DE2817366A1 - Alkylperfluor-omega-fluorformylester und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents
Alkylperfluor-omega-fluorformylester und verfahren zu ihrer herstellungInfo
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Description
TZ
OR.-ING. WALTER ABI DR. DIETER F. MORF
DIPL.-PHYS. M. GRITSCHNEDER
Patentanwälte
n 20, April 1978
Postanschrift / Postal Address Postfach 86O1O9, 8OOO München 86
Telefon 98 32 22
Telex: CO) 623992
CR 7757
E.I. DUPONT DE NEMOURS AND COMPANY Wilmington, Delaware 19898, V.St.A.
Alkylperfluor- to -fluorformylester
und Verfahren zu ihrer Herstellung
809843/0945
CR 7757 . 1 20. April 1978
Beschreibung :
Die Erfindung betrifft fluorierte cc-Carboxyl-iij-carbonylfluoride
und ihre Herstellung.
Fluormonomere, die Carboxyl- oder Carboxylester-Gruppen enthalten,
wie sie in der US-PS 3 546 186 vom 8. Dezember 19 70 beschrieben werden, waren schwierig herzustellen. Derartige
Monomere sind nützlich bei der Herstellung von Fluorhomopolymeren oder -copolymeren mit Tetrafluoräthylen. So wäre es
vorteilhaft, Fluormonomere leicht herstellen zu können.
Symmetrische Difluormalonsäure-Verbindungen der Formel CFpQ2,
worin Q. die Bedeutung von COOH, COOAlkyl oder COF haben kann, wurden beschrieben [e.J.P. Fear et al., J.Appl.Chem. , 5_,
589-594 (1955); und J. Heicklen, J.Phys.Chem., 22» 618-627
(1966)]. Ryazanova et al., Zh. Vses.Khim.Obshchest, _17_, No.3,
347-8 (1972), beschreiben Verbindungen der Formel ROOC(CF2)nCOF,
worin η die Bedeutung von 3, 4 oder 6 hat.
Erfindungsgemäss wird eine Verbindung der Formel
COOR CF-.
I 3
CF0-O-CF-9 COF
2 η
geschaffen, worin R Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet und η die Bedeutung von 0 bis 6 hat.
Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung von ROOC-CFp-COF bereitgestellt, das darin besteht:
SO3 mit einer Verbindung der Formel ROOC-CFp-CF--0R , worin
R und R , die gleich oder verschieden sein können, Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, in Kontakt zu bringen.
Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel
1 -
2817368
CR 7757 . ,5-
bereitgestellt, worin R Alkyl rait I bis 6 Kohlenstoffatomen
ist und m die Bedeutung von 1 bis 6 hat, das darin besteht, eine Verbindung der Formel ROOC-CF2-COF, worin R wie vorstehend
definiert ist, mit Hexafluorpropylenoxid in Kontakt zu bringen.
Die erfindungsgemässen Verbindungen sind Fluor enthaltende a-Carboxyl-ω-carbonylfluoride der Formel
COOR CF-,
I I 3
CF2 ξ— CF2-O-CF-
worin R Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, insbesondere Methyl oder Äthyl, ist und η die Bedeutung von 0 bis 6, vorzugsweise
von 0, hat. Besonders bevorzugt ist die Verbindung H3COOC-CF2-COF.
Die erfindungsgemässen Verbindungen, worin η die Bedeutung von 0 hat, werden hergestellt durch Umsetzung von niedrig-Alkyl-ß-alkoxytetrafluorpropionaten
(Wiley, US-PS 2 988 537) mit Schwefeltrioxid unter Bildung der entsprechenden Carboalkoxydifluoracetylfluoride
nach der Gleichung
COOR COOR
CF2-COF
COOR C
CF-CF-OR1 C
II III
Die Verbindungen der Formel III werden anschliessend mit Hexafluorpropylenoxid
umgesetzt unter Bildung der a-Carboxyl-cjrcarbonylf
luoride der Formel V, ivorin m = 1 bis 6, gemäss der
Gleichung
— 2. —
809843/094S
CR 7757 · fa
COOR 0 COOR CF3 j
CP2-COF + CF2-CF-CF3 —>
CF2-^-CF2-O-CF -)—COF .
Ill IV V . .
