JPS60228453A - ペルフルオロアルキルスルホン酸塩の製造方法 - Google Patents

ペルフルオロアルキルスルホン酸塩の製造方法

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JPS60228453A
JPS60228453A JP59085797A JP8579784A JPS60228453A JP S60228453 A JPS60228453 A JP S60228453A JP 59085797 A JP59085797 A JP 59085797A JP 8579784 A JP8579784 A JP 8579784A JP S60228453 A JPS60228453 A JP S60228453A
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perfluoroalkyl
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Iwao Tabuse
田伏 岩夫
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森岡 憲祐
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
NOF Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (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】 この発明はペルフルオロアルキルスルホン酸塩の製造方
法に関し、詳しくはベルフルオl二1アルキルヨーシト
(ヨーシトとはヨウ化物のことをいう)と亜硫酸塩との
反応によるペルフルオロアルキルスルボン酸塩の製造方
法に関する。
ペルフルオロアルキルスルホン酸またはその塩は、比較
的分子量の小さいものでは界面活性剤として、また比較
的分子量の大きいものではエステル化反応やノアルー1
−ル化反応の触媒とし、て、さら乙こはイオン交換樹脂
として、有用ノ、1化合物である。
従来、ごの種の化合物の製造方法には、アルキルスルボ
ン酸を原料として電解フツ素化法Cl nd。
Eng、 Chem、 43巻2332頁(1951年
)、J、 Chem、Soc、173頁(1956年)
〕によりアルキル鎖の水素を1段階反応ですべてフッ素
にiξ換したペルフルオロアルキルスルホン酸を合成す
る方法がとられてきた。しかしながら、この電解フツ素
化法では、しばしば炭素鎖の切断をはじめとする副反応
が生じ目的物の収率が低くなるという欠点があり、アル
キル鎖が長くなるにつれて収率が低くなるという欠点も
ある。
これに対して、テトラフルオ!コエチレンとトリフルオ
ロメチルヨーシトやペンタフルオロエチルヨーシトとを
テロメル化して得られるペルフルオロアルキルヨーシト
から対応するペルフルオロアルキルスルホン酸を合成す
る方法が近年いくつか提案されている。
この一つの方法は、無水エーテルにペルフルオロアルキ
ルヨーシトを溶解させておき、これにグリニヤール試薬
を滴下してグリニヤール交換反応を行ったのち、−20
℃まで冷却して亜硫酸ガスを導通し、さらに過酸化水素
で酸化するごとによって合成する方法(J 、 F 1
uorjne Chem、 5巻265頁(197’5
年)〕である。しかしながら、この方法では無水溶媒を
使用する必要があり、また反応を制御するために一20
℃という低温を必要とし、さらに副生成物としてグリニ
ヤール試薬に起因するアルキルスルホン酸塩が生じると
いう欠点を有している。
他の方法としては、ペルフルオロアルキルヨーシトとジ
メチルスルフィドやジメチルジスルフィドとを混合した
のちに紫外線を照射してペルフルオロアルキルメチルス
ルフィドを合成し、さらに過酸化水素でペルフルオロア
ルキルメチルスルホンに酸化したのち、ヨードホルム反
応を行いペルフルオロアルキルスルホン酸を合成する方
法(J。
C,S、 Perkin I、155頁(1972年)
、J、 C,S、 Perkin 1.159頁(19
72年)および、J、 C,S、 Chem、Comm
 、249頁(1972年)〕である。この方法は、上
記紫外線照射時の反応がラジカル反応であるため、この
反応で生成するスルフィドはペルフルオロアルキルメチ
ルスルフィドのほかにペルフルオロアルキルメチルジス
ルフィド、ジベルフルオロアルキルスルフィドなどの混
合物であると考えられ、また照射時間も10日以上の長
期にわたるという欠点を有している。
また、アルキルハライドのスルホン化については、水溶
液中でフルキルハライドと亜硫酸アルカリ金属塩とを反
応させることによりアルキルスルホン酸を合成するシュ
ドレッカーのスルボン酸合成法(Ann、148巻90
頁(1868年)〕が知られている。しかしながら、ペ
ルフルオロアルキルハライドのハロゲン原子は−ベルフ
ルオロアルキル基の強い電子吸引性のためイオン的な置
