JP2001302571A - フルオロアルコールの製造方法 - Google Patents

フルオロアルコールの製造方法

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JP2001302571A JP2000126462A JP2000126462A JP2001302571A JP 2001302571 A JP2001302571 A JP 2001302571A JP 2000126462 A JP2000126462 A JP 2000126462A JP 2000126462 A JP2000126462 A JP 2000126462A JP 2001302571 A JP2001302571 A JP 2001302571A
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豊 古川
Nobumoto Kasahara
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Kazuya Oharu
一也 大春
Shin Tatematsu
伸 立松
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    • C07C29/12Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by hydrolysis of esters of mineral acids
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Abstract

(57)【要約】 【課題】有機溶媒等を用いることなしにR[CF2(C
2nOH]pを製造する。 【解決手段】150℃以上かつゲージ圧力0.4MPa
以上で、CF3(CF2 7(CH22I等のR[CF
2(CH2nX]pに水を液相中で反応させてCF3(C
27(CH22OH等を得る。nは1〜5の整数、X
はヨウ素原子等、pは1以上の整数、Rはp価有機基、
ハロゲン原子等。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、1,1−ジフルオ
ロ−3−ヒドロキシプロピル基を有するフルオロアルコ
ール等の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】分子構造中に1,1−ジフルオロ−3−
ヒドロキシプロピル基(−CF2CH2CH2OH)を有
するCa2a+1(CH22OH(aは1〜23の整数を
示す。)等のフルオロアルコールは、撥水撥油剤、界面
活性剤、離型剤等の中間体として有用な化合物である。
【0003】このフルオロアルコールの製造方法として
は、Ca2a+1(CH221(aは上記と同じ意味を示
し、X1はハロゲン原子を示す。)とアルカリ金属水酸
化物とを反応させてCa2a+1(CH22OHとする方
法があるが、該反応では、Ca2a+1CH=CH2なるオ
レフィン化合物が副生し、目的化合物の収量が低下する
問題がある。
【0004】この問題を解決する方法としてフルオロア
ルキルヨウ化物またはフルオロアルキル臭化物を出発物
質とする下記方法が提案されている。 (1)発煙硫酸またはクロロ硫酸と接触させて硫酸エス
テルを製造し、次いで加水分解する方法(特公昭40−
1905、特公昭58−39135)。(2)N,N−
ジメチルホルムアミド(DMF)の存在下で水と接触さ
せる方法(特公昭52−8807)。(3)重金属イオ
ン触媒の存在下、有機溶剤中、水と接触せる方法(特開
昭63−22040)。(4)ベタイン化合物および水
と反応させる方法(特開平2−142741)。(5)
必要に応じてアルカリ金属成分を担持した固体酸触媒上
で気相で反応させる方法(特開2000−7934
5)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、(1)の方法
で使用する発煙硫酸やクロロ硫酸は腐食性が強く、加水
分解が困難なジアルキルサルフェートや塩素化物が多量
に副生する問題がある。 (2)の方法では、蒸留分離が困難なフルオロアルコー
ルギ酸エステルが副生し、生成物の純度が低下する問題
がある。また、DMFを水洗により除去するためには大
量の廃水が発生する。さらにオレフィン化合物の副生が