Die Umsetzung der Verbindungen der Formel ZI mit Schwefeltrioxid ist exotherm, und es sollten Vorkehrungen getroffen werden,
die Reaktionswärme zu verteilen. Eine Methode besteht darin, die Alkoxyester-Verbindung der Formel II in geringen
Mengen zu dem SO3 unter Kühlung durch einen Rückflusskühler
oder durch äussere Kühleinrichtungen zu fügen. Alternativ kann das SO-. in geringen Anteilen zu dem Alkoxyester gefügt
werden, jedoch ist die erstgenannte Arbeitsweise bevorzugt. Die Umsetzung kann auch in kontinuierlicher Weise durchgeführt
werden durch langsames Beschicken der getrennten Reaktionskomponenten in eine gekühlte Reaktionszone, aus der das Produkt
kontinuierlich abgezogen ivird. Schwefeltrioxid kann entweder
in monomerer Form oder in polymerer Form verwendet werden. Vorzugsweise führt man die Umsetzung unverdünnt durch. Jedoch
kann auch in Anwesenheit von Verdünnungsmitteln gearbeitet werden, die gegenüber SO3 relativ inert sind oder die mit
SO3 eine Koppelung eingehen, z.B. Dioxan, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff,
Fluorkohlenstoff-Flüssigkeiten und dergleichen. Die Temperaturen, bei denen die Umsetzung durchgeführt werden
kann, liegen im Bereich von etwa -30°C bis etwa 25O°C, und Temperaturen
von etwa 0 bis l00°C sind bevorzugt. Der Druck stellt keine kritische Variable dar, und Drücke sowohl unter
als auch über dem Atmosphärendruck können angewendet werden. Die molekularen Anteile,, in denen SO3 und die Verbindungen der
Formel II zur Durchführung der Umsetzung zusammengebracht werden können, können stark variieren, wie von etwa 1:20 bis 20:1,
vorzugsweise etwa 2 bis 1„-
Die Umsetzung einer Verbindung der Formel III "mit Hexafluorpropylenoxid
führt man vorzugsweise in Anwesenheit des Fl-^orid-
— 3 —
IQSS43/09&
CR 7757 "7 .
ions als Katalysator durch. Dies erzielt man bequem unter Anwendung
eines geeigneten Fluorids, z.B. eines Alkalimetallfluorids,
wie Caesiumfluorid, Kaliumfluorid; Silberfluorid;
Ammoniumfluorid; eines Tetraalkylainmoniumf luorids (Alkyl mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen), wie Tetramethylammoniumfluorid,
Tetraäthylammoniumfluorid und Tetrabutylammoniumfluorid, und
SuIfoniumfluoriden, wie Benzolsulfoniumfluorid. Der Fluorid-Katalysator
wird gewöhnlich in Verbindung mit einem inerten flüssigen Verdünnungsmittel (vorzugsweise einer organischen
Flüssigkeit) verwendet, in dem das gewählte Fluorid zu mindestens 0,001 % löslich ist. Der Fluorid-Katalysator kann in
Mengen von etwa 0,001 bis etwa 1,0 Moläquivalenten pro Mol der Verbindung der Formel III verwendet werden. Geeignete Verdünnungsmittel
umfassen Äthylenglykoldimethyläther, Diäthylenglykoldimethyläther,
Tetraäthylenglykoldimethyläther und aprotische
!lösungsmittel, wie Acetonitril. Die Umsetzung verläuft etwas exotherm, und es sollten Vorkehrungen zur Verteilung
der Reaktionswärme getroffen werden. Die angewendeten Temperaturen können im Bereich von etwa -50°C bis etwa 2000C liegen,
wobei Temperaturen im Bereich von etwa -10 bis etwa 80 C bevorzugt sind. Der Druck stellt keine kritische Variable dar,
und Drücke von sowohl unter als auch über dem Atmosphärendruck können angewendet werden. Hexafluorpropylenoxid ist über einen
grossen Teil des verwendbaren Temperaturbereichs ein Gas," und Drücke nahe dem Atmosphärendruck sind bevorzugt. Anwendbare
molare Anteile von Hexafluorpropylenoxid zu den Verbindungen
der Formel III können von etwa 1:20 bis etwa 20:1, vorzugsweise etwa 1 zu 1, variieren.
Wie in den Beispielen veranschaulicht, kann mehr als 1 Mol Hexafluorpropylenoxid mit einer Verbindung der Formel III reagieren
unter Bildung von Verbindungen der Formel V, worin m größer als 1 ist. Zur Erzielung von Produkten mit höheren Werten
von m werden höhere molekulare Anteile von Hexafluorpropylenoxid verwendet und höhere Drücke und niedrigere Temperaturen
gewählt. Zur Erzielung von Produkten mit geringeren Wer-
809843/Q9AB
CR 7757 g
ten von m (z.B. 1 oder 2) werden höhere molekulare Anteile der Verbindung der Formel III verwendet und geringere Drücke
und höhere Temperaturen gewählt.
