JPH09309847A - ペンタフルオロエチルヨウ化物の製造方法 - Google Patents

ペンタフルオロエチルヨウ化物の製造方法

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JPH09309847A
JPH09309847A JP12746996A JP12746996A JPH09309847A JP H09309847 A JPH09309847 A JP H09309847A JP 12746996 A JP12746996 A JP 12746996A JP 12746996 A JP12746996 A JP 12746996A JP H09309847 A JPH09309847 A JP H09309847A
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JP
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iodine
iodide
saturated hydrocarbon
reactor
polyfluoro
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Kazuya Oharu
一也 大春
Seisaku Kumai
清作 熊井
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Asahi Glass Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/013Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
    • C07C17/04Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens to unsaturated halogenated hydrocarbons

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】反応の制御が容易であり、かつ、効率的なペン
タフルオロエチルヨウ化物の製造方法を提供する。 【解決手段】テトラフルオロエチレン、ヨウ素、および
五フッ化ヨウ素を触媒の存在下で反応させてペンタフル
オロエチルヨウ化物とする際に、沸点が60℃以上であ
るポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物を溶媒として用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペンタフルオロエ
チルヨウ化物CF3 CF2 Iの製造方法に関する。ペン
タフルオロエチルヨウ化物は、各種の樹脂のモノマー、
フルオロシリコーン原料、撥水撥油剤原料、界面活性剤
原料、機能性材料、および医薬、農薬の中間体等に用い
られる有用な化合物である。
【0002】
【従来の技術】テトラフルオロエチレン、ヨウ素、およ
び五フッ化ヨウ素を触媒の存在下で反応させてペンタフ
ルオロエチルヨウ化物を製造する方法としては、(1)
無溶媒で反応させる方法、(2)ヨウ素を仕込んだ後
に、目的物であるペンタフルオロエチルヨウ化物(沸点
13℃)を希釈剤として加え、100〜200℃に加熱
してからテトラフルオロエチレンを供給する方法(特公
昭49−41403)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、(1)の方法
では反応初期に固体のヨウ素が存在するために撹拌する
のが困難であり、温度制御も困難である問題があった。
また(2)の方法でも、反応終了後の反応器内に生成物
のペンタフルオロエチルヨウ化物のみでなく、若干量の
未反応のヨウ素が存在するために、生成物を回収する際
に、未反応のヨウ素が配管を閉塞させる問題があった。
また、ペンタフルオロエチルヨウ化物は常温で気体であ
り、実際の反応においてはヨウ素を仕込んだ後にペンタ
フルオロエチルヨウ化物を加えるため、撹拌しにくい問
題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来法の
問題を克服し、工業的に実施可能なペンタフルオロエチ
ルヨウ化物の製造方法について鋭意検討を重ねた結果、
沸点が60℃以上であるポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ
化物を溶媒として用いることによって、反応時の撹拌を
容易にし、さらに未反応のヨウ素による配管の閉塞を解
消できることを見い出した。
【0005】すなわち、本発明は、テトラフルオロエチ
レン、ヨウ素、および五フッ化ヨウ素を触媒の存在下で
反応させてペンタフルオロエチルヨウ化物とする際に、
沸点が60℃以上であるポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ
化物を溶媒として用いることを特徴とするペンタフルオ
ロエチルヨウ化物の製造方法を提供する。
【0006】テトラフルオロエチレン、ヨウ素、および
五フッ化ヨウ素を反応させる本発明の反応において、テ
トラフルオロエチレンの1モルに対するヨウ素の量は
0.3〜0.5モルが好ましく、特に0.38〜0.4
2モルが好ましく、とりわけ0.4モルとするのが好ま
しい。また、テトラフルオロエチレン1モルに対する五
フッ化ヨウ素の量は、0.1〜0.3モルが好ましく、
特に0.19〜0.21モルが好ましく、とりわけ0.
