JPS58134086A - ヘキサフルオロプロピレンオキシドの合成法 - Google Patents

ヘキサフルオロプロピレンオキシドの合成法

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JPS58134086A
JPS58134086A JP57015539A JP1553982A JPS58134086A JP S58134086 A JPS58134086 A JP S58134086A JP 57015539 A JP57015539 A JP 57015539A JP 1553982 A JP1553982 A JP 1553982A JP S58134086 A JPS58134086 A JP S58134086A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ヘキサフルオロプロピレンオキシド(以下、
HFPOと略記する)を製造する方法に関するものであ
る。さらに詳しく言え111次亜塩素酸塩を酸化剤とし
て使用し、ヘキサフルオロプロピレン(以下、RFPと
略記する)よりHFPOを製造する方法の改良に関する
ものである。
HFPOは、ヘキサフルオリアセトン、パーフルオロビ
ニルエーテル等の有用な含フツ素化合物を製造するため
の中間体であり、又、HFPOのポリマーは熱媒、潤滑
油等の広範な用途がある。
HFPOはRFPのエポキシ化反応により製造され得る
が、RFPはプロピレンのような炭化水素系オレフィン
や塩化アリルのよ:う1な塩素化炭化水素系オレフィン
とは非常に異なった化学的性質を有するためHFPをプ
ロピレンや塩化アリルと同様、の方法でエポキシ化する
事は困難である。
しては、いくつかの方法が提案されているが、いずれも
工業的に有利な製造方法とは言えない。例えば、米国特
許3.31g、003号明細書に記載されている、アル
カリ性過酸化水素の媒質中において、HFPをHFPO
に酸化する方法、あるいは、特公昭Lt −1itrJ
号 公報に記載されている、不活性溶媒の存在下におい
てHFPを酸素で口FPOに酸化する方法等が代表的な
HFPO製造方法として知られている。しかしながら、
これらのpずれの方法でも反応の制御が離しく、生成H
FPOの分解抑制が困難であったり、あるいは、多量の
副生成物が生成するなどして、高収率でHFPOを得る
事は出来ない。
さらに、これらの方法ではRFP転化率を高くすると、
HFPO選択率が低下してしまうので、RFPを有効に
用いる起めには、低RFP転化率で反応を止::・:。
め、未反応の、HF′PをHFPOより分離回収して再
使用する必要がある。ところが、HFPの沸点(−コ9
1IC)とHFPOの沸点(−,22II℃)は非常に
近接しており、両者を蒸留分離する事は困難であるので
、その分離のためには特殊な分離操作が必要とされるO
その例としては、例えば、RFPと臭素を反応させて高
沸点のジブロム体にしてHFPOと分離する方法、ある
いは、米国特許ユ3コA、7110号、米国特許刹/J
’7796号等の明細書に記載されている抽出蒸留分離
法等が提案されているが、−ずれも繁雑な分離方法であ
り、HFPOの製造コストを大帳に増加させるものであ
る。
本発明者らは、このような従来方法の欠点を克服し、R
FPより簡単に、かつ高収率でHFPOを製造する方法
を見い出すぺ〈鋭意検討した結果、特願昭36−671
3ダ号、特願昭、t4−.20311/号、特願昭16
−2104L117号の明細書に示されているように、
次亜塩素酸塩を酸化剤として用い、特定の触媒の存在下
で、水相と有機相の二相系で反応を行なう新規な方法を
見い出した〇 しかしながら、上記反応方法を各種市販次亜塩素酸塩水