避けられない問題がある。
【0006】(3)の方法では、重金属を使用する方法
である問題がある。(4)の方法では、ベタイン化合物
が高価であり、リサイクルも容易でない問題があり、発
生する廃液の問題に加え、コスト的に不利な方法であ
る。(5)の方法では触媒寿命が短かく、高い反応転化
率と高い選択率の維持が困難である問題がある。
【0007】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れた発明であり、取り扱いがしにくい試薬を使用するこ
となく、収率良くフルオロアルコールを製造する方法を
提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者は、基(−CF
2(CH2nX)をある特定条件で水と反応させるだけ
で目的とする基(−CF2(CH2nOH)に変換でき
ることを見い出した。
【0009】すなわち本発明は、150℃以上かつゲー
ジ圧力0.4MPa以上で、下式1で表される化合物に
水を液相中で反応せしめることを特徴とする下式1aで
表されるフルオロアルコールの製造方法を提供する。 R[CF2(CH2nX]p ・・・式1 R[CF2(CH2nOH]p・・・式1a (ただし、nは1〜5の整数を示し、Xは塩素原子、臭
素原子またはヨウ素原子を示し、pは1以上の整数を示
し、Rはp価有機基を示し、pが1である場合のRは、
水素原子またはハロゲン原子であってもよい。)
【0010】
【発明の実施の形態】式1で表される化合物において、
原料入手の観点からnは2であることが好ましい。また
Xは、臭素原子またはヨウ素原子が一般的であるが、原
料入手および反応性の観点からヨウ素原子が好ましい。
−CF2(CH2nXで表される基の具体例としては、
後述する具体例中に示す基が挙げられる。
【0011】pはRに結合する−CF2(CH2nXで
表される基の個数を示す。−CF2(CH2nXで表さ
れる基は、p価有機基に結合する基である。pは1また
は2であることが好ましい。式1におけるRはp価有機
基であり、有機基とは炭素原子を1個以上含む基をい
う。Rは、本発明の反応の前後において変化しない基で
あることから、p価有機基は、本発明の反応において変
化しうる構造が存在しない基であり、−CF2(CH2
nXなる構造、エステル結合、アミド結合等が存在しな
いp価有機基であるのが好ましい。
【0012】さらにp価有機基としては、p価飽和炭化
水素基またはp価ハロゲン化飽和炭化水素基が好まし
く、式1で表される化合物の入手しやすさの観点から、
p価ハロゲン化飽和炭化水素基が特に好ましい。p価ハ
ロゲン化飽和炭化水素基としては、p価フッ素化飽和炭
化水素基が好ましく、特にp価飽和炭化水素基中の全て
の水素原子がフッ素原子に置換された基(すなわち、p
価ペルフルオロ飽和炭化水素基)が好ましい。Rは直鎖
構造であっても分岐構造であっても部分的に環構造を有
する構造であってもよい。
【0013】また、式1におけるpが1である場合のR
は、1価有機基であっても、水素原子またはハロゲン原
子であってもよく、1価有機基またはハロゲン原子であ
るのが好ましい。1価有機基としては、アルキル基、ハ
ロゲン化アルキル基、ハロゲン化(エーテル性酸素原子
含有アルキル)基が好ましく、ペルフルオロアルキル基
またはペルフルオロ(エーテル性酸素原子含有アルキ
ル)基が特に好ましい。
【0014】さらに、式1で表される化合物としては、
下式2で表される化合物、下式3で表される化合物、ま
たは下式4で表される化合物であるのが、目的化合物が
有用でありかつ反応性に優れるため好ましい。
【0015】 Cm2m+1(CH2nX・・・式2 X(CH2n(CF2k(CH2nX・・・式3 F[CF(CF3)CF2O]rCF2CF2(CH2nX・・・式4 ただし、nおよびXは上記と同じ意味を示す。mは1〜
18の整数を示し、6〜16の整数が好ましい。kは1
〜10の整数を示し、3〜8の整数が好ましい。rは0
〜10の整数を示し、0〜3の整数が好ましい。
【0016】また、式2および式4中のXは、それぞ
れ、臭素原子またはヨウ素原子が好ましく、式3中のX
はヨウ素原子が好ましい。また、式2中のCm2m+1
で表される基は、直鎖構造または分岐構造であるのが好
ましい。分岐構造である場合には、分岐部分が該基の末
