WO2020055010A1 - 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법 - Google Patents

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heptafluoroisopropyl
ether
fluoride
tetrafluoropropinoyl
trifluorovinyl
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이상구
이수복
박인준
손은호
강홍석
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Korea Research Institute of Chemical Technology KRICT
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C41/40—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation
    • C07C41/42—Separation; Purification; Stabilisation; Use of additives by change of physical state, e.g. by crystallisation by distillation
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    • C07C43/03—Ethers having all ether-oxygen atoms bound to acyclic carbon atoms
    • C07C43/14—Unsaturated ethers
    • C07C43/17—Unsaturated ethers containing halogen

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether.
  • Fluorine-based functional materials are attracting worldwide attention as a key material for next-generation technologies in the high-tech industries such as optical communications, optoelectronics, semiconductors, automobiles, and computers, and in particular, pre-oxidation resistance (non-flammability) and ultraviolet rays of rapidly increasing various displays such as liquid crystal displays It has very good properties such as resistance (weatherability).
  • fluorine-containing polymers have been widely used in various fields due to their excellent heat resistance and chemical resistance.
  • the amorphous fluorine-containing polymer has excellent transparency in addition, it has been continuously used and studied in the field of optical fibers and resist compositions.
  • various optical plastic materials are used as optical transmission mediums in automobiles, OA devices, and various sensors, but all commonly used methyl methacrylate resins, styrene resins, carbonate resins, norbornene resins, etc. have polymers with CH bonds.
  • methyl methacrylate resins, styrene resins, carbonate resins, norbornene resins, etc. have polymers with CH bonds.
  • a polymer material based on CH bonding is used as an optical fiber, there is a problem that light transmittance is lowered, resulting in light loss.
  • many researches have been made on the use of the fluorine-based polymer as a material for optical fibers, etc.
  • heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether represented by the following formula is
  • Vinyl fluoride (VF; Vinylfluoride; CH 2 CHF ), vinylidene fluoride (VDF; Vinylidenefluoride; CH 2 CF 2), ethylene trifluoroacetate (TrFE; Trifluoroethylene; CHFCF 2) , tetrafluoroethylene (TFE; Tetrafluoroethylene; CF 2 CF 2 ) can be copolymerized with partial or total fluorine-based ethylene, and a polymer of a fluorine-based copolymer or terpolymer can be synthesized during polymerization.
  • a copolymer of tetrafluorethylene and carbon fluoride ether can be used to prepare a cation exchange membrane used to electrolyze salt to produce caustic soda and chlorine.
  • a cation exchange membrane used to electrolyze salt to produce caustic soda and chlorine.
  • it can be applied to a wide range of fields such as the environment, energy, such as used to manufacture membranes such as cation exchange membranes for fuel cells, dialysis membranes for wastewater treatment, pervaporation membranes, and the like.
  • Patent Document 1 U.S. Patent No. 3,250,808 (1996.05.10.)
  • Non-Patent Document 1 Gmelin Handbook: F: PerFHalOrg.SVol. 1, 1.2, page 1-15
  • An object of the present invention is to provide a method for producing high conversion and high purity heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether.
  • Another object of the present invention is a method for preparing a final material, heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether, with high yield and high purity by using a method for preparing heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride, an intermediate having high yield. Is to provide.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus for producing heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether.
  • Hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide are cross-injected 1 to 50 times to a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt to prepare heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (step a);
  • step b Separating and discharging the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (step b);
  • step c Preparing a heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt by mixing the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride and a metal carbonate on a solvent (step c);
  • step d Thermally decomposing the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt to prepare heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether (step d);
  • a method for producing heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether comprising:
  • a heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply part organically connected to the reaction part;
  • a solvent supply unit that is organically connected to the reaction unit
  • a metal carbonate supply part that is organically connected to the reaction part
  • heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride which is an intermediate required to prepare heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether, with high conversion and purity.
  • heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether In the method for producing heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether according to the present invention, a useful effect of remarkably improving the conversion rate to a product is achieved through a repeated cross-injection method of reactants, and heptafluoroisopropyl used during the manufacturing process It has the advantage of being able to reuse the alkoxide metal salt repeatedly, so that a continuous production process is possible, and high purity and high yield of heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether can be produced.
  • the heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether prepared by the production method of the present invention can be applied as a comonomer of fluorine-based polymer polymerization by reacting with fluorine-based ethylene.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a method for producing heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether according to an embodiment of the present application.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing a batch reactor device for the production of heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride according to an embodiment of the present application.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a batch reactor apparatus for the production of heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether according to an embodiment of the present application.
  • Figure 4 is a gas chromatograph confirmed after reacting the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride obtained through distillation process of heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride prepared according to an embodiment of the present application with methanol It is a graph showing the results of the graph.
  • Example 5 is a graph showing the gas chromatographic results of heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether obtained by distillation of the heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether prepared in Example 1 according to an embodiment of the present application.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of 19 F-nuclear magnetic resonance analysis of heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether through a distillation process of the heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether prepared in Example 1 according to an embodiment of the present application. .
  • Hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide are cross-injected 1 to 50 times to a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt to prepare heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (step a);
  • step b Separating and discharging the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (step b);
  • step c Preparing a heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt by mixing the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride and a metal carbonate on a solvent (step c);
  • step d Thermally decomposing the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt to prepare heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether (step d); Containing,
  • a method for the production of heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether is provided.
  • hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide are preferably cross-injected, but the number of cross-injection of hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide can be 1 to 50 times, but preferably 2 or more times. It is not particularly limited.
  • the manufacturing method of the present invention may further include the step of performing the above steps a and b at least once more by recycling the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt.
  • the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt can be understood to be the remaining filtrate after separating and discharging the product, heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride, in step b.
  • the separation and discharge of step b is a method for selectively selectively separating the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride, and a commonly used separation, discharge method, or the like can be applied, and is not particularly limited. However, it may be a separate discharge through layer separation.
  • the remaining filtrate, or a solution containing the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt, etc. without further treatment, or, optionally, a subsequent process of further removing components other than the remaining heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt
  • a subsequent process of further removing components other than the remaining heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can further understand that it can be easily performed, and can be selectively applied.
  • the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt does not need to be transferred separately, and then, as above, the remaining heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt can be recycled to perform steps a and b at least once more, Alternatively, it can be recycled after being transported separately or stored.
  • the production method of the present invention can be performed in a batch process, and as described above, the resource can be recycled, and thus has the advantage of continuously producing heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether.
  • the manufacturing method of the present invention may further include a step of preparing a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt by mixing a metal fluoride and hexafluoroacetone in a solvent.
  • the above step may be understood as a manufacturing step of the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt initially provided in step a, or understood as a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt manufacturing step separately performed to supply in the middle of the process of the above manufacturing method. It may be.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can be used to prepare the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt, for example, diethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dimethyl acetamide, dimethyl formamide, dimethyl sulfoxide Sides, and those containing a solvent selected from the group consisting of combinations can be used, preferably diethylene glycol dimethyl ether.
