WO2007026513A1 - 末端アルキルアミノ基を有するフルオロエーテルおよびその製造法 - Google Patents

末端アルキルアミノ基を有するフルオロエーテルおよびその製造法 Download PDF

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Keisuke Kokin
Takehiro Sonoi
Kimihiko Urata
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Unimatec Co., Ltd.
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C217/00—Compounds containing amino and etherified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C217/02—Compounds containing amino and etherified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having etherified hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C217/04—Compounds containing amino and etherified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having etherified hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
    • C07C217/26—Compounds containing amino and etherified hydroxy groups bound to the same carbon skeleton having etherified hydroxy groups and amino groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated having only one etherified hydroxy group and one amino group bound to the carbon skeleton, which is further substituted by halogen atoms or by nitro or nitroso groups

Definitions

  • Fluoroether having terminal alkylamino group and process for producing the same
  • the present invention relates to a fluoroether having a terminal alkylamino group and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a novel fluoroether having a terminal alkylamino group that is effectively used as a synthetic raw material imparted with flexibility in a molecular chain by an ether bond, and a method for producing the same.
  • the target perfluorooctylpropylamine is obtained in a high yield by reacting with dye.
  • Non-Patent Document 1 J. Fluorine Chem. 108–7-14 (2001)
  • Non-Patent Document 2 J. Fluorine Chem. 125 ⁇ 1143-1146 (2004) [0004] Furthermore, a method for efficiently aluminating a fluoroalkyl halide with ammonia in the presence of an iodine compound to produce a fluoroalkylamine in a high yield has been proposed. However, (1) it is difficult to obtain starting materials that are perfluoroalkyl chlorides or bromides, and (2) the structure of these perfluoroalkylnos and rides restricts the boiling point isotropic. Because of its low versatility, it is not suitable for production on an industrial scale.
  • N-methylpyrrolidone used as a reaction solvent In addition to problems such as difficulty in removing the protic polar solvent after the completion of the reaction, (4) these are all compounds having a perfluoroalkyl group having a tetrafluoroethylene skeleton and have recently been problematic.
  • perfluorooctanoic acid is a compound that can be produced in an ecosystem, it is preferable to use it from the viewpoint of environmental problems, and it is not a compound.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-137844
  • An object of the present invention is to provide a novel fluoroether having a terminal alkylamino group that is effectively used as a synthetic raw material imparted with flexibility in a molecular chain by an ether bond, and a method for producing the same. .
  • Rf is a perfluoro lower alkyl group
  • R 1 is an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • R 2 is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms
  • m is 0 to 10
  • Fluoroether compounds having a terminal alkylamino group represented by the formula (wherein n is an integer of 3 to 8) are provided.
  • a fluoroetheric compound having a strong terminal alkylamino group has a general formula:
  • a novel fluoroethery compound having a terminal alkylamino group according to the present invention has been reported so far, unlike a fluoroalkylamine, an ether-bonded oxygen atom in the molecule. Therefore, the molecule is flexible, and various functionalities based on this can be expected. In addition, this fluorooxoalkylamine is more reactive than the corresponding alcohol, and can be widely applied to industrial raw materials by forming a complex with various metals.
  • Fluoroether compound having terminal iodine group as starting material for production of fluoroethery compound having terminal alkylamino group
  • Rf is a perfluoro lower alkyl group such as a perfluoromethyl group, a perfluoroethyl group, a perfluoropropyl group, etc.
  • m is 0 to 10, preferably 0 to 4
  • the alkylamine compound NHR 1 ⁇ that reacts with the fluoro ether compound having a terminal iodine group is a monoalkylamine or dialkylamine! Which one is to be used is appropriately determined depending on the application.
  • the alkyl group those having 1 to 12 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms are used.
  • Alkylamine compounds are also used as trapping agents for hydrogen iodide produced as a by-product in the reaction, V, and are therefore twice as much as the raw material fluoropolyoxoalkyl iodide during the reaction. Molar amount or more, preferably 3 to 8 times mole amount, particularly preferably 4 to 7 times mole amount is used.
  • a solvent is used for the reaction between the two, and the reaction solvent is not particularly limited as long as it is an inert solvent for the substitution reaction as in this reaction, but generally tetrahydrofuran, furan, dioxane.
  • An ether solvent such as diethylene glycol dimethyl ether is used, and tetrahydrofuran having an appropriate boiling point (66 ° C.) is preferably used in consideration of cost and ease of solvent removal after completion of the reaction.
  • the reaction temperature is limited by the boiling point of the reaction solvent used, and is generally capable of taking a wide temperature range from room temperature to the boiling point of the solvent. Practically, it is preferably from room temperature to about 70 ° C. Yes.
  • the reaction pressure it can be carried out under atmospheric pressure or under pressure.
  • a reaction with a reflux condenser is used for the reaction at atmospheric pressure.
  • the use of a reactor increases the operability of the reactor.
  • the boiling point of the alkylamine compound is a gas at room temperature or lower, the alkylamine compound is continuously added to the reaction solution of the fluorooxoiodide during the reaction at atmospheric pressure.
  • a pressure vessel is used to react under pressure.
  • Fluoroether compound with terminal iodine group 99.4 GC% in a 2 L four-necked flask equipped with a reflux condenser, dropping funnel, thermometer and stirring blade under nitrogen atmosphere
  • Fluoroether compound with terminal iodine group 99.4 GC% in a 2 L four-necked flask equipped with a reflux condenser, dropping funnel, thermometer and stirring blade under nitrogen atmosphere

