JPS5849348A - 含フッ素化合物およびその製造方法 - Google Patents

含フッ素化合物およびその製造方法

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JPS5849348A
JPS5849348A JP14544581A JP14544581A JPS5849348A JP S5849348 A JPS5849348 A JP S5849348A JP 14544581 A JP14544581 A JP 14544581A JP 14544581 A JP14544581 A JP 14544581A JP S5849348 A JPS5849348 A JP S5849348A
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  • Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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&も海水、鉱水、地下水、河川濶沼水などの天然
水あるいは廃水から金属イオンを分離、回収、濃縮する
ことができ、また有機イオン反応を促進することができ
る含フツ素化合物およびその製造方法等に関する。
金−カチオン等を選択的かつ高能率的に取り込むことの
できるクラクンエーテル等の環状イオノフオアが見い出
されて以来、その特性を生かした応用研究がm開されて
きた。
例えば1)カチオンの選択!3呻促、分離、輸送2)無
機塩、アルカリ金属の有機溶媒への可溶化と対アニオン
の活性化等である。1)の応用研究の具体例としては、
海水からのウランのlfi、また希土類元素の分離、精
製等があり、これらは省エネルギーの実現可tM性を有
するものである。2)の具体例会も@関移鋤触媒として
の利用であり、これも省エネルギー問題に関連している
。このように、合成環状イオノフオアが科学的に極めて
有用であるにもかかわらず、その1東的展開が今だに少
ない理由の一つK、製造コストの問題がある。即ち、ク
ラクンエーテル轡の環(1974))。このために製造
コストは極めて高い。
このような高価な環状イオノフオアの代替化合物として
非環状ポリエーテル等に関する研究開発が行われてきた
(五mzev、 Ck*wb、 l11t、 gd、 
Emgl、 I L 755(197?))。工業的J
11#i1の可能性を示唆するものとして、非環状オリ
ゴエチレンオキシドによって無機塩を有機溶剤5csr
s化し、有機反応を促進した例がある(特開昭52−1
11501)。しかしながら、これまでに1見い出され
ている合成非環状イオノフオアは、環状イオノフオアに
比べて、錯影成能に劣り、また選択性本低い。このこと
から、有用金属の選択的捕促、回収、精製並びに4I異
的な有機反応の促進剤として適用されるに至っていない
本発明者は、新しい発想のもと(、ボリア0aアルキル
基の特性を利用した含フツ素イオノフオアの開発を行っ
てきた。即ち、オリゴエチレンオキシド基のような金属
カチオンとの相互作用を有する基に、1個ないし複数個
のボリアo關アルキル基な導入すれば1.ポリフロロア
ルキル基は有41&濤剤に対して親和性が着しく−低い
ので、分子内あるいは分子間で互いに会合し、その結果
金属カチオンと相互作用し得る残基も接近し、環状イオ
ンフォアと同様の織り込み場を形成すると考えた。斯か
る概念に基づき、分子設計を行ってきた結果、各種金属
カチオンを選択的に堆り込み、高収率かつ安*に製造で
きる含フツ素化合物を見い出し、本発明を完成するに至
った。
本発明の目的は、有機溶剤中あるいは水解液中でクラニ
ルイオン、希土−元素等の有用金属イオンを取り込むこ
と −ができ、水中(溶存している金属イオンを抽出、
あるいは有JME体属中で金属イオンを輸送することが
できる#緘な含フツ素化合物およびその製造方法を提供
することにある。。
本発明のもう一つの目的は、有機イオン反応を行う際、
本発明の含フツ素化合物な添加するととkよって、有機
イオン反応を促進することを可能にする方法を提供する
ととkある。  、 本発明Kfkる新規含フツ素化合物■は次の如き一般式
Iで表わされる。
但し式中において 鼠fは縦木a5〜16のボリア0ロアルキル基、Yは2
1F+の連結基、 鼠は水素原子J縦嵩数1〜16の、アルキル基、ヒドロ