  • the metal fluoride is not particularly limited as long as it can be used in the production of the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt, for example, may be alkali metal fluoride, alkaline earth metal fluoride, preferably potassium fluoride, Cesium fluoride, or a combination thereof, may be used.
  • the metal fluoride is not particularly limited as long as it can be used for the production of the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt, for example, the metal fluoride and the solvent is 1: 1.0 to 8 weight ratio, 1: 1.2 to 7 weight ratio, or 1: 1.5 to 6 may be mixed in a weight ratio.
  • the metal fluoride is not particularly limited as long as it can be used in the production of the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt, for example, the metal fluoride and heptafluoroacetone is 1: 0.8 to 2 weight ratio, 1: 1.0 to 1.8 weight ratio , Or 1: may be mixed in a weight ratio of 1.0 to 1.5.
  • the weight ratio of hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide cross-injected into the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt solution is not particularly limited, but, for example, the hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide may be 1: 0.2 to 2 Weight ratio, 1: 0.3 to 1.5 weight ratio, or 1: 0.5 to 1 weight ratio may be to cross-inject.
  • the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt production may be performed at 5 °C to 80 °C, 8 °C to 60 °C, or 10 °C to 50 °C.
  • the preparation of the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride may be performed at -30 ° C to 60 ° C, -20 ° C to 45 ° C, or -10 ° C to 30 ° C.
  • the manufacturing method of the present invention may further include the step of obtaining high purity heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride through a distillation process.
  • heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride may be separated and discharged, for example, by distillation by transfer to a separate distillation apparatus, from which high-purity heptafluoroiso Propyl tetrafluoropropinoyl fluoride can be obtained.
  • hexafluoroacetone and hexafluropropylene oxide in the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt are, for example, 1: 0.3 to 1.8, 1: 0.4 to 1.5, or 1: 0.5 to 1 in weight ratio It may be a cross-injection.
  • the total weight of the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt and the hexafluoroacetone and hexafluropropylene oxide cross-injected is added at a weight ratio of 1: 0.01 to 0.20, 1: 0.02 to 0.18, or 1: 0.02 to 0.15 It may be.
  • the preparation of the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride may be performed at -20 ° C to 50 ° C, -15 ° C to 40 ° C, or -10 ° C to 30 ° C.
  • the metal carbonate is not particularly limited as long as it can be used to prepare the heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt, for example, may be alkali metal carbonate, alkaline earth metal carbonate, preferably Sodium carbonate, potassium carbonate, cesium carbonate or a metal carbonate selected from the group consisting of combinations thereof can be used.
  • the solvent is not particularly limited as long as the metal carbonate can be used for the production of the heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt, for example, diethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, dimethyl formamide Or it may be to include a solvent selected from the group consisting of a combination of these, in particular, dimethyl formamide may be used.
  • the metal carbonate is not particularly limited as long as it can be used in the production of the heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt, for example, the metal carbonate and heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride are 1: 0.2 to 2 weight ratio, 1: 0.3 to 1.5 weight ratio, or 1: 0.5 to 1 may be mixed in a weight ratio.
  • the metal carbonate is not particularly limited as long as it can be used to prepare the heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt, for example, the metal carbonate and the solvent 1: 0.2 to 3 weight ratio, 1: 0.3 to 2.5 Weight ratio, or 1: 0.5 to 2 may be mixed in a weight ratio.
  • the solvent is not particularly limited as long as it can be used in the preparation of the heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt, for example, the solvent and the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride from 1: 0.01 to A weight ratio of 1, a weight ratio of 1: 0.02 to 0.08, or a weight ratio of 1: 0.02 to 0.05.
  • the production of the heptafluoroisopropyl tetrafluoride metal salt may be carried out at 5 °C to 80 °C, 8 °C to 75 °C, or 10 °C to 60 °C.
  • the production of the heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether may be performed at 50 ° C to 180 ° C, 70 ° C to 150 ° C, or 90 ° C to 120 ° C.
  • the production method of the present invention may further include a step of obtaining a high-purity final heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether through a distillation process.
  • heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether may be prepared by thermal decomposition, for example, by distillation by transfer to a separate distillation apparatus, from which high-purity heptafluoroiso Propyl trifluorvinyl ether can be obtained.
  • a heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply part organically connected to the reaction part;
  • a solvent supply unit that is organically connected to the reaction unit
  • a metal carbonate supply part that is organically connected to the reaction part
  • heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether In the production of heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether according to the present invention, heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride, which is an intermediate, can be prepared from the apparatus shown in FIG. 2.
  • a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt supply part that is organically connected to the reaction part;
  • It may be a device comprising a; is separated and discharged portion of the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride, organically connected to the reaction portion.
  • the reaction unit for the preparation of the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride may be understood as, but is not limited to, a reaction unit in which hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide react with a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt. It may be a batch reactor of two (140).
  • the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt supply unit may be understood as a supply unit for supplying a solution of a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt into the reaction unit. It may be understood that the fluoroacetone comprises a second reaction moiety to react.
  • the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt supply unit may be the heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt solution supply unit 110 of FIG. 2.
  • the supply portion of the hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide can be understood as a supply portion supplying hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide into the reaction portion, and each hexafluoroacetone supply portion and hexafluoropropylene oxide supply
  • the parts may be configured separately, or may be a supply part that cross-feeds hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide as one supply part.
  • the cross-feeding of hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide in the hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide supply portion converts the conversion rate of the intermediate chain heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride. It can be improved, can be understood as the main configuration, for example, from the cross-feeding of the cross-feeding one or more times, two or more times, or 1 to 50 times, or 1 to 10 times, a significant improvement in conversion rate Achieve.
  • the supply portion of the hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide is not particularly limited as long as cross-feed can be performed, and is included in the present invention, but is not limited thereto, but the hexafluoroacetone supply portion is shown in FIG. 2.
  • the hexafluoroacetone supply unit 120 and the hexafluoropropylene oxide supply unit 130 are separately configured, and hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide can be alternately supplied, and the number of cross feeds can be selectively adjusted.
  • heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt and hexafluoroacetone and hexafluoropropylene oxide are prepared through the supplying portions into the reaction portion
  • heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride may be prepared.
  • Part may optionally further include a stirring motor 150 and a stirring rod 160 as shown in FIG. 2.
  • the reaction unit may optionally further include a temperature indicator 170 as shown in FIG. 2, and may optionally further include a jacket 180 as shown in FIG. 2. .
  • the jacket may further include a constant temperature water supply unit 190 and a constant temperature water discharge unit 200, as shown in FIG. 2, to maintain a constant temperature condition of the reaction unit.