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Abstract

　一般式　RfO〔CF(CF3)CF2O〕mCF(CF3)(CH2)nNR1R2(ここで、Rfはパーフルオロ低級アルキル基であり、R1は炭素数1～12のアルキル基であり、R2は水素原子または炭素数1～12のアルキル基であり、mは0～10の整数であり、nは3～8の整数である)で表わされる末端アルキルアミノ基を有するフルオロエーテル化合物。この新規な化合物は、一般式　RfO〔CF(CF3)CF2O〕mCF(CF3)(CH2)nIで表わされた末端ヨウ素基を有するフルオロエーテル化合物を、一般式NHR1R2で表わされるアルキルアミン化合物と反応させることにより製造される。

Description

明 細 書
末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルおよびその製造法 技術分野
[0001] 本発明は、末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルおよびその製造法に関 する。さらに詳しくは、エーテル結合により分子鎖中での柔軟性が付与された合成原 料として有効に用いられる新規な末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルお よびその製造法に関する。
背景技術
[0002] 従来の技術では、フルォロポリオキソアルキルアミンを合成した例はなぐパーフル ォロアルキルアルキルアミンを合成した例が以下に示される。
CF (CF ) CF (CH ) I→ CF (CF ) CF (CH ) NRJR2
3 2 6 3 2 6 2 2 3
この反応では、 である NHR1!?2をパーフルォロォクチルプロピルアイォ
Figure imgf000002_0001
ダイドと反応させ、 目的とするパーフルォロォクチルプロピルアミンを高収率で得てい る。
非特許文献 1 :J. Fluorine Chem. 108卷 7〜14頁（2001)
[0003] また、 3-パーフルォロォクチルプロパノール CF (CF ) CF (CH ) OHを CH C1溶媒
3 2 6 2 2 3 2 2 中で Dess-Martin酸ィ匕して末端 CH OH基を CHO基に変換した後、テトラヒドロフラン
2
溶媒中、 NaBH(OCOCH )触媒の存在下でベンジルァミンと反応させ、次いでシリカ
3 3
ゲルクロマトグラフィーで処理して、
CF (CF ) CF (CH ) NHCH C H
3 2 6 2 2 3 2 6 5
とした後、ジェチルエーテル Zn-へキサン混合溶媒中で、 1気圧の水素と PdZC触媒 の存在下で反応させ、
CF (CF ) CF (CH ) NH
3 2 6 2 2 3 2
を得る方法も報告されて 、るが、この方法は長 、一連の工程を経て 、るばかりではな ぐ特殊なホウ素試薬や塩素系溶媒を必要としているため、工業的規模での合成に は不適である。
非特許文献 2 : J. Fluorine Chem. 125卷 1143〜1146頁（2004) [0004] さらに、ヨウ素化合物の存在下で、フルォロアルキルハライドをアンモニアを用いて 効率的にァミノ化し、フルォロアルキルアミンを収率良く製造する方法も提案されてい る。し力しながら、（1)パーフルォロアルキルク口ライドまたはブロマイドである出発原料 の入手が困難であること、（2)これらのパーフルォロアルキルノ、ライドの構造が沸点等 力も制限され、汎用性に乏しいことから、工業的規模での生産には不向きであること、 (3)反応溶媒として用いられる N-メチルピロリドン、 Ν,Ν-ジメチルイミダゾリジノンと 、つ た高沸点非プロトン性極性溶媒の反応終了後の除去が困難なことなどの問題に加え て、（4)これらはすべてテトラフルォロエチレン骨格を有するパーフルォロアルキル基 を有する化合物であって、近年問題となって 、るパーフルォロオクタン酸を生態系に ぉ 、て生成し得る化合物であるので、環境問題からみて用いるのが好ま 、化合物 ではないといえる。
特許文献 1 :特開 2003— 137844号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 本発明の目的は、エーテル結合により分子鎖中での柔軟性が付与された合成原料 として有効に用いられる新規な末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルおよ びその製造法を提供することにある。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明によって、新規な化合物である一般式
RfO〔CF(CF )CF 0 (CF )(CH ) NRJR2
3 2 〕 CF
m 3 2 n
(ここで、 Rfはパーフルォロ低級アルキル基であり、 R1は炭素数 1〜12のアルキル基で あり、 R2は水素原子または炭素数 1〜12のアルキル基であり、 mは 0〜10の整数であり 、 nは 3〜8の整数である)で表わされる末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテ ル化合物が提供される。
[0007] 力かる末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物は、一般式
RfO〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) I
3 2 m 3 2 n
で表わされた末端ヨウ素基を有するフルォロエーテルィ匕合物を、一般式 NHR1!?2で表 わされるアルキルアミンィ匕合物と反応させることにより製造される。 発明の効果
[0008] 本発明に係る新規な末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物は、従 来報告されて 、るフルォロアルキルァミンとは異なり、分子中にエーテル結合酸素原 子を有するため、分子に柔軟性があり、これに基く種々の機能性が期待できる。また 、このフルォロォキソアルキルアミンは、対応するアルコールと比較しても反応性に富 み、各種金属との錯体形成により、工業原料等への幅広い応用を可能としている。
[0009] さらに、対応する末端ヨウ素基を有するフルォロエーテル化合物とアルキルアミン化 合物との反応によって容易に製造することができるので、工業的規模での生産に適 している。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物製造の出発原料となる末 端ヨウ素基を有するフルォロエーテル化合物
