JPH0688928B2 - 含フツ素カルボン酸およびその塩 - Google Patents

含フツ素カルボン酸およびその塩

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JPH0688928B2
JPH0688928B2 JP61013523A JP1352386A JPH0688928B2 JP H0688928 B2 JPH0688928 B2 JP H0688928B2 JP 61013523 A JP61013523 A JP 61013523A JP 1352386 A JP1352386 A JP 1352386A JP H0688928 B2 JPH0688928 B2 JP H0688928B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は界面活性剤または撥水撥油剤原料として有用な
新規含フッ素カルボン酸またはその塩およびその製造方
法に関する。
従来の技術および発明が解決しようとする問題点 パーフルオロカーボン鎖を有するカルボン酸塩は界面活
性剤として有用なばかりでなく、撥水撥油剤等の原料と
しても注目され、近年、この種の化合物に関して多くの
研究がなされている。
本発明は界面活性剤および撥水撥油剤原料として有用な
新規含フッ素カルボン酸塩を提供するためになされたも
のである。
問題点を解決するための手段 即し本発明は、一般式(I): RfO(CH2)nCOOH (I) (式中、Rfは炭素数6〜9のペルフルオロアルケニル基
を示し、nは3〜9の数を示す) で表される含フッ素カルボン酸またはその塩に関する。
一般式(I)で表わされる含フッ素カルボン酸またはそ
の塩は、例えば、一般式(II): RfO(CH2)nCH2OH (II) (式中、Rfは炭素数6〜9のペルフルオロアルケニル基
を示し、nは3〜9の数を示す) で表される含フッ素アルコールを有機溶媒中、酸化剤で
酸化することによって対応する含フッ素カルボン酸を調
整し、所望ならばこれを常法に従って塩に変換すること
によって得ることができる。
この場合、有機溶媒としてはアセトン等のケトン、t−
ブチルアルコール、ピリジン、四塩化炭素、クロロホル
ム、ジクロロメタン、イソオクタン、酢酸、無水酢酸等
が例示され、また酸化剤としてはクロム酸または三酸化
クロム等のクロム化合物、過マンガン酸カリウム等のマ
ンガン化合物、四酢酸鉛等の鉛化合物、過ヨウ素酸等の
ハロゲン化合物等が例示される(白金等の触媒を用いる
酸素酸化法を利用してもよい)。
特に好ましい溶媒はアセトンであり、特に好ましい酸化
剤はクロム酸および過マンガン酸カリウムである。
酸化剤の使用量は特に限定的ではないが、例えば三酸化
クロムの場合、式(II)で表わされる含フッ素アルコー
ル1当量に対して2当量以上使用する。
酸化反応は通常、常圧下、室温以下の温度、好ましくは
−10℃〜0℃でおこなう。
得られた含フッ素カルボン酸は所望により適宜アルカリ
で中和してもよい。これらのアルカリは限定的ではな
く、その目的に応じて選定すればよい。中和反応は常套
の手段、例えばアルカリの水溶液、水性分散液、低級ア
ルコール溶液、分散液中に上記カルボン酸を添加混合す
るか、あるいは逆中和を行ってもよい。塩の種類は限定
的ではないが、例えばアルカリ金属(例えばナトリウ
ム、カリウム、リチウム)、アルカリ土類金属(例えば
カルシウム、マグネシウム)、その他の金属またはその
酸化物の塩(例えば亜鉛、錫、アルミニウム、ジルコニ
ウムまたはジルコニル、チタニル塩等)、アンモニウム
塩、各種アミン塩、アルカノールアミン塩、アルキルア
ルカノールアミン塩等が例示される。
前記の含フッ素アルコールは、例えば、一般式(II
I): Rf−F (III) (式中、Rfは炭素数6〜9のペルフルオロアルケニル基
を示す) で表わされるペルフルオロアルケンおよび一般式(I
V): HO(CH2)nCH2OH (IV) (式中、nは3〜9の数を示す) で表わされるアルキレングリコールを塩基性触媒の存在
下、非水溶媒中で反応させることによって調製すること
ができる。
塩基性触媒は脱フッ化水素反応を促進し、生成するフッ
化水素を吸収する水溶性のものであり、好ましい触媒と
してはトリエチルアミン、トリメチルアミン、炭酸カリ
ウム、炭酸ナトリウム等が例示される。
塩基性触媒の使用量は特に限定的ではないが、通常はペ
ルフルオロアルケンに対して2〜1当量、好ましくはほ
ぼ同等量使用する。
非水溶媒としてはアセトニトリル、N,N−ジメチルホル
ムアミド、テトラヒドロフラン、ジグライム、テトラヒ
ドロピラン、ジメチルカルビトール、ジエチルエーテル
等が例示されるが、アセトニトリル、N,N−ジメチルホ
ルムアミドおよびテトラヒドロフランが特に好ましい。
ペルフルオロアルケンとしてはテトラフルオロエチレ
ン、ヘキサフルオロプロペン、およびこれらのオリゴマ
