置を用い、触媒としてガラスビーズを充填した反応器で反応を実施する方法が挙げられる。触媒層を通過後、メタノールと反応させることで、化合物(7)を一旦単離することなく、化合物(7)から直接化合物(11)を得られる。
反応は、化合物(7)の過度な分解を抑制する点からは、常圧において、反応温度が100〜350℃、好ましくは150〜250℃で、化合物(7)の通過時間が1〜20秒間の条件下で行うことが好ましい。なお、通過時間とは、化合物(7)が、触媒が充填されている部分である触媒充填層と接触している時間である。
そして、工程(III)〜(V)を行うことにより、化合物(4)から化合物(5)および化合物(6)を得て、化合物(5)から化合物(7)を経て化合物(8)を得ることができる。化合物(8)は、環化重合が可能な含フッ素モノマーとして有用である。
また、工程(VI)において、化合物(5)から化合物(10)を得ることができる。化合物(10)は、医療用接着材の中間体等として有用である。
また、工程(VII)において、化合物(5)から化合物(11)を得ることができる。化合物(11)は、含フッ素モノマーとして有用である。
化合物(8)と化合物(11)は、含フッ素モノマーとして単独で重合して含フッ素重合体を得ても、併用して重合して含フッ素重合体を得てもよい。
(HFPO)3:CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)C(=O)F
TMS:テトラメチルシラン
ガスクロマトグラム(GC)のピーク面積比より求めた粗液中の化合物(3)の割合を百分率で表した値(モル%)。
〔19F−NMRおよび1H−NMRの測定〕
内部基準試料として、19F−NMRでの測定にはペルフルオロベンゼン(C6F6)を用い、1H−NMRでの測定にはTMSを用いた。
NMRスペクトルデータは、見かけの化学シフト範囲として示した。
〔19F−NMR転化率〕
フッ素化反応に供給する化合物(3)の量のうち、転化した化合物(3)の量をモル基準の百分率で表した値(モル%)であり、計算式:100−(回収未反応化合物(3)量/供給化合物(3)量)×100により求められる。
具体的には、フッ素化反応に供給する化合物(3)の量は実測値であり、回収された未反応化合物(3)の量は、オートクレーブから取り出された回収物の19F−NMR測定により求めた値である。
〔19F−NMR収率〕
フッ素化反応に供給する化合物(3)の量に対する、回収された化合物(4)の量(生成量)をモル基準の百分率で表した値(モル%)であり、計算式:(回収化合物(4)量/供給化合物(3)量)×100により求められる。
具体的には、フッ素化反応に供給する化合物(3)の量は実測値であり、回収された化合物(4)の量は、オートクレーブから取り出された回収物の19F−NMR測定により求めた値である。
(例1−1)(CF3)2CFCOO(CH2)5OCOCF(CF3)2(化合物(3−1)に相当。)の製造
5Lのフラスコに、HO(CH2)5OH(化合物(1−1)に相当。)の1,000gを加え、窒素ガスをバブリングしながら攪拌した。次に、(CF3)2CFC(=O)F(化合物(2−1)に相当。)の4,400gを、該フラスコの内温を25〜30℃に保ちながら2.5時間かけて液相中に供給(バブリング)した。供給終了後、室温で15時間攪拌し、得られた粗液を回収した。
該粗液のGC純度は95%であった。
また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し、主成分は標記化合物(フッ素含有量=53.6質量%)であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、2H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−74.3(12F)、−181.9(2F)。
3,000mLのニッケル製オートクレーブに、フッ素化反応溶媒として(HFPO)3の2,800gを加えて攪拌し、25℃に保った。オートクレーブガス出口には−20℃に保持した冷却機を設置した。窒素ガスを1.0時間吹き込んだ後、窒素ガスで希釈したフッ素ガス量が50体積%の希釈フッ素ガス(以下、「50%フッ素ガス」と記す。)を吹き込み速度36L/時間で1時間吹き込んだ。
次に、50%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例1−1で得た(CF3)2CFCOO(CH2)5OCOCF(CF3)2の40gを2時間かけて注入した。さらに、50%フッ素ガスを同じ流速で1時間吹き込み、さらに窒素ガスを1時間吹き込んだ。
オートクレーブからの回収物中の生成物は標記化合物を主生成物とし、19F−NMR収率は96%、19F−NMR転化率は98%であった。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−74.3(s、12F)、−86.1(4F)、−122.6(2F)、−125.7(4F)、−181.9(2F)。
例1−1と同様にして(CF3)2CFCOO(CH2)5OCOCF(CF3)2を得た。次に、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