RfO〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) I
3 2 m 3 2 n
は、対応する末端水酸基を有するフルォロエーテル化合物
RfO〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) OH
3 2 m 3 2 n
に、リン酸触媒の存在下に KI等を反応させることにより容易に得ることができる。
[0011] ここで、 Rfはパーフルォロメチル基、パーフルォロェチル基、パーフルォロプロピル 基等のパーフルォロ低級アルキル基であり、 mが 0〜10、好ましくは 0〜4、 nは 3〜8、 好ましくは 3〜4と規定されるのは、上記末端水酸基を有するフルォロエーテル化合 物に由来する。
[0012] この末端ヨウ素基を有するフルォロエーテルィ匕合物と反応するアルキルアミンィ匕合 物 NHR1^としては、モノアルキルァミンおよびジアルキルァミンの!/、ずれも用いられる 力 それのどちらを用いるかは用途によって適宜決定される。アルキル基としては、炭 素数 1〜12、好ましくは 1〜4のものが用いられる。
[0013] アルキルアミンィ匕合物は、反応によって副生するヨウ化水素のトラップ剤をも兼ねて V、るので、反応時には原料物質であるフルォロポリオキソアルキルアイオダイドに対し て 2倍モル量以上、好ましくは 3〜8倍モル量、特に好ましくは 4〜7倍モル量使用され る。 [0014] これら両者間の反応には通常溶媒が使用され、反応溶媒には本反応のような置換 反応に対して不活性な溶媒であれば特に制限されないが、一般にはテトラヒドロフラ ン、フラン、ジォキサン、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒 が使用され、価格や反応終了後の溶媒除去の容易性などを考慮すると、適度な沸点 (66°C)を有するテトラヒドロフランが好適に用いられる。
[0015] 反応温度は、使用される反応溶媒の沸点により制限され、通常室温乃至溶媒の沸 点迄の幅広い温度範囲をとり得る力 実用上は室温乃至約 70°C程度であることが好 ましい。反応圧力については、大気圧下、加圧下のいずれでも実施することができ、 使用するアルキルアミン化合物が比較的高沸点の場合には、大気圧下で反応させる 際に還流冷却器を設けた反応器を使用するなどした方が、反応器の操作性は高くな る。一方、アルキルアミン化合物の沸点が室温以下のガスの場合には、大気圧下で 反応させる際にアルキルアミンィ匕合物をフルォロォキソアルキルアイオダイドの反応 溶液中にパブリングするなど常時加え続けるか、耐圧容器を使用して加圧下で反応 させるなどの方法がとられる。
実施例
[0016] 次に、実施例について本発明を説明する。
[0017] 実施例 1
窒素雰囲気下で、還流冷却器、滴下ロート、温度計および攪拌翼を取り付けた容 量 2Lの四口フラスコ中に、末端ヨウ素基を有するフルォロエーテル化合物 (99.4 GC %)
CF CF CF 0〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) I
3 2 2 3 2 2 3 2 3
172g(217ミリモル)およびテトラヒドロフラン 900mlを仕込み、攪拌しながら滴下ロートか ら、モノプロピルアミン (100 GC%)を 52g(1.13モル)ゆっくりと室温下でカ卩えた。滴下終 了後、室温下で 1時間攪拌し、さらに内温 60°Cで 5時間加熱攪拌を行った。その後、 テトラヒドロフランを減圧下で留去すると、白色結晶が生じたのでこれを口過して分離 し、末端モノプロピルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物 (99.0 GC%)
CF CF CF O〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) NH(C H )
3 2 2 3 2 2 3 2 3 3 7
149.4g (収率 95%)を得た。さらに脱色のため単蒸留を実施し、 99.2 GC%の目的物 14 5.2g (蒸留収率 97%)を得た。
[0018] 1H-NMR((CD ) CO.TMS) : δ 0.97(t,J =7.33Hz,CH )
3 2 HH 3
1.27(NH)
1.40〜1.50(m,— NCH CH CH )
2 ~ 2 3
1.54〜1.71(m,— CH CH CH -)
2 ~ 2 2
2.39〜2.51(m，- CF(CF )CH -)
3 ~ 2
2.56(t,J =7.15Hz,-NHCH CH CH )
HH 2 2 3
2.69(t,J =6.42Hz,-CH NHCH CH CH )
HH 2 2 2 3
19F-NMR((CD ) CO.CFCl ):ppm - 144.0〜- 143.6(- CF(CF )CF -)
3 2 3 一 3 2
-128.5(CF CF CF O- )
3 2 2
-125.90 =149Hz,-CF(CF )CH -)
HF 3 2
-82.2(CF CF CF O— )
— 3 2 2
- 81.9〜- 77.3(- CF(CF )CF O- ,- CF O- )
3 —2 —2
-78.9(-CF(CF )CF O— )
— 3 2
-78.2(-CF(CF )CH -)
— 3 2
[0019] 実施例 2
窒素雰囲気下で、還流冷却器、滴下ロート、温度計および攪拌翼を取り付けた容 量 2Lの四口フラスコ中に、末端ヨウ素基を有するフルォロエーテル化合物 (99.4 GC %)
CF CF CF 0〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) I
3 2 2 3 2 2 3 2 3
170g(215ミリモル)およびテトラヒドロフラン 900mlを仕込み、攪拌しながら滴下ロートか ら、ジプロピルァミン (100 GC%)を 109g(1.07モル)ゆっくりと室温下でカ卩えた。滴下終 了後、室温下で 2時間攪拌し、さらに内温 60°Cで 7時間加熱攪拌を行った。その後、 テトラヒドロフランを減圧下で留去すると、白色結晶が生じたのでこれを口過して分離 し、末端ジプロピルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物 (98.5 GC%)
CF CF CF O〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) N(C H )
3 2 2 3 2 2 3 2 3 3 7 2
152.5g (収率 92%)を得た。さらに脱色のため単蒸留を実施し、 99.0 GC%の目的物 14 8.7g (蒸留収率 98%)を得た。