Jede der Verbindungen der Formel I ist eine reaktive organische Verbindung, die gleichzeitig ein Carbonsäureester und ein
Säurefluorid ist. Derartige fluorierte Verbindungen sind selten, und dies versteht sich, da die bekannten Verfahren zur
Synthese von difunktionellen Carbonsäure-Verbindungen leicht Dicarbonsäureester sowie Disäurefluoride ergeben, jedoch fast
nichts aussagen, wie Verbindungen erhalten werden, die sowohl eine Carbonsäureestergruppe als auch eine Carbonylfluoridgruppe
in dem gleichen Molekül enthalten. Bei Durchführung von Reaktionen,
mit Verbindungen der Formel 1 sollte dafür gesorgt werden, ihre leichte Umwandlung in die üblicheren entsprechenden
Dicarbonsäureester oder DicarbonyIfluoride zu verhindern.
Verbindungen der Formel I sind nützlich als Zwischenprodukte bei der Herstellung von neuen fluorsubstituierten polymerisierbaren
olefinischen Verbindungen, die Carbonsäure- oder -estergruppen enthalten. Wie in den Beispielen gezeigt, können
die Verbindungen der Formel I, worin η = 0, umgesetzt werden mit Hexafluorpropylenoxid in Anwesenheit eines Fluoridionen-Katalysators
zur Herstellung der Verbindungen der Formel I, worin η die Bedeutung von 1 bis 6 hat, z.B. der Verbindungen
der Formel V. Ihrerseits können die Verbindungen der Formel V über einem festen basischen Salz, wie Natriumphosphat,
Natriumcarbonat oder Kaliumcarbonat, bei massigen Temperaturen pyrolysiert werden unter Bildung der entsprechenden
polymersierbaren Monomeren der Formel VI gemäss der Gleichung
COOR CFQ COOR CF- I
- · -OF -—Λ CF2CF2O-ScF-CF2-O-^CF=CF2J
VI (ρ = 0 bis 5a s.B, m-1)
809843/094S
CR 7757
Wie in den Beispielen veranschaulicht, können die Momoneren
der Formel VI homopolymerisiert werden zu schweren Ölen, die als Gleit- bzw. Schmiermittel geeignet sind, und können copolymer!
siert werden, beispielsweise mit Tetrafluoräthylen
oder Chlortrifluoräthylen, unter Bildung von zähen, festen Polymeren, die thermoplastisch sind und dazu geeignet sind,
heiß verpresst oder gewalzt zu werden zu Bögen und Filmen bzw. Folien für Umhüllungs- bzw. Verpackungszwecke, als Schutzschichten,
für die eine aussergewöhnliche chemische Stabilität erforderlich ist, und als Ionenaustauschermembranen in Elektrolysezelle^
Diese Polymeren können dargestellt werden durch die sich wiederholende-
Einheit
CP-CF,
CF2-CP2-COOR'
worin ρ die Bedeutung von 0 bis 5 hat, q die Bedeutung von 0 bis 20 hat, wobei die Reste X alle Fluor oder drei Fluor und
einer Chlor darstellen, und R' die Bedeutung von H oder niedrig-Alkyl
hat. Die bevorzugten Copolymeren haben durchschnittliche Zusammensetzungen entsprechend denen, worin ρ 1 oder 2
ist und q 1 bis 9 ist.
In den folgenden Beispielen beziehen sich, falls nicht anders angegeben, Teile auf das Gewicht.
009843/0945
COOCH^
I 3
CF2-COP
40 ml Schwefeltrioxid wurden in einen rait einem Destillierkolben
verbundenen Dreihalskolben, ausgerüstet mit Tropft—
trichter und Thermometer, gefügt. 100 g roher CH3OCF2CF2COOCh
wurden aus dem Trichter in das magnetisch gerührte Schwefeltrioxid mit einer derartigen Geschwindigkeit getropft, dass
ein leichter Rückfluss durch die exotherme Reaktion erhalten wurde. Nach vollständiger Zugabe wurde das Gemisch bei Atmosphärendruck
destilliert. Durch gaschromatographisehe Analyse
zeigte sich, dass das bei 82 bis 86 C destillierende Produkt etwa 69,5 g H3COOC-CF2-COF (85 %) und der Rest hauptsächlich
CHoOSO„F enthielten. Das Gemisch wurde über Natriumfluorid-Pellets
bei etwa 4oO°c/4 mm geleitet, wodurch das CH3OSOpF
umgewandelt wurde in CH3F und NaOSO2F. Reines H3COOC-CF2-COF
wurde anschliessend durch Destillation isoliert.
COOCH3 COOCH3 CF3
CF2-COF + CF2-CF-CF3
CF2-CF2-O-CF-COF
In einen 250 ml Glaskolben, ausgerüstet mit einem Trockeneiskühler und Einlassen für den Zusatz von Gasen, Flüssigkeiten
und Feststoffen, wurden 20 ml Tetraglyme (Tetraäthylenglykoldimethyläther),
6,0 g CsF und 26,3 g rohes H3COOCCF2COF (enthaltend
3 % CH3OSO2F) gefügt. Die Mischung wurde unter 15°C
gehalten, und es wurden 29,2 g Hexafluorpropylenoxid (HFPO)
langsam zugesetzt. Nach beendeter Umsetzung wurden überschüssiges H3COOCCF2COF und HFPO im Vakuum bei 40°C entfernt. Der
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CR 775 7
Rückstand wurde destilliert, und rohes
H3COOC-CF2-Cf2-O-CP(CP3)-COF destillierte bei 75 bis 95°c/4OO ram.