中ジアルキル基、アルクニル基もしくはエーテル酸素を
1髄ないし2個含有するアルキル基、芳香族基または芳
香族基な含む基、 馳は1〜12の整数である。
尚、これら1分子中に2−り啼う存在するRf、Yおよ
び8は、その2つが同一であることを要さないのは勿論
である。
本発明の新規化合物において、上記概念の通り、RIA
数5〜16のボリアミロアルキル基(R1r基)の存在
が重要である。通常Rf基は、バー70ロアルキル基で
あることが望ましく、fi状、分肢状、環状またはそれ
らを組み合わせたもののいずれでも良く、さらに主鎖中
Km素原子が介入したもの、例えば(CFm)茸CFO
CF、CF、−等でも良い。
金属カチオンとの相互作用には、分子中のオリゴエチレ
ンオキシド基のエーテル酸素等が関与するが、2il+
の連結基YI)#II造も影響する。この意味で、数あ
る2価の連結基の中で、−80,−1−CO−1−CH
tCHt80s  Ii要七あり、特に−80,−と−
co−が重要である。
本発明の化合物は、水中に溶存している有用金属のm巣
という目的からは、水にほとんど溶解せず、且つ水と混
り番わない有機溶剤に溶解する点にその重要性の1つが
存する。水への溶解性は、親水性のオリゴエチレンオ蕎
シト基め憂さlと、他の疎水性基のバランスに依存する
が、厚科・入手の容易性から、オリ′ゴエチレンオキシ
下基の長さ■が1〜8のもの力4に重要である。
本発明の含フッ素化合物^的具体例として次の如きもの
が挙げられる。
CFs   CFi 、本発明に係る六フッ素化令物Iは1通4りの一造方法
に門り高収率で製造される。
その一つは、一般式■ Rj −Y 7NB            −−−−
−−−−II〔式中、14. Y、 Rは前記と同意義
。〕で表わされる含、フッ素化合物■の、N−H,2E
!)ンを、C%ONm、 )JaHs(C,Hs)sc
OK等によってN&あるいはXに置き換えた後。
一般式凹 X f CHtCHtO+ @ CHaCHa二X  
 、   −−−−−−m〔芥子、Xはハロゲン原子を
、表わし、□論は前記とP4意義aで示される、ジ^ロ
ゲン化オリゴエチレングリコール(化合物m)と反応さ
せる製造方色である。勿論化合物■は単一化合物である
ことを要さな−7゜ 斯かる反応の場合、溶媒としては、メチルセロごルプ。
エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルカルピト
ーへわ1反応温度は80〜140’C,反応時間は5〜
16時間が適轟工ある。反応副竺酸物アある・・・ゲン
化金属等は、室温で結晶として析出してくる一合もあチ
が、生成した含7″′嵩イオ′フ”アに取り込まれ下・
均一、Ki/11解して′−寸ことがある。この場合に
は、一旦溶媒を減圧下で留去し、チオン交換樹脂で脱塩
することにより、精製することができる。
尚、上記反応の原料として用いられる含フツ素化合物■
は1通常客晶に入手できる反応性のポリフロロアルキル
スルホン鹸、ポリフa酵アルキルカルボン酸、またはそ
れらの酸ハライドもしくはエステルと、一般式R)iH
鵞C式中、Rは前記と−m1ml、)で轡わされる第1
72−ンを反応させ条ことkより収率嵐く製造できる。
また、化合物11[K関しては、lが1および2の場合
安価に購入することができ、難が3以上の場合には文献
(C,J、P*d@ra@n、  IL  ム116@
L  Ch@w、8ec、、  fp9、7017(1
967))K記載の方法に従って、収率良く製造するこ
とができる。
発明の含フツ素化合物!のもう一つの製造方法は、一般
式■ Rf Y NC&CHtOH’−−−−−−−−−’N
〔式中、 Rf、 Y、 Rは前記と同意義。〕で表わ
される化合物■を、アルカリ触媒下で、一般式■TsO
+CHsCLO光ン−i−:;I−CkCklsO’r
m    −−−−−−−−−、V〔式中、〒、はトシ
ル基、nは1〜11の整数である。〕で示される化合−
■と反応させる方法である。この場合にも、化合物■が
率−化合物であることを要さないのは勿論である。
斯かる反応の場合、溶媒としてはジメトキシエタン、テ
トラヒト四フラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシド等が適し、反応温度は60〜120℃−反応
時間は5〜15時間が適当である。アルカリ触媒として
は、Ion、NaOHが安価で適しており、N畠Hも適
している。
精製法は、先の製造方法の場合と同じである。
