JPH05213855A - Compounds bearing fluoroalkylsulfonate group and production thereof - Google Patents

Compounds bearing fluoroalkylsulfonate group and production thereof

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JPH05213855A
JPH05213855A JP4017142A JP1714292A JPH05213855A JP H05213855 A JPH05213855 A JP H05213855A JP 4017142 A JP4017142 A JP 4017142A JP 1714292 A JP1714292 A JP 1714292A JP H05213855 A JPH05213855 A JP H05213855A
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JP
Japan
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cxy
compound
formula
polymer
integer
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Application number
JP4017142A
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Japanese (ja)
Inventor
Hidekazu Watanabe
英一 渡邉
Yasuyo Saito
保代 斉藤
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Mitsubishi Kasei Corp
Original Assignee
Mitsubishi Kasei Corp
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Publication date
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Publication of JPH05213855A publication Critical patent/JPH05213855A/en
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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a novel compound whose polymer is useful as an acid catalyst of excellent catalyst activity with no swelling properties. CONSTITUTION:A compound of formula I [Q is (CXY)n-CFH, (CXY)n-1-CZ=CF, (X, Y, Z are H, F; n is 0, 1; but is not 0, when (CXY)n-1-CZ=CF); M is H, base], for example, sodium 4-(4-vinylphenyl)-1,1,2-trifluorobutanesulfonate. The compound of formula I is obtained by sulfonating a compound of formula II with a sulfonating agent such as hydrogen sulfite salt in the presence of a phase-transfer catalyst such as tetrabutylammonium chloride and a radical inhibitor such as t-butylcatechol. The polymer of the compound of formula I is strongly acidic and can be used as an acid catalyst in alkylation reaction, isomerization reaction between xylene and toluene, aromatic nitration and Friedel-Crafts reaction.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はフルオロアルキルスルホ
ン酸基を有する新規な化合物及びその製造法に関するも
のである。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a novel compound having a fluoroalkylsulfonic acid group and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、下記の一般式(A)で表され
る構造を含む重合体は一般に知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a polymer having a structure represented by the following general formula (A) is generally known.

【0003】[0003]

【化5】 [Chemical 5]

【0004】{式中、pは1または2、またmは2以上
の整数}かかる重合体は樹脂状のまま単独で、あるいは
この重合体を担体に担持させて、酸触媒として用いるこ
ともよく知られている(例えば、特公昭41−7949
号公報、特公昭43−21408号公報、里川孝臣著
「機能性含フッ素樹脂」日刊工業新聞社、昭和57年、
108ページ等に記載)。
[In the formula, p is 1 or 2, and m is an integer of 2 or more.] Such a polymer may be used alone as a resin or may be supported on a carrier and used as an acid catalyst. Known (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 41-7949)
Publication, Japanese Examined Patent Publication No. 43-21408, Takaomi Satokawa, “Functional Fluorine-Containing Resin,” Nikkan Kogyo Shimbun, 1982,
See page 108 etc.).

【0005】この重合体は、従来の酸触媒では反応に等
量以上が必要とされ、しかも反応後の触媒回収が困難な
フリーデルクラフツ型反応、例えばアシル化反応、フリ
ース転位反応、アルキル化反応において、少ない使用量
で反応が達成され且つ回収・再生も容易である等優れた
触媒特性を有している。
This polymer requires Friedel-Crafts type reaction such as acylation reaction, Fries rearrangement reaction, and alkylation reaction, in which a conventional acid catalyst requires an equal amount or more for the reaction and it is difficult to recover the catalyst after the reaction. In the above, the catalyst has excellent catalytic properties such that the reaction is achieved with a small amount used and the recovery and regeneration are easy.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
重合体はその製造方法により、活性成分である強酸基の
官能基密度が低い、即ち上記一般式(A)で表される構
造の含有率が低いあるいは膨潤性が高く触媒としての機
械的強度を保つことができない等の問題点を有するもの
であった。
However, such a polymer has a low functional group density of the strong acid group as an active ingredient, that is, a low content rate of the structure represented by the general formula (A), depending on its production method. Alternatively, there is a problem that the swelling property is high and the mechanical strength as a catalyst cannot be maintained.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、−CF=CF
2 を有する単量体をスルホン化し、それを重合すること
により、官能基密度の高いフルオロアルキルスルホン酸
基を有する重合体及びその重合体を効率よく製造するこ
とを目的とするものである。更に、イオン交換容量が大
きく且つ膨潤性の小さな強酸性重合体の前駆体および強
酸性重合体を提供するものである。すなわち、本発明
は、前記請求項1、2及び4において、一般式(I)お
よび(II) で表されるフルオロアルキルスルホン酸又は
その塩を有する化合物に関する。
The present invention provides -CF = CF.
The monomer having two sulfonated, by polymerizing them, it is an object to efficiently produce a polymer and a polymer having a high fluoroalkyl sulfonic acid functionalized group density. Further, the present invention provides a precursor of a strong acidic polymer having a large ion exchange capacity and a small swelling property, and a strong acidic polymer. That is, the present invention relates to a compound having a fluoroalkylsulfonic acid represented by the general formulas (I) and (II) or a salt thereof in claims 1, 2 and 4 above.