換反応はきわめて困難で直接求核剤を反応させて親水性
基を導入することは不可能であると考えられていた。
この発明者らは、上記事情にてらして鋭意検討した結果
、有機溶媒中で相間移動触媒を使用することにより、ペ
ルフルオロアルキルヨーシトのスルホン化が可能である
ことを見出し、この発明を完成するに至った。すなわち
、この発明の要旨とするところは、ペルフルオロアルキ
ルヨーシトと亜硫酸塩とを上記ヨーシトを溶解しうる有
機溶媒を用いてかつ相間移動触媒の存在下で反応させる
ことを特徴とするペルフルオロアルキルスルホン酸塩の
製造方法にある。
この発明において使用する原料は、ペルフルオロアルキ
ルヨーシト、このヨーシトを溶解する有機溶媒、亜硫酸
塩および相間移動触媒である。
ペルフルオロアルキルヨーシト 応じて直鎖状,多枝状の構造のものを用いることが可能
である。また、このヨーシトは単一化合物である必要は
特になく、結合ヨウ素の原子数や炭素数の異なる混合物
であってもよい。このヨーシトの平均分子量としては通
常200〜50,000、好ましくは500〜10,0
00であり、またヨウ素含有率は通常1〜50重量%、
好ましくは10〜40重量%である。
有機溶媒は、使用するペルフルオロアルキルヨーシトを
溶解しうるちのであればよく、特に留去が比較的容易で
ある溶媒が好ましい。このようなものとしては、例えば
、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリ
コールジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキ
サン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドな
とがある。これら溶媒の沸点は50〜200°Cが好ま
しく、この沸点が低すぎると反応速度が遅くなり、また
高すぎると溶媒留去が困難になる。
有機溶媒の使用量は、ペルフルオロアルキルヨーシトの
溶解度により左右され一定しないが、通常はペルフルオ
ロアルキルヨーシト1gに対して溶媒1 m 42以上
、好ましくは3〜5m6まで使用する。大過剰の場合、
ペルフルオロアルキルヨーシトの濃度が低くなるために
反応速度が遅くなる。
亜硫酸塩としては、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウ
l、塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム
塩、アンモニウム塩などがあり、好ましくは、アルカリ
金属塩である。使用量はベルフルオロアルキルヨー−シ
ト′に含まれるヨウ素1モルあたり1モル以上、好まし
くは3〜10モルである。
相間移動触媒としては、第四アンモニウム塩型の相間移
動触媒が通している。第四7ンモニウl、塩型の相間移
動触媒としては、ベンジルトリエチルアンモニウム塩、
トリオクチルメチルアンモニウム塩、トリカプリルメチ
ルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニラJ、塩、セ
チルトリメチルアンモニウム塩などがある。塩としては
プロミド、クロリド、ヨーシトなどが用いられる。使用
する相間移動触媒の量は、ペルフルオロアルキルヨーシ
トに含有されるヨウ素の1モルあたり0.01モル以上
、好ましくは0.1〜2モルである。
反応は、通常有機溶媒にペルフルオロアルキルヨーシト
を溶解し、これに亜硫酸塩と相間移動触媒とを添加して
行う。反応温度は、室温から使用する有機溶媒の沸点ま
で可能であるが、好ましくは70〜100℃までである
。また、反応時間は使用するペルフルオロアルキルヨー
シトや亜硫酸塩によって左右されるために一定でないが
、好ましくは5時間以上、通常5〜50時間である。
コノ発明の方法で得られたペルフルオロアルキルスルホ
ン酸塩は、上記反応後有機溶媒を除去したのちアセトン
などの適宜の溶媒を用いて抽出でき、またこの抽出液に
塩酸などの強酸を作用することによりペルフルオロアル
キルスルホン酸として回収することができる。
この発明の方法によると、反応に使用する溶媒を無水溶
媒としたりまた反応温度を非常に低温とするような特別
な操作を必要とせず、しかも直接にスルホン化を行うた
めまたこのスルホン化反応では炭素鎖の切断の如き副反
応がおこらないために副生成物がほとんど生成せず、製
造工程も簡略化することが可能であるうえに、比較的高
分子量のペルフルオロアルキルヨーシトを用いてもごれ
が使用する有機溶媒に溶解する限り反応を行うことがで
きるという特徴を有している。
以下にこの発明の実施例を記載してより具体的に説明す
る。
実施例1 ペルフルオロアルキルヨーシトとして平均分子量5,0
00、ヨウ素含有率35重量%のものを使用した。50
m1のナスフラスコに20 m Itのエチレングリコ
ールジメチルエーテルをとり、これに3.4gのペルフ
ルオロアルキルヨーシトを加え、完全に溶解するまで攪
拌したのち、微粉末にした無水亜硫酸カリウム14.8