(例3−1)(CF3)2CFCOO(CH2)6OCOCF(CF3)2(化合物(3−1)に相当。)の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は96%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物(フッ素含有量=52.2質量%)であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、4H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−74.3(12F)、−181.9(2F)。
オートクレーブに注入する化合物を例3−1で得た(CF3)2CFCOO(CH2)6OCOCF(CF3)2とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−74.3(s、12F)、−86.1(4F)、−122.6(4F)、−125.7(4F)−181.9(2F)。
(例4−1)
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CH2)6OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(3−2)に相当。)の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は97%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物(フッ素含有量=60.1質量%)であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、4H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.9(4F)、−80.5(6F)、−83.1(16F)、−130.7(4F)、−132.7(2F)、−145.2(2F)。
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CF2)6OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(4−2)に相当。)の製造
オートクレーブに注入する化合物を例4−1で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CH2)6OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.9(4F)、−80.5(6F)、−83.1(16F)、−86.1(4F)、−122.6(4F)、−125.7(4F)、−130.7(4F)、−132.7(2F)、−145.2(2F)。
(例5−1)
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CH2)5OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(3−2)に相当。)の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は95%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物(フッ素含有量=60.9質量%)であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、2H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.9(4F)、−80.5(6F)、−83.1(16F)、−130.7(4F)、−132.7(2F)、−145.2(2F)。
CF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CF2)5OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(4−2)に相当。)の製造
オートクレーブに注入する化合物を例5−1で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CH2)5OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.9(4F)、−80.5(6F)、−83.1(16F)、−86.1(4F)、−122.6(2F)、−125.7(4F)、−130.7(4F)、−132.7(2F)、−145.2(2F)。
(例6−1)
CF3CF2CF2OCF(CF3)COO(CH2)4OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(3−3)に相当。)の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は97%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物(フッ素含有量=58.5質量%)であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm)1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.5(6F)、−80.9(4F)、−83.1(6F)、−130.7(4F)、−145.2(2F)。
CF3CF2CF2OCF(CF3)COO(CF2)4OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(4−3)に相当。)の製造