【0008】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
フルオロアルキルスルホン酸基を有する化合物を製造す
るには、前記請求項3において、一般式(III)で表わさ
れる単量体をスルホン化することによって得られる。
The present invention will be described in detail below. The compound having a fluoroalkylsulfonic acid group of the present invention can be produced by sulfonation of the monomer represented by the general formula (III) in the above-mentioned claim 3.

【0009】一般式(III)の単量体は、p−クロロスチ
レンを原料として、下記合成ルートにより得ることがで
きる。すなわち、p−クロロスチレンからグリニャール
試薬を合成し、A−(CXY)n −CF=CF2 で表さ
れる化合物と反応させて単量体(III)を得る。
The monomer of the general formula (III) can be obtained from p-chlorostyrene as a raw material by the following synthetic route. That is, a Grignard reagent is synthesized from p-chlorostyrene and reacted with a compound represented by A- (CXY) n —CF═CF 2 to obtain a monomer (III).

【0010】[0010]

【化6】 [Chemical 6]

【0011】ここで用いるA−(CXY)n −CF=C
2 において、AはCl,Br,Iを表わし、X,Yは
HまたはFである。また、nは0以上の整数であり、好
ましくは10以下である。具体的には、ClCF=CF
2 、BrCF=CF2 、ICF=CF2 、ClCH2
F=CF2 、BrCH2 CF=CF2 、ICH2 CF=
CF2 、ClCF2 CF=CF2 、BrCF2 CF=C
2 、ICF2 CF=CF2 、ClCH2 CH2 CF=
CF2 、BrCH2 CH2 CF=CF2 、ICH2 CH
2 CF=CF2 などが挙げられる。
As used herein, A- (CXY) n -CF = C
In F 2 , A represents Cl, Br, I, and X and Y are H or F. N is an integer of 0 or more, preferably 10 or less. Specifically, ClCF = CF
2 , BrCF = CF 2 , ICF = CF 2 , ClCH 2 C
F = CF 2 , BrCH 2 CF = CF 2 , ICH 2 CF =
CF 2, ClCF 2 CF = CF 2, BrCF 2 CF = C
F 2 , ICF 2 CF = CF 2 , ClCH 2 CH 2 CF =
CF 2 , BrCH 2 CH 2 CF = CF 2 , ICH 2 CH
2 CF = CF 2 and the like.

【0012】次いで、下記の如く単量体(III)をスルホ
ン化し、単量体(I′)又は(I″)を得ることができ
る。
Next, the monomer (III) can be sulfonated as described below to obtain the monomer (I ') or (I ").

【0013】[0013]

【化7】 [Chemical 7]

【0014】スルホン化の方法としては、単量体(III)
を有機溶媒と水からなる反応媒質中において、第四級ア
ンモニウム塩および第四級ホスホニウム塩から選ばれた
相間移動触媒を用い、ラジカル禁止剤存在下でスルホン
化剤を用いて行う。本発明において、相間移動触媒とし
て、アンモニウム塩を用いた場合は、一般式(I′)に
示した化合物のみ生成し、ホスホニウム塩を用いた場合
は、主に一般式(I″)の化合物が生成するが、
(I′)の化合物も少量生成する。相間移動触媒として
使用される第四級アンモニウム塩としては、例えば、テ
トラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモ
ニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムヨージド、
テトラブチルアンモニウム硫酸塩、トリオクチルアンモ
ニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、
テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラフェニル
アンモニウムクロリド、テトラフェニルアンモニウムブ
ロミド、テトラフェニルアンモニウムヨージド等が挙げ
られる。
The sulfonation method includes the monomer (III)
In a reaction medium consisting of an organic solvent and water, using a phase transfer catalyst selected from a quaternary ammonium salt and a quaternary phosphonium salt, and a sulfonating agent in the presence of a radical inhibitor. In the present invention, when the ammonium salt is used as the phase transfer catalyst, only the compound represented by the general formula (I ′) is produced, and when the phosphonium salt is used, mainly the compound represented by the general formula (I ″) is used. Generate,
A small amount of the compound (I ') is also produced. The quaternary ammonium salt used as a phase transfer catalyst, for example, tetrabutylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium iodide,
Tetrabutylammonium sulfate, trioctylammonium chloride, tetrabutylammonium bromide,
Tetrapropylammonium bromide, tetraphenylammonium chloride, tetraphenylammonium bromide, tetraphenylammonium iodide and the like can be mentioned.