溶液および本発明者らが調製した次亜塩素酸塩水溶液を
用いて実施すると、たとえ有効塩素濃度が同じであって
も、使用する次亜塩素酸塩水溶液の権類により反応成績
が大きく異なり、有効塩素濃度以外に、反応成績に大き
く影響する要因があるものと推定された。又、上記反応
方法において、RFP転化率を高くしたり、次亜塩素酸
塩とHFPの比を低くして反応させたりすると、HFP
O踏択率が低下する事が認められた。
本発明者らは、以上の問題点を解決すべく鋭意検討した
結果、特定量以上の無機塩基の存在Fで当該反応を行な
うと、安定な反応成績が得られ、かつ、反応成績が飛躍
的に向上する事を見い出賦本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、次亜塩素酸塩を酸化剤として使用
し、特定の触媒の存在下で、水相と有機相の二相系で反
応を行ない、ヘキサフルオロプロピレンヨリヘキサフル
オ四プロピレンオキシドを製造するにあたり、ヘキサフ
ルオロプロピレン1モルに対し、Qlグラム当量以上の
無機塩基の存在下で反応を行なう事を特徴とするヘキサ
フルオロプロピレンオキシドの製造法に関するものであ
る。
本発明の方法における、無機塩基の第1の効果は、RF
Pの転化率を上げても、高いHFPO遺択率が得られる
ようになる事である。従って、HFPO選択率を大きく
損なう事なく N HFP転化率を上げて残存HFP量
を少なくする事が出来るので、繁雑なHFPとHFPO
の分離工程無しで高純度のHFPOが高収率で得られる
ようになる。一本発明の方法における無機塩基の第一の
効果は、次亜塩素酸塩とRFPの比を低くしても、好成
績が得られるようになる事である。無機塩基の不在下゛
、あるいは、ごく少量の無機塩基の存在下では、次亜塩
素酸塩とHFPの比を低くすると、HFPO選択率が低
下し、又、反応途中で残存有効塩素濃度が低下するため
RFP転化率が頭打ちになったりするので、好成績を得
るためには、大過剰の次亜塩素酸塩の存在下で反応を行
なう必要があった。しかしながら、本発明の方法によれ
ば、次亜塩素酸塩使用量は少なくてよいので、次亜塩素
酸塩コストの軽減、反応装置のコンパクト化、および排
水処理コストの軽減が可能になる。
以下、本発明をさらに、詳細に説明する。
本発明の方法に用いられる次亜塩素酸塩としては、各種
の次亜塩素酸塩が挙げられるが、例えは次亜塩素酸す)
 IJウム、次亜塩素酸カリウム等のアルカリ金属塩、
あるいは、次亜塩素酸カルシウム、次亜塩素酸バリウム
等のアルカリ土類金属塩等が挙げられる。その中でも、
特に次亜塩素酸ナトリウムと次亜塩素酸カルシウムは、
漂白剤、殺菌剤等の用途向けに工業的に大量生産されて
おり、安価に入手できるので、本発明の方法に用いる次
亜塩素酸塩として適している。
無機塩基不在下、あるいは、ごく少量の無機塩基存在下
では、高RFP転化率で高HFPO選択率を得るために
は、RFPに対して大過剰の次亜塩素酸塩を必要とする
が、□十分な量の無機塩基存在下では、HFP1モルに
〜してllグラム当量から7グラム当量程度の次−一素
酸塩使用量でも良好な反応成績が得られる。ただし、次
亜塩素酸塩使用量は、目的に応じて任意に選択できるも
のであって上記範囲に限定されるものではない。
本発明の方法に用−られる触媒としては、有機相中の)
IFPと水相中の次亜塩素酸−との反応を媒介するもの
であ゛ればよい0その例ンしては、例えば、第ダ級アン
モニウム塩、第ダーホスホニウム塩、Sp級アルソニウ
ム塩等のオニウム塩、あるψは、次亜塩素酸塩中のアル
カリ金属イオンやアルカリ土類金属イオン等に対する親
油性錯化剤等が挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。第ダ級アンモニウム塩の例としては、トリオ
