WO2021161905A1 - 含フッ素エーテル化合物、含フッ素エーテル組成物、コーティング液、物品、および物品の製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing ether composition, a coating liquid, an article, and a method for producing the article.
- the fluorine-containing ether compound having a fluoropolyether chain and a hydrolyzable silyl group can impart excellent water and oil repellency, abrasion resistance, low fingerprint adhesion, fingerprint stain removal and lubricity to the surface of the base material. It is attracting attention as. Since the fluorine-containing ether compound can form a surface layer exhibiting these properties on the surface of the base material, it is preferably used as a surface treatment agent.
- Patent Document 1 a fluorine-containing ether compound having a perfluoropolyether chain and a hydrolyzable silyl group is used as a fluorine-containing ether compound capable of forming a durable surface layer on the surface of a substrate, which has excellent fingerprint stain removing property.
- a fluorine-containing ether compound having a perfluoropolyether chain and a hydrolyzable silyl group is used as a fluorine-containing ether compound capable of forming a durable surface layer on the surface of a substrate, which has excellent fingerprint stain removing property.
- the fluorine-containing ether compound and the like described in Patent Document 1 are said to have high wear durability. However, there is an increasing demand for further wear resistance, and there is a demand for a surface treatment agent that exhibits more excellent wear resistance.
- the present invention can maintain a fluorine-containing ether compound, a fluorine-containing ether composition and a coating liquid capable of forming a surface layer having excellent durability, excellent durability, water repellency, oil repellency, lubricity, and fingerprint stain removal property for a long period of time.
- An object of the present invention is to provide an article having a surface layer and a method for producing the same.
- the present invention provides a fluorine-containing compound having the following constitutions [1] to [12] and a method for producing the same, a fluorine-containing compound-containing composition, a coating liquid, an article and a method for producing the same.
- a fluorine-containing ether compound represented by the following formula (1).
- a 1 and A 2 are (poly) oxyfluoroalkylene groups each independently composed of an oxyfluoroalkylene unit having 1 to 4 carbon atoms, and the plurality of A 1 and the plurality of A 2 are independently the same.
- E 1 is a (poly) oxyfluoroalkylene group composed of oxyfluoroalkylene units having 5 to 6 carbon atoms.
- Q 1 is a linking group with a (1 + p1) valence.
- Q 2 is a (1 + p2) valent linking group,
- T is ⁇ Si (R) 3-c (L) c , and a plurality of Ts may be the same or different from each other.
- R is an alkyl group
- L is a hydrolyzable group or a hydroxyl group, and a plurality of Ls in each T may be the same or different from each other.
- p1 and p2 are each independently an integer of 1 or more.
- k3 is an integer from 1 to 20.
- the fluorine-containing compound according to [2], wherein the molecular weight of the (OR f1 ) k1- (OR f3 ) k3- (OR f2 ) k2 portion in the formula (2) is 2,000 to 20,000. Ether compound.
- [6] The fluorine-containing ether compound according to any one of [2] to [5], wherein k3 is 1.
- [7] A fluorine-containing compound-containing composition containing any of the fluorine-containing compounds [1] to [6] and another fluorine-containing compound.
- [8] A coating liquid containing the fluorine-containing ether compound according to any one of [1] to [6] or the fluorine-containing ether composition of [7] and a liquid medium.
- the surface layer is subjected to a dry coating method or a wet coating method.
- a fluorine-containing ether compound capable of forming a surface layer having excellent durability, a fluorine-containing ether composition and a coating liquid, excellent durability, water repellency, oil repellency, lubricity, and fingerprint stain removal property can be maintained for a long period of time.
- An article having a surface layer and a method for producing the same can be provided.
- the partial structure represented by the formula (1) may be referred to as a partial structure (1).
- the compound represented by the formula (4) may be referred to as a compound (4).
- the term "perfluoroalkyl group” means a group in which all hydrogen atoms of the alkyl group are replaced with fluorine atoms.
- the fluoroalkyl group means an alkyl group having a fluorine atom and includes a perfluoroalkyl group. The same applies to the fluoroalkylene group.
- the meanings of the following terms in the present specification are as follows.
- the "reactive silyl group” is a general term for a hydrolyzable silyl group and a silanol group (Si—OH).
- the "hydrolyzable silyl group” means a group capable of hydrolyzing to form a silanol group.
- Surface layer means a layer formed on the surface of a substrate.
- (Poly) oxyfluoroalkylene group” is a general term including an oxyfluoroalkylene group and a polyoxyfluoroalkylene group.
- the "molecular weight" of the polyfluoropolyether chain is determined by 1 H-NMR and 19 F-NMR. It is a number average molecular weight calculated by obtaining the number (average value) of oxyfluoro (cyclo) alkylene units with reference to a terminal group. “ ⁇ ” Indicating a numerical range means that the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
- the fluorine-containing ether compound of the present invention (hereinafter, also referred to as “the present compound”) is a compound represented by the following formula (1).
- a 1 and A 2 are (poly) oxyfluoroalkylene groups each independently composed of an oxyfluoroalkylene unit having 1 to 4 carbon atoms, and the plurality of A 1 and the plurality of A 2 are independently the same. It may or may not be different
- E 1 is a (poly) oxyfluoroalkylene group composed of oxyfluoroalkylene units having 5 to 6 carbon atoms.
- Q 1 is a linking group with a (1 + p1) valence.
- Q 2 is a (1 + p2) valent linking group
- T is ⁇ Si (R) 3-c (L) c , and a plurality of Ts may be the same or different from each other.
- R is an alkyl group
- L is a hydrolyzable group or a hydroxyl group, and a plurality of Ls in each T may be the same or different from each other.
- p1 and p2 are each independently an integer of 1 or more.
- the present compound is a specific linking group (Q 1) that links a polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2 ), a reactive silyl group, and the polyfluoropolyether chain and a reactive silyl group. and Q 2) and a compound having a.
- This compound has reactive silyl groups at the ends on both sides. Since this compound having a reactive silyl group at the terminal is strongly chemically bonded to the base material, it has excellent abrasion resistance of the surface layer. It also has a polyfluoropolyether chain. This compound having a polyfluoropolyether chain is excellent in fingerprint stain removing property of the surface layer.
- Further polyether chain of the compound has a carbon number consisting oxyfluoroalkylene units 5-6 (poly) oxy-fluoroalkylene group E 1 (hereinafter, also referred to as fluoroalkylene E 1.) Is having from 1 to 4 carbon atoms It has a structure in which (poly) oxyfluoroalkylene groups A 1 and A 2 (hereinafter, also referred to as fluoroalkylene A) composed of the oxyfluoroalkylene unit of the above are linked to a reactive silyl group via a linking group.
- the fluoroalkylene A has flexibility, and the fluoroalkylene E 1 is presumed to have a more rigid structure than the fluoroalkylene A.
- fluoroalkylene E 1 in this compound facilitates intermolecular interaction between the molecules of this compound, and fluoroalkylene E 1 is likely to be aligned in the surface layer formed by this compound. ..
- the surface layer formed by this compound has excellent durability.
- fluoroalkylene E 1 is linked to the reactive silyl group via flexible fluoroalkylene A, it is presumed that this compound is also excellent in abrasion resistance and finger slip resistance in the surface layer. Will be done. From the above, the surface layer formed by this compound has a feature that it is excellent in durability such as abrasion resistance while being excellent in finger slipperiness.
- a 1 and A 2 are (poly) oxyfluoroalkylene groups each independently composed of an oxyfluoroalkylene unit having 1 to 4 carbon atoms.
- a 1 and A 2 have structures represented by the following formulas (A-1) and the following formula (A-2) from the viewpoint of excellent surface layer abrasion resistance, fingerprint stain removing property, and finger slipperiness. preferable.
- R f1 and R f2 are each carbon atoms independently is a fluoroalkylene group from 1 to 4, when R f1 or R f2 have multiple, even the plurality of R f1 or R f2 are identical to each other They may be different, and k1 and k2 are independently integers from 1 to 200.
- k1 and k2 represent the number of oxyfluoroalkylene units in A 1 and A 2, respectively.
- the ratio of k1 to k2 (k1 / k2) is preferably in the range of 0.001 to 200, and more preferably in the range of 0.01 to 100, from the viewpoint of the durability of the surface layer.
- the range of 0.02 to 50 is more preferable, and the range of 0.1 to 5 is particularly preferable.
- the structures represented by the formulas (A-1) and (A-2) are represented by the following formula (a) because they are excellent in abrasion resistance of the surface layer, fingerprint stain removing property, and finger slipperiness.
- the structure to be used is preferable.
- R f11 is a fluoroalkylene group having 1 carbon atom.
- R f12 is a fluoroalkylene group having 2 carbon atoms.
- R f13 is a fluoroalkylene group having 3 carbon atoms.
- R f14 is a fluoroalkylene group having 4 carbon atoms.
- m1, m2, m3, and m4 independently represent integers of 0 or 1 or more, m1 + m2 + m3 + m4 are integers of 1 to 200, and when there are a plurality of R f11 to R f14 , the plurality of R f11 to R f14 are It may be the same or different.
- the binding order of (R f11 O) to (R f14 O) in the formula (a) is arbitrary.
- M1 to m4 of the formula (A-1) represent the number of (R f11 O) to (R f14 O), respectively, and do not represent the arrangement.
- (R f11 O) m1 indicates that the number of (R f11 O) is m1, and does not represent the block arrangement structure of (R f1 O) m1.
- the description order of (R f12 O) to (R f14 O) does not represent the binding order of each unit.
- the fluoroalkylene group having 3 to 4 carbon atoms may be a linear fluoroalkylene group, or may be a fluoroalkylene group having a branched or ring structure.
- R f11 is, -CF 2 -, - CHF- and the like.
- R f12 is, -CF 2 CF 2 -, - CHFCF 2 -, - CHFCHF -, - CH 2 CF 2 -, - CH 2 CHF- , and the like.
- R f13 is, -CF 2 CF 2 CF 2 - , - CF 2 CHFCF 2 -, - CF 2 CH 2 CF 2 -, - CHFCF 2 CF 2 -, - CHFCHFCF 2 -, - CHFCHFCHF -, - CHFCH 2 CF 2 -, - CHFCH 2 CF 2 -, - CH 2 CF 2 CF 2 -, - CH 2 CHFCF 2 -, - CH 2 CH 2 CF 2 -, - CH 2 CF 2 CHF -, - CH 2 CHFCHF -, -CH 2 CH 2 CHF-, -CF (CF 3 ) -CF 2- , -CF (CHF 2 ) -CF 2- , -CF (CH 2 F) -CF 2- , -CF (CH 3 ) -CF 2- , -CF (CF 3 ) -CHF-, -CF (CHF 2 ) -CH 2-
- R f14 examples include -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , -CHFCF 2 CF 2 CF 2- , -CH 2 CF 2 CF 2 CF 2- , -CF 2 CHFCF 2 CF 2- , -CHFCHFCF.
- Examples of the fluoroalkylene group having a ring structure include the groups of the following formulas. However, * in the formula indicates a bond, and a part of the fluorine atom in the formula may be replaced with a hydrogen atom.
- the structures represented by the formulas (A-1) and (A-2) are excellent in the abrasion resistance of the surface layer, the fingerprint stain removing property, and the finger slipperiness.
- the structure represented by (a1) is preferable.
- R f11 and R f12 are as described above, m1 and m2 independently represent an integer of 0 or 1 or more, and m1 + m2 is an integer of 1 to 200.
- a 1 and A 2 of this compound are (poly) oxyfluoroalkylene groups composed of oxyfluoroalkylene units having 1 to 2 carbon atoms.
- the ratio of m1 to m2 (m1 / m2) is preferably in the range of 0.02 to 50, preferably in the range of 0.05 to 30, from the viewpoint of the durability of the surface layer. Is more preferable, and the range of 0.1 to 20 is even more preferable.
- E 1 is a (poly) oxyfluoroalkylene group composed of oxyfluoroalkylene units having 5 to 6 carbon atoms.
- E 1 is friction resistance of the surface layer, the fingerprint stain removability, and, from the viewpoint of excellent finger slip properties, structure represented by the following formula (E 1 -1) is preferred.
- (OR f3) k3 formula (E 1 -1) R f3 is a fluoroalkyl group having a carbon number of 5-6, if R f3 there are plural, a plurality of R f3 may be the being the same or different, k3 is from 1 to 20 Is an integer of.
- k3 represents the number of oxyfluoroalkylene units in the E 1.
- k3 is preferably 1 to 15, more preferably 1 to 10, further preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 from the viewpoint of surface layer durability and finger slipperiness.
- formula (E 1 -1) is abrasion resistant surface layer, the fingerprint stain removability, and, from the viewpoint of excellent finger slip properties, structure represented by the following formula (b) are preferred.
- (R f15 O) m5 (R f16 O) m6 formula (b) R f15 is a fluoroalkylene group having 5 carbon atoms.
- R f16 is a fluoroalkylene group having 6 carbon atoms.
- m5 and m6 independently represent an integer of 0 or 1 or more, m5 + m6 is an integer of 1 to 20, and when there are a plurality of R f15 and R f16 , the plurality of R f15 and R f16 are the same.
- the binding order of (R f15 O) and (R f16 O) in the formula (b) is arbitrary.
- M5 and m6 in the formula (b) represent the number of (R f15 O) and (R f16 O), respectively, and do not represent the arrangement.
- the fluoroalkylene group having 5 to 6 carbon atoms may be a linear fluoroalkylene group, or may be a fluoroalkylene group having a branched or ring structure.
- R f15 include -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , -CHFCF 2 CF 2 CF 2 CF 2- , -CH 2 CHFCF 2 CF 2 CF 2- , -CF 2 CHFCF 2 CF 2.
- R f16 is, -CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, - CF 2 CF 2 CHFCHFCF 2 CF 2 -, - CHFCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 -, - CHFCHFCHFCHFCHFCHF- , -CHFCF 2 CF 2 CF 2 CH 2- , -CH 2 CF 2 CF 2 CF 2 CH 2-, and the like.
- the polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2 ) preferably has a structure represented by the following formula (Rf).
- Rf formula (OR f1 ) k1- (OR f3 ) k3- (OR f2 ) k2 equation (Rf)
- each reference numeral in the equation is as described above.
- (OR f1 ) k1 , (OR f3 ) k3 , and (OR f2 ) k2 in the formula (Rf) each constitute a block.
- a fluoroalkylene group having 1 to 4 carbon atoms is arranged between the fluoroalkylene groups having 5 to 6 carbon atoms , such as ⁇ OR f3- OR f1- OR f3-. Structure is not included.
- the ratio of fluorine atoms in the polyfluoropolyether chain (OR f1 ) k1- (OR f3 ) k3- (OR f2 ) k2 [ ⁇ number of fluorine atoms / (number of fluorine atoms + number of hydrogen atoms) ⁇ ⁇ 100 (%) )] Is excellent in water and oil repellency and fingerprint removing property, and is preferably 40% or more, more preferably 50% or more, more preferably 60% or more, still more preferably 80% or more.
- the molecular weight of the polyfluoropolyether chain (OR f1 ) k1- (OR f3 ) k3- (OR f2 ) k2 portion is excellent in abrasion resistance of the surface layer, fingerprint stain removal property, and finger slip property. Therefore, 2,000 to 20,000 is preferable, 2,500 to 15,000 is more preferable, and 3,000 to 10,000 is even more preferable.
- polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2 ) include the following. -OCF 2 CF 2 (OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 ) m11 -OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 (OCF 2 CF 2 OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 ) m12-OCF 2 CF 2- , -(OCF 2 ) m13 (OCF 2 CF 2 ) m14 OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 (OCF 2 CF 2 ) m15 (OCF 2 ) m16- , -(OCF 2 ) m17 (OCF 2 CF 2 ) m18 OCF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 CF 2 (OCF 2 CF 2 ) m19 (OCF 2 ) m20- , -(OCF 2 CF 2 ) m21 O
- Q 1 is a (1 + p1) -valued linking group
- Q 2 is a (1 + p2) -valued linking group.
- branch point P When Q 1 is trivalent or higher, at least one branch point selected from the group consisting of C, N, Si, ring structure and (1 + p1) -valent noruganopolysiloxane residue (hereinafter referred to as "branch point P"). It is preferable to have.).
- the ring structure is a 3- to 8-membered aliphatic ring and a 3- to 8-membered aromatic ring because it is easy to produce this compound and the surface layer is more excellent in abrasion resistance, light resistance and chemical resistance.
- One selected from the group consisting of a group ring, a 3- to 8-membered heterocycle, and a fused ring consisting of two or more of these rings is preferable, and the ring structure described in the following formula is particularly preferable.
- Examples of the (1 + p1) -valent organopolysiloxane residue include the following groups.
- R 5 in the following formula is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a phenyl group.
- the number of carbon atoms in the alkyl group and alkoxy group for R 5 is preferably 1 to 10, 1 is particularly preferred.
- Q 1 is an alkylene group, a fluoroalkylene group, a hydroxyalkylene group, an alkoxyalkylene group, a carbonyl group, an amide bond, an ether bond, a thioether bond, a urea bond, a urethane bond, a carbonate bond, an ester bond, -SO 2 NR 6- , -Si (R 6) 2 -, - OSi (R 6) 2 -, - Si (CH 3) 2 -Ph-Si (CH 3) 2 - and divalent one selected from organopolysiloxane residue It may have a group containing the above.
- R 6 is a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group having 1 to 6 carbon atoms
- Ph is a phenylene group.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R 6 is preferably 1 to 3 and particularly preferably 1 to 2 from the viewpoint that the present compound can be easily produced.
- each bond or group constituting Q 1 may have any end arranged on the polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2) side.
- the carbon atom may be arranged on the polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2 ) side
- the nitrogen atom may be arranged on the polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2).
- Examples of the divalent organopolysiloxane residue include the group of the following formula.
- R 7 in the following formula is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkoxy group, or a phenyl group.
- the number of carbon atoms of the alkyl group and the alkoxy group of R 7 is preferably 1 to 10, and particularly preferably 1.
- Q 1 is, from the viewpoint of the compounds easily prepared, -C (O) NR 6 - , - C (O) -, - C (O) OR 6 -, - NR 6 -, - OC (O) OR 6 It is preferable to have at least one bond selected from the group consisting of-and O-, and from the viewpoint of further excellent durability of the surface layer, it is preferable to have -C (O) NR 6- or C (O)-. Especially preferable.
- Q 1 is a combination of two or more divalent hydrocarbon groups and one or more branch points P, or two or more hydrocarbon groups and one or more branch points P and one or more bonds B.
- the divalent hydrocarbon group include a divalent aliphatic hydrocarbon group (alkylene group, cycloalkylene group, etc.) and a divalent aromatic hydrocarbon group (phenylene group, etc.).
- the number of carbon atoms of the divalent hydrocarbon group is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, and particularly preferably 1 to 4.
- linking group Q 1 is preferably a group represented by any one of the following formulas (Q1) ⁇ (Q9).
- a 11 is a single bond, an alkylene group, or an alkylene group having 2 or more carbon atoms, in which -C (O) O-, -OC (O)-, -C (O)-, and -OC ( O) O -, - C ( O) NR 8 -, - C (O) ONR 8 -, - NR 8 C (O) -, - NR 8 C (O) O -, - NR 8 C (O) NR 8 -, - O-or -SO 2 NR 8 - a group having in each formula, if a 11 is present 2 or more, 2 or more a 11 may or may not be the same.
- the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a fluorine atom.
- the carbon number of A 11 is preferably 1 to 6.
- Q 11 represents a single bond, -O-, carbon of an alkylene group or having two or more alkylene groups carbon, - -C between carbon atoms (O) NR 8 -, - NR 8 C (O) NR 8 -, - C (O) -, - C (O) O -, - OC (O) O -, - NR 8 - or a group having O-.
- Q 22 is an alkylene group, carbon atoms in the alkylene group having 2 or more carbon atoms - -C between carbon atoms (O) -, - NR 8 - or a group having -O-, ends on the side not connected to the Si alkylene group -C to (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - or -O- group having carbons or having two or more alkylene groups carbon, - -C between carbon atoms (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - or -O- and having and -C to the end on the side not connected to the Si (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - Alternatively, if it is a group having —O— and two or more Q 22s are present in each formula, the two or more Q 22s may be the same or different.
- Q 23 the carbon of the alkylene group or having two or more alkylene groups carbon, - -C between carbon atoms (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - or -O- a group having a There, the two of Q 23 may be the same or different.
- Q 25 the carbon of the alkylene group or having two or more alkylene groups carbon, - -C between carbon atoms (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - or -O- a group having a Yes, if there are two or more Q 25s in each equation, the two or more Q 25s may be the same or different.
- R 8 is a hydrogen atom, an alkyl group or a phenyl group having 1 to 6 carbon atoms, if R 8 is plural, there R 8 may or may not be the same.
- Q 27 is a single bond or an alkylene group.
- Q 28 represents an alkylene group, or a carbon atom of the alkylene group having 2 or more carbon atoms - a group having an organopolysiloxane residue of the ethereal oxygen atom or a divalent between carbon atoms.
- R 8 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
- Z 1 is a group having a (1 + h2) valent ring structure having a carbon atom or nitrogen atom to which A 11 is directly bonded and a carbon atom or nitrogen atom to which Q 24 is directly bonded.
- R e1 is a hydrogen atom or an alkyl group, and when two or more Re1s are present in each formula, two or more Re1s may be the same or different.
- Re2 is a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group or an acyloxy group.
- Re3 is an alkyl group.
- Re4 is a hydrogen atom or an alkyl group, and a hydrogen atom is preferable because it is easy to produce a compound.
- the two or more Re 4s may be the same or different.
- Re5 is a hydrogen atom or a halogen atom, and a hydrogen atom is preferable from the viewpoint that a compound can be easily produced.