【0015】また、第四級ホスホニウム塩としては、例
えば、テトラブチルホスホニウムブロミド、テトラブチ
ルホスホニウムクロリド、テトラブチルホスホニウムヨ
ージド、テトラフェニルホスホニウムブロミド、テトラ
フェニルホスホニウムクロリド、テトラフェニルホスホ
ニウムヨージド等が挙げられる。本発明に使用されるス
ルホン化剤としては、亜硫酸水素塩および亜硫酸塩で、
亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水
素セシウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫
酸セシウム等が挙げられる。また有機溶媒としては、一
般的な有機溶媒は適用可能である。例えば、ベンゼン、
トルエン、キシレン、クロロベンゼン、ニトロベンゼ
ン、クロロホルム、テトラヒドロフラン、メタノール、
エタノール、イソプロパノール、酢酸エチル、酢酸、ア
セトン等が挙げられ、好ましくは、トルエン、キシレ
ン、クロロベンゼン、クロロホルム等の疎水性有機溶媒
が挙げられる。
Examples of the quaternary phosphonium salt include tetrabutylphosphonium bromide, tetrabutylphosphonium chloride, tetrabutylphosphonium iodide, tetraphenylphosphonium bromide, tetraphenylphosphonium chloride and tetraphenylphosphonium iodide. .. The sulfonating agent used in the present invention includes bisulfite and sulfite,
Examples thereof include sodium hydrogen sulfite, potassium hydrogen sulfite, cesium hydrogen sulfite, sodium sulfite, potassium sulfite, and cesium sulfite. As the organic solvent, general organic solvents can be applied. For example, benzene,
Toluene, xylene, chlorobenzene, nitrobenzene, chloroform, tetrahydrofuran, methanol,
Examples thereof include ethanol, isopropanol, ethyl acetate, acetic acid, acetone and the like, and preferable examples include hydrophobic organic solvents such as toluene, xylene, chlorobenzene and chloroform.

【0016】本発明に使用されるラジカル禁止剤として
は、t−ブチルカテコール、p−メトキシフェノール、
ヒドロキノン、ベンゾキノン、ピロガロール等が挙げら
れる。本発明を実施するには、一般式(III)で表される
モノマーに所要量のスルホン化剤、相間移動触媒、ラジ
カル禁止剤、有機溶媒及び水を加えて所定温度で反応さ
せてスルホン化を行う。
The radical inhibitors used in the present invention include t-butylcatechol, p-methoxyphenol,
Examples thereof include hydroquinone, benzoquinone, and pyrogallol. To carry out the present invention, a required amount of a sulfonating agent, a phase transfer catalyst, a radical inhibitor, an organic solvent and water are added to the monomer represented by the general formula (III), and the mixture is reacted at a predetermined temperature to carry out the sulfonation. To do.

【0017】スルホン化反応は、温度が高いほど反応性
も高いと思われるが、使用するモノマーの重合等を考慮
すると、一般的には使用する溶媒のリフラックス温度で
行うのが好ましく、例えば、ベンゼンを溶媒としたとき
は80℃、クロロホルムを溶媒としたときは70℃付近
が好ましい。また、反応時間は、相間移動触媒の種類に
よって異なるが、一般的に5〜70時間が好ましい。
The sulfonation reaction seems to have higher reactivity as the temperature rises, but in consideration of the polymerization of the monomers used, it is generally preferable to carry out at the reflux temperature of the solvent used, for example, When benzene is used as the solvent, the temperature is preferably 80 ° C, and when chloroform is used as the solvent, the temperature is preferably around 70 ° C. The reaction time varies depending on the type of the phase transfer catalyst, but is generally preferably 5 to 70 hours.

【0018】また、使用するスルホン化剤の種類によっ
てMで示される塩基が決まる。従って、Mの例としては
前述のスルホン化剤に対応してナトリウム、カリウム、
セシウム等が挙げられる。また、Mが水素の場合には非
常に強い酸となるため、非常に不安定で、重合しやすい
ので、単離は難しい。さらに本発明の重合体(II)につ
いては、一般式(I)で表されるフルオロアルキルスル
ホン酸基を有する化合物を重合することによって得られ
る。具体的には、単量体(I′)のホモポリマー、単量
体(I″)のホモポリマー、単量体(I′)及び
(I″)のコポリマーの他、単量体(I′)及び/又は
(I″)と他の重合性単量体とのコポリマーもあげられ
る。
The base represented by M is determined by the type of sulfonating agent used. Therefore, as an example of M, sodium, potassium,
Examples include cesium. Further, when M is hydrogen, it becomes a very strong acid, which is very unstable and easily polymerizes, so that isolation is difficult. Further, the polymer (II) of the present invention can be obtained by polymerizing a compound having a fluoroalkylsulfonic acid group represented by the general formula (I). Specifically, in addition to the homopolymer of the monomer (I ′), the homopolymer of the monomer (I ″), the copolymer of the monomers (I ′) and (I ″), the monomer (I ′) ) And / or (I ″) and other polymerizable monomers.