2モルとするのが好ましい。
【0007】本発明の反応は触媒の存在下に実施する。
触媒としては、該反応を効率的に進行させ得る触媒であ
れば特に限定されず公知の触媒が使用できる。たとえ
ば、アルミニウム、マグネシウム、トリウム、ベリリウ
ム、カルシウム、ストロンチウム、またはそれらのヨウ
化物(USP3006973)、五フッ化アンチモン、
三フッ化アンチモン、無水フッ化第一スズ(特公昭40
−4726)、ニオブ、タンタル(特公昭53−318
43)、フッ化モリブデン、フッ化タングステン(特公
昭56−2054)等が挙げられる。触媒の量は、ヨウ
素の1重量部に対して0.001〜5重量部が好まし
い。
【0008】本発明は、上記の反応において、沸点が6
0℃以上のポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物を溶媒と
して用いることが最大の特徴である。ポリフルオロ飽和
炭化水素ヨウ化物は、本発明の反応を効率的に進ませう
る溶媒であり、ヨウ素の溶解性にも優れ、かつ、本発明
反応において不活性である利点を有する溶媒である。ま
た、沸点が60℃以上であるため、反応後に生成物であ
るペンタフルオロエチルヨウ化物(沸点13℃)と蒸留
による分離が容易であり、分離した後に再利用できる利
点も有する優れた溶媒である。
【0009】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物の沸点
は、60〜150℃が好ましく、特に100〜130℃
が好ましい。
【0010】沸点が60℃以上のポリフルオロ飽和炭化
水素ヨウ化物とは、飽和炭化水素の水素原子のうち、2
個以上がフッ素原子に置換され、1個以上がヨウ素原子
に置換された化合物であって沸点が60℃以上のもので
ある。
【0011】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物中のヨ
ウ素原子の数は、1個または2個が好ましい。また、ポ
リフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物としては、ポリフルオ
ロアルキルヨウ化物、または、ポリフルオロアルキレン
二ヨウ化物が好ましく、これらの化合物の構造中に含ま
れるポリフルオロアルキル基は、アルキル基の水素原子
の90%以上がフッ素原子に置換された基が好ましく、
ポリフルオロアルキレン基は、アルキレン基の水素原子
の90%以上がフッ素原子に置換された基が好ましい。
【0012】沸点が60℃以上のポリフルオロ飽和炭化
水素ヨウ化物としては、飽和炭化水素中の水素原子の全
てをフッ素原子に置換してペルフルオロ飽和炭化水素ヨ
ウ化物とし、さらにペルフルオロ飽和炭化水素中のフッ
素原子の一部をヨウ素原子に置換した構造のペルフルオ
ロ飽和炭化水素ヨウ化物が好ましい。ペルフルオロ飽和
炭化水素ヨウ化物中のヨウ素原子の数は、1個または2
個が好ましい。
【0013】ペルフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物として
は、一般式Rf1−I(ただし、Rf1はペルフルオロアル
キル基を示し、Iはヨウ素原子を示す。)またはI−R
f2−I(ただし、Rf2は、炭素数4〜8のペルフルオロ
アルキレン基を示し、Iはヨウ素原子を示す。)で表さ
れる化合物が好ましい。
【0014】ペルフルオロアルキル基(Rf1−)は、ア
ルキル基の水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換
された基を意味する。また、ペルフルオロアルキレン基
(−Rf2−)は、アルキレン基の水素原子の実質的に全
てがフッ素原子に置換された基を意味する。
【0015】ペルフルオロアルキル基(Rf1−)および
ペルフルオロアルキレン基(−Rf2−)は、いずれも炭
素数が4以上が好ましく、特に4〜8が好ましい。ま
た、ペルフルオロアルキル基およびペルフルオロアルキ
レン基は、直鎖または分岐の構造である場合が好まし
く、特に直鎖の場合が好ましい。ペルフルオロアルキル
基またはペルフルオロアルキレン基の具体例としては、
以下の基が挙げられる。
【0016】ペルフルオロアルキル基の具体例。C4
9 −[CF3 (CF23 −、(CF32 CFCF2
−、(CF33 C−、CF3 CF2 CF(CF3 )−
を含む]、C511−[CF3 (CF24 −、(CF3
2 CF(CF22 −、(CF33 CCF2 −、
CF3 CF2 CF(CF3 )CF2 −等を含む]、C6
13−[CF3 (CF25 −、CF3 (CF22
(CF32 −等を含む]。
【0017】ペルフルオロアルキレン基の具体例。−C
48 −[−(CF24 −、−CF(CF3 )CF2
CF2 −、−CF2 C(CF32 −を含む]、−C5
10−[−(CF25 −、−CF(CF3 )−(CF
23 −、−CF2 C(CF32 CF2 −等を含
む]、−C612−[−(CF26 −、−CF(CF
3 )−(CF24 −、−(CF22−C(CF32
CF2 −等を含む]。
【0018】本発明のポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化
物の好ましい具体例としては、下式で示される化合物が