- d2 is an integer of 0 to 3, preferably 1 or 2.
- d4 is an integer of 0 to 3, preferably 2 or 3. 2 to 5 are preferable for d2 + d4.
- e2 is 2 or 3.
- h2 is an integer of 1 or more (preferably 2 or 3).
- i2 is 2 or 3.
- i3 is 2 or 3.
- i4 is 1 or more (an integer of 1 to 10 is preferable, and an integer of 1 to 6 is particularly preferable).
- i5 is an integer of 2 to 7.
- the carbon number of the alkylene group of Q 22 , Q 23 , Q 24 , Q 25 , Q 26 , Q 27 , and Q 28 makes it easy to produce this compound, and the surface layer has abrasion resistance, light resistance, and chemical resistance. 1 to 10 is preferable, 1 to 6 is more preferable, and 1 to 4 is particularly preferable. However, when a specific bond is formed between carbon atoms, the lower limit of the number of carbon atoms of the alkylene group is 2.
- Examples of the ring structure in Z 1 include the above-mentioned ring structure, and the preferred form is also the same. Since A 11 and Q 24 are directly bonded to the ring structure in Z 1 , for example, an alkylene group is linked to the ring structure, and A 11 and Q 24 are not linked to the alkylene group.
- Z a is, (i5 + 1) valent is NO organopolysiloxane residue, group described above is preferred.
- organic group A a group represented by any of the following formulas (Q11) to (Q19) can be mentioned.
- G 1 is a group represented by the following (G1), wherein (Q11) ⁇ formula (Q19), if G 1 is present 2 or more, 2 or more in G 1 is optionally substituted by one or more identical May be good.
- the codes other than G 1 are the same as the codes in the formulas (Q11) to (Q19).
- -Si (R 9 ) 3-r1 (-Q 30- ) r1 formula (G1) However, in the formula (G1), the Si side is connected to Q 22 , Q 23 , Q 24 , Q 25 , Q 26 , Q 27 and Q 28 , and the Q 30 side is connected to the reactive silyl group (T).
- R 9 is an alkyl group.
- Q 30 the carbon of the alkylene group, having two or more alkylene groups having a carbon - -C between carbon atoms (O) NR 8 -, - C (O) -, - NR 8 - or a group having -O- or, - (OSi (R 10) 2 )
- p11 is -O-, 2 or more Q 3 are it may be the same or different.
- r1 is 2 or 3.
- R 8 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or a phenyl group.
- R 10 is an alkyl group, a phenyl group or an alkoxy group, and the two R 10s may be the same or different.
- p11 is an integer of 0 to 5, and when p is 2 or more, 2 or more (OSI (R 10 ) 2 ) may be the same or different.
- the alkylene group of Q 30 are that the compound easily produced, and, rub resistance of the surface layer, from the viewpoint of light resistance and chemical resistance are further excellent, preferably 1-10, 1-6 Gayori Preferably, 1 to 4 are particularly preferable. However, when a specific bond is formed between carbon atoms, the lower limit of the number of carbon atoms of the alkylene group is 2.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R 9 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, further preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2 from the viewpoint of easy production of the present compound.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R 10 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, further preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2 from the viewpoint of easy production of the present compound.
- the number of carbon atoms of the alkoxy group of R 10 is preferably 1 to 10, more preferably 1 to 6, further preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2 from the viewpoint of excellent storage stability of the present compound.
- P11 is preferably 0 or 1.
- linking group Q 2 is the same as the linking group Q 1 except that p1 is replaced with p2 in the linking group Q 1 .
- Linking groups Q 1, Q 2 at present compounds may be the same or different. From the viewpoint of ease of production of the present compounds, it is preferred linking groups Q 1, Q 2 are identical.
- linking group Q 1 and Q 2 include structures of the following formula.
- Rf in the formula represents a (T) p1 -Q 1 -A 1 -E 1 -A 2 -O in formula (1), T is the same as T in equation (1), these Q 2 Is not included in.
- the following formula is exemplified as a linking group Q 2, it includes the same structures for linking group Q 1.
- T is —Si (R) 3-c (L) c and is a reactive silyl group.
- a reactive silyl group is a group in which either one or both of a hydrolyzable group and a hydroxyl group are bonded to a silicon atom.
- a hydrolyzable group is a group that becomes a hydroxyl group by a hydrolyzing reaction. That is, the hydrolyzable silyl group becomes a silanol group (Si—OH) by the hydrolysis reaction. The silanol group further undergoes a dehydration condensation reaction between the molecules to form a Si—O—Si bond.
- the silanol group undergoes a dehydration condensation reaction with a hydroxyl group (base material-OH) on the surface of the base material to form a chemical bond (base material-O-Si).
- the hydrolyzable group include an alkoxy group, a halogen atom, an acyl group, and an isocyanate group.
- the alkoxy group an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is preferable.
- the halogen atom a chlorine atom is preferable.
- an alkoxy group or a halogen atom is preferable from the viewpoint that the present compound can be easily produced.
- an alkoxy group having 1 to 4 carbon atoms is preferable because there is little outgassing at the time of application and the storage stability of this compound is excellent.
- the hydrolyzable group is preferable.
- the ethoxy group is particularly preferable, and the methoxy group is particularly preferable when the reaction time after coating is short.
- the number of carbon atoms of the alkyl group of R is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2 from the viewpoint of easy production of the present compound.
- c is preferably 2 or 3, and more preferably 3 from the viewpoint that the adhesion between the surface layer and the base material becomes stronger.
- the number of reactive silyl groups T in this compound may be 2 or more, of which 2 to 18 is preferable, 2 to 12 is more preferable, and 4 to 8 is even more preferable.
- the number of reactive silyl groups is at least the above lower limit, the number of bonds with the substrate increases and the durability is excellent.
- the fluorine ratio in this compound is improved, and it is excellent in water repellency, oil repellency and abrasion resistance.
- the plurality of Ts may be the same or different. From the viewpoint of easy production of this compound, T is preferably the same group.
- Examples of this compound include the compounds of the following formulas.
- the compound of the following formula is easy to manufacture industrially, and has further excellent water and oil repellency, abrasion resistance, fingerprint stain removing property, and lubricity of the surface layer.
- n1 to n24 are independently integers of 1 or more, and the upper limit values of n11 to n24 are adjusted according to the upper limit values of k1 and k2.
- This compound is produced in the same manner as a known fluorine-containing ether compound used as a surface treatment agent, except that a raw material having a polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2) or a precursor chain thereof is used. It can be manufactured by the method.
- a method for introducing a linking group and a hydrolyzable silyl group into the polyfluoropolyether chain for example, the methods described in International Publication No. 2017/187775, International Publication No. 2017/038832 and the like can be used. ..
- the precursor chain refers to a chain that becomes a polyfluoropolyether chain by being fluorinated by a method such as Synthesis Example 1-3 in Examples described later.
- E 11 has a (poly) oxyfluoroalkylene group or a (poly) oxyalkylene group having one or more selected from a fluoroalkylene unit having 5 to 6 carbon atoms and an alkylene unit, or a fluoro having 5 to 6 carbon atoms.
- a 21 is a made of one or more elements selected from the oxyfluoroalkylene units and oxyalkylene units (poly) oxy-fluoroalkylene group or a (poly) oxyalkylene group, a plurality of A 11 are independently identical or different May be
- L 11 is a hydrogen atom or a fluorine atom, and a plurality of L 11s may be the same or different.
- n11 and n12 are each independently an integer from 1 to 200.
- ⁇ A 21- C (L 11 ) 2- C (L 11 ) 2 ⁇ n11 in the formula (13) corresponds to A 1 or a precursor thereof in the formula (1)
- ⁇ A 21- C (L). 11 ) 2- C (L 11 ) 2 ⁇ n12 corresponds to A 2 or its precursor.
- the hydroxyl group of compound (11) and the double bond of compound (12) undergo an addition reaction, and then the hydroxyl group derived from compound (12) and the double bond of another compound (12) are formed.
- the addition reaction is carried out in sequence to form compound (13).
- the compound represented by the following formula (21) and the compound represented by the following formula (22) are used as a second method of the compound containing the polyfluoropolyether chain (A 1- E 1- A 2 ) or its precursor chain.
- the compound represented by the following formula (21) and the compound represented by the following formula (22) are used. Examples thereof include a method of obtaining the following compound (23) by reacting with the compound represented by. X-E 11- X formula (21) OH-A 22- OH formula (22) HO-A 22 -OE 11- OA 12- OH formula (23) E 11 is the same as that in the above formula (11).
- a 22 is a (poly) oxyfluoroalkylene group or a (poly) oxyalkylene group consisting of one or more selected from an oxyfluoroalkylene unit and an oxyalkylene unit, and a plurality of A 22s are different even if they are the same.
- X is a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, or a sulfonate group.
- the X of compound (21) and the hydroxyl group of compound (22) undergo an addition reaction to form compound (23).
- the sulfonate group in X include a tosylate group, a mesylate group, and a triflate group.
- an iodine atom or a sulfonate group is preferable, and an element atom is more preferable.
- the fluorine-containing compound-containing composition of the present invention (hereinafter, also referred to as the present composition) is a composition containing the above-mentioned fluorine-containing compound which is the present compound, a fluorine-containing compound other than the present compound, and at least one of the following impurities. Is. Examples of impurities include compounds that are unavoidable in the production of this compound and other fluorine-containing compounds.
- the composition does not contain a liquid medium described later.
- Examples of other fluorine-containing compounds include a fluorine-containing compound produced as a by-product in the manufacturing process of this compound (hereinafter, also referred to as a by-product fluorine-containing compound), a known fluorine-containing compound used for the same purpose as this compound, and the like. Be done.
- a compound that is less likely to deteriorate the properties of this compound is preferable.
- the content of the other fluorine-containing compound is preferably less than 50% by mass, more preferably less than 30% by mass, still more preferably less than 10% by mass, based on the total amount of the present composition, from the viewpoint of fully exhibiting the characteristics of the present compound.
- Examples of the by-product fluorine-containing compound include unreacted fluorine-containing compounds at the time of synthesis of this compound.
- the purification step for removing the by-product fluorine-containing compound or reducing the amount of the by-product fluorine-containing compound can be simplified.
- fluorine-containing compounds examples include those described in the following documents.
- Perfluoropolyether-modified aminosilane described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-029585 Silicon-containing organic fluoropolymers described in Japanese Patent No. 28747115, Organosilicon compounds described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-144097, Perfluoropolyether-modified aminosilane described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-327772, Fluorinated siloxane described in Japanese Patent Publication No. 2002-506887, Organic silicone compounds described in Japanese Patent Publication No. 2008-534696, Fluorinated modified hydrogen-containing polymer described in Japanese Patent No. 4138936, Compounds described in U.S.
- Fluorine-containing ether compound Commercially available products of fluorine-containing compounds include KY-100 series (KY-178, KY-185, KY-195, etc.) manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., Afluid (registered trademark) S550 manufactured by AGC Inc., and Daikin Industries, Ltd. Includes Optool (registered trademark) DSX, Optool (registered trademark) AES, Optool (registered trademark) UF503, Optool (registered trademark) UD509, and the like.
- the proportion of the compound in the composition is less than 100% by mass, preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, still more preferably 80% by mass or more.
- the ratio of the other fluorine-containing compounds to the total of the present compound and the other fluorine-containing compounds in the composition is preferably 40% by mass or less, preferably 30% by mass or less. More preferably, it is more preferably 20% by mass or less.
- the total ratio of the present compound and other fluorine-containing compounds in the present composition is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more.
- the surface layer is excellent in water and oil repellency, abrasion resistance, fingerprint stain removing property, lubricity, and appearance.
- the coating liquid of the present invention includes the present compound or the present composition and a liquid medium.
- the coating liquid may be a liquid, a solution, or a dispersion.
- the coating liquid may contain the compound or the composition, and may contain impurities such as by-products produced in the production process of the compound.
- the concentration of the compound or the composition is preferably 0.001 to 40% by mass, preferably 0.01 to 20% by mass, and more preferably 0.1 to 10% by mass in the coating liquid.
- an organic solvent is preferable.
- the organic solvent may be a fluorine-based organic solvent, a non-fluorine-based organic solvent, or both solvents.
- fluorinated organic solvent examples include fluorinated alkanes, fluorinated aromatic compounds, fluoroalkyl ethers, fluorinated alkylamines, fluoroalcohols and the like.
- fluorinated alkane a compound having 4 to 8 carbon atoms is preferable.
- Commercially available products include, for example, C 6 F 13 H (AGC, Asahi Clean (registered trademark) AC-2000), C 6 F 13 C 2 H 5 (AGC, Asahi Clean (registered trademark) AC-6000). , C 2 F 5 CHFC CHFCF 3 (manufactured by The Chemours Company, Bertrel® XF) and the like.
- fluorinated aromatic compound examples include hexafluorobenzene, trifluoromethylbenzene, perfluorotoluene, and bis (trifluoromethyl) benzene.
- fluoroalkyl ether a compound having 4 to 12 carbon atoms is preferable.
- Commercially available products include, for example, CF 3 CH 2 OCF 2 CF 2 H (AGC, Asahiclean® AE-3000), C 4 F 9 OCH 3 (3M, Novec® 7100), Examples include C 4 F 9 OC 2 H 5 (3M, Novec® 7200), C 2 F 5 CF (OCH 3 ) C 3 F 7 (3M, Novec® 7300), and the like. ..
- Examples of the fluorinated alkylamine include perfluorotripropylamine and perfluorotributylamine.
- Examples of the fluoroalcohol include 2,2,3,3-tetrafluoropropanol, 2,2,2-trifluoroethanol, hexafluoroisopropanol and the like.
- the non-fluorine-based organic solvent a compound consisting only of hydrogen atoms and carbon atoms and a compound consisting only of hydrogen atoms, carbon atoms and oxygen atoms are preferable, and hydrocarbon-based organic solvents, alcohol-based organic solvents, ketone-based organic solvents, etc. Examples thereof include ether-based organic solvents and ester-based organic solvents.
- the coating liquid preferably contains 75 to 99.99% by mass, preferably 85 to 99.99% by mass, and particularly preferably 90 to 99.9% by mass of the liquid medium.
- the present coating liquid may contain other components other than the present compound or the present composition and the liquid medium as long as the effects of the present invention are not impaired.
- other components include known additives such as an acid catalyst and a basic catalyst that promote the hydrolysis and condensation reaction of the hydrolyzable silyl group.
- the content of other components in this coating liquid is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less.
- the total concentration of the compound and other components in the coating solution or the total concentration of the composition and other components is preferably 0.001 to 40% by mass, preferably 0.01 to. 20% by mass is preferable, 0.01 to 10% by mass is more preferable, and 0.01 to 1% by mass is more preferable.
- the solid content concentration of the coating liquid is a value calculated from the mass of the coating liquid before heating and the mass after heating in a convection dryer at 120 ° C. for 4 hours.
- FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the article of the present invention.
- the first article of the present invention is an article 20 having a base material 12, a base layer 14, and a surface layer 22 in this order.
- the base layer contains an oxide containing silicon
- the surface layer contains a condensate of the present compound.
- the material and shape of the base material in the first article may be appropriately selected according to the intended use of the article.
- Examples of the material of the base material include glass, resin, sapphire, metal, ceramic, stone, and composite materials thereof.
- the glass may be chemically strengthened.
- examples of the base material required to have water and oil repellency include a base material for a touch panel, a base material for a display, and equipment constituting a housing of an electronic device.
- the touch panel base material and the display base material have translucency. "Having translucency" means that the vertically incident visible light transmittance according to JIS R3106: 1998 (ISO 9050: 1990) is 25% or more.
- As the material of the base material for the touch panel glass or a transparent resin is preferable.
- the base material may be a surface on which the base layer is provided, which has undergone surface treatment such as corona discharge treatment, plasma treatment, and plasma graft polymerization treatment.
- the surface-treated surface has further excellent adhesiveness between the base material and the base layer, and as a result, the wear resistance of the surface layer is further improved.
- a corona discharge treatment or a plasma treatment is preferable because the wear resistance of the surface layer is further excellent.
- the base layer is a layer containing an oxide containing at least silicon, and may further contain other elements.
- the base layer contains silicon oxide
- the partial structure (2) of the present compound is dehydrated and condensed, and a Si—O—Si bond is formed with the base layer to form a surface layer having excellent wear durability. Will be done.
- the content of silicon oxide in the base layer may be 65% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, and further preferably 90% by mass or more.
- the content of silicon oxide is the balance obtained by subtracting the total content of other elements (in the case of oxide, the amount converted to oxide) from the mass of the underlying layer.
- the oxides in the underlayer are further metalloid elements, alkaline earth metal elements, platinum group elements, boron, aluminum, phosphorus, titanium, zirconium, iron, nickel, chromium and molybdenum. , And one or more elements selected from tungsten are preferably contained. By containing these elements, the bond between the base layer and the present compound is strengthened and the wear resistance is improved.
- the underlayer contains one or more selected from iron, nickel and chromium
- the total content of these is preferably 10 to 1100 mass ppm, more preferably 50 to 1100 mass ppm in proportion to silicon oxide. 50 to 500 mass ppm is more preferable, and 50 to 250 mass ppm is particularly preferable.
- the underlying layer contains one or more selected from aluminum and zirconium
- the total content of these is preferably 10 to 2500 mass ppm, more preferably 15 to 2000 mass ppm, further 20 to 1000 mass ppm. preferable.
- the base layer contains an alkali metal element
- the total content of these elements is preferably 0.05 to 15% by mass, more preferably 0.1 to 13% by mass, and even more preferably 1.0 to 10% by mass. ..
- alkali metal element examples include lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.
- the underlayer contains platinum group elements, the total content thereof is preferably 0.02 mass ppm or more and 800 mass ppm or less, more preferably 0.04 mass ppm or more and 600 mass ppm or less, and 0.7 mass by mass. More preferably, it is ppm or more and 200 mass ppm or less.
- platinum group element examples include platinum, rhodium, ruthenium, palladium, osmium, and iridium.
- the total content of these is the total molar concentration of boron and phosphorus relative to the molar concentration of silicon in terms of surface layer abrasion resistance.
- the ratio is preferably 0.003 to 9, preferably 0.003 to 2, and even more preferably 0.003 to 0.5.
- the underlayer contains alkaline earth metal elements
- the total content of these is the ratio of the total molar concentration of alkaline earth metal elements to the molar concentration of silicon in terms of the abrasion resistance of the surface layer. It is preferably 0.005 to 5, preferably 0.005 to 2, and even more preferably 0.007 to 2.
- the alkaline earth metal element include lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium.
- the base layer is preferably a silicon oxide layer containing an alkali metal atom from the viewpoint of improving the adhesiveness of the compound and improving the water and oil repellency and abrasion resistance of the article.
- the average value of the concentration of alkali metal atoms in the region where the depth from the surface in contact with the surface layer is 0.1 to 0.3 nm is 2.0 ⁇ 10 19 atoms / cm 3 or more. It is preferable to have.
- the average value of the concentrations of the alkali metal atoms is preferably 4.0 ⁇ 10 22 atoms / cm 3 or less.
- the thickness of the base layer is preferably 1 to 200 nm, particularly preferably 2 to 20 nm.
- the thickness of the base layer is at least the lower limit of the above range, the effect of improving the adhesiveness of the base layer can be sufficiently obtained.
- the thickness of the base layer is not more than the upper limit of the above range, the wear resistance of the base layer itself becomes high.
- the method for measuring the thickness of the base layer include a method of observing the cross section of the base layer with an electron microscope (SEM, TEM, etc.), and a method of using an optical interference film thickness meter, a spectroscopic ellipsometer, a step meter, and the like. ..
- Examples of the method for forming the base layer include a method of depositing a vapor-deposited material having a desired composition of the base layer on the surface of the base material.
- a vacuum vapor deposition method can be mentioned.
- the vacuum vapor deposition method is a method in which a vaporized material is evaporated in a vacuum chamber and adhered to the surface of a base material.
- the temperature at the time of vapor deposition is preferably 100 to 3000 ° C, particularly preferably 500 to 3000 ° C.
- the pressure during vapor deposition (for example, when using a vacuum vapor deposition apparatus, the absolute pressure in the tank in which the vapor deposition material is installed is preferably 1 Pa or less, and particularly preferably 0.1 Pa or less.
- one vapor deposition material may be used, or two or more vapor deposition materials containing different elements may be used.
- a resistance heating method in which the vaporized material is melted and evaporated on a resistance heating boat made of a refractory metal, an electron beam is irradiated to the vaporized material, and the vaporized material is directly heated.
- An electron gun method or the like in which the surface is melted and vaporized.
- the melting point substance can also be evaporated, and since the temperature is low where the electron beam does not hit, there is no risk of reaction with the container or contamination of impurities.
- the electron gun method is preferable.
- the vapor deposition material used in the electron gun method a molten granule or a sintered body is preferable because it is difficult to scatter even if an air flow is generated.
- the surface layer on the base layer contains the condensate of the present compound.
- a silanol group Si—OH
- Si—OH silanol group
- the silanol group in this compound undergoes a condensation reaction with the silanol group or Si—OM group on the surface of the underlying layer (where M is an alkali metal element) to form a Si—O—Si bond.
- M is an alkali metal element
- the surface layer may contain a condensate of a fluorine-containing compound other than the present compound. That is, the surface layer contains a fluorine-containing compound having a reactive silyl group in a state in which a part or all of the reactive silyl groups of the fluorine-containing compound is condensed.
- the thickness of the surface layer is preferably 1 to 100 nm, and particularly preferably 1 to 50 nm. When the thickness of the surface layer is at least the lower limit of the above range, the effect of the surface layer can be sufficiently obtained. When the thickness of the surface layer is equal to or less than the upper limit of the above range, the utilization efficiency is high.