【0019】具体的には、前記した通り、本発明の単量
体(I)において、Mが水素原子の化合物は非常に重合
しやすくスルホン酸塩から遊離の形に変換するとすぐ重
合してしまうため、下記のような単量体(I′)と
(I″)のホモポリマー及びコポリマーが得やすい。
Specifically, as described above, in the monomer (I) of the present invention, a compound in which M is a hydrogen atom is very likely to be polymerized, and is polymerized immediately when the sulfonate is converted to a free form. Therefore, it is easy to obtain homopolymers and copolymers of the following monomers (I ′) and (I ″).

【0020】[0020]

【化8】 [Chemical 8]

【0021】(式中xは2以上の整数、yは1以上の整
数を示す。)等が挙げられ、これらの重合体の分子量は
1,000から1,000,000程度である。また、
本発明の重合体は、フルオロアルキルスルホン酸基を有
する単量体を重合して製造するため、2.6meg/g
以上の高い官能基密度を有する。
(Wherein x is an integer of 2 or more and y is an integer of 1 or more) and the like, and the molecular weight of these polymers is about 1,000 to 1,000,000. Also,
Since the polymer of the present invention is produced by polymerizing a monomer having a fluoroalkylsulfonic acid group, it is 2.6 meg / g.
It has the above high functional group density.

【0022】本発明の重合体は新規なものであるが、そ
の構造の特定は、一般の線状共重合体の構造の特定に用
いられる方法が適用できない場合が多い。これは本発明
の重合体が、構造特定に必要な測定をするための溶媒に
対しても不溶な場合が多いので、各種スペクトルによる
構造特定測定方法が常には使用できない。そこで本発明
において、構造特定に用いた方法は、得られた重合体の
元素分析による組成比の決定及び赤外吸収スペクトル
(IR)により、重合体中に存在する原子団の特定等を
することにより同定する方法である。
Although the polymer of the present invention is novel, the method used for specifying the structure of a general linear copolymer cannot be applied to the specification of the structure in many cases. This is because the polymer of the present invention is often insoluble in a solvent for the measurement necessary for the structure identification, so that the structure identification measuring method using various spectra cannot always be used. Therefore, in the present invention, the method used for structure identification is to determine the composition ratio by elemental analysis of the obtained polymer and to identify the atomic groups present in the polymer by infrared absorption spectrum (IR). It is a method of identifying by.

【0023】要するに、本発明の重合体はその種々の基
礎的物性や化学組成を測定することは可能であるが、繰
り返し単位の配列順序や、立体構造等の特定は、不可能
であり、そのような場合、下記の成書に記載されている
ような三次元架橋重合体と同様に同定が行われる。(山
辺、妹尾共著“イオン交換樹脂膜”(技報堂1964
年)p.17〜21または、垣花、森共著“イオン交換
入門”(広川書店1969年)p.19〜20)。
In short, the polymer of the present invention can be measured for its various basic physical properties and chemical compositions, but it is impossible to specify the sequence of repeating units, the three-dimensional structure, etc. In such a case, the identification is carried out in the same manner as the three-dimensional crosslinked polymer as described in the following publications. (Yamabe and Senoo, "Ion Exchange Resin Membrane" (Gihodo 1964)
Year) p. 17-21 or Kakihana and Mori, "Introduction to Ion Exchange" (Hirokawa Shoten 1969) p. 19-20).

【0024】[0024]

【実施例】本発明を実施例により更に具体的に説明する
が、これら実施例により、本発明は、何ら限定されるも
のではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0025】参考例P−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテニル)スチ
レンの合成 50mlの4ツ口フラスコに、マグネシウム0.53g
(22mmol)および乾燥テトラヒドロフラン(TH
F)20mlを入れ、アルゴン雰囲気下p−クロロスチ
レンを滴下して、グリニャール試薬を調製した。200
mlの4ツ口フラスコに、4−ブロモ−1,1,2−ト
リフルオロ−1−ブテン(CF2 =CFCH2 CH2
r)3.78g(20mmol)、テトラヒドロフラン
20ml、臭化第一銅60mg(0.42mmol)を
200mlのフラスコに入れ、アルゴン雰囲気下で、調
製したp−クロロスチレンのグリニャール試薬を滴下し
た。1時間攪拌した後、t−ブチルカテコール50mg
を加え、15mlの水で加水分解した。エチルエーテル
15mlを加えて抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥させ
た後、エチルエーテルを留去し、減圧蒸留した。この結
果、P−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテニル)
スチレン1.25gが得られた。このものの収率は2
9.5%であり、沸点は64〜68℃/2mmHgであ
った。
Reference Example P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styi
Len synthesis 0.53g magnesium in a 50ml 4-neck flask
(22 mmol) and dry tetrahydrofuran (TH
F) 20 ml was put and p-chlorostyrene was added dropwise under an argon atmosphere to prepare a Grignard reagent. 200
In a 4-ml flask with 4-ml, 4-bromo-1,1,2-trifluoro-1-butene (CF 2 = CFCH 2 CH 2 B
r) 3.78 g (20 mmol), tetrahydrofuran 20 ml, and cuprous bromide 60 mg (0.42 mmol) were placed in a 200 ml flask, and the prepared p-chlorostyrene Grignard reagent was added dropwise under an argon atmosphere. After stirring for 1 hour, 50 mg of t-butylcatechol
Was added and hydrolyzed with 15 ml of water. After extraction with 15 ml of ethyl ether and drying over magnesium sulfate, the ethyl ether was distilled off and the residue was distilled under reduced pressure. As a result, P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl)
1.25 g of styrene were obtained. The yield of this product is 2
It was 9.5% and the boiling point was 64-68 ° C / 2 mmHg.