挙げられる。下記具体例に記載される化合物は、構造異
性体も含まれるものとする。C49 I[CF3 (CF
23 I(沸点67℃)、(CF32 CFCF2I、
(CF33 C−I、CF3 CF2 CF(CF3 )I
等]。C511I[(CF32 CF(CF22 I、
(CF33 C(CF2 )I等]。C613I[CF3
(CF25 I(沸点118℃)、CF3 (CF22
C(CF32 I等]。C715I[CF3 (CF2
6 I、(CF32 CF(CF24 I、(CF33
C(CF23 I等]。C817I[CF3 (CF2
7 I、(CF32 CF(CF25 I、(CF33
C(CF24 I等]。IC48 I[I(CF2 4
I、ICF(CF3 )(CF22 I等]。IC612
I[I(CF2 6 I、ICF(CF3 )(CF24
I等]。
【0019】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物の使用
量は、ヨウ素量の0.3〜5倍重量程度が好ましく、特
に1〜2倍重量が好ましい。使用量が少なすぎるとき
は、反応物を溶解させて撹拌を容易にする効果が充分に
発揮されず、また使用量が多すぎるときは、反応そのも
のには影響はないものの生産効率が低下し効率的でない
欠点がある。
【0020】本反応の反応温度は、特に限定されない
が、反応温度が高すぎると反応速度は速いが副生成物で
ある1,2−ジヨ−ドテトラフルオロエタンの生成量が
増加する傾向があるため60℃以下が好ましく、特に3
5℃以下が好ましい。また反応圧力としては、特に限定
されず、常圧、減圧、または加圧いずれであってもよ
く、通常の場合は、0.5〜5気圧(絶対圧)程度がよ
い。
【0021】本発明の製造方法は、特に大容量の工業的
製造方法として採用されうる実用性の高い方法である。
工業的に実施する場合に好ましく採用されうる好ましい
プロセスとしては、ヨウ素、五フッ化ヨウ素、および触
媒をポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物中に入れ、つぎ
に、ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物中にテトラフル
オロエチレンを導入する方法である。
【0022】具体的には、反応器にポリフルオロ飽和炭
化水素ヨウ化物を仕込み、撹拌を開始し、ヨウ素、触
媒、および五フッ化ヨウ素を仕込み、さらにテトラフル
オロエチレンを供給し、反応させるプロセスである。そ
して、反応終了後は、加熱することによって目的生成物
のペンタフルオロエチルヨウ化物のみを留出させること
ができる。反応器に残留するポリフルオロ飽和炭化水素
ヨウ化物は、次回の製造時にリサイクル利用できる。
【0023】
【実施例】
[例1]1リットルのオートクレーブに500gのCF
3 (CF25 Iを仕込み、撹拌しながらヨウ素400
g(1.58モル)、ニオブ0.4g、五フッ化ヨウ素
175g(0.79モル)を仕込んだ。反応器内を窒素
置換した後、テトラフルオロエチレン394g(3.9
4モル)を2時間かけてフィードした。このときの反応
温度は30〜60℃であった。また反応器圧力は、5k
g/cm2 (ゲージ圧)以下であった。1時間熟成後、
反応器にドライアイストラップを接続し、常圧下反応器
より生成物を気化させて回収した。このときの反応器の
最高温度は60℃であった。
【0024】回収した液は950gであり、目的生成物
のペンタフルオロエチルヨウ化物を96.5%含んでい
た。また溶媒のCF3 (CF25 Iが2.8%、副生
成物の1,2−ジヨードテトラフルオロエタンが0.1
%検出された。
【0025】また、反応器に残存していた溶媒中には、
ペンタフルオロエチルヨウ化物が3.5%、溶媒のCF
3 (CF25 Iが95.9%、副生成物の1,2−ジ
ヨードテトラフルオロエタンが0.6%検出された。な
お、生成物回収の際、未反応ヨウ素による配管の閉塞は
起こらなかった。
【0026】[例2]例1で残存したCF3 (CF2
5 I溶媒を用い、再度反応を行った。すなわち、残存し
た溶媒を撹拌しながらヨウ素400g(1.58モ
ル)、五フッ化ヨウ素175g(0.79モル)を仕込
んだ。反応器内を窒素置換した後、テトラフルオロエチ
レン394g(3.94モル)を2時間30分かけてフ
ィードした。このときの反応温度は30〜60℃であっ
た。また反応器圧力は、5kg/cm2 (ゲージ圧)以
下であった。1時間熟成後、反応器にドライアイストラ
ップを接続し、常圧下反応器より生成物を気化させて回
収した。このときの反応器の最高温度は60℃であっ
た。
【0027】回収した液は955gであり、目的生成物
のペンタフルオロエチルヨウ化物を97.5%含んでい
た。また溶媒のCF3 (CF25 Iが1.8%、副生
成物の1,2−ジヨードテトラフルオロエタンが0.1
%検出された。
【0028】また、反応器に残存していた溶媒中には、
ペンタフルオロエチルヨウ化物が4.0%、溶媒のCF
3 (CF25 Iが94.9%、副生成物の1,2−ジ
ヨードテトラフルオロエタンが0.7%検出された。な
お、生成物回収の際、未反応ヨウ素による配管の閉塞は
起こらなかった。
【0029】[例3(比較例)]1リットルのオートク
レーブにヨウ素400g(1.58モル)、ニオブ0.