- the thickness of the surface layer is the thickness obtained by the X-ray diffractometer for thin film analysis. The thickness of the surface layer can be calculated from the vibration period of the interference pattern by obtaining the interference pattern of the reflected X-rays by the X-ray reflectivity method using an X-ray diffractometer for thin film analysis.
- the second article of the present invention is an article 20 having a base material 12 and a surface layer 22 in this order.
- the base material contains an oxide containing silicon
- the surface layer contains a condensate of the present compound.
- the base material has the composition of the base layer in the first article
- the surface layer is excellent in abrasion durability even if the surface layer is directly formed on the base material.
- the material of the base material in the second article may be any material having the composition of the base layer, and may be, for example, a glass base material. Since the details of the material of the base material are the same as the material of the base layer, the description thereof is omitted here. Further, since the structure of the surface layer is the same as that of the first article, the description thereof is omitted here.
- the method for producing an article according to the present invention is a method of forming a surface layer by a dry coating method or a wet coating method using the fluorine-containing compound, the fluorine-containing compound-containing composition, or the coating liquid.
- the present compound and the present composition can be used as they are in the dry coating method.
- the present compound and the present composition are suitable for forming a surface layer having excellent adhesion by a dry coating method.
- Examples of the dry coating method include methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering.
- the vacuum vapor deposition method can be preferably used from the viewpoint of suppressing the decomposition of this compound and the simplicity of the apparatus.
- a pellet-like substance in which the present compound is supported on a metal porous body made of a metal material such as iron or steel may be used.
- the pellet-like substance carrying the present compound can be produced by impregnating a metal porous body with a solution of the present compound, drying the mixture, and removing the liquid medium. As the solution of this compound, this coating liquid can be used.
- This coating liquid can be suitably used for the wet coating method.
- Wet coating methods include spin coating method, wipe coating method, spray coating method, squeegee coating method, dip coating method, die coating method, inkjet method, flow coating method, roll coating method, casting method, Langmuir Brodget method, and gravure. The coat method and the like can be mentioned.
- an operation for promoting the reaction between the present compound and the base material may be carried out, if necessary.
- the operation include heating, humidification, and light irradiation.
- a hydrolyzable group is hydrolyzed, a hydroxyl group on the surface of the base material reacts with a silanol group, or a silanol group is condensed. Reactions such as the formation of siloxane bonds can be promoted.
- the compounds in the surface layer that are not chemically bonded to other compounds or the base material may be removed if necessary. Specific methods include, for example, a method of pouring a solvent over the surface layer, a method of wiping with a cloth soaked with the solvent, and the like.
- Examples 1 to 7 and 10 to 12 are examples, and examples 8 to 9 are comparative examples.
- AC in the the CCl 2 FCClF 2 R-113, CClF 2 CF 2 CCl 2 CF 2 CF 3 a R-419, CF 3 CH 2 OCF 2 CF a 2 H AE-3000, C 6 F 13 H or less -2000, CF 3 CF 2 CHCl 2 is referred to as AK-225.
- the average value of x1 + y1 is 12.
- the average value of x1 + y1 is 12.
- the average value of x1 + y1 is 12.
- the average value of x1 + y1 is 12.
- the average value of x1 + y1 is 12, and the number average molecular weight of compound I is 5450.
- Ts is a tosyl group.
- the average of x2 is 7.2, and the average of y2 is 9.2.
- the average of x2 + x2 is 14.4, and the average of (y2 + 1) + (y2 + 1) is 20.4.
- Ts is a tosyl group.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 25.6 g of the following compound (3-3) was obtained.
- the average of x3 is 20.1 and the average of y3 is 22.6.
- the average of x3 + x3 is 40.2, and the average of (y3 + 3) + (y3 + 1) is 49.2.
- the average value of x4 + y4 is 14.
- the average value of x4 + y4 is 14.
- the average of x5 + x5 is 40.2, and the average of y5a + y5b is 49.2.
- the average of x5 + x5 is 40.2, and the average of y5a + y5b is 49.2.
- Ts is a tosyl group.
- the average of x6 is 17.7, and the average of y6 is 19.3.
- the average of x6 + x6 is 35.4, and the average of y6 + y6 is 38.6.
- the average of x6 + x6 is 35.4, and the average of (y6 + 1) + (y6 + 1) is 40.6.
- Tf represents CF 3 SO 2- .
- the average of x7 is 17.7, and the average of y7 is 19.3.
- the average value of x8 + y8 is 14.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 105.8 g of the following compound (10-1) was obtained.
- the average of x10a is 7.2, and the average of y10a is 9.2.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 25.7 g of the following compound (10-2) was obtained.
- the average of x10b is 17.7, and the average of y10b is 19.3.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 53.4 g of the following compound (11-2) was obtained.
- the average of x11 is 7.2, and the average of y11 is 9.2.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 25.8 g of the following compound (11-3) was obtained.
- the average of x11 is 7.2, the average of (Y11 + 1) is 22.4, and the average of Z11 is 6.0.
- the average of z12 is 3.0.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 124.3 g of the following compound (12-2) was obtained.
- the average of x12 is 7.2, and the average of y12 is 9.2.
- reaction was stopped at room temperature with 2N HCl, washed with AC-2000 and water, extracted, and concentrated under reduced pressure at 60 ° C. Then, it was purified by column chromatography, the solvent was distilled off, and 20.8 g of the following compound (12-3) was obtained.
- the average of x12 is 7.2, the average of (Y12 + 1) is 22.4, and the average of Z12 is 3.0.
- the surface treatment of the base material was performed using each of the compounds obtained in Examples 1 to 12 to obtain an article having a surface layer.
- the surface treatment method the following dry coating method and wet coating method were used for each example. Chemically tempered glass was used as the base material.
- the obtained articles were evaluated by the following methods. The results are shown in Tables 1 and 2.
- the dry coating was performed using a vacuum vapor deposition apparatus (VTR-350M manufactured by ULVAC, Inc.) (vacuum vapor deposition method).
- VTR-350M vacuum vapor deposition apparatus
- 0.5 g of each compound obtained in Examples 1 to 12 was filled in a molybdenum boat in the vacuum vapor deposition apparatus, and the inside of the vacuum vapor deposition apparatus was exhausted to 1 ⁇ 10 -3 Pa or less.
- the boat on which the compound is placed is heated at a heating rate of 10 ° C./min or less, and when the vapor deposition rate by the crystal oscillation type film thickness meter exceeds 1 nm / sec, the shutter is opened to form a film on the surface of the substrate.
- VTR-350M vacuum vapor deposition apparatus manufactured by ULVAC, Inc.
- the shutter was closed to complete the film formation on the surface of the base material.
- the base material on which the compound was deposited was heat-treated at 200 ° C. for 30 minutes and washed with AK-225 to obtain an article having a surface layer on the surface of the base material.
- ⁇ Initial contact angle> For the surface layer, the initial water contact angle and the initial n-hexadecane contact angle were measured by the above-mentioned measuring method. The evaluation criteria are as follows. Initial water contact angle: ⁇ (Good): 105 degrees or more ⁇ (Yes): 100 degrees or more and less than 105 degrees. ⁇ (impossible): Less than 100 degrees. Initial n-hexadecane contact angle: ⁇ (Good): 63 degrees or more ⁇ (Yes): 60 degrees or more and less than 63 degrees. ⁇ (impossible): Less than 60 degrees.
- ⁇ Abrasion resistance> For the surface layer, use a reciprocating traverse tester (manufactured by KNT) in accordance with JIS L0849: 2013 (ISO 105-X12: 2001), and use a steel wool bonster (# 0000) with a pressure of 49 kPa and a speed of 320 cm / min. The water contact angle was measured every 1000 round trips. The contact angle of water in the surface layer was measured. Table 1 shows the number of times that 90% was maintained with respect to the initial contact angle. The measurement is performed up to 15,000 reciprocations, and when the water contact angle after 15,000 reciprocations maintains 90% or more of the initial contact angle, it is described as 15,000 in Table 1.
- Block A in which the polyfluoropolyether chain is composed of oxyfluoroalkylene units having 1 to 4 carbon atoms and block B is composed of oxyfluoroalkylene units having 5 to 6 carbon atoms, such as compounds I to VII and compounds X to XII. It was clarified that the surface layer using this compound, which constitutes the ABA block and has reactive silyl groups linked to both ends, has further improved abrasion resistance.
- Articles having a surface layer containing this compound include, for example, optical articles, touch panels, antireflection films, antireflection glass, SiO 2 treated glass, tempered glass, and sapphire glass used as part of the following product parts. , Quartz substrate, mold metal, etc.
- Products Car navigation systems, mobile phones, digital cameras, digital video cameras, personal digital assistants (PDAs), portable audio players, car audio, game equipment, eyeglass lenses, camera lenses, lens filters, sunglasses, medical equipment (gastric cameras, etc.) ), Copies, personal computers (PCs), liquid crystal displays, organic EL displays, plasma displays, touch panel displays, protective films, antireflection films, antireflection glass, nanoimprint templates, molds, etc.
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Abstract
優れた指滑り性を有し、耐久性に優れた表面層を形成できる含フッ素エーテル化合物、含フッ素エーテル組成物およびコーティング液、耐久性に優れ、指滑り性や指紋除去性を長期間維持できる表面層を有する物品およびその製造方法の提供すること。 下式(1)で表される、含フッ素エーテル化合物である。 (T)p1-Q1-A-E1-A-O-Q2-(T)p2 式(1) ただし、式中の各符号は明細書に記載の通りである。
Description
本発明は、含フッ素エーテル化合物、含フッ素エーテル組成物、コーティング液、物品、および物品の製造方法に関する。
フルオロポリエーテル鎖と加水分解性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物は、基材の表面に優れた撥水撥油性、耐摩擦性、低指紋付着性、指紋汚れ除去性及び潤滑性を付与できるとして注目されている。当該含フッ素エーテル化合物はこれらの性質を示す表面層を基材の表面に形成できるため、表面処理剤に好適に用いられる。
例えば特許文献1では、指紋汚れ除去性に優れ、耐久性のある表面層を基材の表面に形成できる含フッ素エーテル化合物として、ペルフルオロポリエーテル鎖と加水分解性シリル基とを有する含フッ素エーテル化合物が提案されている。
上記特許文献1に記載の含フッ素エーテル化合物等は高い摩耗耐久性を有するとされている。しかしながら、更なる耐摩耗耐久性の需要が高まっており、より優れた耐摩耗性を発現する表面処理剤が求められている。
本発明は、耐久性に優れた表面層を形成できる含フッ素エーテル化合物、含フッ素エーテル組成物およびコーティング液、耐久性に優れ、撥水撥油性、潤滑性、指紋汚れ除去性を長期間維持できる表面層を有する物品およびその製造方法の提供を目的とする。
本発明は、以下[1]~[12]の構成を有する含フッ素化合物およびその製造方法、含フッ素化合物含有組成物、コーティング液、物品およびその製造方法を提供する。
[1] 下式(1)で表される、含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-A1-E1-A2-O-Q2-(T)p2 式(1)
ただし、
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であって、複数あるA1および複数あるA2は、各々独立に同一であっても異なっていてもよく、
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であり、
Q1は(1+p1)価の連結基であり、
Q2は(1+p2)価の連結基であり、
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、複数あるTは互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rは、アルキル基であり、
Lは、加水分解性基または水酸基であり、各Tにおいて複数あるLは互いに同一であっても異なっていてもよく、
p1およびp2は、各々独立に1以上の整数である。
[2] 下式(2)で表される、[1]の含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2-O-Q2-(T)p2 式(2)
ただし、
Rf1およびRf2は、各々独立に炭素数が1~4のフルオロアルキレン基であって、Rf1またはRf2が複数ある場合、複数あるRf1またはRf2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf3は、炭素数が5~6のフルオロアルキル基であって、Rf3が複数ある場合、複数あるRf3は互いに同一であっても異なっていてもよく、
k1およびk2は、各々独立に1~200の整数であり、
k3は、1~20の整数である。
[3] 前記式(2)中の(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2部分の分子量が、2,000~20,000である、[2]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[4] k1とk2との比(k1/k2)が0.01~200である、[2]または[3]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[5] Rf1およびRf2が、各々独立に炭素数が1~2のフルオロアルキル基である、[2]~[4]いずれかの含フッ素エーテル化合物。
[6] k3が1である、[2]~[5]いずれかの含フッ素エーテル化合物。
[7] [1]~[6]いずれかの含フッ素化合物と、他の含フッ素化合物とを含む、含フッ素化合物含有組成物。
[8] [1]~[6]のいずれかの含フッ素エーテル化合物、または[7]の含フッ素エーテル組成物と、液状媒体とを含有する、コーティング液。
[9] [1]~[6]いずれかの含フッ素エーテル化合物または[7]の含フッ素エーテル組成物から形成された表面層を基材の表面に有する、物品。
[10] [1]~[6]いずれかの含フッ素エーテル化合物、[7]の含フッ素エーテル組成物、または[8]のコーティング液を用いて、ドライコーティング法またはウェットコーティング法により、表面層を形成する、物品の製造方法。
[1] 下式(1)で表される、含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-A1-E1-A2-O-Q2-(T)p2 式(1)
ただし、
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であって、複数あるA1および複数あるA2は、各々独立に同一であっても異なっていてもよく、
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であり、
Q1は(1+p1)価の連結基であり、
Q2は(1+p2)価の連結基であり、
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、複数あるTは互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rは、アルキル基であり、
Lは、加水分解性基または水酸基であり、各Tにおいて複数あるLは互いに同一であっても異なっていてもよく、
p1およびp2は、各々独立に1以上の整数である。
[2] 下式(2)で表される、[1]の含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2-O-Q2-(T)p2 式(2)
ただし、
Rf1およびRf2は、各々独立に炭素数が1~4のフルオロアルキレン基であって、Rf1またはRf2が複数ある場合、複数あるRf1またはRf2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf3は、炭素数が5~6のフルオロアルキル基であって、Rf3が複数ある場合、複数あるRf3は互いに同一であっても異なっていてもよく、
k1およびk2は、各々独立に1~200の整数であり、
k3は、1~20の整数である。
[3] 前記式(2)中の(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2部分の分子量が、2,000~20,000である、[2]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[4] k1とk2との比(k1/k2)が0.01~200である、[2]または[3]に記載の含フッ素エーテル化合物。
[5] Rf1およびRf2が、各々独立に炭素数が1~2のフルオロアルキル基である、[2]~[4]いずれかの含フッ素エーテル化合物。
[6] k3が1である、[2]~[5]いずれかの含フッ素エーテル化合物。
[7] [1]~[6]いずれかの含フッ素化合物と、他の含フッ素化合物とを含む、含フッ素化合物含有組成物。
[8] [1]~[6]のいずれかの含フッ素エーテル化合物、または[7]の含フッ素エーテル組成物と、液状媒体とを含有する、コーティング液。
[9] [1]~[6]いずれかの含フッ素エーテル化合物または[7]の含フッ素エーテル組成物から形成された表面層を基材の表面に有する、物品。
[10] [1]~[6]いずれかの含フッ素エーテル化合物、[7]の含フッ素エーテル組成物、または[8]のコーティング液を用いて、ドライコーティング法またはウェットコーティング法により、表面層を形成する、物品の製造方法。
本発明により、耐久性に優れた表面層を形成できる含フッ素エーテル化合物、含フッ素エーテル組成物およびコーティング液、耐久性に優れ、撥水撥油性、潤滑性、指紋汚れ除去性を長期間維持できる表面層を有する物品およびその製造方法が提供できる。
本明細書において、式(1)で表される部分構造を、部分構造(1)と称することがある。また、式(4)で表される化合物を、化合物(4)と称することがある。他の式についてもこれに準ずる。
本明細書においてペルフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換された基を意味する。また、本明細書においてフルオロアルキル基とは、フッ素原子を有するアルキル基を意味し、ペルフルオロアルキル基を含むものとする。フルオロアルキレン基もこれに準ずる。
本明細書における以下の用語の意味は、以下の通りである。
「反応性シリル基」とは、加水分解性シリル基およびシラノール基(Si-OH)の総称である。
「加水分解性シリル基」とは、加水分解反応してシラノール基を形成し得る基を意味する。
「表面層」とは、基材の表面に形成される層を意味する。
「(ポリ)オキシフルオロアルキレン基」とは、オキシフルオロアルキレン基とポリオキシフルオロアルキレン基を含む総称である。
含フッ素エーテル化合物が、ポリフルオロポリエーテル鎖の鎖長が異なる複数の含フッ素エーテル化合物の混合物である場合、ポリフルオロポリエーテル鎖の「分子量」は、1H-NMRおよび19F-NMRによって、末端基を基準にしてオキシフルオロ(シクロ)アルキレン単位の数(平均値)を求めて算出される数平均分子量である。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
本明細書においてペルフルオロアルキル基とは、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換された基を意味する。また、本明細書においてフルオロアルキル基とは、フッ素原子を有するアルキル基を意味し、ペルフルオロアルキル基を含むものとする。フルオロアルキレン基もこれに準ずる。
本明細書における以下の用語の意味は、以下の通りである。
「反応性シリル基」とは、加水分解性シリル基およびシラノール基(Si-OH)の総称である。
「加水分解性シリル基」とは、加水分解反応してシラノール基を形成し得る基を意味する。
「表面層」とは、基材の表面に形成される層を意味する。
「(ポリ)オキシフルオロアルキレン基」とは、オキシフルオロアルキレン基とポリオキシフルオロアルキレン基を含む総称である。
含フッ素エーテル化合物が、ポリフルオロポリエーテル鎖の鎖長が異なる複数の含フッ素エーテル化合物の混合物である場合、ポリフルオロポリエーテル鎖の「分子量」は、1H-NMRおよび19F-NMRによって、末端基を基準にしてオキシフルオロ(シクロ)アルキレン単位の数(平均値)を求めて算出される数平均分子量である。
数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
[含フッ素エーテル化合物]
本発明の含フッ素エーテル化合物(以下、「本化合物」とも記す。)は、下式(1)で表される化合物である。
(T)p1-Q1-A1-E1-A2-O-Q2-(T)p2 式(1)
ただし、
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であって、複数あるA1および複数あるA2は、各々独立に同一であっても異なっていてもよく、
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であり、
Q1は(1+p1)価の連結基であり、
Q2は(1+p2)価の連結基であり、
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、複数あるTは互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rは、アルキル基であり、
Lは、加水分解性基または水酸基であり、各Tにおいて複数あるLは互いに同一であっても異なっていてもよく、
p1およびp2は、各々独立に1以上の整数である。
本発明の含フッ素エーテル化合物(以下、「本化合物」とも記す。)は、下式(1)で表される化合物である。