オートクレーブに注入する化合物を例6−1で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)COO(CH2)4OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.5(6F)、−80.9(4F)、−83.1(6F)、−122.6(4F)、−126.6(4F)−130.7(4F)、−145.2(2F)。
(例7−1)CF3CF2COO(CH2)5OCOCF2CF3の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は97%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、2H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.0(6F)、−121.4(4F)。
オートクレーブに注入する化合物を例7−1で得たCF3CF2COO(CH2)5OCOCF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行ったが、燃焼反応が起こり、オートクレーブから回収できた回収物中には多種の生成物が確認された。該回収物中の標記化合物の19F−NMR収率を表1に示す。NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.0(6F)、−86.1(4F)、−121.4(4F)、−122.6(2F)、−125.7(4F)。
(例8−1)CF3CF2COO(CH2)6OCOCF2CF3の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は96%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.42−1.53(m、4H)、1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.0(6F)、−121.4(4F)。
オートクレーブに注入する化合物を例8−1で得たCF3CF2COO(CH2)6OCOCF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.0(6F)、−86.1(4F)、−121.4(4F)、−122.6(4F)、−125.7(4F)。
(例9−1)CF3CF2CF2OCF(CF3)COOCH2CH(CH3)O(CH2)5OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は95%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm):1.19(3H)、1.39−1.49(2H)、1.54−1.63(2H)、1.71−1.80(2H)、3.39−3.53(2H)、3.66−3.72(1H)、4.21−4.46(4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−80.9(2F)、−82.3(6F)、−83.1(6F)、−87.4(2F)、−130.7(4F)、−132.7(2F)。
オートクレーブに注入する化合物を例9−1で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)COOCH2CH(CH3)O(CH2)5OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3とし、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例1−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
NMRスペクトル
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−79.2〜−80.7(7F)、−81.5〜82.0(12F)、−85.9〜−87(6F)、−122,4(2F)、−125.3(4F)−129.6(4F)、−131.4(2F)、−144.9(1F)。
例9−1と同様にしてCF3CF2CF2OCF(CF3)COOCH2CH(CH3)O(CH2)5OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3を得た。そして、フッ素化反応の条件を表1の条件とした以外は、例9−2と同様に操作を行った。オートクレーブからの回収物中の生成物の主生成物は標記化合物であった。19F−NMR収率および19F−NMR転化率を表1に示す。
(例11−1)CF3CF2COO(CH2)4OCOCF2CF3の製造
表1に記載のように出発原料を変更した以外は、例1−1と同様の操作を行った。回収された粗液のGC純度は98%であった。また、1H−NMRおよび19F−NMRスペクトルを測定し主成分は標記化合物であることを確認した。
NMRスペクトル
1H−NMR(399.78MHz、溶媒:CDCl3、基準:TMS)δ(ppm)1.70−1.84(m、4H)、4.20−4.50(m、4H)。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.0(6F)、−121.4(4F)。