4g、五フッ化ヨウ素175g(0.79モル)を仕込
んだ。反応器内を窒素置換した後、減圧し、希釈剤とし
てのペンタフルオロエチルヨウ化物を500g仕込ん
だ。撹拌ができなかったので、反応器の温度を120℃
まで昇温し、30分後に撹拌を開始した。反応器を冷却
してからテトラフルオロエチレン394g(3.94モ
ル)を2時間かけてフィードした。このときの反応温度
は30〜60℃であった。また反応器圧力は、5kg/
cm2 (ゲージ圧)以下であった。1時間熟成後、反応
器にドライアイストラップを接続し、常圧下反応器より
生成物を気化させて回収した。このときの反応器の最高
温度は60℃であった。
【0030】さらにその後50mmHgまで減圧し完全
に反応物を回収した。このとき未反応のヨウ素も昇華し
最終的には配管が閉塞した。回収した液は1422gで
目的生成物のペンタフルオロエチルヨウ化物を98.5
%含んでいた。また、副生成物の1,2−ジヨードテト
ラフルオロエタンが0.5%検出された。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、反応に不活性であり、
かつ、ヨウ素の溶解性に優れるポリフルオロ飽和炭化水
素ヨウ化物を溶媒として用いることによって、反応初期
での撹拌を可能にするため、反応の制御が容易となり効
率的に反応を進行させることができる。
【0032】溶媒として用いるポリフルオロ飽和炭化水
素ヨウ化物は、沸点が60℃以上であり、従来より希釈
剤として用いられていたペンタフルオロエチルヨウ化物
に比べてはるかに高沸点であるため、昇華した未反応の
ヨウ素を溶解させて配管の閉塞を防止できる効果があ
る。また、生成物のペンタフルオロエチルヨウ化物と蒸
留分離可能である利点を有する。
【0033】また、本発明方法と溶媒を存在させない従
来の方法とを比較した場合には、完全にペルフルオロヨ
ウ化物を気化させて回収する必要がない利点もある。さ
らに本発明における溶媒は、再利用が可能であり、環境
上の理由からも有利である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】テトラフルオロエチレン、ヨウ素、および
    五フッ化ヨウ素を触媒の存在下で反応させてペンタフル
    オロエチルヨウ化物とする際に、沸点が60℃以上であ
    るポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物を溶媒として用い
    ることを特徴とするペンタフルオロエチルヨウ化物の製
    造方法。
  2. 【請求項2】ヨウ素、五フッ化ヨウ素、および触媒をポ
    リフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物中に入れ、つぎに、ポ
    リフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物中にテトラフルオロエ
    チレンを導入して反応させることを特徴とする請求項1
    の製造方法。
  3. 【請求項3】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物がペル
    フルオロ飽和炭化水素ヨウ化物である請求項1または2
    の製造方法。
  4. 【請求項4】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物が、R
    f1−I(ただし、Rf1は炭素数4〜8のペルフルオロア
    ルキル基を示し、Iはヨウ素原子を示す。)またはI−
    f2−I(ただし、Rf2は炭素数4〜8のペルフルオロ
    アルキレン基を示し、Iはヨウ素原子を示す。)で表さ
    れる化合物である請求項3の製造方法。
  5. 【請求項5】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物が、C
    3 (CF25 Iである請求項3の製造方法。
  6. 【請求項6】ポリフルオロ飽和炭化水素ヨウ化物の量
    を、ヨウ素の量の0.3〜5倍重量とする請求項1、
    2、3、4または5の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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