JPH0931029A - フルオロキシ−またはクロロキシ−ペルフルオロアシルフルオリドの製造方法 - Google Patents
フルオロキシ−またはクロロキシ−ペルフルオロアシルフルオリドの製造方法Info
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Abstract
(クロロ)フルオロ化することが可能なフルオロキシ−
またはクロロキシ−化合物の新規な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ペルフルオロジアシルフルオリドと、X
−Fとを、MeFy・zHF(但し、Meはアルカリ金
属またはアルカリ土類金属であり、yはMeがアルカリ
金属の場合は1であり、Meがアルカリ土類金属の場合
は2であり、zは0.5から4である)で表されるフッ
化水素の存在下で反応させることからなるFC(O)−
RF−CF2OX(式中、RFはペルフルオロアルキレン
鎖またはペルフルオロポリオキシアルキレン鎖であり、
Xは-Fまたは-Clである)で表されるフルオロキシ−
またはクロロキシ−ペルフルオロアシルフルオリドの製
造方法。
Description
フルオリドの触媒的フッ素化またはクロロフルオロ化に
よるフルオロキシ−またはクロロキシ−ペルフルオロア
シルフルオリドの製造方法に関する。
F−C(O)F(但し、RFはペルフルオロアルキル鎖)
は、触媒としてのアルカリ金属またはアルカリ土類金属
のフッ化物存在下で、F−X(但し、X=-F、-Cl)
によってフッ素化またはクロロフルオロ化することによ
り、対応するフルオロキシ−またはクロロキシ−化合
物、即ちRF−CF2OX(但し、X=-F、-Cl)を製
造する原料として用いられることが知られている(例え
ば、Ruff, J.K. 等、J. Am. Chem. Soc., 88: 19,196
6、または米国特許第4,827,024号参照)。
と、このような製造法をペルフルオロジアシルフルオリ
ド、即ちFC(O)−RF−C(O)Fに適用すると、
対応するジフルオロキシ−またはジクロロキシ−化合
物、即ちXOCF2−RF−CF2OXのみが排他的に導
かれる。言い換えれば、ジアシルフルオリドとX−Fと
のモル比を1:1近傍にして行ったとしても、アシルフ
ルオリド基の一方のみを選択的に(クロロ)フルオロ化
することは不可能であった。従って上記の製法は、フル
オロキシ−またはクロロキシ−化合物、即ちFC(O)
−RF−CF2OXの製造には適していない。
する化学式MeFy・zHFで表されるフッ化水素の存
在下でX−Fと反応させることにより、ペルフルオロジ
アシルフルオリド、即ちFC(O)−RF−C(O)F
を選択的にフッ素化またはクロロフルオロ化して、対応
するフルオロキシ−またはクロロキシ−ペルフルオロア
シルフルオリド、即ちFC(O)−RF−CF2OXを得
ることができることを見出した。
って本発明が目的とするのは、FC(O)−RF−CF2
OX(式中、RFはペルフルオロアルキレン鎖またはペ
ルフルオロポリオキシアルキレン鎖であり、Xは-Fま
たは-Clである)で表されるフルオロキシ−またはク
ロロキシ−ペルフルオロアシルフルオリドの製造方法に
おいて、FC(O)−RF−C(O)Fで表される対応
するペルフルオロジアシルフルオリドとX−Fとを、M
eFy・zHF(但し、Meはアルカリ金属またはアル
カリ土類金属であり、yはMeがアルカリ金属の場合は
1であり、Meがアルカリ土類金属の場合は2であり、
zは0.5から4、好ましくは0.5から2である)で
表されるフッ化水素の存在下で反応させることからなる
製造方法である。
炭素原子上が全てフッ素原子で置換され、任意に塩素原
子でも置換されているペル(ハロ)フルオロ化有機ラジ
カルを意味する。
ようなフルオロキシ−またはクロロキシ−化合物、FC
(O)−RF−CF2OXである。これらの化合物は新規
であり、周知の化合物RF−CF2OXに類似しており、
他のフッ素化化合物の中間体として用いることができ、
フルオロキシまたはクロロキシ末端基の反応性を利用し
てエチレン性不飽和結合を有する化合物とすることもで
きる。それらは、例えば、米国特許第4,900,87
2号、第5,013,472号、欧州特許第404,0
76号に記載されているようにハロゲン化オレフィン
と、あるいは、欧州特許第267,6274号に記載さ
れているようにフルオロビニルエーテルと反応させるこ
とによって、ペルフルオロハロエーテルの合成に用いる
ことができる。末端がペルフルオロアルキル基で封鎖さ
れている周知のフルオロキシ−またはクロロキシ−化合
物とは異なり、本発明が目的とするものは、アシルフル
オリド基で機能化されている。アシルフルオリド基は、
カルボキシル、アミド、エステル基等の他の官能基に変
換することができるので、このことは、例えば、欧州特
許第27,009号に記載されたもののような機能化し
たフッ素化モノマーの製造にとって有利である。
(O)−RF−C(O)Fは周知の化合物である。上記
したように、RFはペルフルオロアルキレン鎖であって
もよく、任意に塩素及び/または一般的に1から12、
好ましくは2から8の炭素原子を含むエーテル酸素を含
んでいてもよい。
ルキレン基であってもよい。即ち、鎖に沿って統計的に