クチルメチルアンモニウムクロライド、あるいは、テト
ラ−n−ブチルアンモニラムク四うイドが、第4級ホス
ホニウム塩の例としては、テトラ−n−ブチルホスホニ
ウムブロマイド、あるいは、n−アミルトリフェニルホ
スホニウムブロマイドが、第参級アルソニウム塩の例と
しては、テトラフェニルアルソニウムクロライド、ある
いはトリフェニルメチルアルソニウムクロライドが、親
油性錯化剤の例としては、大環状ぎりエーテル、大−状
アミノエーテル、あるいはポリエチレングリコール誘導
体等が挙げられる。
本発明の方法に用いられる無機塩基の例としては、例え
ば、水酸化リチウム、水酸化す) IJウム、水酸化カ
リウム、水酸化ルビジウム、水酸化セシウム等のアルカ
リ金属水酸化物、あるいは水酸化カルシウム、水酸化ス
トロンチウム、水酸化バリウム等のアルカリ土類金属水
酸化物等が挙げられる。これらの無機塩基は、完全に水
相に溶解していてもよいし、又、一部が水相に溶解せず
同相で存在していてもかまわない。各種無機塩基の中で
特に水酸化ナトリウムが、価格、水への溶解度、取り扱
いやすさ等の点で本発明の方法に適している。
本発明の方法に使用される無機塩基の量は任意に設定で
きるが、実質的な効果を得るためには、反応に使用され
るHFP 1モルあたり0. /グラム当量以上が使用
される。無機塩基は、全量を反応の初期から反応系中に
存在させておいてもよいし、又、場合によっては、反応
の途中で適宜添加していってもよい。
本発明の方法に用いられる有機相用の有機溶媒としでは
、水相に対して実質的に不混和性、あるいは難混和性の
不活性溶剤が使用される。その例としては、例えば、n
−ヘキサン等の脂肪族炭化水素類、シクロヘキサン等の
脂環式炭化水素類、トルエン等の芳香族炭化水素類、ジ
イソプロピルエーテル等のエーテル類、塩化メチレン等
の塩素化炭化水素頌、/、/、、2−トリクロロ−/、
2.2− )リフルオロエタン等のクロロフルオロカー
ボン類、パーフルオロジメチルシクロブタン等のペルフ
ルオロカーボン類等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。有機溶媒を選択する際には、反応に使
用される触媒に対する溶解度、RFPや)(FPOに対
する溶解度、反応圧力や反応温度等の反応条件等を考慮
して適当な有機溶媒が選ばれる。
本発明の二相系反応を実施する方法としては、バッチ法
、半流通法および流通法のいずれの反応方法も可能であ
るが、ニー、曽な反応方法としては流通法が望まし−。
本発明の方法を、連続的に、がっ工業的に有利に実施す
るためには、まず、本発明の二相系反応方法によりHF
PからHFPOを合成した後、有機相と水相を相分離し
、相分離した有機相からHFPOを単離し、触媒を含む
残存有機相にRFPを添加して二相系反応に再使用する
方法が望ましい。この際の二相系反応を実施する方法と
しては、RFPおよび触媒を含む有機相と、次亜塩素酸
塩および無機塩基を含む水相との向流反応および並流反
応のいずれも使用できる。二相系反応を行なわせる場合
には、反応器中で二相を良好に混合させる必要があり、
そのための混合方法としては、攪拌羽根や静止型混合器
による通常用いられる方法が使用される。向流反応の場
合には、二相系反応と相分離が同時に行なわれる。一方
、並流反応方法としては、管型反応や種型流通反応が挙
げられるが、管型反応の場合には、管型反応器内を二相
が微分散した状態で通過してゆく必要があるので、管型
反応器の前に士、、相混合器を設置するが、又は、管型
反応器の内部に二相混合器を内蔵した構造にしておく必
要がある。又、並流反応では、二相反応器からは有機相
と水相が混合された状態の反応液が出てくるので、デカ