Seine Struktur wurde bestätigt durch:
IR (flüssig): 1900, 1820, 1330, 1250, 1140, 1035 cm"1
PMR (CCl4): 4,04 ppm (Singulett)
PMR (CCl4): 4,04 ppm (Singulett)
FMR (CCl4): +21,6 (Multiplett, 1 F), -82,4 (breites Multiplett,
4 F), -86,3 (Multiplett, 1 F), -119,8 (Multiplett, 2 F), -130 ppm (Multiplett, 1 P)
Ein 150 ml Carius-Rohr wurde mit einem Gemisch von jeweils 0,5 g CsF und KF (im Vakuum bei 400°C getrocknet), 3 ml Tetraglyme,
34,5 g H3COOC-CF2-COF und 60 g HFPO beschickt. Das Rohr
wurde verschlossen und über Nacht bei Raumtemperatur rotiert. Durch Destillation des Reaktionsgemischs erhielt man 15 g
H3COOC-CF2-CF2-O-Cf(CF3)-COF, Kp. 65°C/1OO mm.
H3COOC-CF2-CF2-O-Cf(CF3)-COF, Kp. 65°C/1OO mm.
Analyse für C7H3FnO4:
Berechnet: C 26,10 H 0,94 F 53,09 % Gefunden: 25,87 0,89 53,34 %
COOCH3 COOCH3 CP3
I Csp j I
CP2COF + CF2-CF-CF3 ^ CF2-(-CF2-O-
15 g pulverisiertes Caesiumfluorid wurden in einen 500 ml—
Vierhalskolben gefügt, der anschliessend verstöpselt wurde
mit Ausnahme einer Verbindung zu einer Rohrverzweigung, die mit einer Vakuumpumpe und einem Manometer mit offenem Ende
verbunden war. Es wurde ein Vakuum an den Kolben angelegt,
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CR 7757 Λ*
während mit einem Meeker-Brenner erhitzt wurde, um das Caesiumfluorid
sorgfältig zu trocknen. Nach Abkühlen des Kolbens wurden trockener Stickstoff und anschliessend ein grosser Magnetrührer
zugesetzt. Der Kolben wurde mit einem Thermometer ausgerüstet, erneut evakuiert, mit Stickstoff gefüllt, und
20 ml Tetraglyme und 63 g (0,4 Mol) H3COOCCF2COF wurden zugesetzt.
Der Kolben wurde anschliessend auf -10 C gekühlt, evakuiert und mit Hexafluorpropenepoxxd (HFPO) dreimal auf
einen Druck von 600 mm gefüllt. Es wurde zu rühren begonnen, und der HFPO-Druck wurde automatisch durch einen Vakuumregulator
bei 600 mm gehalten. Das HFPO wurde ständig in einer exothermen Reaktion absorbiert, und es war nötig, zu kühlen, um
die Temperatur bei 0 bis -10 C zu halten. Die Reaktion wurde nach Aufnahme von 140 g (0,84 Mol) HFPO unterbrochen.
Die untere Schicht von 190 g wurde destilliert. Die erhaltenen Produkte sind in der nachfolgenden Tabelle aufgeführt.
Das Verhältnis der gebildeten Produkte kann durch die Temperatur der Reaktion und hauptsächlich durch die Menge des verwendeten
HFPO variiert werden.
— 9 —
8098A3/09iB
Produkte
Formel η = |
°c/mm | Gewicht (g) |
Empirische Formel |
% | Ber. | C | Gef. | ANALYSEN | H | Gef. | % | Ber. | F | Gef. | |
809 | 1 | 69/100 | 11,8 | C7H3F9O4 | 26,10 | 25,87 | 0,89 | 53,09 | 53,34 | ||||||
842 | 2 | 106/100 | 14,9 | C1OH3P15°5 | 24,61 | 24,65 . | Ber. | 0,74 | 58,39 | 58,49 | |||||
3 | 57/θ,3 | 31,3 | C13H3P21°6 | 23,87 | 24,07 | 0,94 | 0,61 | 60,99 | 60,72 | ||||||
«η | 4 | 8O/O,2 | 42,5 | C16H3P27°7 | 23,43 | 23,78 | 0,62 | 0,48 | 62,55 | 62,40 | |||||
5 | 85/0,2 | 24,8 | C19H3F33°8 | 23,14 | 23,51 | 0,46 | 0,52 | 63,58 | 63,29 | ||||||
■6 | 107/0,5 | 5,7 | 0,37 | ||||||||||||
0,31 | |||||||||||||||
CR 7757 _ ^
Die Arbeitsweise des Beispiels 4 wurde wiederholt, wobei jedoch 182 g (1,17 Mol) H3COOCCF2COF verwendet wurden, keine
Kühlung angewendet xvurde (es wurde bei 55 C gearbeitet) und der Zusatz von HFPO nach einer Absorption von 190 g unterbrochen
wurde. Bei der Destillation erhielt man 100 g H3COOCCF2COF, und man erhielt als Produkte 87,5 g (0,27 Mol,
23 %) des Produkts, worin η = 1, 40 g (O,08 Mol, 7 %) des
Produkts, worin η = 2, und 10 g (0,015 Mol, 1,3 %) des- Produkts,
worin η = 3.