分布した塩素を任意に含む1以上のペルフルオロ化オキ
シアルキレン繰り返し単位からなる基であってもよい。
このような繰り返し単位は、例えば、−(CF(C
F3)CF20)−;−(CF2CF(CF3)O)−;−
(CF2CF2O)−;−(CFW1O)−(但し、W1は
FまたはCF3);−(CW2W3−CF2CF2O)−
(但し、W2とW3は同じでも互いに異なっていても良
く、FまたはCl)から選択することができる。この繰
り返し単位の数は、RFの数平均分子量Mnが、300か
ら2000、好ましくは400から1000の間になる
ような数である。
ができる。 (a)-CF2-O-(CF2CF2O)p(CF2O)q-CF2- (I) 但し、p及びqは、比q/pが0.5から2となり、分
子量が上記の範囲になるような数である。
r+sが1から50の間にあり、比t/(r+s)が
0.01から0.05の間にあり、分子量が上記の範囲
になるような数である。
る。uは、分子量が上記の範囲になるような数である。
る。
る。W2及びW3は、互いに同一でも異なっていてもよ
く、FまたはClである。wは、分子量が上記の範囲に
なるような数である。
る。
性ペルフルオロポリオキシアルキレンは、例えば、以下
の特許に記載された方法で調製する事ができる。英国特
許第1,104,,482号、米国特許第3,715,
378号、米国特許3,770,792号、米国特許第
4,647,413号、欧州特許第148,482号、
米国特許第3,810,874号、欧州特許第239,
123号、米国特許第5,149,842号、米国特許
第5,258,110号。
れる触媒は、対応する固体フッ化物のMeFyを、気体
状のHFまたは液体状のHFでしょりすることによって
調製することができる(例えば、R.C. Kennedy 及び G.
H. Cady, J. Fluorine Chem., 3, (1973/74), p. 42-54
参照)。好ましくは、Meはアルカリ金属であり、さ
らに好ましくはCs及びKから選択される。
たペルフルオロジアシルフルオリドを、固体状の触媒存
在下で、気体状のX−Fと反応させることによって行わ
れる。熱交換をしやすくするために、触媒は、銅または
その合金といったフッ素に対して不活性な材料で支持す
るかそれと混合する。溶媒は、例えば、任意に塩素原子
を含むクロロフルオロカーボン及びハイドロジェンフル
オロカーボンから選択することができる。反応温度は、
通常は−40℃から+40℃、好ましくは−20℃から
+10℃である。反応圧力は制限されないが、操作を容
易にするために、通常は環境圧力付近の値に保つ。X−
Fとジアシルフルオリド化合物とのモル比は、通常は1
付近とし、例えば、0.8から1.2、好ましくは0.
9から1.1とする。用いるフッ化水素触媒の量は広範
に設定できるが、一般に用いる量は、触媒とジアシルフ
ルオリド化合物とのモル比が20:1から1:20とな
る量である。
が、この目的は発明を例示するだけであり、本発明の範
囲を限定するものではない。
0mm×500mmの大きさのステンレス・スチール製
AISI316シリンダー内に配置した。このシリンダ
ーを密封し、真空ラインに接続して脱気した。真空ライ
ンを用いて、4.51g(225.5ミリモル)のHF
をシリンダー内に導入した。この混合物を110℃で1
2時間加熱した。次いで、シリンダーを25℃に冷却
し、12時間放置した後、135℃で2時間再加熱し
て、過剰のHFを真空ラインを通して取り除いた。次い
でシリンダーを乾燥ボックス中で開封し、14.91g
のCs・HFを取り出した(収率96.3%)。
CF2ーC(O)FとF2との反応 2.54g(14.8ミリモル)の上で調製したCsF
・HFを入れた150mlの不動態化したステンレス・
スチール製AISI316シリンダーを真空ラインに接
続し、−196℃に冷却して脱気した。真空ラインを用
いて、1.50ミリモルのペルフルオロスクシニルフル
オリド、及び、1.51ミリモルのF2をシリンダー内
に導入した。この混合物を−10℃で8時間放置した。
シリンダーを−196℃に冷却し、真空ラインを用いて
僅かに残存するF2を取り除いた。シリンダーを25℃
に加熱し、揮発性生成物を吸引して−196℃のトラッ
プ中に集めた。1.66ミリモルの生成物混合物を得
た。−20℃における19F−NMR分析により、以下の
組成が明らかになった:FC(O)-CF2CF2CF2-
OF(80.6%)、CF3CF2C(O)F(11.9
%)、及びC(O)F2(7.4%)。フルオロキシ−
ペルフルオロアシルフルオリドの収率は89%であっ
た。
2-OFのIRスペクトルの主要バンドは次の通りである
(cm-1、気相):1888(vs)、1325
(w)、1287(m)、1225(vs)、1133
(s)、1062(m)、1003(w)、959
(m)、922(w)、888(m)、809(m)、
780(vw)、763(w)、708(w)、687
(w)。生成物であるFAO-CFB 2CFC 2CDF2-C
(O)FEの19F−NMRスペクトルの主要バンドは次
の通りである(ppm、CDCl3、248K):A+
147.4(s,1F)、B−91.7(m,2F)、
C−123.0(s,2F)、D−119.1(m、2
F)、E+26。9(m、1F)。(但し、vs=極め
