JP2877166B2 - パーフルオロ(2―プロポキシプロピオン酸)フロリドの製造法 - Google Patents

パーフルオロ(2―プロポキシプロピオン酸)フロリドの製造法

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、パーフルオロ(2−プロポキシプロピオン
酸)フロリドの製造法に関する。更に詳しくは、ヘキサ
フルオロプロペンオキシドを2量化反応させるパーフル
オロ(2−プロポキシプロピオン酸)フロリドの製造法
に関する。
〔従来の技術〕
パーフルオロ(プロピルビニルエーテル)は、フッ素
樹脂あるいはフッ素ゴムを製造するための原料モノマー
として重量であり、これはパーフルオロ(2−プロポキ
シプロピオン酸)フロリド[FPPF]をビニル化すること
により得られている。このFPPFは、ヘキサフルオロプロ
ペンオキシド[HFPO]を2量化することにより製造され
ている。
これら一連の反応工程の内、HFPOの2量化反応物は、
HFPOをオリゴマー化して得られるオリゴマー混合物 の内、m=0のオリゴマーに相当する。
特公昭40−10061号公報には、HFPOのオリゴマー化反
応に際し、HFPOを非プロトン性極性溶媒中で、アルカリ
金属フッ化物の存在下で反応させることが記載されてい
る。しかしながら、この反応では、原料HFPO中にヘキサ
フルオロプロペン[HFP]が含まれている場合には、混
在するHFP自体も反応するので好ましい方法とはいえな
い。
即ち、HFPOはHFPの酸化により製造されているが、そ
の酸化反応物中には原料であるHFPあるいは他の酸化副
生物が混在しており、この反応混合物中からHFPOのみを
分離することは、HFPOとHFPとの沸点などの特性値が近
似しているため困難である。
一方、このようなHFP含有HFPOを原料として用いるFPP
Fの製造法が、特開昭56−5434号公報などに記載されて
いる。この方法では、触媒として固体であるCumX−Cu
m/2X(X:ハロゲン)とニトリル化合物との混合物が用
いられているが、固体触媒成分の使用は取扱上困難を伴
い、また一旦用いられた触媒系を分離して再使用するこ
とができないなどの問題点を有している。
また、特開昭52−156810号公報では、HFPを含有して
もよいHFPOの2量化反応触媒として、テトラ低級アルキ
ル尿素R2NCONR2もしくはそれとHFPOとから誘導されるビ
ス(ジ低級アルキルアミノ)ジフルオロメタンR2NCF2NR
2を用いることが記載されているが、この方法では生成
するFPPFの選択率が低く、また触媒が高価であるという
問題点がみられる。更に、これらの触媒に有機含窒素塩
基を助触媒として加えた触媒系が本出願人などによって
提案されており(特開昭62−175437号公報、同62−1274
2号公報)、生成するFPPFの選択率を上げているが、や
はり用いられる触媒が高価であるという問題を残してい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は、HFPOを2量化反応させFPPFを製造す
るに際し、HFPOとしてHFP含有物を使用することがで
き、しかも廉価で取扱性のよい触媒系を用いながら、高
い選択率でFPPFを与えることのできるFPPFの製造法を提
供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
かかる本発明の目的は、ヘキサフルオロプロペンオキ
シドを2量化反応させるに際し、反応を非プロトン性極
性溶媒中、一般式 (ここで、R1,R2,R4,R5,R7は低級アルキル基であり、R3
は低級アルキル基またはフェニル基であり、R6は水素原
子または低級アルキル基である)で表わされる第3アミ
ンおよび一般式 (ここで、R8,R9は低級アルキル基であり、nは2また
は3である)で表わされるアルキレン尿素化合物よりな
る触媒の存在下で行い、パーフルオロ(2−プロポキシ
プロピオン酸)フロリドを製造することによって達成さ
れる。
反応原料であるHFPOとしては、HFPの酸化反応物であ
って、HFPを約20モル%(約18.5重量%以下)含有する
ものが一般に用いられる。
反応に際しては、上記一般式[I]〜[III]で表わ
される第3アミンおよび上記一般式[IV]で表わされる
アルキレン尿素化合物を触媒として用い、ジエチレング
リコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコール
ジメチルエーテル、アセトニトリル、プロピオニトリ
ル、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジ
メチルスルホキシド、ヘキサメチルホスホルアミドなど
の非プロトン性極性溶媒が用いられる。
触媒の1成分である第3アミンとしては、例えばトリ
エチルアミン、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン
(以上[I]式)、2,6−ジメチルピリジン、2,6−ジ第
3ブチルピリジン、5−プロピル−2,6−ジメチルピリ
ジン(以上[II]式)、2−メチルキノリン(以上[II
I]式)などが用いられる。
これに対して、これらの一般式に含まれないピリジ
ン、N−メチルピペリジンのように4級化速度の大きい
第3アミンは、HFPOと安定な4級塩を形成し、これがHF