Claims

請求の範囲
[1] 一般式
RfO〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) NRJR2
3 2 m 3 2 n
(ここで、 Rfはパーフルォロ低級アルキル基であり、 R1は炭素数 1〜12のアルキル基で あり、 R2は水素原子または炭素数 1〜12のアルキル基であり、 mは 0〜10の整数であり 、 nは 3〜8の整数である)で表わされる末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテ ル化合物。
[2] 一般式
RfO〔CF(CF )CF 0〕 CF(CF )(CH ) I
3 2 m 3 2 n
(ここで、 Rfはパーフルォロ低級アルキル基であり、 mは 0〜10の整数であり、 nは 3〜8 の整数である)で表わされる末端ヨウ素基を有するフルォロエーテルィ匕合物を、一般 式 NHR1^ (ここで、 R1は炭素数 1〜12のアルキル基であり、 R2は水素原子または炭素 数 1〜12のアルキル基である)で表わされるアルキルアミンィ匕合物と反応させることを 特徴とする請求項 1記載の末端アルキルアミノ基を有するフルォロエーテルィ匕合物 の製造法。
[3] 末端ヨウ素基を有するフルォロエーテルィ匕合物に対して 2倍モル量以上のアルキル ァミン化合物が用いられる請求項 2記載の末端アルキルアミノ基を有するフルォロェ 一テル化合物の製造法。
[4] エーテル系溶媒の存在下で反応が行われる請求項 2記載の末端アルキルアミノ基 を有するフルォロエーテル化合物の製造法。
[5] エーテル系溶媒がテトラヒドロフランである請求項 4記載の末端アルキルアミノ基を 有するフルォロエーテル化合物の製造法。
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