ーが例示される。
テトラフルオロエチレンのオリゴマー(例えば2〜20量
体)は一般に複数のオリゴマーの混合物として得られ、
重合度に基づく分離精製が困難なため、混合物として使
用される。
ヘキサフルオロプロペンのオリゴマーは主として2〜4
量体、通常2量体または3量体として得られ、これらの
オリゴマーは本発明においては好ましいペルフルオロア
ルケンである。
アルキレングリコールとしては炭素数4以上のアルキレ
ングリコール、例えばブチレングリコール、ペンチレン
グリコール、ヘキシレングリコール、オクチレングリコ
ール、デセングリコール等が例示される。好ましいアル
キレングリコールは炭素数4〜20、より好ましくは炭素
数4〜10である。炭素数が4より小さいグリコール、例
えばエチレングリコールやプロピレングリコールでは主
として環化物が得られる。
ペルフルオロアルケンとアルキレングリコールとの反応
割合は特に限定的ではないが、通常は前者1当量に対し
て後者を2当量以上、好ましくは2〜3当量使用するこ
とによって含フッ素アルコールを高収率で得ることがで
き、分離の困難なRfO(CH2)nCH2ORf(式中、Rfおよび
nは前記と同意義)の生成は抑制される(過剰のアルカ
ンジオールは水洗によって容易に系外に除去できる)。
反応は通常、常圧下、室温以下の温度、好ましくは0℃
〜25℃でおこなう。
本発明の原料となる含フッ素アルコール類の例とその物
性値は以下の通りである。
C6F11O(CH25CH2OH b.p 88.0℃/2.5mmHg 無色透明液体 C9F17O(CH23CH2OH b.p 69〜71℃/1mmHg 無色透明液体 C9F17O(CH24CH2OH b.p 108〜109℃/4mmHg 無色透明液体 C9F17O(CH25CH2OH b.p 106〜110℃/4mmHg 無色透明液体 C9F17O(CH29CH2OH b.p 114〜115℃/0.12mmHg 無色透明液体 以下、実施例をあげて本発明を説明する。
実施例1 (1)C9F17O(CH25CH2OHの合成: 撹拌機、温度計、還流冷却器および滴下漏斗を備えたフ
ラスコ(1000ml)にN,N−ジメチルホルムアミド(試薬
一級)500ml、トリエチルアミン0.51モルおよび1,6−ヘ
キサンジオール(試薬特級)1.0モルを仕込み、氷水浴
中でフラスコを5℃に冷却しながらヘキサフルオロプロ
ペン3量体(3種類の異性体混合物(0.5モルを徐々に
滴下し、滴下終了後、撹拌をさらに約8時間続行した。
反応混合物を希塩酸水溶液で十分に洗浄し、次いで水洗
処理を繰り返した後、無水硫酸マグネシウムを用いて乾
燥し、減圧蒸留に付して無色透明液体(106〜110℃/4mm
Hg)130.7gを得た。この留分のガスクロマトグラフィー
純度は90%であった[検出器:FID、カラム(ステンレス
製):長さ;1m、充填材:SE−30、キャリヤーガス:N2
インジェクション温度:190℃、カラム温度:140℃、保持
時間:1.64min] 生成物のIRおよび1H−NMRのデータを
以下に示す。
赤外吸収スペクトル OH基に基づく吸収…3600〜3100cm-1 CH基に基づく吸収…2944,2872cm-1 C=Cに基づく吸収…1614cm-1 CF基に基づく吸収…1360〜1100cm-1 1 H−NMR分析(δppm,内部標準HMDS) 1.38(multiplet 8H) * 2.05(singlet、1H) 3.55(triplet、2H) 3.86(triplet、2H) 10wt%CCl4溶液 *:D2O添加により消失 (2)C9F17O(CH25COOHの合成: (1)と同様の装置を備えたフラスコ(1000ml)に過マ
ンガン酸カリウム処理したアセトン200mlを入れ、アセ
トン氷浴中でフラスコを−5℃以下に冷却しながら、
(1)で調製した含フッ素アルコール0.1モルとJones試
薬55mlを同時に徐々に滴下し、反応液の色が変化しなく
なった後で水2を加えた反応混合物をクロロホルムを
用いて抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて脱水し、
濃縮後、減圧蒸留に付して無色透明液体(103℃〜106℃
/0.15mmHg)37.9gを得た。この留分のガスクロマトグラ
フィー純度は85%であった[検出器:FID、カラム(ステ
ンレス製):長さ;1m、充填材;Thermon−3000、キャリ
ヤーガス:N2、インジェクション温度:200℃、カラム温
度:150℃、保持時間(3.95min]。
生成物のIRおよび1H−NMRのデータを以下に示す。