CFaCPaOCF(CF3)COP + CF2-CF-CP3 —>
CF2 '
Unter Anwendung der Vorrichtung und der allgemeinen Arbeitsweise des Beispiels 4 wurden 15 g CsF, 20 ml Tetraglyme, 234 g
H3COOCCF2CF2OCF(CF3)COf und 63 g HFPO bei 68°C umgesetzt. Durch
Destillation erhielt man 38 g (0,08 Mol, 11 %) des vorstehenden Produkts, worin η = 2, und 6 g (0,01 Mol, 1 %) des Produkts,
worin η = 3.
Cl)
COOCH3 CF3 CF3 COOCH3 CF3
I I I Na3PO* ! I I
CF2CF2OCFCF2OCFCOf ·>
CF2CF2OCFCF2OCF=Cf2
In das obere Ende eines senkrecht stehenden Quarzrohres von 2,54 cm (1 inch) Durchmesser und 30,5 cm (12 inches) Länge,
das 90 cm feines Granulat von Matriumphosphat (vorgetrocknet
-VL-
809843/09AS
CR 7757
/IS
bei 400 C) enthielt, gerührt mit einer durch einen Motor angetriebenen
zentralen Schnecke aus rostfreiem Stahl, worin
die Granulate durch einen äußeren Ofen vom spaltbaren Typ
auf 235 bis 240°C erwärmt waren, wurden 6,4 g
H3COOCCP2CF2OCF(CP3)CF2OCF(CP3)COf zusammen mit einem langsamen Stickstoffstrom während eines Zeitraums von 9 Minuten eingeleitet. Die Abdämpfe vom Boden des Rohres wurden kondensiert und in einer durch Trockeneis-Aceton gekühlten Falle
gesammelt. Dasflüssige Produkt wurde destilliert, wobei man 3,7 g (67 %) Methyl-3-[2-(trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyD-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionat vom Kp. 98°c/llO mm erhielt.
die Granulate durch einen äußeren Ofen vom spaltbaren Typ
auf 235 bis 240°C erwärmt waren, wurden 6,4 g
H3COOCCP2CF2OCF(CP3)CF2OCF(CP3)COf zusammen mit einem langsamen Stickstoffstrom während eines Zeitraums von 9 Minuten eingeleitet. Die Abdämpfe vom Boden des Rohres wurden kondensiert und in einer durch Trockeneis-Aceton gekühlten Falle
gesammelt. Dasflüssige Produkt wurde destilliert, wobei man 3,7 g (67 %) Methyl-3-[2-(trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyD-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionat vom Kp. 98°c/llO mm erhielt.
Analyse für C9H3F13O4:
Berechnet: C 25,61 H 0,72 F 58,51 %
Gefunden: 25,47 0,81 59,87 %
Gefunden: 25,47 0,81 59,87 %
(2)
CFaCF2COOCH3
Ein Glasrohr, das 2 g Methyl-3[2-(trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyD-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionat
und 0,01 ml einer 6%-igen Lösung von Perfluorpropxonylperoxxd in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
enthielt, wurde im Vakuum verschlossen und über Nacht bei Raumtemperatur rotiert. Beim Entfernen des nichtumgesetzten
Monomeren im Vakuum blieben 0,5 g eines öligen
Homopolymeren mit einer wiederkehrenden Einheit der vorstehenden Formel zurück.
Homopolymeren mit einer wiederkehrenden Einheit der vorstehenden Formel zurück.