ンタ−で有機相と水相を分離する必要がある。二相系反
応後の水相には、未反応次亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩の
反応により生成した塩化物、無機塩基、触媒の一部およ
び各棟の反応副生成物等が含まれているが、この水相は
そのまま廃棄処分されるか、あるいは未反応の次亜塩素
酸塩や触媒が大量に存在するような場合には、水相から
次亜塩素酸塩や触媒を回収して再使用する事も可能であ
る。又、二相系反応後の有機相に番マ、生成HFPO、
未反応RFPや触媒等が含まれている。この有機相より
、HFPOおよびHFPは蒸留等の分離操作により容易
に単離される。HFPOおよびRFPが除失された有機
相には触媒が含まれているので、この有機相にRFPを
添加して二相系反応に循環再使用する事が出来る。ただ
し、触媒によっては、二相系反応の際に一部が水相に移
行して有機相中の触媒含量が減少するので、その場合に
は、適宜触媒を有機相中に補給する必要がある0 以下に、実施例および比較例で本発明をさらに詳しく説
明するが、かかる説明は伺ら本発明を限定するものでは
な―。
次亜塩素酸ナトリウム水溶液として、以下に示すような
種類のものを使用した〇 次亜塩素酸ナトリウム水溶液(A) 有効塩素濃度12%、水酸化ナトリウム濃度0.0.2
7規定 (市販の次亜塩素酸ナトリウム水溶液)次亜塩素酸ナト
リウム水溶液(B) 有効塩素濃度10.2%、水酸化す) IJウム濃度0
、 ? j規定 (−IO’Cに冷却した水酸化ナトリウム水溶液に塩素
ガスを吹き込み調製した。) 次亜塩素酸す) IJウム水溶液CC)#効塩紫濃度3
.1%、水酸化す) IJウム濃度0IIO規定 (−IO′Cに冷却した水酸化ナトリウム水溶液に塩素
ガスを吹き込み調製した。) 実施例/ フッ素樹脂でコーティングした攪拌子が入った内容量s
omlの耐圧びんに、水酸化ナトリウムを添加して水酸
化ナトリウム濃度をlj3規定とした次亜塩素酸す) 
IJウム水溶液(A)コowd<次亜塩素酸ナトリウム
ダOミリモル、水酸化ナトリウム31ミリモルを含む)
、l、八−一トリクロローへ2、λ−トリフルオロエタ
ン(以後、F−//3 と略称する>/I’R1、HF
PIJg(ノミリモル)および触媒として、トリーn−
オクチルメチルアンモニウムクロライド0./19 (
0,jミリモル)を充填する。この場合、水酸化ナトリ
ウムと)IFPのモル比は3.tであり、次亜塩素酸ナ
トリウムとHFPのモル比はふOである。この反応液を
0℃に冷やした後、マグネチツクスターラーにより反応
容器内の攪拌子を回転させ、反応液を混合して反応を開
始する。反応中は反応温度を0℃に保つ。60分後に反
応生成物をガスクロマ・、トゲラフイーにより分析した
ところ、RFP転化率99%、HFPO選択率77%で
あった。
このように、水酸化ナトリウム添加系では、高HFP転
化率が達成され、さらに、高RFP転化率でも高HFP
O選択率が維持されている。
比較例1 実施例1と同様の反応を、水酸化す) IJウム濃度を
lj3規定とした次亜塩素酸す) IJウム水溶液(A
)のかわりに、水酸化ナートリウムを添加しない次亜塩
素酸す) IJウム水溶液〔A〕(水酸化す) IJウ
ム濃度0.023規定)を使用して行なった0この際の
水酸化ナトリウムとHFPのモル比はOO4であり、次
亜塩素醸す) IJウムとHFPのモル比は50である
。10分後の反応成績は、RFP転化率!7%、HFP
O選択率j7%であった。
この場合、これ以上反応を続けてもRFP転化率は向上
しなかった。
実施例λ 実施例/と同様の反応を、水酸化ナトリウム濃度を13
3規定のが′わりにQlj規定とした次亜塩素醗ヶ4.