【0026】(1)元素分析値 実測値 C(%)68.19,H(%)5.14,F
(%)26.22 計算値 C(%)67.92,H(%)5.22,F
(%)26.86
(1) Elemental analysis value Actual measurement value C (%) 68.19, H (%) 5.14, F
(%) 26.22 Calculated value C (%) 67.92, H (%) 5.22, F
(%) 26.86

【0027】[0027]

【化9】 [Chemical 9]

【0028】[0028]

【化10】 [Chemical 10]

【0029】[0029]

【化11】 [Chemical 11]

【0030】実施例1 上記参考例で得られたP−(3,4,4−トリフルオロ
−3−ブテニル)スチレン17.7g(83.4mmo
l)、NaHSO3 25.0g(240.0mmo
l)、溶媒(H2 O50ml,クロロホルム50m
l)、t−ブチルカテコール0.3g(2mol%/P
−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテニル)スチレ
ン)、テトラブチルアンモニウムブロミド2.9g(1
0mol%/P−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブ
テニル)スチレン)をフラスコに入れ、70℃で15時
間反応させた。
Example 1 17.7 g (83.4 mmo) of P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene obtained in the above reference example
l), 25.0 g of NaHSO 3 (240.0 mmo
l), solvent (H 2 O 50 ml, chloroform 50 m
l), t-butylcatechol 0.3 g (2 mol% / P
-(3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene), tetrabutylammonium bromide 2.9 g (1
0 mol% / P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene) was placed in the flask and reacted at 70 ° C. for 15 hours.

【0031】ガスクロマトグラフィー(SE−30 1
5% 2mカラム)により、反応液の有機層を分析する
と、原料のP−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテ
ニル)スチレンの転化率は、62.5%であった。反応
後、次の方法により、後処理を行なった。後処理温度は
生成物の重合を抑えるため、すべて20℃以下で行なっ
た。
Gas chromatography (SE-30 1
When the organic layer of the reaction solution was analyzed by a 5% 2 m column), the conversion rate of P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene as a raw material was 62.5%. After the reaction, post-treatment was performed by the following method. The post-treatment temperature was 20 ° C. or lower in order to suppress the polymerization of the product.

【0032】まず、水層のH2 Oを、減圧下で蒸発させ
得られた固体をイソプロパノールで抽出した。抽出後、
不溶固体をろ別し、ろ液からイソプロパノールを減圧下
で蒸発させ、残った白色固体1をH2 Oに溶解し、酸型
イオン交換樹脂(ダイヤイオンSAIB−Na型、商品
名)を通過させた。通過後の水溶液のH2 Oを減圧下
で、蒸発させ、得られた白色固体2をイソプロパノール
で抽出し、不溶固体をろ別後、イソプロパノールを減圧
下で蒸発させ、生成物4−(4−ビニルフェニル)−
1,1,2−トリフルオロブタンスルホン酸ナトリウム
2.8g(収率10.6%;使用したP−(3,4,4
−トリフルオロ−3−ブテニル)スチレン基準)を得
た。
First, H 2 O in the aqueous layer was evaporated under reduced pressure and the obtained solid was extracted with isopropanol. After extraction,
The insoluble solid was filtered off, isopropanol was evaporated from the filtrate under reduced pressure, the remaining white solid 1 was dissolved in H 2 O, and an acid type ion exchange resin (Diaion SAIB-Na type, trade name) was passed through. It was The H 2 O of the aqueous solution after passing was evaporated under reduced pressure, the resulting white solid 2 was extracted with isopropanol, the insoluble solid was filtered off, and the isopropanol was evaporated under reduced pressure to give the product 4- (4- Vinylphenyl)-
2.8 g of sodium 1,1,2-trifluorobutanesulfonate (yield 10.6%; used P- (3,4,4
-Trifluoro-3-butenyl) styrene standard) was obtained.