赤外吸収スペクトル ‐OH及びC-H基に基づく吸収:3600〜2300cm-1 −C=O基に基づく吸収:1719cm-1 C=C基に基づく吸収:1617cm-1 −CF基に基づく吸収:1380〜1100cm-1 1 H−NMR分析(δppm,内部標準TMS) 1.50(multiplet 6H) 2.27(triplet 2H) 3.90(triplet 2H) 11.86(singlet 1H) 10wt%CCl4溶液 実施例2 (1)C6F11O(CH25CH2OHの合成: 撹拌機、温度計、還流冷却器および滴下ロートを備えた
1000mlフラスコに市販の試薬一級1,6−ヘキサンジオー
ル(0.50mol)、トリエチルアミン(0.250mol)および
アセトニトリル100mlを仕込み、フラスコを氷−水温度
に冷却しながら、ペルフルオロ−2−メチル−2−ペン
テン(ヘキサフルオロプロペン2量体の1つ)(0.25mo
l)を徐々に滴下した。滴下終了後、約8時間撹拌を続
け、反応終了後、希塩酸水溶液で充分洗浄し、さらに水
洗を繰り返した後、油分を無水硫酸マグネシウムで乾燥
した。ガスクロマトグラフィー面積比より目的とするア
ルコールの収率は71%であった。一方、副生成物である
両末端をペルフルオロアルケニル基で封鎖された化合物
は8%におさえることができる。乾燥した油分を分別蒸
留にかけ沸点88.0℃/2.5mmHgの目的とする化合物を得
た。該留分を以下の条件のガスクロマトグラフィーにか
け、単一ピークを示すことを確認した。
ガスクロマトグラフィー条件 検出器:FID カラム(ステンレス製):長さ1m、充填材SE-30 キャリアガス:N2 インジェクション温度:170℃ 展開温度:120℃ チャート送り速度:20mm/分 保持時間:2.2分 外 観:無色透明液体(室温) 赤外吸収スペクトル OH基に基づく吸収…3650,3325cm-1 CH基に基づく吸収…2947,2865cm-1 C=Cに基づく吸収…1633cm-1 CF基に基づく吸収…1400〜1100cm-1 1 H−NMR分析(δppm,内部標準物質HMDS) 1.41(multiplet 8H) 3.50(triplet 2H) 4.22(triplet 2H) 4.16(singlet 1H) (2)C9F11O(CH25COOHの合成: (1)と同様の装置を備えたフラスコ(1000ml)に過マ
ンガン酸カリウム処理したアセトン200mlを入れ、アセ
トン氷浴中でフラスコを−5℃以下に冷却しながら、
(1)で調製した含フッ素アルコール0.1モルとJones試
薬55mlを同時に徐々に滴下し、反応液の色が変化しなく
なった後で水2を加えた反応混合物をクロロホルムを
用いて抽出し、無水硫酸マグネシウムを用いて脱水し、
濃縮後、減圧蒸留に付して無色透明液体(13℃〜117℃/
2mmHg)37.9gを得た。この留分のガスクロマトグラフィ
ー純度は85%であった[検出器:FID、カラム(ステンレ
ス製):長さ;1m、充填材;Thermon−3000、キャリヤー
ガス:N2、インジェクション温度:200℃、カラム温度:15
0℃、保持時間:3.30min]。
生成物のIRおよび1H−NMRのデータを以下に示す。
赤外吸収スペクトル OH基及びC-H基に基づく吸収:3600〜2400cm-1 C=O基に基づく吸収:1716cm-1 C=C基に基づく吸収:1638cm-1 C-F基に基づく吸収:1400〜1100cm-1 1 H−NMR分析(δppm、内部標準物質TMS) 1.57(multiplet、6H) 2.30(triplet、2H) 4.20(triplet、2H) 11.80(singlet、1H) 10wt% CCl4溶液中で測定。
発明の効果 本発明によるパーフルオロカーボン鎖を有するカルボン
酸塩は界面活性剤として有用なばかりでなく、撥水撥油
剤等の原料としても有用な新規含フッ素化合物である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式(I): RfO(CH2)nCOOH (I) (式中、Rfは炭素数6〜9のペルフルオロアルケニル基
    を示し、nは3〜9の数を示す) で表される含フッ素カルボン酸またはその塩。
  2. 【請求項2】一般式(II): RfO(CH2)nCH2OH (II) (式中、Rfは炭素数6〜9のペルフルオロアルケニル基
    を示し、nは3〜9の数を示す) で表される含フッ素アルコールを有機溶媒中、酸化剤で
    酸化することを特徴とする、一般式(I): RfO(CH2)nCOOH (I) (式中、Rfおよびnは前記と同意義である。)で表され
    る含フッ素カルボン酸またはその塩の製造方法。
  3. 【請求項3】有機溶媒がアセトン、t−ブチルアルコー
    ル、ピリジン、クロロホルムおよびイソオクタンから選
    択される第2項記載の方法。
  4. 【請求項4】酸化剤がクロム酸または過マンガン酸カリ
    ウムである第2項記載の方法。
  5. 【請求項5】反応を室温以下の温度でおこなう第2項記
    載の方法。
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