(T)p1-Q1-A1-E1-A2-O-Q2-(T)p2 式(1)
ただし、
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であって、複数あるA1および複数あるA2は、各々独立に同一であっても異なっていてもよく、
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であり、
Q1は(1+p1)価の連結基であり、
Q2は(1+p2)価の連結基であり、
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、複数あるTは互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rは、アルキル基であり、
Lは、加水分解性基または水酸基であり、各Tにおいて複数あるLは互いに同一であっても異なっていてもよく、
p1およびp2は、各々独立に1以上の整数である。
上記本化合物は、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)と、反応性シリル基と、当該ポリフルオロポリエーテル鎖と反応性シリル基とを連結する特定の連結基(Q1およびQ2)とを有する化合物である。
本化合物は、両側の末端に反応性シリル基を有する。末端に反応性シリル基を有する本化合物は、基材と強固に化学結合するため、表面層の耐摩擦性に優れる。また、ポリフルオロポリエーテル鎖を有する。ポリフルオロポリエーテル鎖を有する本化合物は、表面層の指紋汚れ除去性に優れる。更に本化合物のポリエーテル鎖は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基E1(以下、フルオロアルキレンE1とも記す。)が、炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基A1およびA2(以下、フルオロアルキレンAとも記す。)と、連結基を介して、反応性シリル基と連結した構造を有する。前記フルオロアルキレンAは柔軟性を有し、前記フルオロアルキレンE1はフルオロアルキレンAよりも剛直な構造と推定される。本化合物はフルオロアルキレンE1が存在することで、本化合物分子間で分子間相互作用が生じやすくなり、本化合物により形成された表面層において、フルオロアルキレンE1が整列しやすいものと推測される。その結果本化合物により形成された表面層は耐久性に優れている。また、本化合物はこのようなフルオロアルキレンE1が柔軟性のあるフルオロアルキレンAを介して反応性シリル基と連結しているため、表面層における耐摩耗性や指滑り性にも優れるものと推定される。
以上のことから、本化合物により形成された表面層は、指滑り性に優れながら、耐摩擦性などの耐久性に優れているという特徴を有する。
以上のことから、本化合物により形成された表面層は、指滑り性に優れながら、耐摩擦性などの耐久性に優れているという特徴を有する。
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基である。A1およびA2は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、下式(A-1)および下式(A-2)で表される構造が好ましい。
(ORf1)k1 式(A-1)
(ORf2)k2 式(A-2)
ただし、Rf1およびRf2は、各々独立に炭素数が1~4のフルオロアルキレン基であって、Rf1またはRf2が複数ある場合、複数あるRf1またはRf2は互いに同一であっても異なっていてもよく、k1およびk2は、各々独立に1~200の整数である。
(ORf1)k1 式(A-1)
(ORf2)k2 式(A-2)
ただし、Rf1およびRf2は、各々独立に炭素数が1~4のフルオロアルキレン基であって、Rf1またはRf2が複数ある場合、複数あるRf1またはRf2は互いに同一であっても異なっていてもよく、k1およびk2は、各々独立に1~200の整数である。
k1およびk2は、それぞれA1およびA2中のオキシフルオロアルキレン単位数を表す。本化合物においては、表面層の耐久性の点から、k1とk2との比(k1/k2)が0.001~200の範囲内であることが好ましく、0.01~100の範囲内がより好ましく、0.02~50の範囲内がさらに好ましく、0.1~5の範囲内が特に好ましい。
更に式(A-1)および式(A-2)で表される構造は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、下式(a)で表される構造が好ましい。
(Rf11O)m1(Rf12O)m2(Rf13O)m3(Rf14O)m4 式(a)
ただし、
Rf11は、炭素数1のフルオロアルキレン基であり、
Rf12は、炭素数2のフルオロアルキレン基であり、
Rf13は、炭素数3のフルオロアルキレン基であり、
Rf14は、炭素数4のフルオロアルキレン基であり、
m1、m2、m3、m4は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m1+m2+m3+m4は1~200の整数であり、Rf11~Rf14が複数ある場合、当該複数あるRf11~Rf14は同一であっても異なっていてもよい。
なお、式(a)における(Rf11O)~(Rf14O)の結合順序は任意である。式(A-1)のm1~m4は、それぞれ、(Rf11O)~(Rf14O)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。例えば、(Rf11O)m1は、(Rf11O)の数がm1個であることを表し、(Rf1O)m1のブロック配置構造を表すものではない。同様に、(Rf12O)~(Rf14O)の記載順は、それぞれの単位の結合順序を表すものではない。
また、炭素数3~4のフルオロアルキレン基は、直鎖フルオロアルキレン基であってもよく、分岐、または環構造を有するフルオロアルキレン基であってもよい。
(Rf11O)m1(Rf12O)m2(Rf13O)m3(Rf14O)m4 式(a)
ただし、
Rf11は、炭素数1のフルオロアルキレン基であり、
Rf12は、炭素数2のフルオロアルキレン基であり、
Rf13は、炭素数3のフルオロアルキレン基であり、
Rf14は、炭素数4のフルオロアルキレン基であり、
m1、m2、m3、m4は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m1+m2+m3+m4は1~200の整数であり、Rf11~Rf14が複数ある場合、当該複数あるRf11~Rf14は同一であっても異なっていてもよい。
なお、式(a)における(Rf11O)~(Rf14O)の結合順序は任意である。式(A-1)のm1~m4は、それぞれ、(Rf11O)~(Rf14O)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。例えば、(Rf11O)m1は、(Rf11O)の数がm1個であることを表し、(Rf1O)m1のブロック配置構造を表すものではない。同様に、(Rf12O)~(Rf14O)の記載順は、それぞれの単位の結合順序を表すものではない。
また、炭素数3~4のフルオロアルキレン基は、直鎖フルオロアルキレン基であってもよく、分岐、または環構造を有するフルオロアルキレン基であってもよい。
Rf11の具体例としては、-CF2-、-CHF-が挙げられる。Rf12の具体例としては、-CF2CF2-、-CHFCF2-、-CHFCHF-、-CH2CF2-、-CH2CHF-などが挙げられる。Rf13の具体例としては、-CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2-、-CF2CH2CF2-、-CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHF-、-CHFCH2CF2-、-CHFCH2CF2-、-CH2CF2CF2-、-CH2CHFCF2-、-CH2CH2CF2-、-CH2CF2CHF-、-CH2CHFCHF-、-CH2CH2CHF-、-CF(CF3)-CF2-、-CF(CHF2)-CF2-、-CF(CH2F)-CF2-、-CF(CH3)-CF2-、-CF(CF3)-CHF-、-CF(CHF2)-CHF-、-CF(CH2F)-CHF-、-CF(CH3)-CHF-、-CF(CF3)-CH2-、-CF(CHF2)-CH2-、-CF(CH2F)-CH2-、-CF(CH3)-CH2-、-CH(CF3)-CF2-、-CH(CHF2)-CF2-、-CH(CH2F)-CF2-、-CH(CH3)-CF2-、-CH(CF3)-CHF-、-CH(CHF2)-CHF-、-CH(CH2F)-CHF-、-CH(CH3)-CHF-、-CH(CF3)-CH2-、-CH(CHF2)-CH2-、-CH(CH2F)-CH2-などが挙げられる。Rf14の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2-、-CH2CF2CHFCF2-、-CF2CHFCHFCF2-、-CHFCHFCHFCF2-、-CH2CHFCHFCF2-、-CF2CH2CHFCF2-、-CHFCH2CHFCF2-、-CH2CH2CHFCF2-、-CF2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CF2-、-CH2CH2CH2CF2-、-CHFCH2CH2CHF-、-CH2CH2CH2CHF-、-CF(CF3)CF2CF2-などが挙げられる。
環構造を有するフルオロアルキレン基としては、例えば、下式の基が挙げられる。ただし、式中の*は結合手を示し、式中のフッ素原子の一部が水素原子に置き換えられていてもよい。
本化合物においては、式(A-1)および式(A-2)で表される構造は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、中でも下式(a1)で表される構造が好ましい。
(Rf11O)m1(Rf12O)m2 式(a1)
ただし、Rf11、Rf12は前述のとおりであり、m1、m2は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m1+m2は1~200の整数である。
(Rf11O)m1(Rf12O)m2 式(a1)
ただし、Rf11、Rf12は前述のとおりであり、m1、m2は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m1+m2は1~200の整数である。
本化合物のA1およびA2が、炭素数が1~2のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であることにより、耐久性がより向上する。
式(a1)において、m1とm2との比(m1/m2)は、表面層の耐久性の点から、0.02~50の範囲内であることが好ましく、0.05~30の範囲内がより好ましく、0.1~20の範囲内がさらに好ましい。
式(a1)において、m1とm2との比(m1/m2)は、表面層の耐久性の点から、0.02~50の範囲内であることが好ましく、0.05~30の範囲内がより好ましく、0.1~20の範囲内がさらに好ましい。
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基である。E1は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、下式(E1-1)で表される構造が好ましい。
(ORf3)k3 式(E1-1)
ただし、Rf3は、炭素数が5~6のフルオロアルキル基であって、Rf3が複数ある場合、複数あるRf3は互いに同一であっても異なっていてもよく、k3は、1~20の整数である。
(ORf3)k3 式(E1-1)
ただし、Rf3は、炭素数が5~6のフルオロアルキル基であって、Rf3が複数ある場合、複数あるRf3は互いに同一であっても異なっていてもよく、k3は、1~20の整数である。
k3は、E1中のオキシフルオロアルキレン単位数を表す。本化合物においては、表面層の耐久性および指滑り性の点から、k3が1~15であることが好ましく、1~10がより好ましく、1~6がさらに好ましく、1が特に好ましい。
更に式(E1-1)で表される構造は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、下式(b)で表される構造が好ましい。
(Rf15O)m5(Rf16O)m6 式(b)
ただし、
Rf15は、炭素数5のフルオロアルキレン基であり、
Rf16は、炭素数6のフルオロアルキレン基であり、
m5、m6は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m5+m6は1~20の整数であり、Rf15およびRf16が複数ある場合、当該複数あるRf15およびRf16は同一であっても異なっていてもよい。
なお、式(b)における(Rf15O)および(Rf16O)の結合順序は任意である。式(b)のm5およびm6は、それぞれ(Rf15O)および(Rf16O)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。
(Rf15O)m5(Rf16O)m6 式(b)
ただし、
Rf15は、炭素数5のフルオロアルキレン基であり、
Rf16は、炭素数6のフルオロアルキレン基であり、
m5、m6は、それぞれ独立に0または1以上の整数を表し、m5+m6は1~20の整数であり、Rf15およびRf16が複数ある場合、当該複数あるRf15およびRf16は同一であっても異なっていてもよい。
なお、式(b)における(Rf15O)および(Rf16O)の結合順序は任意である。式(b)のm5およびm6は、それぞれ(Rf15O)および(Rf16O)の個数を表すものであり、配置を表すものではない。
また、炭素数5~6のフルオロアルキレン基は、直鎖フルオロアルキレン基であってもよく、分岐、または環構造を有するフルオロアルキレン基であってもよい。
Rf15の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2CH2-、などが挙げられる。Rf16の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCHFCF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCHFCHFCHFCHFCHF-、-CHFCF2CF2CF2CF2CH2-、-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-などが挙げられる。
Rf15の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CHFCF2CF2CF2-、-CHFCHFCF2CF2CF2-、-CH2CHFCF2CF2CF2-、-CF2CH2CF2CF2CF2-、-CHFCH2CF2CF2CF2-、-CH2CH2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CF2CF2CHFCF2CF2-、-CHFCF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CHFCF2CF2-、-CH2CF2CF2CF2CH2-、などが挙げられる。Rf16の具体例としては、-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-、-CF2CF2CHFCHFCF2CF2-、-CHFCF2CF2CF2CF2CF2-、-CHFCHFCHFCHFCHFCHF-、-CHFCF2CF2CF2CF2CH2-、-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-などが挙げられる。
本化合物においてポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)は、下式(Rf)で表される構造が好ましい。
(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2 式(Rf)
ただし、式中の各符号は前述のとおりである。
なお、式(Rf)中の(ORf1)k1、(ORf3)k3、および(ORf2)k2は各々ブロックを構成している。即ち、本化合物においては、例えば、-ORf3-ORf1-ORf3-などのように、炭素数5~6のフルオロアルキレン基の間に、炭素数1~4のフルオロアルキレン基が配置された構造は含まれない。
(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2 式(Rf)
ただし、式中の各符号は前述のとおりである。
なお、式(Rf)中の(ORf1)k1、(ORf3)k3、および(ORf2)k2は各々ブロックを構成している。即ち、本化合物においては、例えば、-ORf3-ORf1-ORf3-などのように、炭素数5~6のフルオロアルキレン基の間に、炭素数1~4のフルオロアルキレン基が配置された構造は含まれない。
本化合物においてポリフルオロポリエーテル鎖(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2のフッ素原子の割合[{フッ素原子数/(フッ素原子数+水素原子数)}×100(%)]は、撥水撥油性および指紋除去性に優れる点から、40%以上が好ましく、50%以上がより好ましく、60%以上がより好ましく、80%以上が更に好ましい。
本化合物においてポリフルオロポリエーテル鎖(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2部分の分子量は、表面層の耐摩擦性、指紋汚れ除去性、および、指滑り性に優れる点から、2,000~20,000が好ましく、2,500~15,000がより好ましく、3,000~10,000がさらに好ましい。
ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)の具体例としては、以下のものなどが挙げられる。
-OCF2CF2(OCF2CF2CF2CF2OCF2CF2)m11-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2OCF2CF2CF2CF2)m12-OCF2CF2-、
-(OCF2)m13(OCF2CF2)m14OCF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m15(OCF2)m16-、
-(OCF2)m17(OCF2CF2)m18OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m19(OCF2)m20-、
-(OCF2CF2)m21OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m22-、
-OCF2CF2(OCF2)m23(OCF2CF2)m24OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m25(OCF2)m26OCF2CF2-、
-(OCF2)m27(OCF2CF2)m28OCF2CH2OCF2CF2CF2 -(OCF2)m29(OCF2CF2)m30OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2CF2)m31-、
-OCF2CF2(OCF2CF2CF2CF2OCF2CF2)m32OCF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m33(OCF2)m34-、
-(OCF2CF2CF2)m35OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2CF2)m36-。
ただし、m11~m36は1以上の整数であり、m11~m36の上限値は、前記k1およびk2の上限値に合わせて調整される。
-OCF2CF2(OCF2CF2CF2CF2OCF2CF2)m11-OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2OCF2CF2CF2CF2)m12-OCF2CF2-、
-(OCF2)m13(OCF2CF2)m14OCF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m15(OCF2)m16-、
-(OCF2)m17(OCF2CF2)m18OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m19(OCF2)m20-、
-(OCF2CF2)m21OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m22-、
-OCF2CF2(OCF2)m23(OCF2CF2)m24OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m25(OCF2)m26OCF2CF2-、
-(OCF2)m27(OCF2CF2)m28OCF2CH2OCF2CF2CF2 -(OCF2)m29(OCF2CF2)m30OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2CF2)m31-、
-OCF2CF2(OCF2CF2CF2CF2OCF2CF2)m32OCF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2)m33(OCF2)m34-、
-(OCF2CF2CF2)m35OCF2CF2CF2CF2CF2CF2(OCF2CF2CF2)m36-。
ただし、m11~m36は1以上の整数であり、m11~m36の上限値は、前記k1およびk2の上限値に合わせて調整される。
Q1は(1+p1)価の連結基であり、Q2は(1+p2)価の連結基である。以下、まずQ1を代表して説明し、Q2については後述する。
Q1が3価以上のとき、C、N、Si、環構造および(1+p1)価ノールガノポリシロキサン残基からなる群から選ばれる少なくとも1種の分岐点(以下、「分岐点P」と記す。)を有することが好ましい。
環構造としては、本化合物を製造しやすい点、および表面層の耐摩擦性、耐光性および耐薬品性がさらに優れる点から、3~8員環の脂肪族環、3~8員環の芳香族環、3~8員環のヘテロ環、およびこれらの環のうちの2つ以上からなる縮合環からなる群から選ばれる1種が好ましく、下式に挙げられる環構造が特に好ましい。環構造は、ハロゲン原子、アルキル基(炭素-炭素原子間にエーテル性酸素原子を含んでいてもよい。)、シクロアルキル基、アルケニル基、アリル基、アルコキシ基、オキソ基(=O)等の置換基を有してもよい。
(1+p1)価のオルガノポリシロキサン残基としては、例えば、下記の基が挙げられる。ただし、下式におけるR5は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、またはフェニル基である。R5のアルキル基およびアルコキシ基の炭素数は、1~10が好ましく、1が特に好ましい。
Q1は、アルキレン基、フルオロアルキレン基、ヒドロキシアルキレン基、アルコキシアルキレン基、カルボニル基、アミド結合、エーテル結合、チオエーテル結合、ウレア結合、ウレタン結合、カーボネート結合、エステル結合、-SO2NR6-、-Si(R6)2-、-OSi(R6)2-、-Si(CH3)2-Ph-Si(CH3)2-および2価のオルガノポリシロキサン残基より選択される1種以上を含む基を有していてもよい。ただし、R6は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基であり、Phは、フェニレン基である。R6のアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~3が好ましく、1~2が特に好ましい。また、Q1を構成する各結合または基は、いずれの末端がポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)側に配置されていてもよい。例えば、アミド結合は、炭素原子がポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)側に配置されていてもよく、窒素原子がポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)側に配置されていてもよい。他の結合や基についても同様である。
2価のオルガノポリシロキサン残基としては、例えば、下式の基が挙げられる。ただし、下式におけるR7は、水素原子、アルキル基、アルコキシ基、またはフェニル基である。R7のアルキル基およびアルコキシ基の炭素数は、1~10が好ましく、1が特に好ましい。
Q1は、本化合物を製造しやすい点から、-C(O)NR6-、-C(O)-、-C(O)OR6-、-NR6-、-OC(O)OR6-およびO-からなる群から選ばれる少なくとも1種の結合を有することが好ましく、表面層の耐久性がさらに優れる点から、-C(O)NR6-またはC(O)-を有することが特に好ましい。
Q1としては、2個以上の2価の炭化水素基と1個以上の分岐点Pとの組み合わせ、または2個以上の炭化水素基と1個以上の分岐点Pと1個以上の結合Bとの組み合わせが挙げられる。
2価の炭化水素基としては、例えば、2価の脂肪族炭化水素基(アルキレン基、シクロアルキレン基等)、2価の芳香族炭化水素基(フェニレン基等)が挙げられる。2価の炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が特に好ましい。
2価の炭化水素基としては、例えば、2価の脂肪族炭化水素基(アルキレン基、シクロアルキレン基等)、2価の芳香族炭化水素基(フェニレン基等)が挙げられる。2価の炭化水素基の炭素数は、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が特に好ましい。
撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性に優れる点から、連結基Q1は、下式(Q1)~(Q9)のいずれかで表される基であることが好ましい。
-A11-C(Re2)3-e2(-Q22-)e2 式(Q2)
-A11-N(-Q23-)2 式(Q3)
-A11-Z1(-Q24-)h2 式(Q4)
-A11-Si(Re3)3-i2(-Q25-)i2 式(Q5)
-A11-Q26- 式(Q6)
-A11-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-i3(-Q25-)i3 式(Q7)
-A11-[CH2C(Re4)(-Q27-)]i4-Re5 式(Q8)
-A11-Za(-Q28-)i5 式(Q9)
ただし、式(Q1)~式(Q9)においては、A11側がポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)に接続し、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27およびQ28側が反応性シリル基(T)に接続する。
-A11-N(-Q23-)2 式(Q3)
-A11-Z1(-Q24-)h2 式(Q4)
-A11-Si(Re3)3-i2(-Q25-)i2 式(Q5)
-A11-Q26- 式(Q6)
-A11-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-i3(-Q25-)i3 式(Q7)
-A11-[CH2C(Re4)(-Q27-)]i4-Re5 式(Q8)
-A11-Za(-Q28-)i5 式(Q9)
ただし、式(Q1)~式(Q9)においては、A11側がポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)に接続し、Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27およびQ28側が反応性シリル基(T)に接続する。
A11は、単結合、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)-、-OC(O)O-、-C(O)NR8-、-C(O)ONR8-、-NR8C(O)-、-NR8C(O)O-、-NR8C(O)NR8-、-O-または-SO2NR8-を有する基であり、各式中、A11が2以上存在する場合、2以上のA11は同一であっても異なっていてもよい。アルキレン基の水素原子は、フッ素原子に置換されていてもよい。A11の炭素数は1~6が好ましい。
Q11は、単結合、-O-、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-NR8C(O)NR8-、-C(O)-、-C(O)O-、-OC(O)O-、-NR8-またはO-を有する基である。 Q22は、アルキレン基、炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基、アルキレン基のSiに接続しない側の末端に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有しかつSiに接続しない側の末端に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基であり、各式中、Q22が2以上存在する場合、2以上のQ22は同一であっても異なっていてもよい。
Q23は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基であり、2個のQ23は同一であっても異なっていてもよい。
Q24は、Q24が結合するZ1における原子が炭素原子の場合、Q22であり、Q24が結合するZ1における原子が窒素原子の場合、Q23であり、各式中、Q24が2以上存在する場合、2以上のQ24は同一であっても異なっていてもよい。
Q25は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基であり、各式中、Q25が2以上存在する場合、2以上のQ25は同一であっても異なっていてもよい。
Q26は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基である。
R8は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基であり、R8が複数ある場合、複数あるR8は同一であっても異なっていてもよい。
Q27は、単結合またはアルキレン基である。
Q28は、アルキレン基、または、炭素数2以上のアルキレン基の炭素原子-炭素原子間にエーテル性酸素原子もしくは2価のオルガノポリシロキサン残基を有する基である。
Q23は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基であり、2個のQ23は同一であっても異なっていてもよい。
Q24は、Q24が結合するZ1における原子が炭素原子の場合、Q22であり、Q24が結合するZ1における原子が窒素原子の場合、Q23であり、各式中、Q24が2以上存在する場合、2以上のQ24は同一であっても異なっていてもよい。
Q25は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基であり、各式中、Q25が2以上存在する場合、2以上のQ25は同一であっても異なっていてもよい。
Q26は、アルキレン基、または炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基である。
R8は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基であり、R8が複数ある場合、複数あるR8は同一であっても異なっていてもよい。
Q27は、単結合またはアルキレン基である。
Q28は、アルキレン基、または、炭素数2以上のアルキレン基の炭素原子-炭素原子間にエーテル性酸素原子もしくは2価のオルガノポリシロキサン残基を有する基である。
R8は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基である。
Z1は、A11が直接結合する炭素原子または窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子または窒素原子を有する(1+h2)価の環構造を有する基である。
Re1は、水素原子またはアルキル基であり、各式中、Re1が2以上存在する場合、2以上のRe1は同一であっても異なっていてもよい。
Re2は、水素原子、水酸基、アルキル基またはアシルオキシ基である。
Re3は、アルキル基である。
Re4は、水素原子またはアルキル基であり、化合物を製造しやすい点から、水素原子が好ましい。各式中、Re4を2以上存在する場合、2以上のRe4は同一であっても異なっていてもよい。
Re5は、水素原子またはハロゲン原子であり、化合物を製造しやすい点から、水素原子が好ましい。
Z1は、A11が直接結合する炭素原子または窒素原子を有しかつQ24が直接結合する炭素原子または窒素原子を有する(1+h2)価の環構造を有する基である。
Re1は、水素原子またはアルキル基であり、各式中、Re1が2以上存在する場合、2以上のRe1は同一であっても異なっていてもよい。
Re2は、水素原子、水酸基、アルキル基またはアシルオキシ基である。
Re3は、アルキル基である。
Re4は、水素原子またはアルキル基であり、化合物を製造しやすい点から、水素原子が好ましい。各式中、Re4を2以上存在する場合、2以上のRe4は同一であっても異なっていてもよい。
Re5は、水素原子またはハロゲン原子であり、化合物を製造しやすい点から、水素原子が好ましい。
d2は、0~3の整数であり、1または2が好ましい。d4は、0~3の整数であり、2または3が好ましい。d2+d4は2~5が好ましい。e2は2または3である。
h2は、1以上の整数(2または3が好ましい)である。
i2は、2または3である。
i3は、2または3である。
i4は、1以上(1~10の整数が好ましく、1~6の整数が特に好ましい)である。
i5は、2~7の整数である。
h2は、1以上の整数(2または3が好ましい)である。
i2は、2または3である。
i3は、2または3である。
i4は、1以上(1~10の整数が好ましく、1~6の整数が特に好ましい)である。
i5は、2~7の整数である。
Q22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27、Q28のアルキレン基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点、および表面層の耐摩擦性、耐光性および耐薬品性がさらに優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が特に好ましい。ただし、炭素-炭素原子間に特定の結合を有する場合のアルキレン基の炭素数の下限値は2である。
Z1における環構造としては、上述した環構造が挙げられ、好ましい形態も同様である。なお、Z1における環構造にはA11やQ24が直接結合するため、環構造にたとえばアルキレン基が連結して、そのアルキレン基にA11やQ24が連結することはない。
Zaは、(i5+1)価ノールガノポリシロキサン残基であり、前述の基が好ましい。
Zaは、(i5+1)価ノールガノポリシロキサン残基であり、前述の基が好ましい。
有機基Aの好ましい他の形態として、下式(Q11)~(Q19)のいずれかで表される基が挙げられる。
-A11-C(Re2)3-e2(-Q22-G1)e2 式(Q12)
-A11-N(-Q23-G1)2 式(Q13)
-A11-Z1(-Q24-G1)h2 式(Q14)
-A11-Si(Re3)3-i2(-Q25-G1)i2 式(Q15)
-A11-Q26-G1 式(Q16)
-A11-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-i3(-Q25-G1)i3 式(Q17)
-A11-[CH2C(Re4)(-Q27-G1)]i4-Re5 式(Q18)
-A11-Za(-Q28-G1)i5 式(Q19)