  • the part containing heptafluoroisopropyloxy tetrafluoro propanoyl fluoride is selectively separated and discharged through layer separation. It can be, for example, may further include a reactor outlet 210, as shown in FIG.
  • the product heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride
  • each remaining component is completely removed from the reaction section, and the batch configuration for feed and product production is renewed.
  • the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt is reused to continuously produce high conversion and high purity heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride.
  • the manufacturing method and apparatus of the present invention are repeated one or more times, two or more times, 1 to 50 times, or 1 to 10 times, for example, 2 to 5 times, while maintaining the residual heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt.
  • Heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride can be prepared continuously.
  • heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride discharged through the reactor outlet 210 may, optionally, further include a reservoir for collecting it (for example, storage 1 (220 in FIG. 2) )), It may further include a distillation column 230 with or without a separate storage unit, it is distilled in the distillation column to obtain a heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride obtained in high purity, It may further include another storage unit (for example, the storage 2 240 of FIG. 2) for storing it.
  • the reaction unit for the production of the heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether it can be understood as a reaction unit to react by mixing the prepared heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride and a metal carbonate on a solvent, although not limited thereto, it may be a batch pyrolysis reactor 140 of FIG. 3.
  • the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply unit may be understood as a supply unit for supplying heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride into the reaction unit, and optionally the supply unit itself, or It may also be understood that prior to the supply, a reactor device (batch reactor device in FIG. 2) is prepared in which heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride is prepared.
  • the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply unit may be the heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply unit 110 of FIG. 3.
  • the solvent supply unit and the metal carbonate supply unit may be understood as a supply unit for supplying the solvent and the metal carbonate into the reaction unit, and each solvent supply unit and the metal carbonate supply unit may be configured separately, or as one supply unit. It may be a supply unit for supplying a solvent and a metal carbonate.
  • a heptafluoroisopropyltetrafluoropropinoyl fluoride and the solvent and metal carbonate are prepared through the supply units into the reaction unit, a heptafluoroisopropyltetrafluoroacid metal salt may be prepared, wherein the thermal decomposition process is performed in a pyrolysis reactor. Via heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether can be prepared.
  • the reaction unit may optionally further include a stirring motor 150 and a stirring rod 160 as shown in FIG. 3.
  • the reaction unit may optionally further include a temperature indicator 170 as shown in FIG. 3, and may optionally further include a jacket 180 as shown in FIG. 3. .
  • the jacket may further include a constant temperature water supply unit 190 and a constant temperature water discharge unit 200, as shown in FIG. 3, to maintain a constant temperature condition of the reaction unit.
  • heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether and carbon dioxide may be discharged, for example, the reactor outlet 210 as shown in FIG. 3. It may further include.
  • the product, heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether, may be removed from the reactor through the reactor outlet, each remaining component completely removed from the reactor, and again the batch configuration for feed and product production may be renewed.
  • the heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether discharged through the reactor outlet 210 may be separately stored by separately separating heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether from carbon dioxide through the trap cooler 230.
  • it may further include another storage unit (for example, the storage 260 of FIG. 3) for collecting high-purity heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether.
  • Step 1 Put about 36.4 g of potassium fluoride (KF) and about 180 g of diethylene glycol dimethyl ether (DG) in a jacketed 1L stainless steel reaction vessel, and in the form of a turbine. Using a mechanical stirrer equipped with a stirring rod was mixed for 3 hours at a speed of about 300 rpm.
  • KF potassium fluoride
  • DG diethylene glycol dimethyl ether
  • Step 2 After maintaining the temperature at 20 ° C using an elevated temperature circulation device, about 104 g of hexafluoroacetone is gradually added to the reaction vessel at a pressure of 1 bar.
  • Step 3 After the completion of the input of hexafluoroacetone in step 2, after maintaining the temperature and stirring until the pressure of the reaction vessel goes down to 0 bar, the reactor temperature is lowered to 10 ° C.
  • Step 4 10.4 g of hexafluoroacetone was added to the reactor for 5 minutes in a reactor maintained at a reactor temperature of 10 ° C. and 300 rpm. After 10 minutes, 10.4 g of hexafluoropropylene oxide was introduced into the reactor for 5 minutes and held for 10 minutes.
  • Step 5 After repeating the above step 2 5 times, after maintaining for 1 hour without agitation, the layered heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (lower layer) is sent to the distillation section through the reactor outlet and subjected to a distillation process. , Store it in the cellar. The purity of distilled heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride was 99.3%, and the yield was confirmed to be 86.6%.
  • Example Device 1 Heptafluoroisopropyl Tetrafluoropropinoyl Fluoride Reactor and distillation equipment for manufacturing
  • the reactor device 101 is a heptafluoroisopropyl alkoxide metal salt solution supply unit 110, a hexafluoroacetone supply unit 120 and a hexafluoropropylene oxide supply unit 130, a batch reactor 140, a layer after reaction
  • a reservoir 240 for storing propyl tetrafluoropropinoyl fluoride.
  • the batch reactor 140 is a 1L stainless steel material equipped with a jacket 180, a stirring rod 160 operated by a turbine-type stirring motor 150, and a temperature indicator 170 for checking the reaction temperature.
  • the reaction vessel further includes a constant temperature water supply unit 190 supplied to the jacket and a constant temperature water discharge unit 200 discharged from the jacket.
  • the distillation unit includes a stainless steel filling column and reflux cooler having an inner diameter of 1 inch and a length of 20 inches.
  • Example Device 2 Heptafluoroisopropyl Trifluorovinyl Reactor and distillation equipment for ether production
  • the reactor device 102 is a heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride supply unit 110, a solvent supply unit 120, a metal carbonate supply unit 130, a batch pyrolysis reactor 140, a pyrolysis process synthesized in the manufacturing example Heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether and carbon dioxide outlets 210 and traps 230, distillation column 250 for obtaining high-purity heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether and distilled heptafluoroisopropyl And a reservoir 260 for storing trifluorovinyl ether.
  • the batch pyrolysis reactor 140 is equipped with a jacket 180, a stirring rod 160 operated by a turbine-type stirring motor 150, and a 1 L stainless steel equipped with a temperature indicator 170 for checking the reaction temperature.
  • the reaction vessel of the material further includes a constant temperature water supply unit 190 supplied to the jacket and a constant temperature water discharge unit 200 discharged from the jacket.
  • the collection unit includes a carbon dioxide discharge unit 220, a collection unit storage 240, and a reflux cooler made of stainless steel with an inner diameter of 1.5 inches and a length of 20 inches.
  • the distillation unit includes a stainless steel filling column and reflux cooler having an inner diameter of 1 inch and a length of 20 inches.
  • Step 1 Add about 36.4 g of anhydrous sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and about 100 g of diethylene glycol dimethyl ether (DG) to a jacketed 1 L pyrolysis reactor, The mixture was mixed for 1 hour at a speed of about 300 rpm using a mechanical stirrer equipped with a turbine-type stirring rod.