- 12 -
809843/0945
CR 7757 (3)
. Ab*
-CF2-CP2■
CF2CF2COOCH3
Ein Glasrohr, das 6 g Methyl-3-[2-(trifluoräthenoxy)-l-Ctrifluormethylj-trifluoräthoxy]—tetrafluorpropionat,
1 g Tetrafluoräthylen und 0,01 ml einer 6%-igen Lösung von Perfluorpropionylperoxid
in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan enthielt, wurde im Vakuum
bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff verschlossen und anschliessend bei Raumtemperatur über Nacht rotiert. Das Gemisch
wurde sehr viskos. Verbleibendes Tetrafluoräthylen wurde entnommen, und weitere 5 g Tetrafluoräthylen und 0,01 ml
der Perfluorpropionylperoxid-Lösung wurden in das Rohr eingeschlossen. Das Rohr wurde 5 Stunden bei Raumtemperatur rotiert
und anschliessend geöffnet. Beim Entfernen der flüchtigen Anteile bei 100 C im Vakuum verblieben 0,6 g eines elastomeren
Copolymeren der vorstehenden wiederkehrenden Einheit, worin q größer als 1 ist=
(4)
- CF-CF2-
CF2
I FCCF3
CF2-CFs-COOH
CF2-CF2
- 13 -
CR 775 7 · /IT ·
Ein 20 ml-Carius-Rohr, das 6,8 g (0,016 Mol) Methyl-3-[2-(trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyl)-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionat,
1,7 g (0,017 Mol) Tetrafluoräthylen, 2 ml 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
und 0,01 ml einer 6%-igen Lösung von Perfluorpropionylperoxid
in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan enthielt,
wurde bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff verschlossen, über Nacht bei Raumtemperatur rotiert und anschliessend geöffnet.
Das feste Produkt wurde abfiltriert und mit Äther gewaschen, wobei man 1,7 g eines elastomeren Copolymeren erhielt.
Das Copolymere wurde bei 25O°C unter einem Druck von 34,45 bar
(500 psi) zu einem Film von 0,076 mm (3 mil) gepresst, der eine starke Infrarot-Ab sorption für Estercarbonyl bei 5,5 yaa
(bzw. u) zeigte. Dieser Film wurde 3 Stunden in einer Lösung von 15 g KOH in 35 g Wasser und 35 g Dimethylsulfoxid (DMSO)
auf 100 C erwärmt. Die Infrarot-Bewertung des resultierenden Films zeigte, dass die Estercarbonyl-Bande ersetzt worden war
durch eine Carbonsäure-Äbsorption (breit bei 2,8 um = u für
-OH und 5,95 mju = u für C=O). Dies bestätigte, dass ein Copolymeres
der vorstehenden wiederkehrenden Einheit erhalten worden war, worin q größer als 1 ist.
(5) COOCH- CP0 COOCH, CP,
ι 3 j 3 j 3 j 3
j CP0(CF0OCF)-COF CF0CP0O(CFCP9O)oCF=CFp :
c. ά. ο /\ ' <- *- c. c. c. ■■
Unter Anwendung der Vorrichtung und der allgemeinen Arbeitsweise des vorstehenden Beispiels A (1) wurden 22 g
H3COOCCF2[Cf2OCF(CF3)]3COF langsam mit Stickstoff über
Na3PO4 bei 235 bis 240°C geleitet. Durch Destillieren des
gewonnen Produkts erhielt man 12 g (61 %) Methyl-3-[2-(2-^trif
luoräthenoxyl -1- |trif luormethyll- trif luoräthoxy )-l- (trif luormethyl
)-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionat vom KP. 71°c/
5,5 mm. Analyse für ci2H3P19°5:
Berechnet C 24,50 H 0,51 F 61,38$
Gefunden 24,28 0,68 6ls44
- 14- -
809843/0945
CR 7757
CD COOCH3 CF3
I I 1)ffaOH
CF2CF2OCFCP2OCF=Cf2
2) HCl
COOK CF3 ;
CF2CF2OCFCF2OCf=CF2 '■
In einem Scheidetrichter wurden 15 g rohes H3COOCCF2CP2OCF(CF3)CF2OCF=Cf2 mit 25 ml 10%-iger wäßriger
NaOH bei Raumtemperatur geschüttelt. Die wässrige Schicht wurde abgetrennt mit kalter konzentrierter HCl angesäuert.
Die untere Schicht, die sich abschied, wurde über wenig Pp^5
destilliert unter Bildung von 10,7 g 3-[2-(Trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyl)-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionsaure
vom
Kp. 53°C/O,25
mm
= 1,3078.