POの重合触媒となるため好ましくない。
また、これらの第3アミンと共に触媒の他の1成分と
して用いられる、前記一般式[IV]で表わされるアルキ
レン尿素化合物において、n=2のものは1,3−ジ低級
アルキルエチレン尿素(1,3−ジ低級アルキル−2−イ
ミダゾリジノン)であり、n=3のものは1,3−ジ低級
アルキルプロピレン尿素(1,3−ジ低級アルキル−3,4,
5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン)であ
る。
これらの各触媒成分は、いずれもHFPOに対し、第3ア
ミンが約20〜100モル%となる割合で、またアルキレン
尿素化合物が約5〜20モル%となる割合でそれぞれ用い
られる。助触媒的に作用する第3アミンを用いずに、ア
ルキレン尿素化合物のみを用いた場合には、生成するオ
リゴマーの平均重合度nが3に近くなり、n=2の目的
物の生成割合が大幅に減少するようになる。
HFPOのオリゴマー化反応は、これらの触媒および溶媒
を用いて、約−20〜60℃の温度で、常圧下または加圧下
に行われる。反応終了後は、未反応のガスをパージし、
上層の触媒含有溶媒層と下層の反応生成物層とを分液す
ることにより、目的物たるパーフルオロ(2−プロポキ
シプロピオン酸)フロリドを得ることができる。
〔発明の効果〕
ヘキサフルオロプロペンオキシドをオリゴマー化反応
させ、その2量体たるパーフルオロ(2−プロポキシプ
ロピオン酸)フロリドを製造するに際し、触媒として特
定の第3アミンおよびアルキレン尿素化合物を用いるこ
とにより、ヘキサフルオロプロペンを含有するヘキサフ
ルオロプロペンオキシドを原料として用いた場合にあっ
ても、好選択率で目的物を得ることができる。即ち、オ
リゴマーの平均重合度nが低く、nが2に近いHFPOの2
量体と考えられる目的物が好選択率で得られる。
しかも、用いられる触媒は廉価で取扱性もよく、その
上一旦使用した触媒を含有する反応系を再使用すること
もできる。
〔実施例〕
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例1 撹拌器、ガス導入管、強力冷却コンデンサ、温度計お
よび冷却槽を備えた容量500mlのガラス製反応容器中
に、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン5.7g、ジメ
チルアニリン75gおよびジエチレングリコールジメチル
エーテル75gを仕込み、これにHFPO−HFP(重量比87:1
3)混合物143.2gを4時間かけて導入した(ガス流速約9
0ml/分)。
この間、反応容器の温度は−10〜30℃の間に保つよう
にした。ガス導入後、更に1時間撹拌し、反応容器のコ
ンデンサを室温に戻し、ガス分を冷却トラップに回収し
たところ、次の組成(NMR分析)を有するものが12.3g回
収された。
HFP 72.4重量% FPF 27.6重量% 次に、反応容器を静置して分液させ、その下層を回収
したところ、121.9gの液状物が回収された。これをNMR
分析すると、HFPOのオリゴマー(平均重合度n=2.15)
であって、更にこれをエタノールでエステル化したもの
をガスクロマトグラフィー(検出器TCD)で分析する
と、次の如くであった。
HFPO2量体(FPPF)のエステル 80.8% HFPO3量体のエステル 16.5% HFPO4量体のエステル 0.5% 実施例2 実施例1で使用された触媒−溶媒系(分液された上層
部分)に、再度同じ混合ガス147.8gを4時間かけて導入
した。
回収ガス:11.4g HFP 72.8重量% FPF 27.2重量% また、下層回収液状物(124.4g)について、同様の分
析が行われた。
実施例3 実施例1において、1,3−ジメチル−2−イミダゾリ
ジノンの代わりに、1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒ
ドロ−2(1H)−ピリミジノン6.4gが用いられ、同じ混
合ガス145.7gが4時間かけて導入された。
回収ガス:14.0g HFP 75.7重量% FPF 24.3重量% また、下層回収液状物(106.0g)について、同様の分
析が行われた。
実施例4 実施例1において、ジエチレングリコールジメチルエ
ーテルの代わりに、アセトニトリル75gが用いられ、同
じ混合ガス147.2gが4時間かけて導入された。
回収ガス:10.2g HFP 86.3重量% FPF 13.7重量% また、下層回収液状物(127.3g)について、同様の分
析が行われた。
実施例5 実施例1において、ジメチルアニリンの代わりに、ジ
エチルアニリン75gが用いられ、同じ混合ガス147.3gが
4時間かけて導入された。
回収ガス:12.1g HFP 72.7重量% FPF 27.3重量% また、下層回収液状物(122.5g)について、同様の分
析が行われた。
実施例6 実施例1において、ジメチルアニリンの代わりにトリ
エチルアミン20.2gを用い、またジエチレングリコール
ジメチルエーテル量が150gに変更された上、同じ混合ガ
ス146.7gが4時間かけて導入された。
回収ガス:18.4g HFP 57.6重量% FPF 42.4重量% また、下層回収液状物(100.7g)について、同様の分
析が行われた。
実施例7 実施例1において、ジメチルアニリンの代わりに2,6