  • Na 2 CO 3 anhydrous sodium carbonate
  • DG diethylene glycol dimethyl ether
  • Step 2 The temperature of the thermal decomposition reactor of step 1 was maintained at 20 ° C using an elevated temperature circulator, and then 200 g of heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride synthesized in Preparation Example was supplied for 1 hour through a feed pump. After completion of the input, it is maintained for 1 hour.
  • Step 3 The temperature of the reactor in Step 2 was maintained at 30 ° C. for 2 hours, and at 50 ° C. for 2 hours to prepare a heptafluoroisopropyl tetrafluoroacid metal salt.
  • Step 4 After heating the heptafluoroisopropyltetrafluoroacid metal salt of step 3 to 100 ° C., the heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether produced through thermal decomposition is stored in a storage tank for storage using a cooler maintained at ⁇ 30 ° C. do.
  • Step 5 The heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether of step 4 is sent to the distillation unit through a feed pump, which is subjected to distillation, and then stored in a storage.
  • Example 1 except that the sodium carbonate is potassium carbonate (potassium carbonate, K 2 CO 3 ), it was carried out in the same manner as in Example 1 to prepare heptafluoroisopropyl methyl ether.
  • potassium carbonate potassium carbonate
  • Example 1 except that the diethylene glycol dimethyl ether is tetraethylene glycol dimethyl ether (tetraethylene glycol dimethyl ether, TG), the same method as in Example 1 was carried out to obtain heptafluoroisopropyl trifluorovinyl ether. It was prepared.
  • Example 1 it was prepared in the same manner as in Example 1, except that 6.7 g of dimethylformamide (DMF) was further added to prepare heptafluoroisopropyl trifluorvinyl ether.
  • DMF dimethylformamide
  • Example Heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (g) Metal carbonate (g) DG (g) Purity (%) Yield (%) One 200 96 (Na 2 CO 3 ) 100 97.1 85.9 2 200 125 (K 2 CO 3 ) 100 96.9 85.2
  • Example Heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (g) Na 2 CO 3 (g) Solvent (g) Purity (%) Yield (%) One 200 96 100 (DG) 97.1 85.9 3 200 96 100 (TG) 96.8 85.8
  • Example Heptafluoroisopropyl tetrafluoropropinoyl fluoride (g) Na 2 CO 3 (g) DG (g) DMF (g) Purity (%) Yield (%) One 200 96 100 0 97.1 85.9 4 200 96 100 6.7 97.9 86.4

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Abstract

본 발명은 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 제조 방법 및 제조 장치는, 고순도, 고수율의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조가 가능하며, 높은 수율을 갖는 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 제조방법을 채택하여 최종물질인 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 포함한 전체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

Description

헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법
본 발명은 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법에 관한 것이다.
불소계 기능성 소재는 첨단산업인 광통신, 광전자, 반도체, 자동차, 컴퓨터 분야 등에서 차세대 기술의 핵심소재로서 전 세계적인 관심이 집중되고 있으며, 특히 액정 디스플레이 등과 같은 급증하는 각종 디스플레이의 전내산화성(불연성), 내자외선성(내후성)등의 특성이 매우 우수하다.
종래부터 불소가 함유된 중합체는 뛰어난 내열성과 내화학성으로 인하여 여러 분야에서 폭넓게 이용되어 왔다. 특히 무정형의 불소가 함유된 중합체는 이에 더하여 뛰어난 투명성을 가지므로 광섬유나 레지스트 조성물 분야에서도 지속적으로 이용 및 연구되어왔다. 현재, 자동차나 OA 기기 혹은 각종 센서 등에 광전송 매체로서 여러 가지 광학용 플라스틱 재료가 사용되고 있으나, 일반적으로 사용되는 메틸메타크릴레이트 수지, 스티렌 수지, 카보네이트 수지, 노보넨 수지 등은 모두 C-H 결합을 갖는 고분자로서, 이와 같이 C-H 결합을 기본으로 하는 고분자 재료를 광섬유로 사용할 경우, 광 투과성이 저하되고, 그 결과 광 손실이 발생하게 된다는 문제점이 있다. 그러나, 불소계 중합체를 사용하는 경우, 상기 문제점을 극복할 수 있는 연구 결과가 밝혀지면서, 불소계 중합체를 광섬유용 소재 등으로 사용하는 것에 대한 많은 연구가 이루어져 오고 있다.
특히, 불소계 중합체를 형성할 수 있는 물질 중, 아래의 화학식으로 나타내는 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르는,
Figure PCTKR2019011008-appb-I000001
비닐플루오라이드(VF; Vinylfluoride; CH2CHF), 비닐리덴플루오라이드(VDF; Vinylidenefluoride; CH2CF2), 트리플루오로에틸렌(TrFE; Trifluoroethylene; CHFCF2), 테트라플루오로에틸렌(TFE; Tetrafluoroethylene; CF2CF2) 등의 부분 또는 전불소계 에틸렌과 공중합을 할 수 있고, 중합시 불소계 공중합체(copolymer) 또는 삼중합체(terpolymer)의 고분자를 합성할 수 있다.
아울러, 본 발명에 관련된 기술의 응용 분야 중 일례로서, 테트라플루오르에틸렌과 불화 탄소 비닐 에테르와의 공중합체는 식염을 전기 분해하여 가성소다와 염소를 생산하는데 사용되는 양이온 교환막을 제조하는데 이용될 수 있으며, 이외에도, 연료 전지용 양이온 교환막, 폐수처리용 투석막, 투과증발막 등과 같은 막을 제조하는데 사용되는 등, 환경, 에너지분야 등 광범위한 분야에 걸쳐 적용될 수 있다.
<선행기술문헌>
<특허문헌>
(특허문헌 1) 미국 등록특허번호 US 3,250,808 (1996.05.10.)
<비특허문헌>
(비특허문헌 1)Gmelin Handbook: F: PerFHalOrg.SVol.1, 1.2, page 1-15
본 발명의 목적은 높은 전환율과 고순도의 헵타플루오로이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 높은 수율을 갖는 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 제조방법을 이용하여, 최종물질인 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 고수율 및 고순도로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에서,
헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염에 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 1 내지 50회 교차 투입하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 제조하는 단계(단계 a);
제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 분리배출시키는 단계(단계 b);
상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 및 금속카보네이트를 용매 상에서 혼합하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 제조하는 단계(단계 c); 및
제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 열분해하여 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하는 단계(단계 d); 를 포함하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에서,
헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조를 위한 반응부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 용매 공급부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 금속카보네이트 공급부; 및
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 분리배출부; 를 포함하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면은,
헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하는 데 필요한 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 높은 전환율 및 순도로 제조하여 이를 사용하는 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조방법은, 반응물의 반복적인 교차 투입 방법을 통하여, 생성물로의 전환율을 현저히 향상시키는 유용한 효과가 달성되고, 제조 과정 중에 사용되었던 헵타플루오로아이소프로필 알콕사이드 금속염을 반복 재사용할 수 있는 이점이 있는 바, 연속식 생산 공정이 가능하고, 고순도, 고수율의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조가 가능한 유용한 효과가 있다.