3,000mLのニッケル製オートクレーブに、(HFPO)3の2,800gを加えて攪拌し、25℃に保った。オートクレーブ出口には、−20℃に冷却した冷却器を設置した。なお、−20℃に保持した冷却器からは凝集した液をオートクレーブに戻すための液体返送ラインを設置した。窒素ガスを2時間吹き込んだ後、50%フッ素ガスを、流速7.8L/時間で1時間吹き込んだ。次に、50%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例11−1で得たCF3CF2COO(CH2)4OCOCF2CF3(25g)を6時間かけて注入した。さらに、50%フッ素ガスを同じ流速で1時間吹き込み、さらに窒素ガスを1時間吹き込んだ。オートクレーブからの回収物中の生成物は標記化合物を主生成物とし、19F−NMR収率51%、19F−NMR転化率は80%であった。
さらに、50%フッ素ガスを同じ流速で吹き込みながら、例11−1で得たCF3CF2COO(CH2)4OCOCF2CF3(25g)を6時間かけて注入した。さらに、50%フッ素ガスを同じ流速で1時間吹き込み、さらに窒素ガスを1時間吹き込んだ。生成物は標記化合物を主生成物とし、19F−NMR収率83%、19F−NMR転化率は100%であった。
19F−NMR(376.17MHz、溶媒:CDCl3、基準:C6F6)δ(ppm):−83.8(6F)、−87.3(4F)、−122.6(4F)、−126.6(4F)。
(例12−1)FC(=O)(CF2)3C(=O)Fの製造(化合物(5−1)に相当。)
1Lのフラスコに、例1−2で得た(CF3)2CFCOO(CF2)5OCOCF(CF3)2(化合物(4−1)に相当。)の500gを仕込み、次いでKF粉末の4.1gを仕込み、激しく攪拌を行いながら、オイルバス中で100℃で5時間加熱した。フラスコ上部には、20℃に温度調節した還流器およびガス捕集用フッ素樹脂容器を直列に設置した。加熱後に冷却し、液状サンプルとガス状サンプルを回収し、液状サンプルを蒸留精製した。GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。収率は82モル%であった。該収率は、仕込み組成より理論上得られる目的化合物のモル数を100%とした時の、蒸留精製で得られた回収フラクション中に含まれる目的化合物のモル%を意味する。
2Lのオートクレーブに、例12−1で得たFOC(CF2)3COFの360g、フッ化セシウムの11.4g、テトラグライムの56.8gを仕込み、−10℃にオートクレーブを保ちながら、ヘキサフルオロプロピレンオキシドの260gを添加した。反応終了後、下層を回収し、蒸留精製し、GC−MSにより、標記化合物が主生成物であることを確認した。例12−1と同様の定義による目的化合物の収率は60モル%であった。
インコネル製1インチ反応管に、充填高が20cmになるようにガラスビーズを充填し、330℃に熱した。例12−2で得たFC(=O)CF(CF3)O(CF2)4C(=O)Fの500gを、窒素ガスで10体積%になるように希釈して、反応管に導入した。線速を2.0cm/秒に制御し、反応ガスのガラスビーズ層中での通過時間を10秒に保ちながら反応を行った。反応出口ガスはドライアイス−エタノールトラップで捕集した。トラップ捕集液を蒸留精製し、GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。例12−1と同様の定義による目的化合物の収率は48モル%であった。
1Lセパラブルフラスコに、例12−3で得たF2C=CFO(CF2)2CF=CF2の150g、メタノールの28.0g、開始剤([(CH3)2CHOCO]2の10質量%1,1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6−トリデカフルオロヘキサン溶液。)の3.8g、分散剤(日本乳化剤社製、商品名:ニューコール714SN)の5.7g、超純水の800gを仕込み、40℃にて20時間、50℃にて6時間の計26時間攪拌し、懸濁重合を行った。得られたポリマー粒子(環化重合体)の収率は88%であり、固有粘度は0.34であった。環化重合体はパーフルオロトリブチルアミンなどのパーフルオロ溶媒に溶解し、シリコンウエハやガラス上に薄膜コーティングを形成でき、透明でタフなポリマーであった。
ポリマー粒子の収率は、仕込んだ単量体の質量を100%とした時の、得られたポリマー粒子の質量%である。
固有粘度は、下式(A)で定義される。固有粘度の測定は、以下のように行った。ポリマー粒子を1,1,1,2,2,3,4,5,5,5−デカフルオロ−3−メトキシ−4−(トリフルオロメチル)−ペンタンに溶解した溶液を調製し、濃度cを希釈しながら、その流下速度をウベローデ型粘度管で計測した。固有粘度は、ηsp/cとcを両対数プロットし、その濃度cを0に外挿入した外挿値である。
固有粘度[η]=lim(ηsp/c)…(A)
ただし、c=ポリマー濃度(g/dL)、ηsp=t1/t0−1(t0:溶媒の流下時間、t1:溶液の流下時間)。
(例13−1)FC(=O)(CF2)4C(=O)Fの製造(化合物(5−1)に相当。)の製造
1Lのフラスコに、例4−2で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF(CF3)COO(CF2)6OCOCF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3の500g、KF粉末の2.1gを仕込み、激しく攪拌しながら、オイルバス中で100℃で5時間加熱した。フラスコ上部には20℃に温度調節した還流器を設置した。冷却後液状サンプルを回収し、蒸留精製した。GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。収率は85モル%であった。該収率は、例12−1と同様にして求めた。