端部分に存在するのが好ましく、特に(CF32CF−
構造を必須とするのが好ましい。
【0017】式1で表される化合物の具体例としては、
つぎの例が挙げられる。 CF3(CF25CH2I、 CF3CH2CH2I、 CF3(CF27CH2I、 CF3(CF22CH2CH2I、 CF3(CF25CH2CH2I、 CF3(CF27CH2CH2I、 CF3(CF29CH2CH2I、 CF3(CF211CH2CH2I、 (CF32CF(CF24CH2CH2I、 CF3(CF27CH2CH2Br、 ICH2CH2(CF24CH2CH2I、 ICH2CH2(CF26CH2CH2I、 BrCH2CH2(CF26CH2CH2Br、 F[CF(CF3)CF2O]3CF2CF2CH2CH
2I。
【0018】これらの化合物は、公知の化合物である
か、J.Org.Chem.,23,1166(195
8)等に記載される公知の製造方法により容易に入手で
きる。
【0019】本発明においては、150℃以上かつゲー
ジ圧力0.4MPa以上で、式1で表される化合物に水
を液相中で反応させる。本発明の反応は、オートクレー
ブ中に水と原料を仕込み、これを特定の高温高圧条件に
する方法、または、反応器に水を仕込んでおき、連続的
または断続的に式1で表される化合物を添加し、連続的
または断続的に式1aで表されるフルオロアルコールを
抜き出す方法、により実施できる。
【0020】本発明の反応は、高温高圧水を用いて液相
中で反応を行う点に特徴があり、該反応は、いわゆる亜
臨界状態での反応である。さらに、本発明の反応は、反
応温度150以上375℃未満、かつ、反応温度におけ
る水の蒸気圧以上の圧力(すなわちゲージ圧力0.4〜
22.1MPa)で実施するのが好ましく、特に反応温
度180〜300℃、かつ、ゲージ圧力1〜10MPa
で実施するのが好ましい。
【0021】反応温度と反応圧力が高くなりすぎると、
超臨界領域となるために液相での反応は実施できず、原
料の分解反応が容易に起こり、副生物の生成が多くなる
問題もある。また、反応温度と反応圧力が低くなりすぎ
ると、反応速度が低下する問題がある。
【0022】反応時間は温度により異なるが、0.1〜
20時間が好ましく、特に0.5〜10時間が好まし
い。原料および生成物を連続的または半連続的に供給
し、かつ、抜き出す方法で反応を行う場合の反応時間
(滞留時間)は、0.01〜3時間が好ましい。
【0023】式1で表される化合物に水を反応させると
きの水は、反応基質として作用するとともに、反応媒体
としても作用し、本発明の反応を円滑に進行させると考
えられる。また、本発明の反応においては、気相中での
副反応が起こることを防ぐのが好ましいことから、水の
量は、本発明の反応条件において水の全量が気体になら
ないような量にするのが好ましい。水の量は、化学量論
的には式1で表される化合物中のXのモル量に対して1
倍モルであるが、Xに対して過剰量を用いるのが好まし
い。水の量は通常の場合、Xのモル量に対して10倍モ
ル以上を用いるのが好ましく、10〜10000倍モル
を用いるのが好ましい。反応に用いる水の量は、反応装
置等の経済的観点も考慮し適当な量を選択すればよい。
【0024】本発明の反応の反応系中には、式1で表さ
れる化合物および水のみを存在させれば目的とする反応
は充分に進行しうるが、必要に応じて反応を円滑に進行
させる目的で、式1で表される化合物および水以外の添
加剤を反応系中に存在させてもよい。添加剤としては、
反応により副生するHX(Xは、式1における意味と同
じ意味)を捕捉する目的で添加する受酸剤が挙げられ
る。受酸剤としては、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化銅等の金
属酸化物や、亜鉛、鉄等の金属が例示される。これらの
添加剤は反応液中に存在させてもよく、反応器内のガス
部分に存在させてガス部分で生成するHXを捕捉させて
もよい。
【0025】また、本発明の反応は、反応系中に有機溶
剤を存在させずに反応を実施するのが好ましい。有機溶
剤を存在させずに反応を行いうることから、本発明の反
応は環境上有利であり、溶剤に由来する副生成物の生成
を抑制でき、また、後処理時に溶媒を除去する必要がな
い利点を有する。
【0026】本発明の反応により、式1で表される化合
物は水と反応して式1aで表される化合物になる。式1