또한, 높은 수율을 갖는 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 제조방법을 채택하여 최종물질인 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 포함한 전체 공정의 수율을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 제조방법으로 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르는 불소계 에틸렌과 반응시켜 불소계 고분자 중합의 공단량체로 적용할 수 있다.
도 1 은 본원의 일 실시예에 따른 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 는 본원의 일 제조예에 따른 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 제조를 위한 회분식 반응기 장치를 나타낸 모식도이다.
도 3 은 본원의 일 실시예에 따른 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조를 위한 회분식 반응기 장치를 나타낸 모식도이다.
도 4 는 본원의 일 제조예에 따라 제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 증류과정을 거쳐 수득한 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 메탄올과 반응시킨 후 확인한 가스크로마토그래피 결과를 나타낸 그래프이다.
도 5 는 본원의 일 실시예에 따른 실시예 1 에서 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 증류과정을 거쳐 수득한 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 가스크로마토그래피 결과를 나타낸 그래프이다.
도 6 은 본원의 일 실시예에 따른 실시예 1 에서 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 증류과정을 거쳐 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 19F-핵자기공명분석 결과를 나타낸 그래프이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에서,
헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염에 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 1 내지 50회 교차 투입하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 제조하는 단계(단계 a);
제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 분리배출시키는 단계(단계 b);
상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 및 금속카보네이트를 용매 상에서 혼합하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 제조하는 단계(단계 c); 및
제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 열분해하여 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하는 단계(단계 d); 를 포함하는,
헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법이 제공된다.
상기 단계 a 에 있어서, 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 바람직하게 교차 투입하되, 상기 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 교차 투입 횟수는 1 내지 50회로 할 수 있으나, 바람직하게 2회 이상으로 한다면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명의 일 구체예에서,
본 발명의 제조방법은 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 재활용하여 상기 단계 a 및 b 를 적어도 1회 이상 더 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염은 상기 단계 b 에서 생산물인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 분리배출한 후, 남아있는 여액인 것으로 이해될 수 있다.
상기 단계 b 의 분리배출은 제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 바람직하게 선별적으로 분리하는 방법으로, 통상적으로 사용되는 분리, 배출 방법 등을 적용할 수 있고, 특별히 제한되지는 않으나, 층분리를 통한 분리배출일 수 있다.
한편, 상기 단계 b 이후, 남아있는 여액, 또는 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 포함하는 용액 등은 별도의 처리 없이, 또는 선택적으로, 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 이외의 성분을 더 제거하는 후속 공정을 더 수행할 수 있음을 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해하고, 선택 적용할 수 있다.
다른 한편, 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염은 별도로 옮겨질 필요 없이, 계속하여, 상기와 같이, 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 재활용하여 상기 단계 a 및 b 를 적어도 1회 이상 더 수행할 수 있고, 또는 별도로 옮겨지거나, 보관된 후, 재활용될 수도 있다.
본 발명의 제조방법은 회분식 공정으로 수행될 수 있으며, 상술한 바와 같이 자원의 재활용이 가능한 바, 연속적으로 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에 있어서,
본 발명의 제조방법은, 불화금속 및 헥사플루오르아세톤을 용매 상에서 혼합하여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 제조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단계는 단계 a 에 최초 제공되는 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염의 제조단계로서 이해될 수 있고, 또는 상기 제조방법의 공정 중간에 공급하기 위하여 별도로 수행되는 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조단계로 이해될 수도 있다.
한편, 상기 용매는 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디메틸 아세트아마이드, 디메틸 포름아마이드, 디메틸설폭사이드, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것을 사용할 수 있고, 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르를 사용할 수 있다.
다른 한편, 상기 불화금속은 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 알칼리 금속 플루오라이드, 알칼리 토금속 플루오라이드일 수 있으며, 바람직하게는 포타슘플루오라이드, 세슘플루오라이드, 또는 이의 조합인 불화금속을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
나아가, 상기 불화금속은 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 불화금속 및 용매는 1 : 1.0 내지 8 중량비, 1 : 1.2 내지 7 중량비, 또는 1 : 1.5 내지 6 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.
또한, 상기 불화금속은 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지 않으나, 예를 들어, 상기 불화금속 및 헵타플루오르아세톤은 1 : 0.8 내지 2 중량비, 1 : 1.0 내지 1.8 중량비, 또는 1 : 1.0 내지 1.5 의 중량비로 혼합하는 것일 수 있다.
아울러, 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액에 교차 투입되는 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 중량비는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 상기 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 1 : 0.2 내지 2 중량비, 1 : 0.3 내지 1.5 중량비, 또는 1 : 0.5 내지 1 의 중량비로 교차 투입하는 것일 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 제조는 5℃ 내지 80℃, 8℃ 내지 60℃, 또는 10℃ 내지 50℃에서 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 제조는 -30℃ 내지 60℃, -20℃ 내지 45℃, 또는 -10℃ 내지 30℃ 에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서,
본 발명의 제조방법은 증류과정을 거쳐 고순도 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증류과정은, 상기 단계 b 에서 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 분리배출된 것을 예를 들어, 별도의 증류 장치로 옮겨 증류되는 것일 수 있고, 이로부터 고순도의 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 수득될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체예에서,
상기 단계 a 에 있이서, 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염에 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루르로프로필렌 옥사이드는, 예를 들어, 1 : 0.3 내지 1.8, 1 : 0.4 내지 1.5, 또는 1 : 0.5 내지 1의 중량비로 교차 투입하는 것일 수 있다.
나아가, 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 및 교차 투입되는 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루르로프로필렌 옥사이드의 1회 총중량을 1 : 0.01 내지 0.20, 1 : 0.02 내지 0.18, 또는 1 : 0.02 내지 0.15의 중량비로 투입하는 것일 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 제조는 -20℃ 내지 50℃, -15℃ 내지 40℃, 또는 -10℃ 내지 30℃에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구체예로서,
상기 단계 c 에 있어서, 상기 금속카보네이트는 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 알칼리 금속 카보네이트, 알칼리 토금속 카보네이트일 수 있으며, 바람직하게는 소듐카보네이트, 포타슘카보네이트, 세슘카보네이트 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속카보네이트를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
나아가, 상기 용매는 상기 금속카보네이트는 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디메틸 포름아마이드 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 용매를 포함하는 것일 수 있으며, 특히, 디메틸 포름아마이드를 사용할 수 있다.
한편, 상기 금속카보네이트는 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 상기 금속카보네이트 및 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드는 1 : 0.2 내지 2 중량비, 1 : 0.3 내지 1.5 중량비, 또는 1 : 0.5 내지 1 의 중량비로 혼합한 것일 수 있다.