尚、上記反応の原料として用いられる化合物■は、含フ
ツ素化合物■とエチレンクロルヒドリンを、アルカリ触
媒下で反応させることkより収率良ぐ製造される。また
化合物Vはピリジン中で、和尚するオリゴエチレンオキ
シドとP−)ルエンスルホン酸り四リドを反応させるこ
とKより収率良く製造できる。
本発明の含フツ素化合物は、各種の軽金属塩及び重金属
塩と安定な錯体を形成することができ、金属塩な有機浴
剤に可溶化することができる。
表−1はその錯形成能を糸すもので、電導[渕定法並び
WcUv″iIy@法によって求めた、ニーノール中で
の本発明の含フツ素化合物と各金属塩との錨!虞状態を
まとめて示したものである。
また金属塩な含むfII液を本発明の含フツ素化合物■
と混合するととKより、その@溶媒の種類およびその溶
媒中の。
含フツ素化合物lの濃度等を適宜選択すれば、表−1に
示したような組成の錯体を沈澱として得ることができる
。このような本発明化合物の金属塩との高い錯形成能は
実用上、極めて有用である。
表−2は、本発明に係る含フツ素化合物(表−1におけ
る化合物)のクロロホルム泌液(7,0X10”−’M
、20g)と、それぞれ個別に調製した各金属塩(酢酸
ウラニル、MgC11、CeC)!、NIC1z、Cm
C&、ZnCJF、)の水溶液(7,0X10−’M、
20m)を、55℃で24時閲−=rf:4fツクスタ
ーラーで攪拌して行った金属塩の液−液抽出の結果をま
とめたものである。抽出量は、水溶液中に残存して一ヒ
る金属イオンを定量(クラニルイオンニア羨セナゾ用法
、他の金属イオン:*子吸光法)して求めた。
表−2 5)表−1における化合物から選択。
本発明の化合物は、UO!2町Co”’、Cu”’を収
率良く抽出することができ、中でもUOt 2” K対
する選択性は高い@このような本発明化合物のUも2e
イオンに対する選択的−獲能は実用上有用である。
水層から有機溶剤層Kfll出されたクラニルイオン等
の金属イオンは、塩酸、@酸、硫酸等の鉱酸、あるいは
脚酸アン毛ニウム、苛性ソーダ、重訳酸ソーダ、 Rt
lソーダの水溶液によって逆抽出することKより、短時
間かつ定量的に回収することができる。また本発明の化
合物は繰り返し使用が可能であり、工業的に有利である
以上のように、本発明の含フツ素化合物が金属イオンと
錯体を形成し、また水と混合しない多くの有機溶剤(り
pロホルム、ジクロルメタン、ジクロルエタン、テトラ
ヒドロフラン等)K8解することから、金属塩の分離、
桔製、゛回収の為の液−液抽出剤として好適である。ま
た本発明化合物の有機溶液な、多孔性高分子MK含浸さ
せたり、あるいは乳化剤を加えて(wlo )、AII
型エマルジョン化(W10瀝エマルジ日ンが水中に分散
しているエマルショy ) L、液体薄膜のイオンキャ
リヤーとしそ使用することができる。
さらに、本発明の含フツ素化合物は有機イオン反応の促
進剤としても好適である。一般に無機塩と有機化合物の
イオン反応として 1)求核置換反応 RX+MY−一→RY十MX 2)脱離反応 RX+MY−>1v−yイ/十MX+HY3)  Ll
ムノH,、Na1ll−等によるシアノ基、カルボニル
基を有する化合物の量元反応、 等が公知である。これらの反応においては、反応原体で
ある金属塩避びに有機化合物が均一に混合しなかったり
、また両者を共KM解する溶剤が限定される為に、反応
速友が著しく低いことが障害となっている。本発明化合
物は、既に記載した通り、撞々の金属塩を有機溶剤に可
能化できる為、クラウン化合物等と同様に、檀々のイオ
ン反応を促進することができる。
本発明化合物を上記の如き求核置換反応並びに脱離反応
の促進剤として反応に供する場合、溶媒とし【は、アセ
トン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルスルホ中シト等の極性非プqトン溶媒、そし【ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等の非極性溶媒から選ばれ、本
発明化合物の添加量は、MYK対して1001〜[11
モル蟲貴重好ましくは101〜105モル当量である。
本発明なさらに詳mK説明する為に、本発明化合物の合
成実施例並びIIC有機イオン反応の促進剤としての実
施例を次に示す。
実施例1 (1)  Ca1lvSOtNCaHv  の合成攪拌
器及び乾燥管を備えた2ノの3つ目丸底フラスコに、鳳