【0033】その構造は元素分析、1 H−NMR,13
−NMR,19F−NMR,IRにより、4−(4−ビニ
ルフェニル)−1,1,2−トリフルオロブタンスルホ
ン酸ナトリウムであることが示唆された。分析結果を以
下に示す。又、IRのチャートを図1に示す。
Its structure is elemental analysis, 1 H-NMR, 13 C
-NMR, 19 F-NMR and IR suggested that it was sodium 4- (4-vinylphenyl) -1,1,2-trifluorobutanesulfonate. The analysis results are shown below. An IR chart is shown in FIG.

【0034】(1) 元素分析結果 実測値 C(%)45.90,H(%)3.56,S
(%)9.75,F(%)17.52 計算値 C(%)45.57,H(%)3.82,S
(%)10.14,F(%)18.02
(1) Elemental analysis result Measured value C (%) 45.90, H (%) 3.56, S
(%) 9.75, F (%) 17.52 Calculated value C (%) 45.57, H (%) 3.82, S
(%) 10.14, F (%) 18.02

【0035】[0035]

【化12】 [Chemical 12]

【0036】δ(ppm) a 2.80(d 2.0H J(C 2 −CH)=
20.9Hz) b 3.45(t 1.9H) c 5.21(d 1.1H J(Hc−He)=1
0.8Hz) d 5.68(d 1.0H J(Hd−He)=1
7.9Hz) e 6.62(dd 1.0H) f 5.70(m 0.7H,J(H−F)=48.6
Hz) g 7.24 h 7.26
Δ (ppm) a 2.80 (d 2.0H J (C H 2 -C F H) =
20.9 Hz) b 3.45 (t 1.9H) c 5.21 (d 1.1H J (Hc-He) = 1
0.8 Hz) d 5.68 (d 1.0H J (Hd-He) = 1
7.9 Hz) e 6.62 (dd 1.0H) f 5.70 (m 0.7H, J (HF) = 48.6
Hz) g 7.24 h 7.26

【0037】[0037]

【化13】 [Chemical 13]

【0038】δ(ppm) A 26.5 B 29.5 C 114.5 D 127.4 E 128.7 F 135.7Δ (ppm) A 26.5 B 29.5 C 114.5 D 127.4 E 128.7 F 135.7

【0039】[0039]

【化14】 [Chemical 14]

【0040】δ(ppm) a 113.6,118.8(AB type) J(A−B)=262.0Hz b 203.3(m) (5) IR(kBr,cm-1) 1620(−CH=CH2 ) 1200−1300(C−F,s=0 asym) 1060(s=0 sym)Δ (ppm) a 113.6, 118.8 (AB type) J (AB) = 262.0 Hz b 203.3 (m) (5) IR (kBr, cm -1 ) 1620 (- CH = CH 2) 1200-1300 (C -F, s = 0 asym) 1060 (s = 0 sym)

【0041】実施例2 P−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテニル)スチ
レン1.77g(8.3mmol)、NaHSO3 2.
5g(24.0mmol)、溶媒(H2 O 5.0m
l,ベンゼン 5.0ml)、t−ブチルカテコール
0.03g(2mol%/P−(3,4,4−トリフル
オロ−3−ブテニル)スチレン)、テトラブチルホスホ
ニウムブロミド0.28g(10mol%/P−(3,
4,4−トリフルオロ−3−ブテニル)スチレン)をフ
ラスコ内に入れ、80℃で15時間反応させた。
Example 2 1.77 g (8.3 mmol) of P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene, NaHSO 3 2.
5 g (24.0 mmol), solvent (H 2 O 5.0 m
1, benzene 5.0 ml), t-butylcatechol 0.03 g (2 mol% / P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene), tetrabutylphosphonium bromide 0.28 g (10 mol% / P). -(3
4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene) was put in the flask and reacted at 80 ° C. for 15 hours.

【0042】反応液の19F−NMRにより、4−(4−
ビニルフェニル)−1,2,2−トリフルオロ−2−ブ
テンスルホン酸ナトリウムが生成していることが明らか
になった。また、4−(4−ビニルフェニル)−1,
2,2−トリフルオロブタンスルホン酸ナトリウムが極
く少量得られた。ガスクロマトグラフィー(SE−30
15% 2mカラム)により、反応液の有機層を分析す
ると、P−(3,4,4−トリフルオロ−3−ブテニ
ル)スチレンの転化率は48.2%であった。
By 19 F-NMR of the reaction solution, 4- (4-
It was revealed that sodium vinylphenyl) -1,2,2-trifluoro-2-butenesulfonate was produced. In addition, 4- (4-vinylphenyl) -1,
A very small amount of sodium 2,2-trifluorobutanesulfonate was obtained. Gas chromatography (SE-30
When the organic layer of the reaction solution was analyzed by a 15% 2 m column), the conversion rate of P- (3,4,4-trifluoro-3-butenyl) styrene was 48.2%.