또한, 상기 금속카보네이트는 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 상기 금속카보네이트 및 용매를 1 : 0.2 내지 3 중량비, 1 : 0.3 내지 2.5 중량비, 또는 1 : 0.5 내지 2 중량비로 혼합한 것일 수 있다.
나아가, 상기 용매는 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염 제조에 사용될 수 있는 것이라면, 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들어, 상기 용매 및 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 1 : 0.01 내지 1 의 중량비, 1 : 0.02 내지 0.08 의 중량비, 또는 1 : 0.02 내지 0.05 의 중량비로 혼합한 것일 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염의 제조는 5℃ 내지 80℃, 8℃ 내지 75℃, 또는 10℃ 내지 60℃ 에서 수행되는 것일 수 있다.
또한, 상기 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조는 50℃ 내지 180℃, 70℃ 내지 150℃, 또는 90℃ 내지 120℃ 에서 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 다른 구체예에서,
본 발명의 제조방법은 증류과정을 거쳐 고순도 최종 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 수득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증류과정은, 상기 단계 d 에서 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르가 열분해 과정을 거쳐 제조된 것을 예를 들어, 별도의 증류 장치로 옮겨 증류되는 것일 수 있고, 이로부터 고순도의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르가 수득될 수 있다.
본 발명의 일 측면으로는,
헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조를 위한 반응부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 용매 공급부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 금속카보네이트 공급부; 및
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 분리배출부; 를 포함하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 장치가 제공된다.
본 발명의 일 구체예로,
본 발명에 따른 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조에 있어서 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드는, 도 2 와 같은 장치로부터 제조될 수 있다.
일례로서, 도 2 와 같은 회분식 반응기 장치는,
헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 제조를 위한 반응부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 공급부;
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 공급부; 및
상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 분리배출부;를 포함하는 장치일 수 있다.
상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 제조를 위한 반응부는, 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염에 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드가 반응하는 반응부로 이해될 수 있고, 이에 제한되지 않으나, 도 2 의 회분식 반응기(140)일 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 공급부는, 상기 반응부 내로 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액을 공급하는 공급부로 이해될 수 있고, 선택적으로 상기 공급부 자체가, 또는 상기 공급부 이전에, 불화금속과 헥사플루오르아세톤이 반응하는 제2 반응부를 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 이에 제한되지는 않으나, 상기 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 공급부는 도 2 의 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액 공급부(110)일 수 있다.
다른 한편, 상기 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 공급부는, 상기 반응부 내로 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 공급하는 공급부로 이해될 수 있고, 각각의 헥사플루오르아세톤 공급부와 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 공급부를 별도로 구성할 수 있고, 또는 하나의 공급부로 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 교차적으로 공급하는 공급부일 수 있다.
본 발명의 장치 및 제조방법에 있어서, 상기 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 공급부의 헥사플루오르아세톤과 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 교차 공급은, 중간체인 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 전환율을 향상시킬 수 있는데, 주요한 구성으로 이해될 수 있고, 예를 들어 상기 교차 공급을 1회 이상, 2회 이상, 또는 1 내지 50회, 또는 1 내지 10회로 교차 공급하는 것으로부터, 전환율의 현저한 향상을 달성한다.
따라서, 상기 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드의 공급부는 교차 공급이 수행될 수 있는 것이라면 특별히 제한하지 않고, 본 발명에 포함되며, 일례로 이에 제한되지는 않으나, 상기 헥사플루오르아세톤 공급부는 도 2의 헥사플루오르아세톤 공급부(120)와 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 공급부(130)를 별도의 구성으로 가지며, 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 교차적으로 공급할 수 있고, 교차 공급 횟수를 선택적으로 조절할 수 있다.
나아가, 상기 공급부들을 통하여 반응부 내로, 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액과 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드가 준비되면, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 제조될 수 있고, 이때 반응부는 선택적으로 도 2 와 같은 교반용 모터(150)와 교반봉(160)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응부의 반응 온도를 관리할 수 있도록, 상기 반응부는 선택적으로 도 2 와 같은 온도지시계(170)를 더 포함할 수 있고, 선택적으로 도 2 와 같은 자켓(180)을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 자켓은 상기 반응부의 온도 조건을 일정하게 유지시키기 위하여, 선택적으로 도 2 와 같은, 항온수 공급부(190) 및 항온수 배출부(200)를 더 포함할 수 있다.
다른 한편, 상기 반응부에서 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 제조된 후, 층분리를 통하여 선택적으로 헵타플루오로이소프로필옥시 테트라플루오로 프로파노일 플루오라이드가 포함되는 부분을 분리 배출할 수 있는데, 예를 들어, 도 2 와 같이 반응기 배출부(210)를 더 포함할 수 있다.
상기 반응기 배출부를 통하여 생성물인, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 반응부에서 제거하고, 남아있는 성분 각각을 상기 반응부에서 완전히 제거하고 다시 공급과 생성물 제조를 위한 배치 구성을 새롭게 할 수도 있으나, 본 발명에서 제공하는 제조방법과 장치에서는, 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 재사용하여, 연속적으로 높은 전환율과, 고순도 고수율의 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 제조될 수 있음을 확인하였다.
따라서, 본 발명의 제조방법 및 장치는 잔여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 유지하면서 1회 이상, 2회 이상, 1 내지 50회, 또는 1 내지 10회, 예를 들어, 2회 내지 5회 반복하여 연속으로 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 제조할 수 있다.
한편, 상기 반응기 배출부(210)를 통하여 배출된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드는 선택적으로, 이를 모아두는 저장부를 더 포함할 수 있고(예를 들어, 도 2 의 저장고 1(220)), 상기 저장부와 함께 또는 별도의 저장부 없이 증류탑(230)을 더 포함할 수 있고, 상기 증류탑에서 증류되어 고순도로 얻어지는 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 수득할 수 있고, 이를 모아두는 또 다른 저장부(예를 들어, 도 2 의 저장고 2(240))를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조를 위한 반응부는, 상기 제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드와 금속카보네이트를 용매 상에 혼합하여 반응하는 반응부로 이해될 수 있고, 이에 제한되지 않으나, 도 3 의 회분식 열분해 반응기(140)일 수 있다.
한편, 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부는, 상기 반응부 내로 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 공급하는 공급부로 이해될 수 있고, 선택적으로 상기 공급부 자체가, 또는 상기 공급부 이전에, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드가 제조되는 반응기 장치(도 2 의 회분식 반응기 장치)를 포함하는 것으로 이해될 수도 있다. 이에 제한되지는 않으나, 상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부는 도 3 의 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부(110)일 수 있다.
다른 한편, 상기 용매 공급부 및 금속카보네이트 공급부는, 상기 반응부 내로 용매 및 금속카보네이트를 공급하는 공급부로 이해될 수 있고, 각각의 용매 공급부와 금속카보네이트 공급부를 별도로 구성할 수 있고, 또는 하나의 공급부로 용매 및 금속카보네이트를 공급하는 공급부일 수 있다.