 gとテトラブチルアンモニウムプロミド3.0gとを
加え、この反応混合物を85℃で攪拌しながら24時間
反応させた。
反応後、有機溶媒を留去したのち、ペルフルオロアルキ
ルスルホン酸塩をアセトンで抽出し、このアセトン溶液
を濃塩酸中に滴下し、ペルフルオロアルキルスルホン酸
を沈澱させて2.9g(回収率85重量%)を回収した
。このペルフルオロアルキルスルポン酸は、IR(赤外
線吸収スペクトル)で1.060 cm−’のスルホン
酸基の特性吸収を示した。また、硫黄の元素分析により
、ペルフルオロアルキルスルホン酸中には7゜6重量%
の硫黄元素が含まれており、このことにより反応率は8
6モル%であった。
比較例1 ペルフルオロアルキルヨーシトとして平均分子量5,0
00、ヨウ素含有率35重量%のものを使用して、実施
例1と同様の操作を相間移動触媒としてのテトラブチル
アンモニウムプロミドを使用せずに行った。この方法で
ペルフルオロアルキルヨーシト3.0g使用し、反応後
2.7g(回収率90重量%)を回収した。IRでは原
料と同じ吸収を示し、元素分析においても硫黄は検出さ
れなかった。
実施例2 ペルフルオロアルキルヨーシトとして平均分子量5,0
00、ヨウ素含有率35重量%のものを使用した。50
 m Ilのナスフラスコに20m7!のテトラヒドロ
フランをとり、これに3.0gのペルフルオロアルキル
ヨーシトを加え、完全に溶解するまで攪拌したのち、微
粉末にした無水亜硫酸ナトリウム12.2 gとセチル
トリメチルアンモニウムプロミド2.4gとを加え、こ
の反応混合物を75℃で攪拌しながら30時間反応させ
た。
反応後、有機溶媒を留去したのち、ペルフルオロアルキ
ルスルボン酸塩を20m1のアセトンで抽出し、このア
セトン溶液を濃塩酸中に滴下し、ペルフルオロアルキル
スルホン酸を沈澱させて263g(回収率77重量%)
を回収した。このペルフルオロアルキルスルホン酸は、
IRで1.060cm−’に吸収を示した。また、元素
分析により、ペルフルオロアルキルスルホン酸中には5
.5重量%の硫黄元素が含まれており、このことにより
反応率は63モル%であった。
実施例3 ペルフルオロアルキルヨーシトとして01□F23■を
使用した。100m#のナスフラスコに20m1lのジ
メチルスルホキシドをとり、これにC1□FZ31を3
.5g加えて完全に溶解するまで攪拌したのち、微粉末
にした無水亜硫酸カリウム0.8gとトリオクチルメチ
ルアンモニウムプロミド0.4gとを加え、この反応混
合物を75°CT:攪拌しながら30時間反応させた。
反応後、有機溶媒を減圧下で留去したのち、ペルフルオ
ロアルキルスルホン酸塩を2Qm6のアセトンで抽出し
、このアセトン溶液を濃塩酸中に滴下し、ペルフルオロ
アルキルスルホン酸を沈澱させて2.8g(回収率79
重量%)を回収した。
このペルフルオロアルキルスルホン酸は、IRで1、0
60 cm−’に吸収を示した。また、元素分析により
、ペルフルオロアルキルスルホン酸中には4゜7重量%
の硫黄元素が含まれており、このことにより反応率は8
7モル%であった。
実施例4 ペルフルオロアルキルヨーシトとして平均分子量4,0
00、ヨウ素含有率35重量%のものを使用し、有機溶
媒としてエチレングリコールジエチルエーテルを使用し
た以外は、実施例1と全く同様にして反応を行い、また
この反応後実施例1と同様の操作で2.8g(回収率8
2重量%)のペルフルオロアルキルスルホン酸を回収し
た。このペルフルオロアルキルスルホン酸は、IRで1
,06Qcm−’の特性吸収を示した。また元素分析番
とマると7.0%の硫黄元素が含まれており、このこと
により反応率は80モル%であった。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ペルフルオロアルキルヨーシトと亜硫酸塩とを上
    記ヨーシトを溶解しうる有機溶媒を用いてかつ相間移動
    力1媒の存在下で反応させることを特徴とするペルフル
    オロアルキルスルホン酸塩の製造方法。
  2. (2)相間移動触媒か第四アンモニウム塩である特許請
    求の範囲第(1)項記載のペルフルオロアルキルスルホ
    ン酸塩の製造方法。
JP59085797A 1984-04-26 1984-04-26 ペルフルオロアルキルスルホン酸塩の製造方法 Granted JPS60228453A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002265432A (ja) * 2001-03-12 2002-09-18 Dainippon Ink & Chem Inc パーフルオロアルキル基含有スルホン酸塩、難燃剤、難燃性ポリカーボネート及びその成形体
JP2002275151A (ja) * 2001-03-21 2002-09-25 Dainippon Ink & Chem Inc スルホン酸化合物の精製方法

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