−プロビルアミン 150.@(2,54モル)とイソ
プロビルエーテル 4UOIIt−秤織し、温度を50
℃以下に規制し、強力に攪拌しながら、パーンoHオク
タンスルホニルフ闘リド 510p(102モル)を滴
下ロートより滴下した。滴下終了後、50〜60℃の温
度範囲で、さらに6時間攪拌した。反応溶液を分液ロー
トに移し、6NFIi酸200Iで洗浄した。さらに、
 @回500−の蒸留水な用いてイソプロピルエーテル
層を5回洗浄した後、無水硫酸ナトリウム 501を加
え、1日室温にてN珠した。インプロビルエーテルを留
去し、得られた赤褐色粘性固体をエタノール/クロロホ
ルム(体積比1/1)から再結晶することKより無色板
状結晶 503IIを得た。
分析値(爾   24.6   2ニア    t4針
算値(−)    24.4   2.6   15I
Rスペクトル 1670m−’(802N  シロ) 冷却用コンデンサー及び攪拌器を備えた1ooIm10
3っ口丸底フラスコに、N−プロピルパーフロロオクタ
ンスルホンアミド 1011(Q、0185モル)と、
充分KN水したメチルセロソルブ 701を秤堆し、加
熱溶解しち80℃でナトリウムメテラートメタンール溶
液(28重量嗟)  &9Ii(102モル)を調下し
、110℃に昇温してメタノールを除去した後、1.1
1−ジクロに−3,6゜9−トリオキサクンデカン 2
.54ji(0,02モル)を修々に添加した。90℃
で8時間反応させた後、メチルセロソルブを減圧下で留
去した。ペースト状fi癒にエタノ−yアセトン(体積
比1/1)100a(を加え、析出した塩化ナトリウム
をろ別した。ろ献にアンバー2イ)CG−400TyP
・−1(rtB品名)な5I加え、1時間案編で攪拌し
た。
イオン交換樹脂をろ別した後、エタノールを減圧下で留
去し、得られた白色固体残渣をクロロホルム/a−へキ
サンより^結晶した。収Illα2II0 分解[210℃ CHN 分析値(彌   28.8   2−6   2.2計
算値(−29,02,42,,5 HMRxベクトル(CD、OD@媒、TMSM準)19
0ppm(t、6H)、2.71 ppm(m、4に1
)&04ppm(t、 4H)、3.63p、pm(m
、 16H)実施例2 (1)  CaFrt80mNCHmCHmOHの合成
1′ CH。
竺却用コンディサ−及び攪拌−を備えた500−の5つ
ロ丸JiE75スコに、N−メチルパーフロロオクタン
スルホンアミド 52.3.f(α1モル)とメチルセ
ロソルブ25−0 !iを秤堆し、加熱溶解した。BD
”Cでナトリウムメチラートメタノール溶液(28重蓋
*)、2t2Ii(111モル)を滴下し、110℃に
昇温してメタノールを除去した後、エチレ、ンクロルヒ
ドリン 8.8Ii(0,11モル)を徐々に!加した
。90℃で8時間反応させた猿、−メチルセロソルブを
減圧下で留去した。!!4渣にエタノールを加え、析出
した埴化ナトリウムなろ別した。エタノールを留去し、
残渣をクロロホルムから再結晶することにより、白色同
体56Ii′4I:得た。
分析値嘴   2五7   14   2.4HMRス
ペクト” (CDa OD g線、rhi@4*)′!
に、04 pPm(8,AH)、i12ppm(t、2
H)140ppm(t、2H) CZ           C山 冷却用コンデンサー及び攪拌器を備えた1001170
6つロ丸底72スコに、窒素雰囲気下でN−メチル−N
−ヒドロキシエチルパーフロロオクタンスルホンアミド
 5.57&((L01モル)、50%NaH0,58
Ii(α012モル入そしてテトラヒドロンラン 40
耐を秤取し、強力に攪拌しながら、テトラエチレングリ
コールジトシレート&63.9(α006モル)のテト
ラヒドロフラン浴液20mVm下した。混合物を5時間
、輩素宴自気下で1流した後冷却し、析出したナトリウ
ムトーシラートをろ別した。テトラヒドロフランを減圧
下で留去し、得られた白色固体残渣にエタノール 50
−を加え、溶液をアンバー、ライ)CG−400typ
e−1(4品名)5.SFで処理した。イオン交換樹脂
をろ別した後、エタノールな減圧下で留去し、倚られた
白色固体残渣をクロロホルム/n−へキサンより再結晶
した。
収音 5.4I1.   。
分解温度  215℃ 一元素分析 分析値(働   27.3   2.3   2.2計
算値(憐   27.4   2.1   2.5HM
Rスペクトル(CD、OD溶媒JTM8jl!準)5.