ただし、式(Q11)~式(Q19)においては、A1側が部分構造(1)に接続し、G1側が部分構造(2)に接続する。
-A11-N(-Q23-G1)2 式(Q13)
-A11-Z1(-Q24-G1)h2 式(Q14)
-A11-Si(Re3)3-i2(-Q25-G1)i2 式(Q15)
-A11-Q26-G1 式(Q16)
-A11-CH(-Q22-)-Si(Re3)3-i3(-Q25-G1)i3 式(Q17)
-A11-[CH2C(Re4)(-Q27-G1)]i4-Re5 式(Q18)
-A11-Za(-Q28-G1)i5 式(Q19)
ただし、式(Q11)~式(Q19)においては、A1側が部分構造(1)に接続し、G1側が部分構造(2)に接続する。
G1は、下記(G1)で表される基であり、式(Q11)~式(Q19)中、G1が2以上存在する場合、2以上のG1は同一であっても異なっていてもよい。G1以外の符号は、式(Q11)~式(Q19)における符号と同じである。
-Si(R9)3-r1(-Q30-)r1 式(G1)
ただし、式(G1)においては、Si側がQ22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27およびQ28に接続し、Q30側が反応性シリル基(T)に接続する。
R9は、アルキル基である。Q30は、アルキレン基、炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基、または-(OSi(R10)2)p11-O-であり、2以上のQ3は同一であっても異なっていてもよい。r1は、2または3である。R8は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基である。R10は、アルキル基、フェニル基またはアルコキシ基であり、2個のR10は同一であっても異なっていてもよい。p11は、0~5の整数であり、pが2以上の場合、2以上の(OSi(R10)2)は同一であっても異なっていてもよい。
-Si(R9)3-r1(-Q30-)r1 式(G1)
ただし、式(G1)においては、Si側がQ22、Q23、Q24、Q25、Q26、Q27およびQ28に接続し、Q30側が反応性シリル基(T)に接続する。
R9は、アルキル基である。Q30は、アルキレン基、炭素数2以上のアルキレン基の炭素-炭素原子間に-C(O)NR8-、-C(O)-、-NR8-または-O-を有する基、または-(OSi(R10)2)p11-O-であり、2以上のQ3は同一であっても異なっていてもよい。r1は、2または3である。R8は、水素原子、炭素数1~6のアルキル基またはフェニル基である。R10は、アルキル基、フェニル基またはアルコキシ基であり、2個のR10は同一であっても異なっていてもよい。p11は、0~5の整数であり、pが2以上の場合、2以上の(OSi(R10)2)は同一であっても異なっていてもよい。
Q30のアルキレン基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点、ならびに、表面層の耐摩擦性、耐光性および耐薬品性がさらに優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~4が特に好ましい。ただし、炭素-炭素原子間に特定の結合を有する場合のアルキレン基の炭素数の下限値は2である。
R9のアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
R10のアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
R10のアルコキシ基の炭素数は、本化合物の保存安定性に優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
p11は、0または1が好ましい。
R9のアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
R10のアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
R10のアルコキシ基の炭素数は、本化合物の保存安定性に優れる点から、1~10が好ましく、1~6がより好ましく、1~3がさらに好ましく、1~2が特に好ましい。
p11は、0または1が好ましい。
連結基Q2は前記連結基Q1においてp1をp2に読み替えること以外は、前記連結基Q1と同様である。本化合物おいて連結基Q1とQ2は同一であっても異なっていてもよい。本化合物の製造の容易性などの点から、連結基Q1とQ2は同一であることが好ましい。
連結基Q1およびQ2の好ましい具体例として、下式の構造が挙げられる。ただし、L1は各々独立に水素原子またはフッ素原子であり、n=1~6の整数であり、1~4の整数が好ましく、1~2の整数がより好ましい。また、式中のRfは式(1)における(T)p1-Q1-A1-E1-A2-Oを示し、Tは式(1)におけるTと同様であり、これらはQ2には含まれない部分である。下式では連結基Q2として例示しているが、連結基Q1についても同様の構造が挙げられる。
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、反応性シリル基である。
反応性シリル基は、加水分解性基および水酸基のいずれか一方または両方がケイ素原子に結合した基である。
加水分解性基は、加水分解反応によって水酸基となる基である。すなわち、加水分解性シリル基は、加水分解反応によってシラノール基(Si-OH)となる。シラノール基は、さらに分子間で脱水縮合反応してSi-O-Si結合を形成する。また、シラノール基は、基材の表面の水酸基(基材-OH)と脱水縮合反応して、化学結合(基材-O-Si)を形成する。
加水分解性基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アシル基、イソシアナート基が挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1~6のアルコキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては、塩素原子が好ましい。
加水分解性基としては、本化合物を製造しやすい点から、アルコキシ基またはハロゲン原子が好ましい。加水分解性基としては、塗布時のアウトガスが少なく、本化合物の保存安定性に優れる点から、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、本化合物の長期の保存安定性が必要な場合にはエトキシ基が特に好ましく、コーティング後の反応時間を短時間とする場合にはメトキシ基が特に好ましい。
Rのアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が特に好ましい。
cは、表面層と基材との密着性がより強固になる点から、2または3が好ましく、3がより好ましい。
反応性シリル基は、加水分解性基および水酸基のいずれか一方または両方がケイ素原子に結合した基である。
加水分解性基は、加水分解反応によって水酸基となる基である。すなわち、加水分解性シリル基は、加水分解反応によってシラノール基(Si-OH)となる。シラノール基は、さらに分子間で脱水縮合反応してSi-O-Si結合を形成する。また、シラノール基は、基材の表面の水酸基(基材-OH)と脱水縮合反応して、化学結合(基材-O-Si)を形成する。
加水分解性基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アシル基、イソシアナート基が挙げられる。アルコキシ基としては、炭素数1~6のアルコキシ基が好ましい。
ハロゲン原子としては、塩素原子が好ましい。
加水分解性基としては、本化合物を製造しやすい点から、アルコキシ基またはハロゲン原子が好ましい。加水分解性基としては、塗布時のアウトガスが少なく、本化合物の保存安定性に優れる点から、炭素数1~4のアルコキシ基が好ましく、本化合物の長期の保存安定性が必要な場合にはエトキシ基が特に好ましく、コーティング後の反応時間を短時間とする場合にはメトキシ基が特に好ましい。
Rのアルキル基の炭素数は、本化合物を製造しやすい点から、1~6が好ましく、1~3がより好ましく、1~2が特に好ましい。
cは、表面層と基材との密着性がより強固になる点から、2または3が好ましく、3がより好ましい。
本化合物中の反応性シリル基Tの数は2以上であればよく、中でも2~18が好ましく、2~12がより好ましく、4~8がさらに好ましい。反応性シリル基の数が上記下限値以上であれば、基材との結合数が増加して耐久性に優れている。一方、上記上限値以下であれば、本化合物中のフッ素割合が向上して、撥水撥油性や耐摩耗性に優れている。
複数のTは、同一であっても異なっていてもよい。本化合物を製造しやすい点からは、Tは同一の基であることが好ましい。
複数のTは、同一であっても異なっていてもよい。本化合物を製造しやすい点からは、Tは同一の基であることが好ましい。
本化合物としては、例えば、下式の化合物が挙げられる。下式の化合物は、工業的に製造しやすく、表面層の撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性、潤滑性がさらに優れる。
[含フッ素エーテル化合物の製造方法]
本化合物は、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を有する原料を用いる以外は、表面処理剤として用いられている公知の含フッ素エーテル化合物と同様の製造方法により製造できる。上記ポリフルオロポリエーテル鎖に連結基、および、加水分解性シリル基を導入する方法は、例えば、国際公開第2017/187775号、国際公開第2017/038832号などに記載の方法を用いることができる。
以下、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を含む化合物の合成方法について2例を挙げて説明するが、これらの方法に限られるものではない。なお前駆体鎖とは、例えば後述する実施例における合成例1-3などの手法によりフッ素化することで、ポリフルオロポリエーテル鎖となるものをいう。
本化合物は、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を有する原料を用いる以外は、表面処理剤として用いられている公知の含フッ素エーテル化合物と同様の製造方法により製造できる。上記ポリフルオロポリエーテル鎖に連結基、および、加水分解性シリル基を導入する方法は、例えば、国際公開第2017/187775号、国際公開第2017/038832号などに記載の方法を用いることができる。
以下、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を含む化合物の合成方法について2例を挙げて説明するが、これらの方法に限られるものではない。なお前駆体鎖とは、例えば後述する実施例における合成例1-3などの手法によりフッ素化することで、ポリフルオロポリエーテル鎖となるものをいう。
ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を含む化合物の第1の方法としては、下式(11)で表される化合物と、下式(12)で表される化合物とを反応させて下記化合物(13)を得る方法が挙げられる。
HO-E11-OH 式(11)
C(L11)2=C(L11)-A21-OH 式(12)
HO-{A21-C(L11)2-CH(L11)}n11-O-E11-O-{C(L11)2-CH(L11)-A21}n12-OH 式(13)
ただし、
E11は、炭素数が5~6のフルオロアルキレン単位およびアルキレン単位より選択される1種以上を有する(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基、もしくは、炭素数5~6のフルオロアルキレン基またはアルキレン基であり、
A21は、オキシフルオロアルキレン単位およびオキシアルキレン単位より選択される1種以上からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基であって、複数あるA11は同一であっても異なっていてもよく、
L11は、水素原子またはフッ素原子であって、複数あるL11は同一であっても異なっていてもよく、
n11およびn12は各々独立に1~200の整数である。
なお、式(13)における、{A21-C(L11)2-C(L11)2}n11が式(1)におけるA1またはその前駆体に相当し、{A21-C(L11)2-C(L11)2}n12がA2またはその前駆体に相当する。
上記第1の方法では、化合物(11)の水酸基と化合物(12)の2重結合とが付加反応し、次いで化合物(12)由来の水酸基と、別の化合物(12)の2重結合とが順次付加反応して、化合物(13)が形成される。
HO-E11-OH 式(11)
C(L11)2=C(L11)-A21-OH 式(12)
HO-{A21-C(L11)2-CH(L11)}n11-O-E11-O-{C(L11)2-CH(L11)-A21}n12-OH 式(13)
ただし、
E11は、炭素数が5~6のフルオロアルキレン単位およびアルキレン単位より選択される1種以上を有する(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基、もしくは、炭素数5~6のフルオロアルキレン基またはアルキレン基であり、
A21は、オキシフルオロアルキレン単位およびオキシアルキレン単位より選択される1種以上からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基であって、複数あるA11は同一であっても異なっていてもよく、
L11は、水素原子またはフッ素原子であって、複数あるL11は同一であっても異なっていてもよく、
n11およびn12は各々独立に1~200の整数である。
なお、式(13)における、{A21-C(L11)2-C(L11)2}n11が式(1)におけるA1またはその前駆体に相当し、{A21-C(L11)2-C(L11)2}n12がA2またはその前駆体に相当する。
上記第1の方法では、化合物(11)の水酸基と化合物(12)の2重結合とが付加反応し、次いで化合物(12)由来の水酸基と、別の化合物(12)の2重結合とが順次付加反応して、化合物(13)が形成される。
また、ポリフルオロポリエーテル鎖(A1-E1-A2)またはその前駆体鎖を含む化合物の第2の方法としては、下式(21)で表される化合物と、下式(22)で表される化合物とを反応させて下記化合物(23)を得る方法が挙げられる。
X-E11-X 式(21)
OH-A22-OH 式(22)
HO-A22-O-E11-O-A12-OH 式(23)
E11は、前記式(11)におけるものと同様であり、
A22は、オキシフルオロアルキレン単位およびオキシアルキレン単位より選択される1種以上からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基であって、複数あるA22は同一であっても異なっていてもよく、
Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、またはスルホナート基である。
上記第2の方法では、化合物(21)のXと化合物(22)の水酸基とが付加反応して化合物(23)が形成される。
Xにおけるスルホナート基としては、トシラート基、メシラート基、トリフラート基などが挙げられる。Xとしては、ヨウ素原子またはスルホナート基が好ましく、要素原子がより好ましい。
X-E11-X 式(21)
OH-A22-OH 式(22)
HO-A22-O-E11-O-A12-OH 式(23)
E11は、前記式(11)におけるものと同様であり、
A22は、オキシフルオロアルキレン単位およびオキシアルキレン単位より選択される1種以上からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基または(ポリ)オキシアルキレン基であって、複数あるA22は同一であっても異なっていてもよく、
Xは、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、またはスルホナート基である。
上記第2の方法では、化合物(21)のXと化合物(22)の水酸基とが付加反応して化合物(23)が形成される。
Xにおけるスルホナート基としては、トシラート基、メシラート基、トリフラート基などが挙げられる。Xとしては、ヨウ素原子またはスルホナート基が好ましく、要素原子がより好ましい。
[含フッ素化合物含有組成物]
本発明の含フッ素化合物含有組成物(以下、本組成物ともいう。)は、本化合物である前記含フッ素化合物と、当該本化合物以外の含フッ素化合物および下記不純物の少なくともいずれかを含む組成物である。不純物としては、本化合物および他の含フッ素化合物の製造上不可避の化合物等が挙げられる。なお、本組成物は、後述する液状媒体を含まない。
本発明の含フッ素化合物含有組成物(以下、本組成物ともいう。)は、本化合物である前記含フッ素化合物と、当該本化合物以外の含フッ素化合物および下記不純物の少なくともいずれかを含む組成物である。不純物としては、本化合物および他の含フッ素化合物の製造上不可避の化合物等が挙げられる。なお、本組成物は、後述する液状媒体を含まない。
他の含フッ素化合物としては、本化合物の製造過程で副生する含フッ素化合物(以下、副生含フッ素化合物ともいう。)、本化合物と同様の用途に用いられる公知の含フッ素化合物等が挙げられる。
他の含フッ素化合物としては、本化合物の特性を低下させるおそれが少ない化合物が好ましい。
他の含フッ素化合物の含有量は、本化合物の特性を十分に発揮する点から、本組成全量中、50質量%未満が好ましく、30質量%未満がより好ましく、10質量%未満がさらに好ましい。
他の含フッ素化合物としては、本化合物の特性を低下させるおそれが少ない化合物が好ましい。
他の含フッ素化合物の含有量は、本化合物の特性を十分に発揮する点から、本組成全量中、50質量%未満が好ましく、30質量%未満がより好ましく、10質量%未満がさらに好ましい。
副生含フッ素化合物としては、本化合物の合成時における未反応の含フッ素化合物等が挙げられる。本組成物が副生含フッ素化合物を含む場合、該副生含フッ素化合物を除去、もしくは該副生含フッ素化合物量を低減させるための精製工程を簡略化することができる。
公知の含フッ素化合物としては、例えば、下記の文献に記載のものが挙げられる。
日本特開平11-029585号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特許第2874715号公報に記載のケイ素含有有機含フッ素ポリマー、
日本特開2000-144097号公報に記載の有機ケイ素化合物、
日本特開2000-327772号公報に記載のパ-フルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特表2002-506887号公報に記載のフッ素化シロキサン、
日本特表2008-534696号公報に記載の有機シリコ-ン化合物、
日本特許第4138936号公報に記載のフッ素化変性水素含有重合体、
米国特許出願公開第2010/0129672号明細書、国際公開第2014/126064号、日本特開2014-070163号公報に記載の化合物、
国際公開第2011/060047号、国際公開第2011/059430号に記載ノールガノシリコン化合物、
国際公開第2012/064649号に記載の含フッ素オルガノシラン化合物、
日本特開2012-72272号公報に記載のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー、
国際公開第2013/042732号、国際公開第2013/121984号、国際公開第2013/121985号、国際公開第2013/121986号、国際公開第2014/163004号、日本特開2014-080473号公報、国際公開第2015/087902号、国際公開第2017/038830号、国際公開第2017/038832号、国際公開第2017/187775号に記載の含フッ素エーテル化合物、
日本特開2014-218639号公報、国際公開第2017/022437号、国際公開第2018/079743号、国際公開第2018/143433号に記載のパ-フルオロ(ポリ)エーテル含有シラン化合物、
日本特開2015-199906号公報、日本特開2016-204656号公報、日本特開2016-210854号公報、日本特開2016-222859号公報に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー変性シラン
国際公開第2018/216630号、国際公開第2019/039226号、国際公開第2019/039341号、国際公開第2019/039186号、国際公開第2019/044479号、日本特開2019-44158号公報、国際公開第2019/163282号に記載の含フッ素エーテル化合物。
また、含フッ素化合物の市販品としては、信越化学工業社製のKY-100シリーズ(KY-178、KY-185、KY-195等)、AGC社製のAfluid(登録商標)S550、ダイキン工業社製のオプツール(登録商標)DSX、オプツール(登録商標)AES、オプツール(登録商標)UF503、オプツール(登録商標)UD509等が挙げられる。
日本特開平11-029585号公報に記載のパーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特許第2874715号公報に記載のケイ素含有有機含フッ素ポリマー、
日本特開2000-144097号公報に記載の有機ケイ素化合物、
日本特開2000-327772号公報に記載のパ-フルオロポリエーテル変性アミノシラン、
日本特表2002-506887号公報に記載のフッ素化シロキサン、
日本特表2008-534696号公報に記載の有機シリコ-ン化合物、
日本特許第4138936号公報に記載のフッ素化変性水素含有重合体、
米国特許出願公開第2010/0129672号明細書、国際公開第2014/126064号、日本特開2014-070163号公報に記載の化合物、
国際公開第2011/060047号、国際公開第2011/059430号に記載ノールガノシリコン化合物、
国際公開第2012/064649号に記載の含フッ素オルガノシラン化合物、
日本特開2012-72272号公報に記載のフルオロオキシアルキレン基含有ポリマー、
国際公開第2013/042732号、国際公開第2013/121984号、国際公開第2013/121985号、国際公開第2013/121986号、国際公開第2014/163004号、日本特開2014-080473号公報、国際公開第2015/087902号、国際公開第2017/038830号、国際公開第2017/038832号、国際公開第2017/187775号に記載の含フッ素エーテル化合物、
日本特開2014-218639号公報、国際公開第2017/022437号、国際公開第2018/079743号、国際公開第2018/143433号に記載のパ-フルオロ(ポリ)エーテル含有シラン化合物、
日本特開2015-199906号公報、日本特開2016-204656号公報、日本特開2016-210854号公報、日本特開2016-222859号公報に記載のフルオロポリエーテル基含有ポリマー変性シラン
国際公開第2018/216630号、国際公開第2019/039226号、国際公開第2019/039341号、国際公開第2019/039186号、国際公開第2019/044479号、日本特開2019-44158号公報、国際公開第2019/163282号に記載の含フッ素エーテル化合物。
また、含フッ素化合物の市販品としては、信越化学工業社製のKY-100シリーズ(KY-178、KY-185、KY-195等)、AGC社製のAfluid(登録商標)S550、ダイキン工業社製のオプツール(登録商標)DSX、オプツール(登録商標)AES、オプツール(登録商標)UF503、オプツール(登録商標)UD509等が挙げられる。
本組成物中の本化合物の割合は、100質量%未満であり、60質量%以上が好ましく、70質量%以上がより好ましく、80質量%以上が更に好ましい。
本組成物が他の含フッ素化合物を含む場合、本組成物中の本化合物および他の含フッ素化合物の合計に対する他の含フッ素化合物の割合は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
本組成物中の本化合物および他の含フッ素化合物の合計の割合は、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。
本化合物および他の含フッ素化合物の含有量が前記範囲内であれば、表面層の撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観に優れる。
本組成物が他の含フッ素化合物を含む場合、本組成物中の本化合物および他の含フッ素化合物の合計に対する他の含フッ素化合物の割合は、40質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましく、20質量%以下が更に好ましい。
本組成物中の本化合物および他の含フッ素化合物の合計の割合は、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましい。
本化合物および他の含フッ素化合物の含有量が前記範囲内であれば、表面層の撥水撥油性、耐摩擦性、指紋汚れ除去性、潤滑性、外観に優れる。
[コーティング液]
本発明のコーティング液(以下、本コーティング液ともいう。)は、本化合物または本組成物と液状媒体とを含む。本コーティング液は、液状であればよく、溶液であってもよく、分散液であってもよい。
本コーティング液は、本化合物または本組成物を含んでいればよく、本化合物の製造工程で生成した副生物等の不純物を含んでもよい。
本化合物または本組成物の濃度は、本コーティング液中、0.001~40質量%が好ましく、0.01~20質量%が好ましく、0.1~10質量%がより好ましい。
本発明のコーティング液(以下、本コーティング液ともいう。)は、本化合物または本組成物と液状媒体とを含む。本コーティング液は、液状であればよく、溶液であってもよく、分散液であってもよい。
本コーティング液は、本化合物または本組成物を含んでいればよく、本化合物の製造工程で生成した副生物等の不純物を含んでもよい。
本化合物または本組成物の濃度は、本コーティング液中、0.001~40質量%が好ましく、0.01~20質量%が好ましく、0.1~10質量%がより好ましい。
液状媒体としては、有機溶媒が好ましい。有機溶媒は、フッ素系有機溶媒であってもよく、非フッ素系有機溶媒であってもよく、両溶媒を含んでもよい。
フッ素系有機溶媒としては、フッ素化アルカン、フッ素化芳香族化合物、フルオロアルキルエーテル、フッ素化アルキルアミン、フルオロアルコール等が挙げられる。
フッ素化アルカンとしては、炭素数4~8の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばC6F13H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-2000)、C6F13C2H5(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-6000)、C2F5CHFCHFCF3(ケマーズ社製、バートレル(登録商標)XF)等が挙げられる。
フッ素化芳香族化合物としては、たとえばヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロトルエン、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等が挙げられる。
フルオロアルキルエーテルとしては、炭素数4~12の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばCF3CH2OCF2CF2H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AE-3000)、C4F9OCH3(3M社製、ノベック(登録商標)7100)、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)、C2F5CF(OCH3)C3F7(3M社製、ノベック(登録商標)7300)等が挙げられる。
フッ素化アルキルアミンとしては、たとえばペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミン等が挙げられる。
フルオロアルコールとしては、たとえば2,2,3,3-テトラフルオロプロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。
非フッ素系有機溶媒としては、水素原子および炭素原子のみからなる化合物と、水素原子、炭素原子および酸素原子のみからなる化合物が好ましく、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒が挙げられる。
本コーティング液は、液状媒体を75~99.999質量%含むことが好ましく、85~99.99質量%含むことが好ましく、90~99.9質量%含むことが特に好ましい。
フッ素化アルカンとしては、炭素数4~8の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばC6F13H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-2000)、C6F13C2H5(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AC-6000)、C2F5CHFCHFCF3(ケマーズ社製、バートレル(登録商標)XF)等が挙げられる。
フッ素化芳香族化合物としては、たとえばヘキサフルオロベンゼン、トリフルオロメチルベンゼン、ペルフルオロトルエン、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等が挙げられる。
フルオロアルキルエーテルとしては、炭素数4~12の化合物が好ましい。市販品としては、たとえばCF3CH2OCF2CF2H(AGC社製、アサヒクリン(登録商標)AE-3000)、C4F9OCH3(3M社製、ノベック(登録商標)7100)、C4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)、C2F5CF(OCH3)C3F7(3M社製、ノベック(登録商標)7300)等が挙げられる。
フッ素化アルキルアミンとしては、たとえばペルフルオロトリプロピルアミン、ペルフルオロトリブチルアミン等が挙げられる。
フルオロアルコールとしては、たとえば2,2,3,3-テトラフルオロプロパノール、2,2,2-トリフルオロエタノール、ヘキサフルオロイソプロパノール等が挙げられる。
非フッ素系有機溶媒としては、水素原子および炭素原子のみからなる化合物と、水素原子、炭素原子および酸素原子のみからなる化合物が好ましく、炭化水素系有機溶媒、アルコール系有機溶媒、ケトン系有機溶媒、エーテル系有機溶媒、エステル系有機溶媒が挙げられる。
本コーティング液は、液状媒体を75~99.999質量%含むことが好ましく、85~99.99質量%含むことが好ましく、90~99.9質量%含むことが特に好ましい。
本コーティング液は、本化合物または本組成物と液状媒体の他に、本発明の効果を損なわない範囲で、それら以外の他の成分を含んでいてもよい。
他の成分としては、たとえば、加水分解性シリル基の加水分解と縮合反応を促進する酸触媒や塩基性触媒等の公知の添加剤が挙げられる。
本コーティング液における、他の成分の含有量は、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
他の成分としては、たとえば、加水分解性シリル基の加水分解と縮合反応を促進する酸触媒や塩基性触媒等の公知の添加剤が挙げられる。
本コーティング液における、他の成分の含有量は、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。
本コーティング液の本化合物と他の成分の合計または本組成物と他の成分の合計の濃度(以下、固形分濃度ともいう。)は、0.001~40質量%が好ましく、0.01~20質量%が好ましく、0.01~10質量%がより好ましく、0.01~1質量%がより好ましい。コーティング液の固形分濃度は、加熱前のコーティング液の質量と、120℃の対流式乾燥機にて4時間加熱した後の質量とから算出する値である。
[物品]
図1は本発明の物品の一例を示す模式断面図である。本発明の第1の物品は、基材12と、下地層14と、表面層22とをこの順で有する物品20であって、
前記下地層がケイ素を含む酸化物を含有し、前記表面層が、前記本化合物の縮合体を含有する。
図1は本発明の物品の一例を示す模式断面図である。本発明の第1の物品は、基材12と、下地層14と、表面層22とをこの順で有する物品20であって、
前記下地層がケイ素を含む酸化物を含有し、前記表面層が、前記本化合物の縮合体を含有する。
上記第1の物品における基材の材質および形状は、本物品の用途等に応じて適宜選択すればよい。基材の材質としては、ガラス、樹脂、サファイア、金属、セラミック、石、これらの複合材料が挙げられる。ガラスは化学強化されていてもよい。特に、撥水撥油性が求められる基材として、タッチパネル用基材、ディスプレイ用基材、電子機器の筐体を構成する機材などが挙げられる。タッチパネル用基材、ディスプレイ用基材は、透光性を有する。「透光性を有する」とは、JIS R3106:1998(ISO 9050:1990)に準じた垂直入射型可視光透過率が25%以上であることを意味する。タッチパネル用基材の材料としては、ガラスまたは透明樹脂が好ましい。
基材は、下地層が設けられる面に、コロナ放電処理、プラズマ処理、プラズマグラフト重合処理等の表面処理を施したものであってもよい。表面処理を施した表面は、基材と下地層の接着性がさらに優れ、その結果、表面層の耐摩耗性がさらに向上する。表面処理としては、表面層の耐摩耗性がさらに優れる点から、コロナ放電処理またはプラズマ処理が好ましい。
下地層は少なくともケイ素を含む酸化物を含有する層であり、更に他の元素を有していてもよい。下地層が酸化ケイ素を含有することで、前記本化合物の部分構造(2)が脱水縮合し、下地層との間でSi-O-Si結合が形成され摩耗耐久性に優れた表面層が形成される。
下地層中の酸化ケイ素の含有量は、65質量%以上であればよく、80質量%以上が好ましく、85質量%以上がより好ましく、90質量%以上が更に好ましい。酸化ケイ素の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、下地層においてSi-O-Si結合が充分に形成され、下地層の機械特性が充分に確保される。酸化ケイ素の含有量は、他の元素の合計の含有量(酸化物の場合は酸化物換算した量)の合計を下地層の質量から除いた残部である。
表面層の耐久性の点から、下地層中の酸化物は、さらに、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、白金族元素、ホウ素、アルミニウム、リン、チタン、ジルコニウム、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、およびタングステンより選択される1種以上の元素を含有することが好ましい。これらの元素を含有することで、下地層と前記本化合物との結合が強くなり耐摩耗性が向上する。
下地層が、鉄、ニッケルおよびクロムより選択される1種以上を含む場合、これらの合計の含有量は、酸化ケイ素に対する割合で10~1100質量ppmが好ましく、50~1100質量ppmがより好ましく、50~500質量ppmが更に好ましく、50~250質量ppmが特に好ましい。
下地層が、アルミニウムおよびジルコニウムより選択される1種以上を含む場合、これらの合計の含有量は、10~2500質量ppmが好ましく、15~2000質量ppmがより好ましく、20~1000質量ppmが更に好ましい。