500mLのフラスコに、例13−1で得たFC(=O)(CF2)4C(=O)Fの300gを仕込み、10℃に保ちながら、メタノール(化合物(9)に相当。)の110gを添加した。2時間攪拌した後、水酸化カリウム水溶液を加えて下層を回収し、蒸留精製した。GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。例12−1と同様の定義による目的化合物の収率は87モル%であった。
(例14−1)FC(=O)(CF2)2C(=O)Fの製造(化合物(5−1)に相当。)
1Lのフラスコに、例6−2で得たCF3CF2CF2OCF(CF3)COO(CF2)4OCOCF(CF3)OCF2CF2CF3(化合物(4−3)に相当。)の1,000gを仕込み、次いでKF粉末の6.5gを仕込み、激しく攪拌を行いながら、オイルバス中で100℃で5時間加熱した。フラスコ上部には、20℃に温度調節した還流器およびガス捕集用フッ素樹脂容器を直列に設置した。加熱後に冷却し、液状サンプルとガス状サンプルを回収し、液状サンプルを蒸留精製した。GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。収率は85モル%であった。該収率は、仕込み組成より理論上得られる目的化合物のモル数を100%とした時の、蒸留精製で得られた回収フラクション中に含まれる目的化合物のモル%を意味する。
2Lのオートクレーブに、例14−1で得たFOC(CF2)2COFの500g、フッ化セシウムの39.1g、テトラグライムの115gを仕込み、−10℃にオートクレーブを保ちながら、ヘキサフルオロプロピレンオキシドの470gを添加した。反応終了後、下層を回収し、蒸留精製し、GC−MSにより、標記化合物が主生成物であることを確認した。例14−1と同様の定義による目的化合物の収率は62モル%であった。
インコネル製1インチ反応管に、充填高が20cmになるようにガラスビーズを充填し、250℃に熱した。例14−2で得たFC(=O)CF(CF3)O(CF2)3C(=O)Fの500gを、窒素ガスで10体積%になるように希釈して、反応管に導入した。線速を2.0cm/秒に制御し、反応ガスのガラスビーズ層中での通過時間を10秒に保ちながら反応を行った。反応出口ガスはメタノールを張り込んだドライアイス−エタノールトラップで捕集した。トラップ捕集液を蒸留精製し、GC−MSにより分析した結果、標記化合物が主生成物であることを確認した。例14−1と同様の定義による目的化合物の収率は42モル%であった。
なお、2013年8月26日に出願された日本特許出願2013−175041号の明細書、特許請求の範囲および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (8)
- 下式(1)で表される化合物(1)と下式(2)で表される化合物(2)とを反応させて下式(3)で表される化合物(3)(ただし、フッ素含有量が30質量%以上である。
)を得る工程(I)と、
前記化合物(3)を液相中でフッ素化して下式(4)で表される化合物(4)を得る工程(II)と、
前記化合物(4)の切断反応により下式(5)で表される化合物(5)および下式(6)で表される化合物(6)の1種以上を得る工程(III)と、
前記化合物(5)をヘキサフルオロプロピレンオキシドと反応させて、下式(7)で表される化合物(7)を得る工程(IV)と、
該化合物(7)を熱分解して下式(8)で表される化合物(8)を得る工程(V)とを有することを特徴とする含フッ素化合物の製造方法。
HOCH2−RA−CH2OH・・・(1)
X1C(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(2)
(RD)(RC)(RB)C−C(=O)OCH2−RA−CH2OC(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(3)
(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)OCF2−RAF−CF2OC(=O)−C(RBF)(RCF)(RDF)・・・(4)
FC(=O)−R AF −C(=O)F・・・(5)
(R DF )(R CF )(R BF )C−C(=O)F・・・(6)
FC(=O)−CF(CF 3 )−O−CF 2 −R AF −C(=O)F・・・(7)
F 2 C=CF−O−Q AF −CF=CF 2 ・・・(8)
ただし、
RA:(CH 2 ) n である(ただし、nは1〜10の整数。)。
RB、RC、RD:RBは、RBFと同一の含フッ素1価有機基、フッ素化反応によってRBFになる1価有機基、水素原子およびハロゲン原子のいずれかであり、RCは、RCFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRCFになる1価有機基であり、RDは、RDFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRDFになる1価有機基である。
X1:ハロゲン原子である。
RAF:(CF 2 ) n である(ただし、nは1〜10の整数。)。