【0043】[0043]

【化15】 [Chemical 15]

【0044】ケミカルシフト値(ppm) a 108.0ppm b 172.8ppmChemical shift value (ppm) a 108.0 ppm b 172.8 ppm

【0045】実施例3(重合体の製造) 実施例1で得た4−(4−ビニルフェニル)−1,1,
2−トリフルオロブタンスルホン酸ナトリウム0.20
gをH2 O約10mlに溶解させ、強酸性イオン交換樹
脂(ダイヤイオンSKIB−H型、商品名)カラム(内
径1.2cm、高さ15cm)を通した。通液後の溶液
から溶媒を蒸発させることにより、有機溶媒に不溶な茶
色の重合体0.19gを得た。分析は元素分析、IRに
より行った。以下にその結果を示す。またIRのチャー
トを図2に示す。
Example 3 (Production of Polymer) 4- (4-vinylphenyl) -1,1, obtained in Example 1,
Sodium 2-trifluorobutanesulfonate 0.20
g was dissolved in about 10 ml of H 2 O and passed through a strongly acidic ion exchange resin (Diaion SKIB-H type, trade name) column (inner diameter 1.2 cm, height 15 cm). By evaporating the solvent from the solution after passing, 0.19 g of a brown polymer insoluble in the organic solvent was obtained. The analysis was performed by elemental analysis and IR. The results are shown below. An IR chart is shown in FIG.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】(2) IR(kBr,cm-1) 1040cm-1 (s=0) 1100〜1250cm-1 (C−F,s=0)[0047] (2) IR (kBr, cm -1) 1040cm -1 (s = 0) 1100~1250cm -1 (C-F, s = 0)

【0048】(3) イオン交換容量 2.9meq/
g 尚、Sの元素分析値より求めた官能基密度は、2.7m
eq/gであり、よく一致した。
(3) Ion exchange capacity 2.9 meq /
g The functional group density calculated from the elemental analysis value of S was 2.7 m.
eq / g, which was in good agreement.

【0049】応用例 評価反応 (1−ヘキセンのコッホ反応)70ml、ハステロイC
のミクロオートクレーブに、上記実施例3で得られた酸
触媒と、1−ヘキサン20mmol、メタノール200
mmolを入れ、一酸化炭素を、圧入した(約100k
g/cm2 )。温度150℃、圧力150kg/cm2
で、3時間反応させた。本発明の重合体を用いた場合
と、市販のパーフルオロスルホン酸樹脂(デュポン社
製,商品名Nafion NR50)を用いた場合を比
較して、表−1にまとめた。その結果、本発明の重合体
(実施例3)は、同一酸量で比較して、市販樹脂に比べ
て、水和物の生成が少なく、良好な成績を示した。
Application example Evaluation reaction (1-Koch reaction of 1-hexene) 70 ml, Hastelloy C
Into the micro-autoclave, the acid catalyst obtained in Example 3 above, 20 mmol of 1-hexane, and 200 of methanol were added.
mmol was added, and carbon monoxide was injected under pressure (about 100 k.
g / cm 2 ). Temperature 150 ℃, Pressure 150kg / cm 2
Then, it was reacted for 3 hours. The case where the polymer of the present invention is used and the case where a commercially available perfluorosulfonic acid resin (manufactured by DuPont, trade name Nafion NR50) are used are compared and summarized in Table 1. As a result, the polymer of the present invention (Example 3) produced less hydrate than the commercially available resin when compared with the same acid amount, and showed good results.

【0050】[0050]

【表2】 [Table 2]

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明のフルオロアルキルスルホン酸基
を有する重合体は、強酸性であり、優れた酸触媒として
用いることができる。この触媒は、例えば、アルキル化
反応、トルエンとキシレン等の異性化反応、芳香族のニ
トロ化反応あるいはフリーデルクラフツ反応、オレフィ
ンのカルボニル化反応(コッホ反応)等に利用すること
ができ、従来知られたフッ素化重合体触媒に比較し、膨
潤性がなく、触媒活性も優れている。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The polymer having a fluoroalkylsulfonic acid group of the present invention is strongly acidic and can be used as an excellent acid catalyst. This catalyst can be used, for example, in an alkylation reaction, an isomerization reaction of toluene and xylene, an aromatic nitration reaction or a Friedel-Crafts reaction, an olefin carbonylation reaction (Koch reaction), and the like. Compared with the obtained fluorinated polymer catalyst, it has no swelling property and is excellent in catalytic activity.

【0052】また、本発明のフルオロアルキルスルホン
酸基を有する単量体は、フルオロアルキルスルホン酸基
を有する重合体の前駆体として有用であり、酸触媒やイ
オン交換体の原料として用いることができる。更に、本
発明方法によれば、かかる有用なフルオロアルキルスル
ホン酸基を有する化合物を工業的有利に製造することが
できる。
The fluoroalkylsulfonic acid group-containing monomer of the present invention is useful as a precursor of a fluoroalkylsulfonic acid group-containing polymer, and can be used as an acid catalyst or a raw material for an ion exchanger. .. Furthermore, according to the method of the present invention, such a compound having a useful fluoroalkylsulfonic acid group can be industrially advantageously produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1で製造した本発明化合物のIRチャー
トである。縦軸は吸光度、横軸は波長(nm)を表わ
す。
FIG. 1 is an IR chart of the compound of the present invention produced in Example 1. The vertical axis represents absorbance and the horizontal axis represents wavelength (nm).