つ、水m’* l:A) Tt使用L−C行ヶつえ。。
の場合、水酸化ナトリウムとHFPのモル比はa37で
あり、次亜塩素酸ナトリウムとRFPのモル比はふOで
ある。60分後の反応成績は、HFP転化率96%、H
FPO選択率65%であった。
実施例3 実施例1と同様の反応を行なうが、水酸化ナトリウム濃
度をiJJ規定とした次亜塩素酸ナトリウム水溶液(A
)のかわりに次亜塩素酸ナトリウム水溶液CB)−〇T
ntC次亜塩素階ナトリウム3ダミリモル、水酸化ナト
リウム79ミリAルを含む)を使用し、又、HFP l
コクのかわりにHFP l j g(10ミリモル)を
使用して行なった。この場合、水酸化ナトリウムとHF
Pのモル比は19であり、次亜塩素酸ナトリウムと1(
FPのモル比は3. lである。/j分後の反応成績は
、RFP転化率9j%、HFPO選択率7t%であり、
30分後の反応成績は、RFP転化率99%、1(FP
O選択率76%であった。
実施例ダ 内容積JOO−のガラス製オートクレーブに、水酸化ナ
トリウムを添加して水酸化ナトリウム濃度をOり規定と
した次亜塩素酸ナトリウム水溶液(A)/1011 (
次亜塩素酸ナトリウム300ミリモル、水酸化ナトリウ
ム60ミリモルを含む)、F−//J100WLt、 
 HFP  /  /  g−(77ミ リ モ ル 
) 、  ト リ − n−オクチルメチルアンモニウ
ムクロライド0.4jG’C1t9.リモル)を充填し
、反応温度−IO″Cから−j℃、攪拌速度1000 
r−で2j分間反応を行なった。この際の水酸化ナトリ
ウムとRFPのモル比は0.12であり、次亜塩素酸ナ
トリウムとRFPのモル比は4/である。反応終了後、
生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、H
FP転化率9t%、HFPO選択率7≦%であった0実
施例! 実施例ダと同様の反応を、F−ii3のかわりにジイソ
プロピルエーテルを有機溶媒として使用して、反応時間
を20分間で行なった。その結果、RFP転化率90%
、1(FPO選択率70%であった。
実施例6 実施例ダと同様の反応を、F−//Jのかわりにベンゼ
ンとn−へ牛サンの混合溶媒(容積比l:9)を有機溶
媒として使用し、又、トリーn−オクチルメチルアンモ
ニウムクロライドをQt!9のかわりに0.33g(0
,I ミリモル)を使用して、反応時間を30分間で行
なった。その結果、HFP転化率iro%、HFPO選
択率71%であったO実施例7 実施例1と同様の反応を、水酸化ナトリウム濃度を13
3規定とした次亜塩素酸す) IJウム水溶液(A)の
かわりに次亜塩素酸ナトリー、ウム水溶液(B)&71
d(次亜塩素酸ナトリウム96ミリモル、本市化ナトリ
ウムSダミリモルを含む)を使用して行なった。この場
合、水酸化ナトリウムとHFPのモル比はO3tであり
、次亜塩素酸ナトリウムとHFPのモル比は12である
。13分後の反応成績は、HFP転化率3o%、HFP
O選択率73%であった。
実施例1 実施例1と同様の反応を、水酸化ナトリウム濃度を13
3規定とした次亜#1鴬酸ナトリウム水穆液(A)のか
わりに次亜塩素酸す) IJウム水溶液(C)/左2T
ntC次亜塩素酸ナトリウム9!6ミリモル、水酸化ナ
トリウム&/ミリモルを含む)を使用して行なった。こ
の場合、水酸化ナトリウムとHFPのモル比は0.74
であり、次亜塩素酸ナトリウムとHFPのモル比はlλ
である。13分後の反応成績は、RFP転化率77%、
HFPO選択率7II%であった。
実施例9 第1図に示すような静止型混合器(長さljO■、ねじ
れ羽根型混合エレメント内蔵)11管型反応器(内容積
/60114 )λ、デカンタ−3、HFPO蒸留塔ダ
および有機相貯蔵槽(内容積1OOOWLl)jを備え
た連続反応装置によりHFPよりHFPOを合成した。
静止型混合器11管型反応器コおよびデカンタ−3の部
分は一7O′Cに冷却され、又、圧力は窒素ガスにより
j kgAd (ゲージ)に保たれる。
まス、トリーn−オクチルメチルアンモニウムクロライ