て強い、s=強い、m=中庸、w=弱い、vw=極めて
弱いことを表す。)
F2との反応 触媒として、CsF・HFではなく、2.54g(1
6.7ミリモル)のCsFを用いて、実施例1の方法を
繰り返した。反応終了時に、1.6ミリモルの生成物混
合物を得た。−20℃における19F−NMR分析によっ
て、次の組成が示された:FC(O)-CF2CF2-C
(O)F(46%)、FO-(CF2)4-OF(54
%)。FC(O)-CF2CF2CF2-OFは、痕跡も見
出されなかった。
FとF2との反応 実施例1と同様のシリンダーに、2.53g(32.4
ミリモル)のKF・HF(Aldrich Chemical 社から粉
末状で市販されている製品)を入れ、真空ラインに接続
し、−196℃に冷却して脱気した。真空ラインを用い
て、1.50ミリモルのペルフルオロスクシニルフルオ
リド、及び3.33ミリモルのF2をシリンダー内に導
入した。この混合物を−10℃で8時間放置した。シリ
ンダーを−196℃に冷却し、残存したすべてのF2を
真空ラインを介して取り除いた。シリンダーを25℃に
加熱し、揮発性生成物を吸引して、−196℃のトラッ
プに収集した。1.57ミリモルの生成物混合物を得
た。−20℃における19F−NMR分析により、以下の
組成が明らかになった:FC(O)-CF2CF2CF2-
OF(79%)、FO-(CF2)4-OF(19%)、及
びC(O)F2(2%)。フルオロキシ−ペルフルオロ
アシルフルオリドの収率は82%であった。
2との反応 触媒として、KF・HFではなく、2.54g(43.
7ミリモル)のKFを用いて、実施例1の方法を繰り返
した。反応終了時に、1.6ミリモルの生成物混合物を
得た。−20℃における19F−NMR分析によって、次
の組成が示された:FC(O)-CF2CF2-C(O)F
(51%)、FO-(CF2)4-OF(49%)。FC
(O)-CF2CF2CF2-OFは、痕跡も見出されなか
った。
Claims (11)
- 【請求項1】 FC(O)−RF−CF2OX (式中、RFはペルフルオロアルキレン鎖またはペルフ
ルオロポリオキシアルキレン鎖であり、XはFまたはC
lである)で表されるフルオロキシ−またはクロロキシ
−ペルフルオロアシルフルオリドの製造方法において、 FC(O)−RF−C(O)Fで表される対応するペル
フルオロジアシルフルオリドとX−Fとを、MeFy・
zHF(但し、Meはアルカリ金属またはアルカリ土類
金属であり、yは、Meがアルカリ金属の場合は1であ
り、Meがアルカリ土類金属の場合は2であり、zは
0.5から4である)で表されるフッ化水素の存在下で
反応させることを特徴とする製造方法。 - 【請求項2】 RFが、任意に塩素及び/又は1から1
2の炭素原子を含むエーテル性酸素原子の1つ以上を含
むペルフルオロアルキレン鎖であることを特徴とする請
求項1記載の方法。 - 【請求項3】 RFが、任意に鎖上に統計的に分布した
塩素を含む1つ以上の化フッ化オキシアルキレン単位か
らなることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記オキシアルキレン単位が、−(CF
(CF3)CF20)−、−(CF2CF(CF3)O)
−、−(CF2CF2O)−、−(CFW1O)−(但
し、W1はFまたはCF3)、−(CW2W3−CF2CF2
O)−(但し、W2とW3は同じでも互いに異なっていて
も良く、FまたはCl)から選択され、繰り返し単位の
数が、RFの数平均分子量Mnが300から2000の間
になるような数であることを特徴とする請求項3記載の
方法。 - 【請求項5】 前記XがFである請求項1から4のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項6】 前記化学式MeFy・xHFにおいて、
zが0.5から2の間であることを特徴とする請求項1
から5のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 前記化学式MeFy・xHFにおいて、
MeがCs及びKから選択されることを特徴とする請求
項1から6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 反応温度が−40℃から+40℃である
ことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項9】 X−Fとジアシルフルオリド基質とのモ
ル比が、0.8から1.2の間であることを特徴とする
請求項1から4のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 フッ化水素が、触媒とジアシルフルオ
リド基質とのモル比が20:1から1:20の間になる
ような量存在することを特徴とする請求項1から9のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 請求項1から5のいずれかの方法で製
造されたことを特徴とするFC(O)−RF−CF2OX
で表されるフルオロキシ−またはクロロキシ−ペルフル
オロアシルフルオリド。
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