下地層が、アルカリ金属元素を含む場合、これらの合計の含有量は、0.05~15質量%が好ましく、0.1~13質量%がより好ましく、1.0~10質量%が更に好ましい。なお、アルカリ金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられる。
下地層が、白金族元素を含む場合、これらの合計の含有量は、0.02質量ppm以上800質量ppm以下が好ましく、0.04質量ppm以上600質量ppm以下がより好ましく、0.7質量ppm以上200質量ppm以下がさらに好ましい。なお白金族元素としては、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムが挙げられる。
下地層が、ホウ素およびリンより選択される1種以上を含む場合、これらの合計の含有量は、表面層の耐摩耗性の点から、ケイ素のモル濃度に対する、ホウ素およびリンの合計のモル濃度の比として0.003~9が好ましく、0.003~2が好ましく、0.003~0.5が更に好ましい。
下地層が、アルカリ土類金属元素を含む場合、これらの合計の含有量は、表面層の耐摩耗性の点から、ケイ素のモル濃度に対する、アルカリ土類金属元素の合計のモル濃度の比として0.005~5が好ましく、0.005~2が好ましく、0.007~2が更に好ましい。なお、アルカリ土類金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられる。
下地層が、アルミニウムおよびジルコニウムより選択される1種以上を含む場合、これらの合計の含有量は、10~2500質量ppmが好ましく、15~2000質量ppmがより好ましく、20~1000質量ppmが更に好ましい。
下地層が、アルカリ金属元素を含む場合、これらの合計の含有量は、0.05~15質量%が好ましく、0.1~13質量%がより好ましく、1.0~10質量%が更に好ましい。なお、アルカリ金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられる。
下地層が、白金族元素を含む場合、これらの合計の含有量は、0.02質量ppm以上800質量ppm以下が好ましく、0.04質量ppm以上600質量ppm以下がより好ましく、0.7質量ppm以上200質量ppm以下がさらに好ましい。なお白金族元素としては、白金、ロジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジウムが挙げられる。
下地層が、ホウ素およびリンより選択される1種以上を含む場合、これらの合計の含有量は、表面層の耐摩耗性の点から、ケイ素のモル濃度に対する、ホウ素およびリンの合計のモル濃度の比として0.003~9が好ましく、0.003~2が好ましく、0.003~0.5が更に好ましい。
下地層が、アルカリ土類金属元素を含む場合、これらの合計の含有量は、表面層の耐摩耗性の点から、ケイ素のモル濃度に対する、アルカリ土類金属元素の合計のモル濃度の比として0.005~5が好ましく、0.005~2が好ましく、0.007~2が更に好ましい。なお、アルカリ土類金属元素としては、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられる。
本化合物の接着性を向上し、物品の撥水撥油性および耐摩耗性の向上の点から、下地層は、アルカリ金属原子を含む酸化ケイ素層であることが好ましい。中でも当該酸化ケイ素層において、前記表面層と接する面からの深さが0.1~0.3nmの領域におけるアルカリ金属原子の濃度の平均値が、2.0×1019atoms/cm3以上であることが好ましい。一方、酸化ケイ素層の機械特性を充分に確保する点から、前記アルカリ金属原子の濃度の平均値は、4.0×1022atoms/cm3以下であることが好ましい。
下地層の厚さは、1~200nmが好ましく、2~20nmが特に好ましい。下地層の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、下地層による接着性の向上効果が充分に得られやすい。下地層の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、下地層自体の耐摩耗性が高くなる。下地層の厚さを測定する方法としては、電子顕微鏡(SEM、TEM等)による下地層の断面観察による方法や、光干渉膜厚計、分光エリプソメ-タ、段差計等を用いる方法が挙げられる。
下地層の形成方法は、例えば、基材表面に、所望の下地層の組成を有する蒸着材料を蒸着する方法などが挙げられる。
蒸着法は一例として、真空蒸着法が挙げられる。真空蒸着法は、蒸着材料を真空槽内で蒸発させ、基材の表面に付着させる方法である。
蒸着時の温度(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置するボ-トの温度)は、100~3000℃が好ましく、500~3000℃が特に好ましい。
蒸着時の圧力(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置する槽内の絶対圧は、1Pa以下が好ましく、0.1Pa以下が特に好ましい。
蒸着材料を用いて下地層を形成する場合、1つの蒸着材料を用いてもよいし、異なる元素を含む2つ以上の蒸着材料を用いてもよい。
蒸着材料の蒸発方法としては、高融点金属製の抵抗加熱用ボ-ト上で蒸着材料を溶融し、蒸発させる抵抗加熱法、電子ビ-ムを蒸着材料に照射し、蒸着材料を直接加熱して表面を溶融し、蒸発させる電子銃法等が挙げられる。蒸着材料の蒸発方法としては、局所的に加熱できるため高融点物質も蒸発できる点、電子ビ-ムが当たっていないところは低温であるため容器との反応や不純物の混入のおそれがない点から、電子銃法が好ましい。電子銃法に用いる蒸着材料としては、気流が生じても飛散しにくい点から、溶融粒状体または焼結体が好ましい。
蒸着法は一例として、真空蒸着法が挙げられる。真空蒸着法は、蒸着材料を真空槽内で蒸発させ、基材の表面に付着させる方法である。
蒸着時の温度(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置するボ-トの温度)は、100~3000℃が好ましく、500~3000℃が特に好ましい。
蒸着時の圧力(例えば、真空蒸着装置を用いる際には、蒸着材料を設置する槽内の絶対圧は、1Pa以下が好ましく、0.1Pa以下が特に好ましい。
蒸着材料を用いて下地層を形成する場合、1つの蒸着材料を用いてもよいし、異なる元素を含む2つ以上の蒸着材料を用いてもよい。
蒸着材料の蒸発方法としては、高融点金属製の抵抗加熱用ボ-ト上で蒸着材料を溶融し、蒸発させる抵抗加熱法、電子ビ-ムを蒸着材料に照射し、蒸着材料を直接加熱して表面を溶融し、蒸発させる電子銃法等が挙げられる。蒸着材料の蒸発方法としては、局所的に加熱できるため高融点物質も蒸発できる点、電子ビ-ムが当たっていないところは低温であるため容器との反応や不純物の混入のおそれがない点から、電子銃法が好ましい。電子銃法に用いる蒸着材料としては、気流が生じても飛散しにくい点から、溶融粒状体または焼結体が好ましい。
下地層上の表面層は、前記本化合物の縮合体を含有する。本化合物の縮合体は、本化合物中の加水分解性シリル基が加水分解反応することによってシラノール基(Si-OH)が形成され、シラノール基が分子間で縮合反応してSi-O-Si結合が形成されたもの、および、本化合物中のシラノール基が下地層の表面のシラノール基またはSi-OM基(ただし、Mはアルカリ金属元素である。)と縮合反応してSi-O-Si結合が形成されたものを含む。また、表面層は本化合物以外の含フッ素化合物の縮合体を含んでいてもよい。すなわち、表面層は、反応性シリル基を有する含フッ素化合物を、含フッ素化合物の反応性シリル基の一部または全部が縮合反応した状態で含む。
表面層の厚さは、1~100nmが好ましく、1~50nmが特に好ましい。表面層の厚さが前記範囲の下限値以上であれば、表面層による効果が充分に得られる。表面層の厚さが前記範囲の上限値以下であれば、利用効率が高い。
表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計で得られた厚さである。表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計を用いて、X線反射率法によって反射X線の干渉パターンを得て、干渉パターンの振動周期から算出できる。
表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計で得られた厚さである。表面層の厚さは、薄膜解析用X線回折計を用いて、X線反射率法によって反射X線の干渉パターンを得て、干渉パターンの振動周期から算出できる。
本発明の第2の物品は、基材12と、表面層22とをこの順で有する物品20であって、
前記基材がケイ素を含む酸化物を含有し、
前記表面層が、前記本化合物の縮合体を含有する。
前記基材がケイ素を含む酸化物を含有し、
前記表面層が、前記本化合物の縮合体を含有する。
第2の物品は、基材が前記第1の物品における下地層の組成を有するため、基材に直接表面層を形成しても表面層の摩耗耐久性に優れている。
第2の物品における基材の材質は、前記下地層の組成を有するものであればよく、例えば、ガラス基材などであってもよい。基材の材質の詳細は、前記下地層の材質と同様であるため、ここでの説明は省略する。また、表面層の構成も前記第1の物品と同様であるため、ここでの説明は省略する。
第2の物品における基材の材質は、前記下地層の組成を有するものであればよく、例えば、ガラス基材などであってもよい。基材の材質の詳細は、前記下地層の材質と同様であるため、ここでの説明は省略する。また、表面層の構成も前記第1の物品と同様であるため、ここでの説明は省略する。
[物品の製造方法]
本発明にかかる物品の製造方法は、前記含フッ素化合物、前記含フッ素化合物含有組成物、または前記コーティング液を用いて、ドライコーティング法またはウェットコーティング法により表面層を形成する方法である。
本発明にかかる物品の製造方法は、前記含フッ素化合物、前記含フッ素化合物含有組成物、または前記コーティング液を用いて、ドライコーティング法またはウェットコーティング法により表面層を形成する方法である。
本化合物および本組成物は、ドライコーティング法にそのまま用いることができる。本化合物および本組成物は、ドライコーティング法によって密着性に優れた表面層を形成するのに好適である。ドライコーティング法としては、真空蒸着、CVD、スパッタリング等の手法が挙げられる。本化合物の分解を抑える点、および装置の簡便さの点から、真空蒸着法が好適に利用できる。
真空蒸着には、鉄や鋼等の金属材料からなる金属多孔体に本化合物を担持させたペレット状物質を使用してもよい。本化合物を担持させたペレット状物質は、金属多孔体に本化合物の溶液を含浸し、乾燥して液状媒体を除去することにより製造できる。本化合物の溶液としては、本コーティング液を用いることができる。
真空蒸着には、鉄や鋼等の金属材料からなる金属多孔体に本化合物を担持させたペレット状物質を使用してもよい。本化合物を担持させたペレット状物質は、金属多孔体に本化合物の溶液を含浸し、乾燥して液状媒体を除去することにより製造できる。本化合物の溶液としては、本コーティング液を用いることができる。
本コーティング液は、ウェットコーティング法に好適に用いることができる。ウェットコーティング法としては、スピンコート法、ワイプコート法、スプレーコート法、スキージーコート法、ディップコート法、ダイコート法、インクジェット法、フローコート法、ロールコート法、キャスト法、ラングミュア・ブロジェット法、グラビアコート法等が挙げられる。
表面層の耐摩擦性を向上させるために、必要に応じて、本化合物と基材との反応を促進するための操作を行ってもよい。該操作としては、加熱、加湿、光照射等が挙げられる。たとえば、水分を有する大気中で表面層が形成された基材を加熱して、加水分解性基の加水分解反応、基材の表面の水酸基等とシラノール基との反応、シラノール基の縮合反応によるシロキサン結合の生成、等の反応を促進できる。
表面処理後、表面層中の化合物であって他の化合物や基材と化学結合していない化合物は、必要に応じて除去してもよい。具体的な方法としては、たとえば、表面層に溶媒をかけ流す方法、溶媒をしみ込ませた布でふき取る方法等が挙げられる。
表面処理後、表面層中の化合物であって他の化合物や基材と化学結合していない化合物は、必要に応じて除去してもよい。具体的な方法としては、たとえば、表面層に溶媒をかけ流す方法、溶媒をしみ込ませた布でふき取る方法等が挙げられる。
以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、例1~例7及び例10~12が実施例であり、例8~9が比較例である。また、以下において、CCl2FCClF2をR-113、CClF2CF2CCl2CF2CF3をR-419、CF3CH2OCF2CF2HをAE-3000、C6F13HをAC-2000、CF3CF2CHCl2をAK-225と記す。
[例1]化合物Iの合成
(合成例1-1)
200mLのナスフラスコに、HO-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-OHの10.0g、炭酸カリウムの11.6gを入れ120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの159.1gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の79.6gと2Nの塩酸の27.6gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(1-1)の67gを得た。
(合成例1-1)
200mLのナスフラスコに、HO-CH2CF2CF2CF2CF2CH2-OHの10.0g、炭酸カリウムの11.6gを入れ120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの159.1gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の79.6gと2Nの塩酸の27.6gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(1-1)の67gを得た。
(合成例1-2)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例1-1で得た化合物(1-1)の50g、フッ化ナトリウムの粉末3.2g、AC-2000の50g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの40gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(1-2)の56.9gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例1-1で得た化合物(1-1)の50g、フッ化ナトリウムの粉末3.2g、AC-2000の50g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの40gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(1-2)の56.9gを得た。
(合成例1-3)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。合成例1-2で得た化合物(1-2)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(1-2):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(1-2)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(1-2)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(1-3)の28.4gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。合成例1-2で得た化合物(1-2)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(1-2):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(1-2)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(1-2)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(1-3)の28.4gを得た。
(合成例1-4)
50mLのナスフラスコに、合成例1-3で得た化合物(1-3)の25g、フッ化ナトリウムの1.8g、AC-2000の25mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの1.6gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(1-4)の19.6gを得た。
50mLのナスフラスコに、合成例1-3で得た化合物(1-3)の25g、フッ化ナトリウムの1.8g、AC-2000の25mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの1.6gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(1-4)の19.6gを得た。
(合成例1-5)
300mLのナスフラスコに、合成例1-4で得た化合物(1-4)の5.5gおよびH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3の0.5gを入れ、6時間撹拌した。未反応物および副生物であるメタノールを減圧留去し、0.2μmメンブレンフィルターでろ過して、下記化合物Iの5.9gを得た。
300mLのナスフラスコに、合成例1-4で得た化合物(1-4)の5.5gおよびH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3の0.5gを入れ、6時間撹拌した。未反応物および副生物であるメタノールを減圧留去し、0.2μmメンブレンフィルターでろ過して、下記化合物Iの5.9gを得た。
[例2]化合物IIの合成
(合成例2-1)
500mLのフラスコに、HO-CH2CF2CF2CF2CH2-OHの10.0gと、トリエチルアミンの23.9gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの0.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の150gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル22.5gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(2-1)の10.6gを得た。
(合成例2-1)
500mLのフラスコに、HO-CH2CF2CF2CF2CH2-OHの10.0gと、トリエチルアミンの23.9gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの0.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の150gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル22.5gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(2-1)の10.6gを得た。
(合成例2-2)
500mLフラスコに、下記化合物(2a)の34.4gと、Cs2CO3の6.6gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの5gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、合成例2-1で得られた化合物(2-1)の5gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シ-ルを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(2-2)の11.9gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(2a)の34.4gと、Cs2CO3の6.6gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの5gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、合成例2-1で得られた化合物(2-1)の5gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シ-ルを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(2-2)の11.9gを得た。
(合成例2-3)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例2-2で得た化合物(2-2)の10g、フッ化ナトリウムの粉末0.7g、AC-2000の10g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの9.3gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(2-3)の11.6gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例2-2で得た化合物(2-2)の10g、フッ化ナトリウムの粉末0.7g、AC-2000の10g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの9.3gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(2-3)の11.6gを得た。
(合成例2-4)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。合成例2-3で得た化合物(2-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(2-3):20g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(2-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(2-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(2-4)の19.8gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。合成例2-3で得た化合物(2-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(2-3):20g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(2-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(2-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(2-4)の19.8gを得た。
(合成例2-5)
50mLのナスフラスコに、合成例2-4で得た化合物(2-4)の10.0gと、CsFの0.7gを入れ、80℃まで昇温しエステルの熱分解を行い、副生成物である低沸点成分を系外に除去するため80℃に保ったまま10mmHgまで減圧し、これを1時間保持して、下記化合物(2-5)の8.2gを得た。
50mLのナスフラスコに、合成例2-4で得た化合物(2-4)の10.0gと、CsFの0.7gを入れ、80℃まで昇温しエステルの熱分解を行い、副生成物である低沸点成分を系外に除去するため80℃に保ったまま10mmHgまで減圧し、これを1時間保持して、下記化合物(2-5)の8.2gを得た。
(合成例2-6)
反応容器に、テトラヒドロフラン1.3g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼン2.5gを混合し、0.7Mのアリルマグネシウムブロミド0.7gを滴下した。続いて、合成例2-5で得た化合物(2-5)の300gをゆっくりと滴下した後、60℃で4時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、1.2M塩酸水溶液中へ前記溶液を滴下し反応を停止させた。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後のフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記化合物(2-6)の3.8gを得た。
反応容器に、テトラヒドロフラン1.3g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼン2.5gを混合し、0.7Mのアリルマグネシウムブロミド0.7gを滴下した。続いて、合成例2-5で得た化合物(2-5)の300gをゆっくりと滴下した後、60℃で4時間加熱した。加熱終了後、室温まで冷却し、1.2M塩酸水溶液中へ前記溶液を滴下し反応を停止させた。分液操作により、下層であるフッ素化合物層を回収後、アセトンで洗浄した。洗浄後のフッ素化合物層を再び回収し、減圧下、残存溶剤を留去することで、下記化合物(2-6)の3.8gを得た。
(合成例2-7)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(2-6)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.04g、HSi(OCH3)3の0.28g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IIの11.9gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(2-6)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.04g、HSi(OCH3)3の0.28g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IIの11.9gを得た。
[例3]化合物IIIの合成
(合成例3-1)
200mLのナスフラスコに、エチレングリコ-ルの49.3g、炭酸ナトリウムの7g、および水の56gを入れ、120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CF2CF2CH2-OHの30gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の150gと2Nの塩酸の150gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(3-1)の12.4gを得た。
(合成例3-1)
200mLのナスフラスコに、エチレングリコ-ルの49.3g、炭酸ナトリウムの7g、および水の56gを入れ、120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CF2CF2CH2-OHの30gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の150gと2Nの塩酸の150gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(3-1)の12.4gを得た。
(合成例3-2)
500mLのフラスコに、前記化合物(3-1)の10gと、トリエチルアミンの11.5gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの0.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の150gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル10.8gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(3-2)の8.2gを得た。
500mLのフラスコに、前記化合物(3-1)の10gと、トリエチルアミンの11.5gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの0.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の150gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル10.8gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(3-2)の8.2gを得た。
(合成例3-3)
500mLフラスコに、下記化合物(3a)の92.3gと、Cs2CO3の7.3gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの8gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、合成例3-2で得られた化合物(3-2)の8gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(3-3)の25.6gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(3a)の92.3gと、Cs2CO3の7.3gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの8gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、合成例3-2で得られた化合物(3-2)の8gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(3-3)の25.6gを得た。
(合成例3-4)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(3-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末0.8g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの9.6gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(3-4)の26.3gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(3-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末0.8g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの9.6gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(3-4)の26.3gを得た。
(合成例3-5)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(3-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(3-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(3-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(3-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(3-5)の24.2gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(3-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(3-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(3-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(3-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(3-5)の24.2gを得た。
(合成例3-6)
50mLのナスフラスコに、前記化合物(3-5)の20.0g、フッ化ナトリウムの0.9g、AC-2000の20mLを入れた。窒素雰囲気下、メタノールの0.7gを加え、50℃で2時間撹拌した後、室温で終夜撹拌した。加圧ろ過器でフッ化ナトリウムを除去した後、反応混合物をエバポレータで濃縮し、化合物(3-6)の18.3gを得た。
50mLのナスフラスコに、前記化合物(3-5)の20.0g、フッ化ナトリウムの0.9g、AC-2000の20mLを入れた。窒素雰囲気下、メタノールの0.7gを加え、50℃で2時間撹拌した後、室温で終夜撹拌した。加圧ろ過器でフッ化ナトリウムを除去した後、反応混合物をエバポレータで濃縮し、化合物(3-6)の18.3gを得た。
(合成例3-7)
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの120gに溶解させた。これに化合物(3-6)の16.0gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.0gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の240gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(3-7)の14.6gを得た。
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの120gに溶解させた。これに化合物(3-6)の16.0gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.0gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の240gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(3-7)の14.6gを得た。
(合成例3-8)
100mLの2つ口ナスフラスコに、化合物(3-7)の5.5g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5.5g、CF3SO2Cl(和光純薬工業社製)の0.2gおよびトリエチルアミンの0.5gを入れ、窒素雰囲気下、室温で4時間撹拌した。反応終了後、AK-225の5.5gを加え、水および飽和食塩水で各1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(3-8)の5.6gを得た。
100mLの2つ口ナスフラスコに、化合物(3-7)の5.5g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5.5g、CF3SO2Cl(和光純薬工業社製)の0.2gおよびトリエチルアミンの0.5gを入れ、窒素雰囲気下、室温で4時間撹拌した。反応終了後、AK-225の5.5gを加え、水および飽和食塩水で各1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(3-8)の5.6gを得た。
(合成例3-9)