a中のn、p、およびRは、それぞれ式1におけるn、
p、およびRと同じである。式1で表される化合物とし
て式2で表される化合物を用いた場合には下式2aで表
される化合物が、式3で表される化合物を用いた場合に
は下式3aで表される化合物が、式4で表される化合物
を用いた場合には下式4aで表される化合物が生成す
る。ただし、式2a、式3a、および式4a中のm、
n、k、およびrは、それぞれ対応する式2、式3、お
よび式4における意味と同じ意味を示す。
【0027】 Cm2m+1(CH2nOH ・・・式2a、 HO(CH2n(CF2k(CH2nOH・・・式3a、 F[CF(CF3)CF2O]rCF2CF2(CH2nOH・・・式4a。
【0028】式1aで表される化合物の具体例として
は、下記化合物が挙げられる。 CF3(CF25CH2OH、 CF3CH2CH2OH、 CF3(CF27CH2OH、 CF3(CF23CH2CH2OH、 CF3(CF25CH2CH2OH、 CF3(CF27CH2CH2OH、 CF3(CF29CH2CH2OH、 CF3(CF211CH2CH2OH、 (CF32CF(CF24CH2CH2OH、 CF3(CF27CH2CH2OH、 HOCH2CH2(CF24CH2CH2OH、 HOCH2CH2(CF26CH2CH2OH、 HOCH2CH2(CF26CH2CH2OH、 F[CF(CF3)CF2O]3CF2CF2CH2CH2
H。
【0029】上記反応の生成物は、そのまま次の反応に
用いてもよいが、通常の場合には精製して高純度のもの
とするのが好ましい。精製方法としては、蒸留、水蒸気
蒸留、抽出、再結晶、カラムクロマトグラフィ等の手段
が挙げられる。
【0030】本発明の製造方法は、同様の高温高圧条件
において下式5で表される基を有する物質に水を液相中
で反応させて下式5aで表される基を有する物質を形成
させる方法、としうる。式5で表される基を有する物質
としては、上記の式1で表される化合物とともに、式5
で表される基が結合した担体や膜等が挙げられる。式5
で表される基が結合した担体や膜からは、下式5aで表
される基が結合した担体や膜等が生成する。この場合の
製造条件等は、式1で表される化合物における該条件と
同様である。 −CF2(CH2nX ・・・式5、 −CF2(CH2nOH・・・式5a。
【0031】本発明の方法で得られる式1aで表される
化合物は、撥水撥油剤、界面活性剤、離型剤、医農薬等
の中間体として有用な化合物である。
【0032】
【作用】本発明の反応のメカニズムは必ずしも明らかで
はないが、本発明の条件下では、高温で、高圧の水が、
イオン積が増大させ電解質溶媒として作用するため、−
CF2(CH2nXを加水分解するイオン性反応を起こ
しうると考えられる。
【0033】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されない。例1〜2は本
発明に係る実施例であり、例3は比較例である。
【0034】[例1]脱気した内容積66mLのハステ
ロイC22製オートクレーブに、CF3(CF27(C
22I(0.5g)、イオン交換水(20g)を仕込
んだ後に300℃に昇温し、ゲージ圧力9.2MPa
で、4時間反応を行った。反応終了後、反応混合物にエ
ーテル(20mL)を入れた。2層分離後、エーテル層
に硫酸マグネシウム(0.2g)を入れ、つぎに硫酸マ
グネシウムをろ過により除去し生成物を得た。生成物の
同定を1H−NMR、19F−NMRにより、生成物の定
量をガスクロマトグラフィ(以下、GCと記す)により
行った結果、CF3(CF27(CH22Iの転化率は
91%であり、CF3(CF27(CH22OHの選択
率は70%であった。
【0035】[例2]CF3(CF27(CH22Iを
2g、イオン交換水を40g、反応温度を270℃かつ
ゲージ圧力を6.3MPaに変更したこと以外は、例1
と同様に反応を行った。生成物を分析した結果、CF3
(CF27(CH22Iの転化率は83%であり、CF
3(CF27(CH22OHが選択率は85%であっ
た。
【0036】[例3]CF3(CF27CH2CH2
(52g)、DMF(47g)、水(2.5g)を20
0mLの振とう管に仕込み、140℃で6時間振とうし
た。その後、水(12g)を加え110℃でさらに12
時間振とうした。反応混合物を50℃に冷却後、水(5
0mL)で洗浄して油層を生成物として得た。生成物を