−ジメチルピリジン21.4gを用い、またジエチレングリ
コールジメチルエーテル量が150gに変更された上、同じ
混合ガス144.5gが4時間かけて導入された。
回収ガス:8.2g HFP 75.6重量% FPF 24.4重量% また、下層回収液状物(123.9g)について、同様の分
析が行われた。
実施例8 実施例1において、ジメチルアニリンの代わりに2−
メチルキノリン28.6gを用い、またジエチレングリコー
ルジメチルエーテル量が150gに変更された上、同じ混合
ガス146.3gが4時間かけて導入された。
回収ガス:13.2g HFP 66.7重量% FPF 33.3重量% また、下層回収液状物(121.2g)について、同様の分
析が行われた。
実施例9 撹拌器、ガス導入管、温度計および冷却槽を備えた容
量500mlのオートクレーブ中に、1,3−ジメチル−2−イ
ミダゾリジノン5.7g、ジメチルアニリン75gおよびジエ
チレングリコールジメチルエーテル75gを仕込み、0℃
に冷却した。これに、HFPO−HFP(重量比87:13)混合ガ
ス50gを導入し、1時間撹拌した。その後、第2分添と
して、同じ混合ガス50gを導入し、1時間撹拌した後、
更に第3分添として、同じ混合ガス50gを導入し、2時
間撹拌した。
この間、反応容器の温度は0〜10℃の間に保つように
した。反応終了後、ガス分をパージし、オートクレーブ
内の反応混合物を分液ロートに入れ、上層の反応溶媒層
と下層の生成物層とに分液した。
下層回収生成物(120.2g)については、実施例1と同
様の分析が行われた。
実施例10 実施例9で使用された触媒−溶媒系(分液された上層
部分)に、再度混合ガスが同様に分添された。
下層回収生成物(118.5g)については、実施例1と同
様の分析が行われた。
実施例11 実施例5において、反応容器の温度が30〜40℃に変更
された。
下層回収生成物(117.9g)については、実施例1と同
様の分析が行われた。
以上の各実施例2〜11の下層回収液状物について測定
されたHFPOオリゴマーとしての平均重合度nおよびこの
オリゴマーのエチルエステル化物の割合は、次の表1に
示される。
比較例1 実施例1において、1,3−ジメチル−2−イミダゾリ
ジノンの代わりにテトラメチル尿素11.6gを用い、また
ジメチルアニリン量を24.2gに、ジエチレングリコール
ジメチルエーテル量を150gにそれぞれ変更した上、同じ
混合ガス156.3gが4時間かけて導入された。
回収ガス:17.3g HFP 65.2重量% FPF 34.8重量% また、下層回収液状物(119.4g)について、同様の分
析が行われた。
比較例2 実施例1において、ジメチルアニリンを用いずに、1,
3−ジメチル−2−イミダゾリジノン量を11.4gに、また
ジエチレングリコールジメチルエーテル量を150gにそれ
ぞれ変更した上、同じ混合ガス149.8gが4時間かけて導
入された。
回収ガス:16.1g HFP 74.5重量% FPF 25.5重量% また、下層回収液状物(118.7g)について、同様の分
析が行われた。
比較例3 実施例3において、ジメチルアニリンを用いずに、1,
3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリ
ミジノン量を12.8gに、またジエチレングリコールジメ
チルエーテル量を150gにそれぞれ変更した上、同じ混合
ガス146.5gが4時間かけて導入された。
回収ガス:15.3g HFP 80.4重量% FPF 19.6重量% また、下層回収液状物(106.8g)について、同様の分
析が行われた。
以上の比較例1〜3の下層回収生成物について測定さ
れたHFPOオリゴマーとしての平均重合度nおよびこのオ
リゴマーのエチルエステル化物の割合は、次の表2に示
される。
比較例4 実施例1において、ジメチルアニリンの代わりにピリ
ジン15.8gを用い、またジエチレングリコールジメチル
エーテル量を150gにそれぞれ変更した上、同じ混合ガス
146.7gが4時間かけて導入された。
回収ガス:5.1g HFP 70.6重量% FPF 29.4重量% 一方、下層回収混合物は黒褐色粘稠液体であり、これ
をNMR分析したところ、平均重合度n=5.69のオリゴマ
ーを含んでいることが分かった。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘキサフルオロプロペンオキシドを2量化
    反応させるに際し、反応を非プロトン性極性溶媒中、一
    般式 (ここで、R1,R2,R4,R5,R7は低級アルキル基であり、R3
    は低級アルキル基またはフェニル基であり、R6は水素原
    子または低級アルキル基である)で表わされる第3アミ
    ンおよび一般式 (ここで、R8,R9は低級アルキル基であり、nは2また
    は3である)で表わされるアルキレン尿素化合物よりな
    る触媒の存在下で行うことを特徴とするパーフルオロ
    (2−プロポキシプロピオン酸)フロリドの製造法。
  2. 【請求項2】ヘキサフルオロプロペンオキシドとしてヘ
    キサフルオロプロペン含有物が用いられる請求項1記載
    のパーフルオロ(2−プロポキシプロピオン酸)フロリ
    ドの製造法。
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