50mLのナスフラスコ内に、化合物(3-8)の5.0g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5.0g、HN(CH2CH=CH2)2(東京化成工業社製)の0.5g、およびトリエチルアミンの0.1gを入れ、窒素雰囲気下、90℃で24時間撹拌した。反応終了後、AC-6000の10gを加え、水および飽和食塩水で各1回洗浄し、有機相を回収した後、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(3-9)の3.4gを得た。
50mLのナスフラスコ内に、化合物(3-8)の5.0g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5.0g、HN(CH2CH=CH2)2(東京化成工業社製)の0.5g、およびトリエチルアミンの0.1gを入れ、窒素雰囲気下、90℃で24時間撹拌した。反応終了後、AC-6000の10gを加え、水および飽和食塩水で各1回洗浄し、有機相を回収した後、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(3-9)の3.4gを得た。
(合成例3-10)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(3-9)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.12g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IIIの2.0gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(3-9)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.12g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IIIの2.0gを得た。
[例4]化合物IVの合成
(合成例4-1)
50mLのナスフラスコに、前記合成例1-4で得た化合物(1-4)の15.0g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の4.6g、4-ピロリジノピリジンの3.5g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(4-1)の10.3gを得た。
(合成例4-1)
50mLのナスフラスコに、前記合成例1-4で得た化合物(1-4)の15.0g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の4.6g、4-ピロリジノピリジンの3.5g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(4-1)の10.3gを得た。
(合成例4-2)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(4-1)の5.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.15g、HSi(OCH3)3の0.53g、ジメチルスルホキシドの0.04gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IVの5.4gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(4-1)の5.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.15g、HSi(OCH3)3の0.53g、ジメチルスルホキシドの0.04gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の5gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物IVの5.4gを得た。
[例5]化合物Vの合成
(合成例5-1)
100mLの2つ口ナスフラスコに、前記合成例3-7で得た化合物(3-7)の5.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.2g、BrCH2CH=CH2の0.2gおよび20%水酸化カリウム水溶液の0.4gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC-2000の100gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をカラムクロマトグラフィにて精製し、濃縮して、化合物(5-1)の5gを得た。
(合成例5-1)
100mLの2つ口ナスフラスコに、前記合成例3-7で得た化合物(3-7)の5.0g、硫酸水素テトラブチルアンモニウムの0.2g、BrCH2CH=CH2の0.2gおよび20%水酸化カリウム水溶液の0.4gを加え、60℃で8時間撹拌した。反応終了後、AC-2000の100gを加え、希塩酸水溶液で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をカラムクロマトグラフィにて精製し、濃縮して、化合物(5-1)の5gを得た。
(合成例5-2)
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた500mLの4つ口フラスコに、化合物(5-1)の4.5g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン4.5g、トリアセトキシメチルシラン0.05g、トリクロロシラン0.41gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.18ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、化合物(5-2)の4.4gを得た。
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた500mLの4つ口フラスコに、化合物(5-1)の4.5g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン4.5g、トリアセトキシメチルシラン0.05g、トリクロロシラン0.41gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンのPt錯体を2%含むキシレン溶液を0.18ml加えた後、60℃まで昇温させ、この温度にて5時間撹拌した。その後、減圧下で揮発分を留去することにより、化合物(5-2)の4.4gを得た。
(合成例5-3)
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、化合物(5-2)の4.0g、AC-2000の4gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを1mol/L含むジエチルエーテル溶液を2.8ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを5mL加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。
続いて、減圧下で揮発分を留去した後、AC-2000で希釈し、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(5-3)の2.6gを得た。
還流冷却器、温度計および撹拌機を取り付けた100mLの4つ口フラスコに、化合物(5-2)の4.0g、AC-2000の4gを仕込み、窒素気流下、5℃で30分間撹拌した。続いて、アリルマグネシウムブロマイドを1mol/L含むジエチルエーテル溶液を2.8ml加えた後、室温まで昇温させ、この温度にて10時間撹拌した。その後、5℃まで冷却し、メタノールを5mL加えた後、室温まで昇温させて不溶物をろ過した。
続いて、減圧下で揮発分を留去した後、AC-2000で希釈し、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(5-3)の2.6gを得た。
(合成例5-4)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(5-3)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.18g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物Vの2.1gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(5-3)の2.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.18g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物Vの2.1gを得た。
[例6]化合物VIの合成
(合成例6-1)
500mLのフラスコに、HO-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-OHの20.0gと、トリエチルアミンの85.6gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの2.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の50gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル80.7gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(6-1)の27.1gを得た。
(合成例6-1)
500mLのフラスコに、HO-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-OHの20.0gと、トリエチルアミンの85.6gと、N,N-ジメチル-4-アミノピリジンの2.1gと、ジクロロメタン(CH2Cl2)の50gを入れ、0℃で10分間撹拌した。次いで、ジクロロメタン100gに溶解させた塩化パラトルエンスルホニル80.7gをゆっくりと添加した。窒素シールを行い、0℃で5時間撹拌した。ジエチルエーテルで抽出し、減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(6-1)の27.1gを得た。
(合成例6-2)
500mLフラスコに、下記化合物(6a)の79.1gと、Cs2CO3の7.2gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの4.5gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、化合物(6-1)の4.5gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(6-2)の26.4gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(6a)の79.1gと、Cs2CO3の7.2gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの4.5gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、化合物(6-1)の4.5gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(6-2)の26.4gを得た。
(合成例6-3)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、化合物(6-2)の25g、フッ化ナトリウムの粉末0.9g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの11.5gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(6-3)の26.6gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、化合物(6-2)の25g、フッ化ナトリウムの粉末0.9g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの11.5gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(6-3)の26.6gを得た。
(合成例6-4)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(6-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(6-3):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(6-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(6-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(6-4)の28.4gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(6-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(6-3):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(6-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(6-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(6-4)の28.4gを得た。
(合成例6-5)
50mLのナスフラスコに、化合物(6-4)の20g、フッ化ナトリウムの1g、AC-2000の20mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの0.8gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(6-5)の18.3gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(6-4)の20g、フッ化ナトリウムの1g、AC-2000の20mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの0.8gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(6-5)の18.3gを得た。
(合成例6-6)
50mLのナスフラスコに、化合物(6-5)の15g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の6.6g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。
未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(6-6)の11.9gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(6-5)の15g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の6.6g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。
未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(6-6)の11.9gを得た。
(合成例6-7)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(6-6)の3.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.3g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の3.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物VIの3.1gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(6-6)の3.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.3g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の3.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物VIの3.1gを得た。
[例7]化合物VIIの合成
(合成例7-1)
50mLのフラスコに、HOCH2C(CH2OCH2CH2CH2CH=CH2)3の20.0gと、AE-3000の60gと、2,6-ルチジンの25.8gを入れ、窒素雰囲気下、0℃で(CF3SO2)2Oの84.8gを滴下した。室温まで昇温し1時間撹拌した。反応終了後、水洗して有機相を回収し、エバポレータで濃縮した。これをカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(7-1)の33.9gを得た。
(合成例7-1)
50mLのフラスコに、HOCH2C(CH2OCH2CH2CH2CH=CH2)3の20.0gと、AE-3000の60gと、2,6-ルチジンの25.8gを入れ、窒素雰囲気下、0℃で(CF3SO2)2Oの84.8gを滴下した。室温まで昇温し1時間撹拌した。反応終了後、水洗して有機相を回収し、エバポレータで濃縮した。これをカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(7-1)の33.9gを得た。
(合成例7-2)
100mLのPFA製ナスフラスコに、下記化合物(7a)の27.1g、I-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-Iの2g、トリエチルアミンの0.9g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの10gを入れ、窒素雰囲気下、110℃で24分還流した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(7-2)の20.8gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、下記化合物(7a)の27.1g、I-CF2CF2CF2CF2CF2CF2-Iの2g、トリエチルアミンの0.9g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの10gを入れ、窒素雰囲気下、110℃で24分還流した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(7-2)の20.8gを得た。
(合成例7-3)
50mLのナスフラスコ内に、化合物(7-2)の10g、化合物(7-1)の2g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの10g、炭酸セシウムの1.1gを入れ、窒素雰囲気下、80℃で8時間撹拌した。反応終了後、水洗して有機相を回収し、エバポレータで濃縮した。これをカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(7-3)の1gを得た。
50mLのナスフラスコ内に、化合物(7-2)の10g、化合物(7-1)の2g、1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの10g、炭酸セシウムの1.1gを入れ、窒素雰囲気下、80℃で8時間撹拌した。反応終了後、水洗して有機相を回収し、エバポレータで濃縮した。これをカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(7-3)の1gを得た。
(合成例7-4)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(7-3)の2.5g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.13g、HSi(OCH3)3の0.26g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2.5gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物VIIの3.12.6gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(7-3)の2.5g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.13g、HSi(OCH3)3の0.26g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の2.5gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物VIIの3.12.6gを得た。
[例8]化合物VIIIの合成
(合成例8-1)
200mLのナスフラスコに、エチレングリコールの2.0g、炭酸カリウムの9.8gを入れ120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの134.4gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の67.2gと2Nの塩酸の23.3gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(8-1)の54.5gを得た。
(合成例8-1)
200mLのナスフラスコに、エチレングリコールの2.0g、炭酸カリウムの9.8gを入れ120℃で撹拌し、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの134.4gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000の67.2gと2Nの塩酸の23.3gを入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(8-1)の54.5gを得た。
(合成例8-2)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、化合物(8-1)の40.0g、フッ化ナトリウムの粉末2.6g、AC-2000の40g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの33.6gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(8-2)の44.9gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、化合物(8-1)の40.0g、フッ化ナトリウムの粉末2.6g、AC-2000の40g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの33.6gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(8-2)の44.9gを得た。
(合成例8-3)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(8-2)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(8-2):24g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(8-2)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(8-2)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(8-3)の26.3gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(8-2)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(8-2):24g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(8-2)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(8-2)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(8-3)の26.3gを得た。
(合成例8-4)
50mLのナスフラスコに、合成例1-3で得た化合物(8-3)の25.0g、フッ化ナトリウムの1.9g、AC-2000の25mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの1.5gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(8-4)の20.4gを得た。
50mLのナスフラスコに、合成例1-3で得た化合物(8-3)の25.0g、フッ化ナトリウムの1.9g、AC-2000の25mLを入れ、氷浴中で撹拌した。メタノールの1.5gを入れ、25℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(8-4)の20.4gを得た。
(合成例8-5)
300mLのナスフラスコに、化合物(8-4)の3.0gおよびH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3の1.6gを入れ、6時間撹拌した。
未反応物および副生物であるメタノールを減圧留去し、0.2μmメンブレンフィルターでろ過して、下記化合物VIIIの3.2gを得た。
300mLのナスフラスコに、化合物(8-4)の3.0gおよびH2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3の1.6gを入れ、6時間撹拌した。
未反応物および副生物であるメタノールを減圧留去し、0.2μmメンブレンフィルターでろ過して、下記化合物VIIIの3.2gを得た。
[例9]化合物IXの合成
(合成例9-1)
国際公開第2017/038832号の例7に記載の方法により下記化合物IXを合成した。
(合成例9-1)
国際公開第2017/038832号の例7に記載の方法により下記化合物IXを合成した。
[例10]化合物Xの合成
(合成例10-1)
500mLフラスコに、下記化合物(10a)の439.5gと、Cs2CO3の68.7gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(10-1)の105.8gを得た。
(合成例10-1)
500mLフラスコに、下記化合物(10a)の439.5gと、Cs2CO3の68.7gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(10-1)の105.8gを得た。
(合成例10-2)
500mLフラスコに、下記化合物(10b)の136.6gと、Cs2CO3の12.5gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(10-1)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(10-2)の25.7gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(10b)の136.6gと、Cs2CO3の12.5gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(10-1)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(10-2)の25.7gを得た。
(合成例10-3)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例10-2で得た化合物(10-2)の25.7g、フッ化ナトリウムの粉末1.3g、AC-2000の25.7g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの15.9gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(10-3)の28.1gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、合成例10-2で得た化合物(10-2)の25.7g、フッ化ナトリウムの粉末1.3g、AC-2000の25.7g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの15.9gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(10-3)の28.1gを得た。
(合成例10-4)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(10-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(10-3):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(10-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(10-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(10-4)の23.9gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(10-3)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(10-3):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(10-3)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(10-3)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(10-4)の23.9gを得た。
(合成例10-5)
50mLのナスフラスコに、化合物(10-4)の10g、フッ化ナトリウムの0.7g、AC-2000の10mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの0.8gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(10-5)の8.8gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(10-4)の10g、フッ化ナトリウムの0.7g、AC-2000の10mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの0.8gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(10-5)の8.8gを得た。
(合成例10-6)
50mLのナスフラスコに、化合物(10-5)の15g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の6.6g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(10-6)の11.9gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(10-5)の15g、H2N-CH2-C(CH2CH=CH2)3の6.6g、AC-2000の7.5mLを入れ、48時間撹拌した。未反応物および副生するメタノールは減圧留去した。得られた溶液をAC-6000の10gで希釈したのち、カラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(10-6)の11.9gを得た。
(合成例10-7)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(10-6)の3.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.4g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の3.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物Xの3.2gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(10-6)の3.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.12g、HSi(OCH3)3の0.4g、ジメチルスルホキシドの0.02gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン(東京化成工業社製)の3.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物Xの3.2gを得た。
[例11]化合物XIの合成
(合成例11-1)
200mLのナスフラスコに、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの20g、炭酸カリウムの21.9gを入れ120℃で撹拌し、更にCF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの80gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000と2Nの塩酸を入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(11-1)の29.5gを得た。
(合成例11-1)
200mLのナスフラスコに、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの20g、炭酸カリウムの21.9gを入れ120℃で撹拌し、更にCF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの80gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000と2Nの塩酸を入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(11-1)の29.5gを得た。
(合成例11-2)
500mLフラスコに、下記化合物(11a)の167.8gと、Cs2CO3の32.1gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの40gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の20gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(11-2)の53.4gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(11a)の167.8gと、Cs2CO3の32.1gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの40gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の20gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(11-2)の53.4gを得た。
(合成例11-3)