GCで分析した結果、CF3(CF27CH2CH2Iの
転化率は99%であり、CF3(CF27CH2CH2
Hの選択率は65%、CF3(CF27CH2CH2OC
OHの選択率は5%であった。さらに生成物中には、C
3(CF27CH=CH2が20%副生しており、DM
Fも大量に含まれていた。さらに、90℃の水(100
mL)で4回洗浄を行ってDMFを除こうとしたが、生
成物中にはDMFが0.5%残っていた。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、反応基質および反応溶
媒としての水を用いて、これを特定の高温高圧条件で反
応させることにより、目的とするフルオロアルコールを
製造できる。また、本発明の方法によれば、収率良くフ
ルオロアルコールを得ることができる。本発明の反応
は、入手や取り扱いが困難な試薬や、高価な試薬を用い
ることなしに実施できることから、工業的製造方法とし
て採用しうる優れた方法である。また、本発明の方法は
有機溶媒を使用せずに実施できることから、廃液を処理
する必要もない、環境上有利な方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立松 伸 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC41 BB70 BC11 BC14 BE60 FE11 FE71 FE74 FG29 GP01 GP10 GP20

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】150℃以上かつゲージ圧力0.4MPa
    以上で、下式1で表される化合物に水を液相中で反応せ
    しめることを特徴とする下式1aで表されるフルオロア
    ルコールの製造方法。 R[CF2(CH2nX]p ・・・式1 R[CF2(CH2nOH]p・・・式1a (ただし、nは1〜5の整数を示し、Xは塩素原子、臭
    素原子またはヨウ素原子を示し、pは1以上の整数を示
    し、Rはp価有機基を示し、pが1である場合のRは、
    水素原子またはハロゲン原子であってもよい。)
  2. 【請求項2】式1で表される化合物が下式2で表される
    化合物であり、式1aで表される化合物が下式2aで表
    される化合物である請求項1に記載の製造方法。 Cm2m+1(CH2nX ・・・式2 Cm2m+1(CH2nOH・・・式2a (ただし、mは1〜18の整数を示し、nおよびXは上
    記と同じ意味を示す。)
  3. 【請求項3】式1で表される化合物が下式3で表される
    化合物であり、式1aで表される化合物が下式3aで表
    される化合物である請求項1に記載の製造方法。 X(CH2n(CF2k(CH2nX ・・・式3 HO(CH2n(CF2k(CH2nOH・・・式3a (ただし、kは1〜10の整数を示し、nおよびXは上
    記と同じ意味を示す。)
  4. 【請求項4】式1で表される化合物が下式4で表される
    化合物であり、式1aで表される化合物が下式4aで表
    される化合物である請求項1に記載の製造方法。 F[CF(CF3)CF2O]rCF2CF2(CH2nX ・・・式4 F[CF(CF3)CF2O]rCF2CF2(CH2nOH・・・式4a (ただし、rは0〜10の整数を示し、nおよびXは上
    記と同じ意味を示す。)
  5. 【請求項5】150℃以上かつゲージ圧力0.4MPa
    以上で、下式5で表される基を有する物質に水を液相中
    で反応させて下式5aで表される基を有する物質を形成
    させることを特徴とする式5aで表される基を有する物
    質の製造方法。 −CF2(CH2nX ・・・式5 −CF2(CH2nOH・・・式5a (ただし、nは1〜5の整数を示し、Xは塩素原子、臭
    素原子またはヨウ素原子を示す。)
  6. 【請求項6】150〜340℃かつゲージ圧力0.4〜
    22.1MPaで水を反応せしめる請求項1〜5のいず
    れかに記載の製造方法。
  7. 【請求項7】有機溶媒を用いることなく反応を行う請求
    項1〜6のいずれかに記載の製造方法。
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