나아가, 본 발명의 장치 및 제조방법에 있어서,
상기 공급부들을 통하여 반응부 내로, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드와 용매 및 금속카보네이트가 준비되면, 헵타플루오르아이소프로필테트라플루오르에시드 금속염이 제조될 수 있고, 이때 열분해 반응기 상에서 열분해과정을 거쳐 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르가 제조될 수 있다. 이 경우, 반응부는 선택적으로 도 3 과 같은 교반용 모터(150)와 교반봉(160)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 반응부의 반응 온도를 관리할 수 있도록, 상기 반응부는 선택적으로 도 3 과 같은 온도지시계(170)를 더 포함할 수 있고, 선택적으로 도 3 과 같은 자켓(180)을 더 포함할 수 있다.
나아가, 상기 자켓은 상기 반응부의 온도 조건을 일정하게 유지시키기 위하여, 선택적으로 도 3 과 같은, 항온수 공급부(190) 및 항온수 배출부(200)를 더 포함할 수 있다.
다른 한편, 상기 반응부에서 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르가 제조된 후, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 및 이산화탄소는 배출될 수 있는데, 예를 들어, 도 3 과 같이 반응기 배출부(210)를 더 포함할 수 있다.
상기 반응기 배출부를 통하여 생성물인, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 반응부에서 제거하고, 남아있는 성분 각각을 상기 반응부에서 완전히 제거하고 다시 공급과 생성물 제조를 위한 배치 구성을 새롭게 할 수도 있다.
한편, 상기 반응기 배출부(210)를 통하여 배출된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르는 선택적으로, 포집부 냉각기(230)를 통해, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 이산화탄소와 분리하여 별도로 저장할 수 있고(예를 들어, 도 3 의 이산화탄소 배출부(220), 포집부 저장고(240)), 상기 저장부와 함께 또는 별도의 저장부 없이 증류탑(250)을 더 포함하여, 상기 증류탑에서 증류되어 고순도로 얻어지는 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 수득할 수 있다. 나아가, 고순도의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 모아두는 또 다른 저장부(예를 들어, 도 3 의 저장고(260))를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명을 제조예, 실시예 및 실험예를 통해 상세히 설명한다.
단, 후술하는 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
< 제조예 > 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 제조
단계 1 : 자켓이 부착된 1L 스테인레스 스틸 반응용기에 약 36.4 g의 포타슘 플루오라이드(potassium fluoride, KF)와 약 180 g의 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(diethylene glycol dimethyl ether, DG)를 넣고, 터빈 형태의 교반봉이 장착된 기계식 교반기를 사용하여 약 300 rpm의 속도로 3시간 동안 혼합하였다.
단계 2 : 승온 순환장치를 사용하여 20℃로 유지시킨 다음, 약 104 g의 헥사플루오르아세톤을 상기 반응용기에 1bar의 압력으로 서서히 투입한다.
단계 3 : 상기 단계 2에서 헥사플루오르아세톤을 투입 완료한 후, 반응용기의 압력이 0 bar로 내려갈 때까지 온도 및 교반을 유지 후, 반응기 온도를 10 ℃ 로 내린다.
단계 4 : 반응기 온도 10 ℃ 와 300 rpm 으로 유지된 반응기에 10.4 g 의 헥사플루오르아세톤을 5분 동안 반응기에 투입했다. 10분 후 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 10.4 g 을 5분 동안 반응기에 투입하고 10분 동안 유지했다.
단계 5 : 상기 단계 2 를 5 회 반복 후, 교반 없이 1시간 동안 유지 후, 층 분리된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드(하층부)를 반응기 배출구를 통해 증류부로 보내어 증류과정을 거친 후, 저장고에 저장한다. 증류된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 순도는 99.3% 이고, 수율은 86.6% 로 확인되었다.
< 실시예 장치 1> 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 제조를 위한 반응기 및 증류장치
도 2 와 같이 합성을 위한 회분식 반응기 장치(101)를 구성하였다. 상기 반응기 장치(101)는 제조예에서 합성된 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액 공급부(110), 헥사플루오르아세톤 공급부(120) 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 공급부(130), 회분식 반응기(140), 반응 후 층 분리된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드의 배출부(210), 저장고(220) 및 고순도 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 얻기 위한 증류탑(230) 및 증류된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 저장하는 저장고(240)를 포함한다. 상기 회분식 반응기(140)는 자켓(180), 터빈 형태의 교반용 모터(150)로 작동되는 교반봉(160), 및 반응온도를 확인하기 위한 온도지시계(170)가 장착된 1 L 스테인리스 스틸 재질의 반응 용기로 자켓에 공급되는 항온수 공급부(190) 및 자켓으로부터 배출되는 항온수 배출부(200)를 추가로 포함한다. 증류부는 내경 1인치, 길이 20인치의 스테인리스 스틸 재질의 충진 컬럼 및 환류 냉각기를 포함한다.
< 실시예 장치 2> 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 제조를 위한 반응기 및 증류장치
도 3 과 같이 합성을 위한 회분식 열분해 반응기 장치(102)를 구성하였다. 상기 반응기 장치(102)는 제조예에서 합성된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부(110), 용매 공급부(120), 금속카보네이트 공급부(130), 회분식 열분해 반응기(140), 열분해 과정을 통해 생성되는 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 및 이산화탄소의 배출부(210) 및 포집부(230), 고순도 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 얻기 위한 증류탑(250) 및 증류된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 저장하는 저장고(260)를 포함한다. 상기 회분식 열분해 반응기(140)는 자켓(180), 터빈 형태의 교반용 모터(150)로 작동되는 교반봉(160), 및 반응온도를 확인하기 위한 온도지시계(170)가 장착된 1 L 스테인리스 스틸 재질의 반응용기로 자켓에 공급되는 항온수 공급부(190) 및 자켓으로부터 배출되는 항온수 배출부(200)를 추가로 포함한다. 포집부는 이산화탄소 배출부(220), 포집부 저장고(240) 및 내경 1.5인치, 길이 20인치의 스테인리스 스틸 재질의 환류냉각기를 포함한다. 증류부는 내경 1인치, 길이 20인치의 스테인리스 스틸 재질의 충진 컬럼 및 환류 냉각기를 포함한다.
< 실시예 1> 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 1
단계 1 : 자켓이 부착된 1 L 열분해용 반응기에 약 36.4 g 의 무수 소듐 카보네이트(sodium carbonate, Na2CO3)와 약 100 g 의 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르(diethylene glycol dimethyl ether, DG)를 넣고, 터빈 형태의 교반봉이 장착된 기계식 교반기를 사용하여 약 300 rpm 의 속도로 1시간 동안 혼합하였다.
단계 2 : 단계 1 의 열분해 반응기의 온도를 승온 순환장치를 사용하여 20 ℃ 로 유지시킨 다음, 제조예에서 합성된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 200 g 을 공급펌프를 통해 1시간 동안 투입 완료 후 1시간 동안 유지한다.