500mLフラスコに、前記化合物(11-1)の41.8gと、Cs2CO3の9.8gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(11-2)の50gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(11-3)の25.8gを得た。
500mLフラスコに、前記化合物(11-1)の41.8gと、Cs2CO3の9.8gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの500gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(11-2)の50gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(11-3)の25.8gを得た。
(合成例11-4)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(11-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末1.0g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの13.2gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(11-4)の26.9gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(11-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末1.0g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの13.2gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(11-4)の26.9gを得た。
(合成例11-5)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(11-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(11-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(11-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(11-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(11-5)の26.5gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(11-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(11-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(11-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(11-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(11-5)の26.5gを得た。
(合成例11-6)
50mLのナスフラスコに、化合物(11-5)の20g、フッ化ナトリウムの1.2g、AC-2000の20mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの0.9gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(11-6)の17.8gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(11-5)の20g、フッ化ナトリウムの1.2g、AC-2000の20mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの0.9gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(11-6)の17.8gを得た。
(合成例11-7)
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの225gに溶解させた。これに化合物(11-6)の15.0gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.65gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の225gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(11-7)の14gを得た。
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの225gに溶解させた。これに化合物(11-6)の15.0gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.65gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の225gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(11-7)の14gを得た。
(合成例11-8)
DiethylDiallylmalonate(60.0g)、塩化リチウム(23.7g)、水(6.5g)、ジメチルスルホキシド(263g)を加え、160℃で撹拌した。室温まで冷却した後、水を加え、酢酸エチルで抽出した。ヘキサンを有機層に加え、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去することで、下記化合物(11-8)を39.5g得た。
DiethylDiallylmalonate(60.0g)、塩化リチウム(23.7g)、水(6.5g)、ジメチルスルホキシド(263g)を加え、160℃で撹拌した。室温まで冷却した後、水を加え、酢酸エチルで抽出した。ヘキサンを有機層に加え、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去することで、下記化合物(11-8)を39.5g得た。
(合成例11-9)
THF(260mL)、ジイソプロピルアミン(29.8mL)を加えた後、溶液を-78℃まで冷却した。n-ブチルリチウムヘキサン溶液(96.6mL)を加え、0℃まで昇温した。撹拌した後、-78℃まで冷却し、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のTHF溶液を調製した。上記化合物(11-8)(39.5g)をTHF溶液に加え、撹拌した後、臭化アリル(24.1mL)を加えた。0℃に昇温し、1M塩酸(100mL)を加え、THFを減圧留去した。ジクロロメタンで抽出した後、硫酸ナトリウムを加えた。ろ過後、溶媒を留去し、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、化合物(11-9)を45.0g得た。
THF(260mL)、ジイソプロピルアミン(29.8mL)を加えた後、溶液を-78℃まで冷却した。n-ブチルリチウムヘキサン溶液(96.6mL)を加え、0℃まで昇温した。撹拌した後、-78℃まで冷却し、リチウムジイソプロピルアミド(LDA)のTHF溶液を調製した。上記化合物(11-8)(39.5g)をTHF溶液に加え、撹拌した後、臭化アリル(24.1mL)を加えた。0℃に昇温し、1M塩酸(100mL)を加え、THFを減圧留去した。ジクロロメタンで抽出した後、硫酸ナトリウムを加えた。ろ過後、溶媒を留去し、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、化合物(11-9)を45.0g得た。
(合成例11-10)
上記化合物(11-9)(45.0g)をTHF(620mL)に溶解させ、0℃に冷却した。水素化リチウムアルミニウムのTHF溶液(104mL)を加え、撹拌した。水、15%水酸化ナトリウム水溶液を加え、室温で撹拌した後、ジクロロメタンで希釈した。ろ過後、溶媒を留去し、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(11-10)を31.3g得た。
上記化合物(11-9)(45.0g)をTHF(620mL)に溶解させ、0℃に冷却した。水素化リチウムアルミニウムのTHF溶液(104mL)を加え、撹拌した。水、15%水酸化ナトリウム水溶液を加え、室温で撹拌した後、ジクロロメタンで希釈した。ろ過後、溶媒を留去し、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(11-10)を31.3g得た。
(合成例11-11)
アセトニトリル(380mL)、前記化合物(11-10)(31.3g)、トリフェニルホスフィン(64.3g)、四塩化炭素(33.9g)を加え、90℃で撹拌した。濃縮後、酢酸エチル/ヘキサンを加え撹拌した。ろ過、濃縮後、蒸留によって、下記化合物(11-11)を28.2g得た。
アセトニトリル(380mL)、前記化合物(11-10)(31.3g)、トリフェニルホスフィン(64.3g)、四塩化炭素(33.9g)を加え、90℃で撹拌した。濃縮後、酢酸エチル/ヘキサンを加え撹拌した。ろ過、濃縮後、蒸留によって、下記化合物(11-11)を28.2g得た。
(合成例11-12)
マグネシウム(2.36g)にTHF(35mL)、ヨウ素(0.180g)を加えて、室温で撹拌した。前記化合物(11-11)(14.0g)のTHF(35mL)溶液を加え、2時間加熱還流することで、下記化合物(11-12)の溶液を調製した。
マグネシウム(2.36g)にTHF(35mL)、ヨウ素(0.180g)を加えて、室温で撹拌した。前記化合物(11-11)(14.0g)のTHF(35mL)溶液を加え、2時間加熱還流することで、下記化合物(11-12)の溶液を調製した。
(合成例11-13)
1-ブロモ-4-クロロブタン(2.9g)、1-フェニル-1-プロピン(0.20g)、CuCl2(0.05g)を加え0℃で撹拌した。前記化合物(11-12)(24.0mL)を加え撹拌した。1M塩酸を加え、ジクロロメタンで抽出し、硫酸ナトリウムを加えた。ろ過、濃縮後、蒸留によって、下記化合物(11-13)を3.45g得た。
1-ブロモ-4-クロロブタン(2.9g)、1-フェニル-1-プロピン(0.20g)、CuCl2(0.05g)を加え0℃で撹拌した。前記化合物(11-12)(24.0mL)を加え撹拌した。1M塩酸を加え、ジクロロメタンで抽出し、硫酸ナトリウムを加えた。ろ過、濃縮後、蒸留によって、下記化合物(11-13)を3.45g得た。
(合成例11-14)
マグネシウム(0.17g)にTHF(2.6mL)、ヨウ素(14.0mg)を加えて、室温で撹拌した。前記化合物(11-13)(1.41g)のTHF(2.6mL)溶液を加え、2時間加熱還流することで、下記化合物(11-14)の溶液(0.74M)を調製した。
マグネシウム(0.17g)にTHF(2.6mL)、ヨウ素(14.0mg)を加えて、室温で撹拌した。前記化合物(11-13)(1.41g)のTHF(2.6mL)溶液を加え、2時間加熱還流することで、下記化合物(11-14)の溶液(0.74M)を調製した。
(合成例11-15)
CuCl2の0.2g、1-フェニル-1-プロピンの0.1g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの280mL、前記化合物(11-7)の14gを加えた後、前記化合物(11-14)12mLを加えた。室温で撹拌した後、1M塩酸で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去し、AC-6000を加えた。DMF、MeOHで洗浄した後、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(11-15)を1.5g得た。
CuCl2の0.2g、1-フェニル-1-プロピンの0.1g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの280mL、前記化合物(11-7)の14gを加えた後、前記化合物(11-14)12mLを加えた。室温で撹拌した後、1M塩酸で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去し、AC-6000を加えた。DMF、MeOHで洗浄した後、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(11-15)を1.5g得た。
(合成例11-16)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(11-15)の1.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.12g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの1.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物XIの1.1gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(11-15)の1.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.12g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの1.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物XIの1.1gを得た。
[例12]化合物XIIの合成
(合成例12-1)
200mLのナスフラスコに、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの20g、炭酸カリウムの21.9gを入れ120℃で撹拌し、更にCF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの80gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000と2Nの塩酸を入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(12-1)の29.5gを得た。
(合成例12-1)
200mLのナスフラスコに、CF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの20g、炭酸カリウムの21.9gを入れ120℃で撹拌し、更にCF2=CF-O-CF2CF2CF2CH2-OHの80gを加えて、120℃で2時間撹拌した。25℃に戻し、AC-2000と2Nの塩酸を入れ、分液し、有機相を濃縮した。得られた反応粗液をカラムクロマトグラフィにて精製し、下記化合物(12-1)の29.5gを得た。
(合成例11-2)
500mLフラスコに、下記化合物(12a)の419.6gと、Cs2CO3の80.2gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの100gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の50gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(12-2)の124.3gを得た。
500mLフラスコに、下記化合物(12a)の419.6gと、Cs2CO3の80.2gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの100gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(6-1)の50gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(12-2)の124.3gを得た。
(合成例12-3)
500mLフラスコに、前記化合物(12-1)の100gと、Cs2CO3の13.1gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの1000gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(12-2)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(12-3)の20.8gを得た。
500mLフラスコに、前記化合物(12-1)の100gと、Cs2CO3の13.1gと、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの1000gを入れ、80℃で30分撹拌した。別途、前記化合物(12-2)の100gを1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンとクロロホルムの混合溶媒(質量比2:1)30gに溶かした溶液を準備し、当該溶液を、ゆっくりと添加した。次いで、窒素シールを行い、80℃で4時間撹拌した。常温に戻し、2NのHClで反応を停止し、AC-2000および水を用いて洗浄し、抽出した後、60℃で減圧濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィにて精製し、溶媒を留去し、下記化合物(12-3)の20.8gを得た。
(合成例12-4)
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(12-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末1.3g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの17gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(12-4)の27.4gを得た。
還流冷却器を接続した50mLのナスフラスコに、前記化合物(12-3)の25g、フッ化ナトリウムの粉末1.3g、AC-2000の25g、CF3CF2CF2OCF(CF3)COFの17gを加えた。窒素雰囲気下、50℃で24時間撹拌した。室温に冷却した後、加圧ろ過機でフッ化ナトリウム粉末を除去したあと、過剰のCF3CF2CF2OCF(CF3)COFとAC-2000を減圧留去し、下記化合物(12-4)の27.4gを得た。
(合成例12-5)
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(12-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(12-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(12-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(12-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(12-5)の26.5gを得た。
500mLのニッケル製反応器に、CFE-419の250mLを入れ、窒素ガスをバブリングした。酸素ガス濃度が充分に下がった後、窒素ガスで希釈された20体積%のフッ素ガスを1時間バブリングした。前記化合物(12-4)のCFE-419溶液(濃度:10質量%、化合物(12-4):25g)を6時間かけて投入した。フッ素ガスの導入速度(mol/時間)と化合物(12-4)中の水素原子の導入速度(mol/時間)との比が2:1になるように制御した。化合物(12-4)の投入が終わった後、ベンゼンのCFE-419溶液(濃度:0.1質量%、ベンゼン:0.1g)を断続的に投入した。ベンゼンの投入が終わった後、フッ素ガスを1時間バブリングし、最後に窒素ガスで反応容器内を充分に置換した。溶媒を留去し、化合物(12-5)の26.5gを得た。
(合成例12-6)
50mLのナスフラスコに、化合物(12-5)の20g、フッ化ナトリウムの1.5g、AC-2000の20mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの1.2gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(12-6)の17.5gを得た。
50mLのナスフラスコに、化合物(12-5)の20g、フッ化ナトリウムの1.5g、AC-2000の20mLを入れ、窒素雰囲気下、メタノールの1.2gを入れ、50℃で1時間撹拌した。ろ過した後、ろ液をカラムクロマトグラフィにて精製し、化合物(12-6)の17.5gを得た。
(合成例12-7)
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの150gに溶解させた。これに化合物(12-6)の10gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.27gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の150gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(12-7)の9.5gを得た。
100mLの3つ口ナスフラスコ内にて、塩化リチウムの0.18gをテトラヒドロフランの150gに溶解させた。これに化合物(12-6)の10gを加えて氷浴で冷却しながら、水素化ホウ素ナトリウムの2.27gをテトラヒドロフラン120gに溶解した溶液をゆっくりと滴下した。AC-2000の150gを添加し、水で1回、飽和食塩水で1回洗浄し、有機相を回収した。回収した有機相をエバポレータで濃縮し、化合物(12-7)の9.5gを得た。
(合成例12-8)
CuCl2の0.1g、1-フェニル-1-プロピンの0.1g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの180mL、前記化合物(12-7)の9gを加えた後、前記化合物(11-14)9.9mLを加えた。室温で撹拌した後、1M塩酸で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去し、AC-6000を加えた。DMF、MeOHで洗浄した後、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(12-8)を1.3g得た。
CuCl2の0.1g、1-フェニル-1-プロピンの0.1g、1,3-ビストリフルオロメチルベンゼンの180mL、前記化合物(12-7)の9gを加えた後、前記化合物(11-14)9.9mLを加えた。室温で撹拌した後、1M塩酸で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。ろ過後、溶媒を留去し、AC-6000を加えた。DMF、MeOHで洗浄した後、フラッシュカラムクロマトグラフィーを行うことで、下記化合物(12-8)を1.3g得た。
(合成例12-9)
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(12-8)の1.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.15g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの1.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物XIIの1.1gを得た。
100mLのPFA製ナスフラスコに、化合物(12-8)の1.0g、白金/1,3-ジビニル-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサン錯体のキシレン溶液(白金含有量:2%)の0.06g、HSi(OCH3)3の0.15g、ジメチルスルホキシドの0.01gおよび1,3-ビス(トリフルオロメチル)ベンゼンの1.0gを入れ、40℃で10時間撹拌した。反応終了後、溶媒等を減圧留去し、孔径0.2μmのメンブランフィルターでろ過し、下記化合物XIIの1.1gを得た。
[物品の製造および評価]
例1~12で得た各化合物を用いて基材の表面処理を行い、表面層を有する物品を得た。表面処理方法として、各例について下記のドライコーティング法およびウェットコーティング法をそれぞれ用いた。基材としては化学強化ガラスを用いた。得られた物品について、下記の方法で評価した。結果を表1~2に示す。
例1~12で得た各化合物を用いて基材の表面処理を行い、表面層を有する物品を得た。表面処理方法として、各例について下記のドライコーティング法およびウェットコーティング法をそれぞれ用いた。基材としては化学強化ガラスを用いた。得られた物品について、下記の方法で評価した。結果を表1~2に示す。
(ドライコーティング法)
ドライコーティングは、真空蒸着装置(ULVAC社製、VTR-350M)を用いて行った(真空蒸着法)。例1~12で得た各化合物の0.5gを真空蒸着装置内のモリブデン製ボートに充填し、真空蒸着装置内を1×10-3Pa以下に排気した。化合物を配置したボートを昇温速度10℃/分以下の速度で加熱し、水晶発振式膜厚計による蒸着速度が1nm/秒を超えた時点でシャッターを開けて基材の表面への成膜を開始させた。膜厚が約50nmとなった時点でシャッターを閉じて基材の表面への成膜を終了させた。化合物が堆積された基材を、200℃で30分間加熱処理し、AK-225にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する物品を得た。
ドライコーティングは、真空蒸着装置(ULVAC社製、VTR-350M)を用いて行った(真空蒸着法)。例1~12で得た各化合物の0.5gを真空蒸着装置内のモリブデン製ボートに充填し、真空蒸着装置内を1×10-3Pa以下に排気した。化合物を配置したボートを昇温速度10℃/分以下の速度で加熱し、水晶発振式膜厚計による蒸着速度が1nm/秒を超えた時点でシャッターを開けて基材の表面への成膜を開始させた。膜厚が約50nmとなった時点でシャッターを閉じて基材の表面への成膜を終了させた。化合物が堆積された基材を、200℃で30分間加熱処理し、AK-225にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する物品を得た。
(ウェットコーティング法)
例1~12で得た各化合物と、液状媒体としてのC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)とを混合して、固形分濃度0.05%のコーティング液を調製した。コーティング液に基材をディッピングし、30分間放置後、基材を引き上げた(ディップコート法)。塗膜を200℃で30分間乾燥させ、AK-225にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する物品を得た。
例1~12で得た各化合物と、液状媒体としてのC4F9OC2H5(3M社製、ノベック(登録商標)7200)とを混合して、固形分濃度0.05%のコーティング液を調製した。コーティング液に基材をディッピングし、30分間放置後、基材を引き上げた(ディップコート法)。塗膜を200℃で30分間乾燥させ、AK-225にて洗浄することによって、基材の表面に表面層を有する物品を得た。
(評価方法)
<接触角の測定方法>
表面層の表面に置いた、約2μLの蒸留水またはn-ヘキサデカンの接触角を、接触角測定装置(協和界面科学社製、DMo-701)を用いて測定した。表面層の表面における異なる5箇所で測定を行い、その平均値を算出した。接触角の算出には2θ法を用いた。
<接触角の測定方法>
表面層の表面に置いた、約2μLの蒸留水またはn-ヘキサデカンの接触角を、接触角測定装置(協和界面科学社製、DMo-701)を用いて測定した。表面層の表面における異なる5箇所で測定を行い、その平均値を算出した。接触角の算出には2θ法を用いた。
<初期接触角>
表面層について、初期水接触角および初期n-ヘキサデカン接触角を前記測定方法で測定した。評価基準は下記のとおりである。
初期水接触角:
○(良) :105度以上
△(可) :100度以上105度未満。
×(不可):100度未満。
初期n-ヘキサデカン接触角:
○(良) :63度以上
△(可) :60度以上63度未満。
×(不可):60度未満。
表面層について、初期水接触角および初期n-ヘキサデカン接触角を前記測定方法で測定した。評価基準は下記のとおりである。
初期水接触角:
○(良) :105度以上
△(可) :100度以上105度未満。
×(不可):100度未満。
初期n-ヘキサデカン接触角:
○(良) :63度以上
△(可) :60度以上63度未満。
×(不可):60度未満。
<耐摩擦性>
表面層について、JIS L0849:2013(ISO 105-X12:2001)に準拠して往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)を用い、スチールウールボンスター(#0000)を圧力:49kPa、速度:320cm/分で往復させ、1000往復ごとに水接触角を測定した。表面層の水の接触角を測定した。初期接触角に対して、90%を維持していた回数を表1に示す。なお、測定は15000往復を上限として行い、15000往復後の水接触角が初期接触角の90%以上を維持していた場合には、表1中に15000と記載している。
表面層について、JIS L0849:2013(ISO 105-X12:2001)に準拠して往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)を用い、スチールウールボンスター(#0000)を圧力:49kPa、速度:320cm/分で往復させ、1000往復ごとに水接触角を測定した。表面層の水の接触角を測定した。初期接触角に対して、90%を維持していた回数を表1に示す。なお、測定は15000往復を上限として行い、15000往復後の水接触角が初期接触角の90%以上を維持していた場合には、表1中に15000と記載している。
化合物I~VII及び化合物X~XIIのようにポリフルオロポリエーテル鎖が、炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなるブロックA、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなるブロックBとがA-B-Aブロックを構成し、両末端に反応性シリル基が連結している本化合物を用いた表面層は、耐摩擦性がより向上することが明らかとなった。
本化合物を含む表面層を備えた物品は、一例として、下記の製品の部品の一部として使用される光学物品、タッチパネル、反射防止フィルム、反射防止ガラス、SiO2処理ガラス、強化ガラス、サファイアガラス、石英基板、金型金属等として有用である。
製品:カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末(PDA)、ポータブルオーディオプレーヤー、カーオーディオ、ゲーム機器、眼鏡レンズ、カメラレンズ、レンズフィルター、サングラス、医療用器機(胃カメラ等)、複写機、パーソナルコンピュータ(PC)、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネルディスプレイ、保護フィルム、反射防止フィルム、反射防止ガラス、ナノインプリントのテンプレート、金型等。
製品:カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯情報端末(PDA)、ポータブルオーディオプレーヤー、カーオーディオ、ゲーム機器、眼鏡レンズ、カメラレンズ、レンズフィルター、サングラス、医療用器機(胃カメラ等)、複写機、パーソナルコンピュータ(PC)、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、タッチパネルディスプレイ、保護フィルム、反射防止フィルム、反射防止ガラス、ナノインプリントのテンプレート、金型等。
この出願は、2020年2月14日に出願された日本出願特願2020-23320を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
10:下地層付き基材、 12:基材、 14:下地層、
20:物品、 22:表面層
20:物品、 22:表面層
Claims (10)
- 下式(1)で表される、含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-A1-E1-A2-O-Q2-(T)p2 式(1)
ただし、
A1およびA2は、各々独立に炭素数が1~4のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であって、複数あるA1および複数あるA2は、各々独立に同一であっても異なっていてもよく、
E1は、炭素数が5~6のオキシフルオロアルキレン単位からなる(ポリ)オキシフルオロアルキレン基であり、
Q1は(1+p1)価の連結基であり、
Q2は(1+p2)価の連結基であり、
Tは、-Si(R)3-c(L)cであって、複数あるTは互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rは、アルキル基であり、
Lは、加水分解性基または水酸基であり、各Tにおいて複数あるLは互いに同一であっても異なっていてもよく、
p1およびp2は、各々独立に1以上の整数である。 - 下式(2)で表される、請求項1に記載の含フッ素エーテル化合物。
(T)p1-Q1-(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2-O-Q2-(T)p2 式(2)
ただし、
Rf1およびRf2は、各々独立に炭素数が1~4のフルオロアルキレン基であって、Rf1またはRf2が複数ある場合、複数あるRf1またはRf2は互いに同一であっても異なっていてもよく、
Rf3は、炭素数が5~6のフルオロアルキル基であって、Rf3が複数ある場合、複数あるRf3は互いに同一であっても異なっていてもよく、
k1およびk2は、各々独立に1~200の整数であり、
k3は、1~20の整数である。 - 前記式(2)中の(ORf1)k1-(ORf3)k3-(ORf2)k2部分の分子量が、2,000~20,000である、請求項2に記載の含フッ素エーテル化合物。
- k1とk2との比(k1/k2)が0.01~200である、請求項2または3に記載の含フッ素エーテル化合物。
- Rf1およびRf2が、各々独立に炭素数が1~2のフルオロアルキル基である、請求項2~4のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物。
- k3が1である、請求項2~5のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物と、他の含フッ素エーテル化合物とを含む、含フッ素エーテル組成物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物、または請求項7に記載の含フッ素エーテル組成物と、液状媒体とを含有する、コーティング液。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物または請求項7に記載の含フッ素エーテル組成物から形成された表面層を基材の表面に有する、物品。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の含フッ素エーテル化合物、請求項7に記載の含フッ素エーテル組成物、または請求項8に記載のコーティング液を用いて、ドライコーティング法またはウェットコーティング法により、表面層を形成する、物品の製造方法。
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