RBF:RBが水素原子である場合、RBFはフッ素原子であり、RBがハロゲン原子である場合、RBFはRBと同一のハロゲン原子である。RBが水素原子およびハロゲン原子のいずれでもない場合、RBFはRBと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRBがフッ素置換された基である。
RCF:RCFはRCと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRCがフッ素置換された基である。
RDF:RDFはRDと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRDがフッ素置換された基である。
Q AF :(CF 2 ) n−1 である(ただし、nは1〜10の整数。)。 - 前記RBおよびRBFがフッ素原子であり、前記RCおよびRCFが同一であってかつ炭素数1〜3のペルフルオロアルキル基であり、かつ、前記RDおよびRDFが同一であってかつ炭素数1のペルフルオロアルキル基、炭素数2〜6のペルフルオロアルコキシ基またはエーテル性酸素原子を1つ有する炭素数4〜8のペルフルオロアルコキシ基である、請求項1に記載の含フッ素化合物の製造方法。
- 前記工程(II)において、フッ素化を不活性ガスで希釈したフッ素ガスを前記液相中に供給して行い、
前記フッ素ガスの割合が、前記不活性ガスと前記フッ素ガスとの合計100体積%中、30〜60体積%である、請求項1または2に記載の含フッ素化合物の製造方法。 - 前記工程(II)において、フッ素化をフッ素化反応溶媒を含む前記液相中で行い、
前記フッ素化反応溶媒が、C−H結合を含まないエーテル性酸素原子を含む含フッ素溶媒である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の含フッ素化合物の製造方法。 - 前記含フッ素溶媒が、(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)Fである(ただし、RBF、RCFおよびRDFは前記に同じ。)、請求項4に記載の含フッ素化合物の製造方法。
- 前記工程(II)において、フッ素化をフッ素化反応溶媒を含む前記液相中で行い、
前記フッ素化反応溶媒が、前記化合物(5)および前記化合物(6)の1種以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の含フッ素化合物の製造方法。 - 下式(1)で表される化合物(1)と下式(2)で表される化合物(2)とを反応させて下式(3)で表される化合物(3)(ただし、フッ素含有量が30質量%以上である。
)を得る工程(I)と、
前記化合物(3)を液相中でフッ素化して下式(4)で表される化合物(4)を得る工程(II)と、
前記化合物(4)の切断反応により下式(5)で表される化合物(5)および下式(6)で表される化合物(6)の1種以上を得る工程(III)と、
前記化合物(5)を下式(9)で表される化合物(9)と反応させて下式(10)で表される化合物(10)を得る工程(VI)を有することを特徴とする含フッ素化合物の製造方法。
HOCH2−RA−CH2OH・・・(1)
X1C(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(2)
(RD)(RC)(RB)C−C(=O)OCH2−RA−CH2OC(=O)−C(RB)(RC)(RD)・・・(3)
(RDF)(RCF)(RBF)C−C(=O)OCF2−RAF−CF2OC(=O)−C(RBF)(RCF)(RDF)・・・(4)
FC(=O)−R AF −C(=O)F・・・(5)
(R DF )(R CF )(R BF )C−C(=O)F・・・(6)
HO−R・・・(9)
R−OC(=O)−RAF−C(=O)O−R・・・(10)
ただし、
RA:(CH 2 ) n である(ただし、nは1〜10の整数。)。
RB、RC、RD:RBは、RBFと同一の含フッ素1価有機基、フッ素化反応によってRBFになる1価有機基、水素原子およびハロゲン原子のいずれかであり、RCは、RCFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRCFになる1価有機基であり、RDは、RDFと同一の含フッ素1価有機基またはフッ素化反応によってRDFになる1価有機基である。
X1:ハロゲン原子である。
RAF:(CF 2 ) n である(ただし、nは1〜10の整数。)。
RBF:RBが水素原子である場合、RBFはフッ素原子であり、RBがハロゲン原子である場合、RBFはRBと同一のハロゲン原子である。RBが水素原子およびハロゲン原子のいずれでもない場合、RBFはRBと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRBがフッ素置換された基である。
RCF:RCFはRCと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRCがフッ素置換された基である。
RDF:RDFはRDと同一または異なる含フッ素1価有機基であり、異なる場合にはRDがフッ素置換された基である。
R:−CH 3 、−CH 2 CH 3 および−CH(CH 3 ) 2 から選ばれる基である。 - 請求項1に記載の方法で化合物(8)を得て、次いで化合物(8)を重合させる、含フッ素重合体の製造方法。
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