단계 3 : 단계 2 의 반응기의 온도를 30 ℃ 에서 2시간, 50 ℃ 에서 2시간 동안 유지하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 제조한다.
단계 4 : 단계 3 의 헵타플루오르아이소프로필테트라플루오르에시드 금속염을 100 ℃ 로 승온시킨 후 열분해를 통해 생성된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 -30 ℃ 로 유지된 냉각기를 사용하여 포집용 저장고에 저장한다.
단계 5 : 단계 4 의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 공급 펌프를 통해 증류부로 보내어 증류과정을 거친 후, 저장고에 저장한다.
< 실시예 2> 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 2
상기 실시예 1 에서, 소듐카보네이트를 포타슘카보네이트(potassium carbonate, K2CO3)로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행하여 헵타플루오르아이소프로필 메틸에테르를 제조하였다.
< 실시예 3> 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 3
상기 실시예 1 에서, 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르를 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르(tetraethylene glycol dimethyl ether, TG)로 달리하는 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행하여 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하였다.
< 실시예 4> 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 4
상기 실시예1 에서, 디메틸포름아마이드(DMF) 6.7 g 추가 투입한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 수행하여 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하였다.
< 실험예 1> Na2CO3 , K2CO3 , 용매 DG 를 사용하여 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 전환율
합성된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르에 대한 가스크로마토그래피 분석의 경우, 부산물인 헵타플루오르아이소프로필 테트라에틸에테르(heptafluoroisopropyl tetrafluoroethyl ether, (CF3)2CFOCHFCF3)와 중첩되는 문제점이 있다. 본 발명에서도 도 5 와 같이 99.90% 의 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르로 확인되지만, 부산물인 헵타플루오르아이소프로필 테트라에틸에테르가 포함되어 있다는 것을 19F-NMR 분석을 통해 확인했다. 따라서 실시예 1 내지 2 에 의해 합성된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 순도는 19F-NMR 분석을 통해 확인했고, 수율은 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 무게 및 순도를 통해 확인했으며, 하기 표 1 에 나타내었다.
실시예 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 (g) 금속카보네이트 (g) DG (g) 순도 (%) 수율 (%)
1 200 96 (Na2CO3) 100 97.1 85.9
2 200 125 (K2CO3) 100 96.9 85.2
상기 표 1 에서 나타낸 바와 같이, Na2CO3 와 K2CO3 를 사용했을 경우, Na2CO3 에서 97.1% 의 순도 및 85.9% 의 수율을 나타내었다.(실시예 1 및 2 참조)
< 실험예 2> Na2CO3 , 용매 DG, 용매 TG 를 사용하여 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 전환율
실시예 1 과 3 에 의해 합성된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 순도 및 수율은 실험예 1 과 동일한 분석 방법을 통해 확인했으며, 하기 표 2 에 나타내었다.
실시예 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 (g) Na2CO3 (g) 용매 (g) 순도 (%) 수율 (%)
1 200 96 100 (DG) 97.1 85.9
3 200 96 100 (TG) 96.8 85.8
상기 표 2 에 나타낸 바와 같이 용매 DG 와 TG 를 사용했을 경우, DG 에서 97.1% 의 순도를 나타냈으며, 수율은 유사한 전환을 보였다.(실시예 1 및 3 참조)
< 실험예 3> Na2CO3 , 용매 DG, 첨가제 DMF 를 사용하여 제조된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 전환율
실시예 1 과 4 에 의해 합성된 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 순도 및 수율은 실험예 1 과 동일한 분석 방법을 통해 확인했으며, 하기 표 3 에 나타내었다.
실시예 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 (g) Na2CO3 (g) DG (g) DMF (g) 순도 (%) 수율 (%)
1 200 96 100 0 97.1 85.9
4 200 96 100 6.7 97.9 86.4
상기 표 3 에 나타낸 바와 같이, DMF 를 첨가했을 경우, 97.9% 의 순도 및 86.4% 의 수율로 DMF 를 넣지 않은 경우보다 증가하였다.(실시예 1 및 4 참조)
<부호의 설명>
<도 2; 장치1 - 101>
101 : 회분식 반응기 장치
110 : 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염 용액 공급부
120 : 헥사플루오르아세톤 공급부
130 : 헥사플루오르프로필렌 옥사이드 공급부
140 : 회분식 반응기
150 : 교반용 모터
160 : 교반봉
170 : 온도지시계
180 : 자켓
190 : 항온수 공급부
200 : 항온수 배출부
210 : 반응기 배출부
220 : 저장고1
230 : 증류탑
240 : 저장고2
<도 3; 장치2 - 102>
102 : 회분식 열분해 반응기 장치
110 :헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부
120 : 용매 공급부
130 : 금속카보네이트 공급부
140 : 회분식 열분해 반응기
150 : 교반용 모터
160 : 교반봉
170 : 온도지시계
180 : 자켓
190 : 항온수 공급부
200 : 항온수 배출부
210 : 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르 및 이산화탄소 배출부
220 : 이산화탄소 배출부

Claims (12)

  1. 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염에 헥사플루오르아세톤 및 헥사플루오르프로필렌 옥사이드를 1 내지 50회 교차 투입하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 제조하는 단계(단계 a);
    제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 분리배출시키는 단계(단계 b);
    상기 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 및 금속카보네이트를 용매 상에서 혼합하여 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 제조하는 단계(단계 c); 및
    제조된 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르에시드 금속염을 열분해하여 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 제조하는 단계(단계 d); 를 포함하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조가 50℃ 내지 180℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    불화금속 및 헥사플루오르아세톤을 용매 상에서 혼합하여 헵타플루오르아이소프로필 알콕사이드 금속염을 제조하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 용매는 디에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 테트라에틸렌 글리콜 디메틸에테르, 디메틸 아세트아마이드, 디메틸 포름아마이드, 디메틸설폭사이드, 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 불화금속은 포타슘플루오라이드, 세슘플루오라이드, 및 이들의 조합으로부터 이루어진 군으로부터 선택되는 불화금속을 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금속카보네이트는 소듐카보네이트, 포타슘카보네이트, 세슘카보네이트 또는 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택된 금속카보네이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    증류과정을 거쳐 고순도 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 수득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 d 단계 이후에, 증류과정을 거쳐 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르를 수득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 금속카보네이트 및 용매를 1 : 0.5 내지 2 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 금속카보네이트 및 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 1 : 0.5 내지 1 의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 용매 및 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드를 1 : 0.02 내지 0.05 의 중량비로 혼합한 것을 특징으로 하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조방법.
  12. 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조를 위한 반응부;
    상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 테트라플루오르프로피노일 플루오라이드 공급부;
    상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 용매 공급부;
    상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 금속카보네이트 공급부; 및
    상기 반응부와 유기적으로 연결되어 있는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 분리배출부; 를 포함하는, 헵타플루오르아이소프로필 트리플루오르비닐 에테르의 제조 장치.
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