Analyse für CgHF13O4:
Berechnet: C 23,54 H 0,25 F 60,53 %, Neut.Äq. 4O8
Gefunden:
23,80 0,52 61,71 %, Neut.Äq. 407,7
-- CF-CF2 I
0 I
CF2 I
FCCF-I 3 0 I CF2CF2COOH
Ein Glasrohr, das 8,8 g 3-[2-(Trifluoräthenoxy)-l-(trifluormethyD-trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionsaure,
2,2 g Tetrafluoräthylen, 13 ml 1,1,2-Trichlortrifluoräthan und 0,01 ml
einer 6%-igen Lösung von Perfluorpropionylperoxid in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
enthielt, iimrde verschlossen und bei Raumtemperatur 60 Stunden rotierte Gase wurden abgelassen,
- 15 -
8O98A3/094S
CR 7757
und 3 g Tetrafluoräthylen und 0,01 ml einer 6%-igen Lösung
von Perfluorpropionylperoxxd in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
wurden zugesetzt. Das Rohr wurde verschlossen, über Nacht bei Raumtemperatur rotiert und anschliessend geöffnet. Durch Filtrieren
und Waschen mit Äther erhielt man 2,3 g eines ^polymeren mit der vorstehend angegebenen wiederkehrenden Einheit,
worin q größer als 1 ist. Ein gepresster Film zeigte eine starke Infrarot-Absorption für -COOH.
Anwendungsbeispiel C
(1)
(1)
-CF-CF,
2 ^w*2 2 7H
L- 0 -
FCCF-
CF2CF2COOH
Unter Anwendung der allgemeinen Arbeitsweise des Beispiels A(4) wurden sechs 20 ml-Carius-Rohre jeweils mit 0,01 ml einer 6%-igen
Lösung von Perfluorpropxonylperoxid in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
und den jeweiligen Mengen an Methyl-3-[2-("trifluorathenoxy)-1-(trifluormethyl)-trifluoräthoxy]-tetrafluorproplonat
(Vinyläther), Tetrafluoräthylen (TFE) und 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
(Lösungsmittel), die in der nachstehenden Tabelle angegeben sind, beschickt. Die Rohre wurden bei der
Temperatur von flüssigem Stickstoff verschlossen, bei Raumtemperatur über Nacht rotiert, gekühlt und geöffnet. Die jeweiligen
Mengen des Copolymeren erhielt man durch Filtrieren, Waschen mit Äther und Trocknen.
- 16 -
809843/0945
CR 775 7 | Vinyl ather (g) |
. ^U | ■ | Lösungs mittel. (ml) |
Gopoly—' ■ . meres (R) |
Rohr | 30,4 | TFE (g) |
0 | 2,45 | |
A | . 19,5 | 7,2 | 4 | 2,31 | |
B | 18 | 4,6 | ' 5 | 3,01 | |
C | 19 | 5 | 4 | 3,55 | |
D | 12,9 | . 5 | 12 | 2,9 | |
E | 12,8 | 3 | 8 | 2,8 | |
F | 3 | ||||
Die sechs.Copolymeren-Produkte wurden vereint, und es wurde
bei 36O°c/l3 78 bar (2O 000 psi) ein Film gepresst. Nach Hydrolyse
in KOH-H20-DMSO wie in Beispiel A (4) zeigte das Copolymere
ein neutrales Äquivalent von 1500, was bestätigt, dass das Copolymere die durchschnittliche Zusammensetzung,
die durch die vorstehende Formel dargestellt wird, aufwies.
-CF-CF,
L 0
f2 FCCF-
CF2CF2COOH
Ein Glasrohr, das 8,8 g 3-[2-(Trifluoräthenoxy)-l-(trifluortnethyD-trifluoräthoxyj-tetrafluorpropionsäure,
2,2 g Tetrafluoräthylen, 13 ml 1,1,2-Trichlortrifluoräthan und 0,01 ml
einer 6%-igen Lösung von Perfluorpropionylperoxid in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
enthielt, wurde verschlossen und bei Raumtemperatur 60 Stunden rotiert. Die Gase wurden abgelassen.
-. 17 _
8O9843/094S
CR 7757
und 3 g Tetrafluoräthylen und 0,01 ml einer 6%-igen lösung
von Perfluorpropionylperoxid in 1,1,2-Trichlortrifluoräthan
vrarden zugesetzt. Das Rohr wurde verschlossen, über Nacht bei
Raumtemperatur rotiert und anschliessend geöffnet. Durch Filtrieren
und Waschen in Äther erhielt man 2,3 g Copolymeres der vorstehend angegebenen wiederkehrenden Einheit, worin q
größer als 1 ist. Ein gepresster Film zeigte eine starke Infrarot-Absorption für -COOH.