ド(aolIsモル/りを含むF−ii3溶液を、・1
・、ニ ア 6 ml/muの流速:□工反応装置内を循環させ
、又、次亜塩素酸ナトリウム(2,0モル/l)および
水酸化ナトリウム(0,71モル/l ) ヲ含む水f
g fil ヲ21 m17m1nの流速で静止型混合
器/に供給し、同時にデカンタ−3より排出する。次に
HFP’ltよiog層(/ダ0ミリモル/1nitt
 )の流速で静止型混合器/の前の有機相ラインに供給
し、反応を開始する。この場合、管型反応器コの部分で
の水酸化ナトリウムとHFPのモル比は13であり、次
亜塩素酸ナトリウムと)IFPのモル比は3.弘である
。有機相と水相は静止型混合N/・内、1で微分散され
、微−+敵された状態で管型反応器λ内を通過するが、
その間に二相間での反応が進行する。管型反応器コを通
過した反応液は、デカンタ−3で有機相と水相に分離さ
れて、水相は反応装置外へ排出され、生成)(FPOを
含むを機相はHFPO蒸留塔ダヘ送られる。HFPO蒸
留塔ダからは、生成HFPOと未反応HFPが留出する
が、反応開始より1時間後から2時間後の間のHFPO
の平均留出速度は16 q 974rm (デ≦ミリモ
ル/i)であり、HFPの平均留出速度はa/Ig/m
1pr (1−ミリモル/i)であった。HFPOおよ
びHFPが留出された有機相は有機相貯蔵槽3に送られ
、そこから再び静止型混合器/へ循環される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法によりHFPからHFPOを連続
的に製造する実施装置の7例を示す。 特許出願人 旭化成工業株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])11次亜塩素酸を膳化剤として使用し、触媒の存
    在下で、水相と有機相の二相系で反応を行ない、ヘキサ
    フルオロプロピレンよりヘキサフルオロプリピレンオキ
    シドを製造するにあたり、ヘキサフルオロプロピレン1
    モルに対し、Q/グラム当量以上の無機塩基の存在下で
    反応を行なう事を特徴とするヘキサフルオロプロピレン
    オキシドの製造法0 (2)、無機塩基が本市化ナトリウムである特許請求+
    7)範囲第1 項記載のへキサフルオロプロピレンオキ
    シドの製造法。 (3)0次亜塩素酸塩として、次亜塩素酸ナトリウム、
    あるいは次亜塩素酸カルシ9ムを使用する特許請求の範
    囲第1項記載のヘキサフルオロプリピレンオキシドの製
    造法。 (4)、触媒として、第ダ級アンモニウム塩、第4級ホ
    スホニウム塩および第弘級アルソニウム塩より選ばれる
    少なくとも1種のオニウム塩を使用する特許請求の範囲
    第1項記載のへキサフルオロプロピレンオキシドの製造
    法。 (6)次MjJ!素酸塩として、一般式CI)で表わさ
    れM(CIO)n    (1) 〔ここで、M = Li % Na、K % Rb s
     Ca 、Wig、Ca5BaSSrs n = /又
    は−〕る次亜塩素酸塩を使用し、かつ、触媒として金属
    イオンMn+にこでMsnは(1)と同様〕に対する親
    油性麹化剤を使用する特許請求の範囲第1項記載のへキ
    サフルオロプロピレンオキシドの製造法。 (6)、ヘキサフルオロプロピレンを、触媒およびヘキ
    サフルオルプロピ121モルに対し、Olダラム当量以
    上の無機塩基の存在下で次亜塩素醗塩を用いて、水相と
    有機相の二相系で階化反応を行ない、ヘキサフルオロプ
    ロピレンオキシドを合成した後、有機相と水相を相分離
    し、相分離した有機相からヘキサフルオロプリピレンオ
    キシドを単離し、触媒を含む残存有機相にヘキサフルオ
    ロプロピレンを添加して二相反応に再使用する事を特徴
    トスルヘキサフルオロプロピレンオキシドの連続的製造
    法。
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