07ppm(s、 6B)、!h、64ppm(m、 
20)1)実施例3.4 求核1換反応 冷却用コンデンサー、攪拌器を備えた50−の20丸底
フラスコに、ベンジルクロリド 2.5.@(0,02
モル)、N*CN  2.0II((104モル)、本
発明化合物CnH@ !141        Cn 
)I @ 6+1そしてアセトニトリル 25mを秤取
し、80℃で6時間反応した。反応終了後、放冷し、反
応液にガスクロマトグラフィーの定量用内部基準物質と
してジフェニルエーテルを加え、生成したベンジルニト
リルを定量した。給米ケ表−3に示す。
表−6 表−3かられかるように、本発明台フッ素化合物の触媒
効果は明らかである。
実−例5.6.7  脱離反応 冷却用コンデンサー及び攪拌器ヲ備えた5Qajの2白
丸底フラスコに、1.2−ジクロルフ”ロバン i4.
9(0,02モル)、NaOH2,0& (no 4モ
ル)、本発明化合物そしてベンゼン 25TILtを秤
取し、60℃で15時間攪拌した。ガスクロマトグラフ
ィーの−1足の為、内部基準物質としてトルエンを添加
し、生成した1−クロルプロピレン及び2−クロルプロ
ピレンをまとめて定量した。表−4に反応結果をまとめ
て示す。
表 −4 表−4かられかるように、本発明せ7ツ累化合物の触脈
効釆は明らかである。
特許出動人 大日本インキ化学工菓体弐会社 財団法人川村理化学研荒所

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 L 一般式 〔式中、Kfは縦素数3〜16のボリア0ロアルキル基
    、Yは2fiの連結基、Eは水素原子、縦素数1〜16
    の、アルキル基ヒト障キシアルキル基、・アルケニル基
    もしくはエーテル[嵩を1個ないし2個含有するアルキ
    ル基、芳香−基または芳香族基を含む基、nは1〜12
    のXaである。)で表わされる、分子中lIC2個のボ
    リア00アルキル基を含むことを特徴とする含フッ素化
    合資。 tyが−80を−または−CO−である特許請求の範囲
    第1項記載の含フツ素化合物。 ベンジル基、もしくはフェニルエチ、ル基である特許請
    求の範囲第1項または第2積記−の含フツ本化合物。 表 nが1〜8である特許請求の範囲第1項、第2項、
    または菖1項記載の含フツ素化合物。 翫 一般式、 〔式中、Rfは縦素数5〜16のボリア0ロアルキル基
    、Yは2@の連結基、Rは水素原子、縦素数1〜16の
    、ア。 kキル基、ヒト・ロキシアルキル着、アルケニル基もし
    くはエーテル酸素を1個ないし21i含有するアルキル
    基、芳香族基または芳香族基な含む基である。〕で表わ
    される化合物を、X fC&CHtO−)、 eHff
    icHl−X (但し、Xは/%0ゲン原子、nは1〜
    12の整数を表わす。)と反応させることを特徴とする
    、 〔式中、Rf、 Y、 R1そしてaは前記と同意義で
    あも〕で表わされる含フツ素化合物の製造方法。 亀 一般式 %式% 〔式中、Bfは!、lI&3〜16のボリア0ロアルキ
    ル基、Yは2価の連結基、8は水素原子、縦索#1〜1
    6の、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル
    基もしくは、エーテル酸素を1個ないし2個含有するア
    ルキル基、芳香族基または芳香族基を含む基である。〕
    で表わされる化合物を、?sO+C石CH*O+F−I
    CHtCH=0’rs  (但し、Tmはトシル基、n
    は1〜11の整数を表わす。)と反応させることを特徴
    とする、 〔式中、lf、Y、R,そして1は前記と同意義であ也
    〕で表わされる含フツ素化合物の製造方法。 マ、一般式 〔式中、Rfは縦素数5〜16のポ97aaアルキル基
    、Yは2価の連結基、lL&家水素原子、炭素数1〜1
    6の、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル
    基もしくはエーテル酸素11@ないし2個含有するアル
    キル基、芳香族基または芳香族基を含む基、aは1〜1
    2の整数であへ〕で表わされる含フツ素化合物をイオノ
    フオアとする。水溶液中もしくは有機溶剤中に含まれる
    金属イオンの分離方法。 L 有機イオン反応を行うに際し、一般式〔式中、Rf
    はR素数3〜16のポリフルロアルキル基、Yは2i1
    1I:o連結基、Eは水素原子、炭素数1〜16の、ア
    ルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル基もしく
    はエーテルm素を1個ないし2個含有するアルキル基、
    芳香族基または芳香族基を含む基、墓は1さ12の!I
    l数である。〕で表わされる含フツ素化合物を添加する
    ことを%黴とする有機イオン反応を促進する方法。
JP14544581A 1981-08-25 1981-09-17 含フッ素化合物およびその製造方法 Granted JPS5849348A (ja)

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