【図2】実施例3で製造した本発明化合物(重合体)の
IRチャートである。縦軸は吸光度、横軸は波長(n
m)を表わす。
FIG. 2 is an IR chart of the compound of the present invention (polymer) produced in Example 3. The vertical axis represents absorbance and the horizontal axis represents wavelength (n
m).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08F 12/20 MJY 7211−4J 12/30 MJY 7211−4J // C07B 61/00 300 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location C08F 12/20 MJY 7211-4J 12/30 MJY 7211-4J // C07B 61/00 300

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(I)で表わされることを特
徴とするフルオロアルキルスルホン酸基を有する化合
物。 【化1】 {式中、Qは−(CXY)n −CFH−又は−(CX
Y)n-1 −CZ=CF−を表わし(X,Y及びZはそれ
ぞれ水素原子又はフッ素原子を表わし、nは0又は1以
上の整数を表わし、−(CXY)n-1 −CZ=CF−の
場合は、nは0ではない。)、Mは水素原子又は塩基を
表わす。}
1. A compound having a fluoroalkyl sulfonic acid group, which is represented by the following general formula (I). [Chemical 1] {In the formula, Q is-(CXY) n -CFH- or-(CX
Y) n-1 -CZ = CF- (X, Y and Z each represent a hydrogen atom or a fluorine atom, n represents 0 or an integer of 1 or more,-(CXY) n-1 -CZ = CF In the case of −, n is not 0.) and M represents a hydrogen atom or a base. }
【請求項2】 少なくとも請求項1に記載の一般式
(I)の化合物を含む重合性化合物を重合して得られる
下記一般式(II)で表わされる構造単位を有する重合
体。 【化2】 {式中、Pは1以上の整数を表わし、Qは−(CXY)
n −CFH−又は−(CXY)n-1 −CZ=CF−を表
わし(X,Y及びZはそれぞれ独立に水素原子又はフッ
素原子を表わし、nは0又は1以上の整数を表わし、−
(CXY)n-1−CZ=CF−の場合は、nは0ではな
い。}、Mは水素原子又は塩基を表わす。}
2. A polymer having a structural unit represented by the following general formula (II), obtained by polymerizing a polymerizable compound containing at least the compound of general formula (I) according to claim 1. [Chemical 2] {In the formula, P represents an integer of 1 or more, and Q represents-(CXY)
n - CFH- or-(CXY) n-1 -CZ = CF- (wherein X, Y and Z each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom, n represents 0 or an integer of 1 or more,-
In the case of (CXY) n-1 -CZ = CF-, n is not 0. }, M represents a hydrogen atom or a base. }
【請求項3】 下記一般式(III)で表わされる化合物を
有機溶媒と水からなる反応媒質中において、第四級アン
モニウム塩又は第四級ホスホニウム塩を相間移動触媒と
して用い、ラジカル禁止剤存在下で、スルホン化剤を用
いてスルホン化することを特徴とする請求項(I)に記
載の化合物の製造方法。 【化3】 {式中、X,Yはそれぞれ水素原子又はフッ素原子を表
わし、nは0又は1以上の整数を表わす。}
3. A compound represented by the following general formula (III) is used in a reaction medium consisting of an organic solvent and water, a quaternary ammonium salt or a quaternary phosphonium salt as a phase transfer catalyst in the presence of a radical inhibitor. The method for producing a compound according to claim 1, wherein the compound is sulfonated with a sulfonating agent. [Chemical 3] {In the formula, X and Y each represent a hydrogen atom or a fluorine atom, and n represents 0 or an integer of 1 or more. }
【請求項4】 下記一般式(II)で表わされるフルオロ
アルキルスルホン酸基を含む構造単位を有する重合体。 【化4】 {式中、pは1以上の整数を表わし、Qは−(CXY)
n −CFH−又は−(CXY)n-1 −CZ=CF−を表
わし(X,Y及びZはそれぞれ独立に水素原子又はフッ
素原子を表わし、nは0又は1以上の整数を表わし、−
(CXY)n-1−CZ=CF−の場合は、nは0ではな
い。)、Mは水素原子又は塩基を表わす。}
4. A polymer having a structural unit containing a fluoroalkylsulfonic acid group represented by the following general formula (II). [Chemical 4] {In the formula, p represents an integer of 1 or more, and Q is-(CXY)
n - CFH- or-(CXY) n-1 -CZ = CF- (wherein X, Y and Z each independently represent a hydrogen atom or a fluorine atom, n represents 0 or an integer of 1 or more,-
In the case of (CXY) n-1 -CZ = CF-, n is not 0. ) And M represent a hydrogen atom or a base. }
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