(I) Die Titration von 12,671 g (0,031 Hol) 3-[2-(Trifluoräthenoxy)—1-(trifluormethyl)—trifluoräthoxy]-tetrafluorpropionsäure
auf einen neutralen Endpunkt (Phenolphthalein-Indikator)
mit 15,54 ml 0,2n-Natriumhydroxid zeigte ein Neutral-Äquivalent von 407,69 (Berechnet 408) an. Ein Überschuß von
1 ml O,2n-NaOH wurde zugesetzt, und die Lösung wurde in einem
50 ml-Carius-Rohr gefroren. Anschliessend wurden eine Losung
von 0,25 g Ammoniumpersulfat in 10 ml Wasser, eine Lösung von
O,2 g Na3S2O3-SH2O in 10 ml Wasser und 3,1 g Tetrafluoräthylen
getrennt zugesetzt, wobei vor dem Verschliessen des Rohres gefroren
wurde. Das Rohr wurde über Nacht bei Raumtemperatur rotiert, wobei man eine klare Lösung und etwas festes Polymeres
erhielt. Die Lösung wurde filtriert und angesäuert unter Bildung eines Gels, das grösstenteils in Äther löslich
war. Durch Entfernen des Äthers und Trocknen bei 1000C im Vakuum
erhielt man 3,2g Copolymeres, aus dem ein Film bei 100°c/689 bar (10 000 psi) gepresst wurde. Das Copolymere
absorbierte stark in Infrarot für -COOH (breit 3 pm = μ und
5,7 pm = p).
- 18 -
809843/0945
CR 7757 - 93-
ί - O
f 2
PCCF-
ί 5 O
CP2CP2COONa
Unter Anwendung der allgemeinen Arbeitsweise des Beispiels D(I)
wurde ein 2OO ml-Carius-Rohr, das 6 g (O,O15 Mol) 3-[2-(Trif
luoräthenoxy)-l-(trifluormethyl)-trifluoräthoxy]'-tetrafluorpropionsäure,
neutralisiert mit einem leichten Überschuss an O,2n-Natriumhydroxid, 0,25 g Ammoniumpersulfat in 10 ml Wasser,
0,02 g Na9S9Oo*5H0O In 10 ml Wasser und IO g Tetrafluorathylen
enthielt, über Nacht bei Raumtemperatur rotiert und anschliessend gekühlt und geöffnet. Ein gelartiges Polymeres (Natriumsalz)
wurde durch Filtrieren gev/onnen und im Vakuum bei 100 C getrocknet, wobei man 6,5 g eines Copolymeren der durchschnittlichen
Zusammensetzung erhielt, die vorstehend durch die wiederkehrende Einheit angezeigt ist (Neutral-Äquivalent durch
Titration 1976). Das Filtrat wurde angesäuert unter Bildung eines sauren Copolymeren, das durch Filtrieren gev/onnen und
im Vakuum bei 1OO°C getrocknet wurde (Gewicht 5,8 g).
Zusammenfassend betrifft die Erfindung Alkyl-perfluor- w-fluorformylester
der Formel
COOR
worin R Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ist und η die Bedeutung
von 0 bis 6 (vorzugsweise von 0) hat.
- 19 -
809843/0945
CR 7757 .
Verbindungen, worin η = O, werden hergestellt durch Kontaktieren
von SO3 mit einer Verbindung der Formel ROOC-CFp-CFp-OR .
Verbindungen, worin η = 1 bis 6, werden hergestellt durch Kontaktieren einer Verbindung, worin η = 0, mit Hexaf luor pr opy lenoxid.
Verbindungen, worin η = 1 bis 6, werden hergestellt durch Kontaktieren einer Verbindung, worin η = 0, mit Hexaf luor pr opy lenoxid.
Ende der Beschreibung
- 20 -
809843/0945
Claims (9)
1. Verbindung der Formel
COOR CF^ -
CF-
CF2-O-CF
COF
worin R = Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und
η = 0 bis 6.
η = 0 bis 6.
2. Verbindung nach Anspruch 1, worin η = 0.
3. Verbindung nach Anspruch 1, worin R = Methyl oder Äthyl.
4. Verbindung nach Anspruch 2, worin R = Methyl öder Äthyl.
5. Verfahren zur Herstellung von ROOC-CF2-COF, dadurch
gekennzeichnet , daß man SOo mit einer Ver-
1 1
bindung der Formel ROOC-CF2-CF2-OR , worin R und R , die
gleich oder verschieden sein können, Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, in Kontakt bringt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
man eine Verbindung verwendet, worin R Methyl oder Äthyl ist.
man eine Verbindung verwendet, worin R Methyl oder Äthyl ist.
809843/0945
ORIGINAL INSPECTED
CR 7757 ο
W. *
7. Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Forniel
COOR CFQ
II3
CF0 f— CF0-O-CF
worin R = Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen und m = 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel ROOC-CFp-COF, worin R wie vorstehend
definiert ist, mit Hexafluorpropylenoxid in Kontakt bringt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass man den Kontakt in Anwesenheit des Fluoridions als Katalysator
durchführt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass man das Fluoridion einer Verbindung verwendet, die man
auswählt aus Alkalxmetallfluorid, Ammoniumfluorid und Tetraalkylammoniumfluorid, worin der Alkylrest 1 bis 4 Kohlenstoff
atome aufweist, wobei die Fluorid-Verbindung in einem inerten flüssigen Verdünnungsmittel enthalten ist,
in dem die Fluorid-Verbindung teilweise löslich ist.
809843/09AS
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