JP3035672B2 - 含フッ素芳香族エステル - Google Patents
含フッ素芳香族エステルInfo
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- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
- Lubricants (AREA)
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撥水撥油剤、離型剤、
防汚剤、可塑剤、及び樹脂・金属・木材等の表面改質剤
等として有用であり、又分子内に反応性残基を有するこ
とにより、別のエステル、アミド、塩類等に誘導可能な
合成中間体として有用な新規な含フッ素芳香族エステル
に関する。
防汚剤、可塑剤、及び樹脂・金属・木材等の表面改質剤
等として有用であり、又分子内に反応性残基を有するこ
とにより、別のエステル、アミド、塩類等に誘導可能な
合成中間体として有用な新規な含フッ素芳香族エステル
に関する。
【0002】
【従来の技術及びその課題】従来から、ペルフルオロア
ルキル基、またはペルフルオロアルケニル基を有するア
ルコールから誘導されるエステルは、優れた撥水撥油
性、耐候性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特性を有す
ることが知られている(特開平1−265061,特開
平2−282347)。しかしながら、これら含フッ素
エステルはペルフルオロカーボン鎖を分子内に1鎖しか
有さず、撥水撥油性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特
性が不十分であり、また、樹脂等を表面処理する場合、
樹脂等に対しての密着性が不十分であるという問題点が
あった。
ルキル基、またはペルフルオロアルケニル基を有するア
ルコールから誘導されるエステルは、優れた撥水撥油
性、耐候性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特性を有す
ることが知られている(特開平1−265061,特開
平2−282347)。しかしながら、これら含フッ素
エステルはペルフルオロカーボン鎖を分子内に1鎖しか
有さず、撥水撥油性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特
性が不十分であり、また、樹脂等を表面処理する場合、
樹脂等に対しての密着性が不十分であるという問題点が
あった。
【0003】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した如
き従来技術の課題を解決すべく鋭意研究を重ねてきた。
その結果、芳香環を有するカルボン酸を原料として用い
る場合に、フルオロカーボン鎖の数を自由に変えること
ができ、従来の含フッ素エステルに比べて、安定で高度
に分岐したフルオロカーボン鎖の導入率が高く、優れた
撥水撥油性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特性を示す
とともに、耐久性、密着性等の特性をも有する新規な含
フッ素芳香族エステルが得られることを見出した。更
に、該含フッ素芳香族エステルは、分子内の反応性残基
(例えばカルボキシル基)を、別のエステル、アミド、
塩類等に誘導することができ、基材への対応性が高く、
各種の要求性能を満足でき、更に合成中間体としても有
用であることも見出した。
き従来技術の課題を解決すべく鋭意研究を重ねてきた。
その結果、芳香環を有するカルボン酸を原料として用い
る場合に、フルオロカーボン鎖の数を自由に変えること
ができ、従来の含フッ素エステルに比べて、安定で高度
に分岐したフルオロカーボン鎖の導入率が高く、優れた
撥水撥油性、低摩擦性、摺動性、離型性等の特性を示す
とともに、耐久性、密着性等の特性をも有する新規な含
フッ素芳香族エステルが得られることを見出した。更
に、該含フッ素芳香族エステルは、分子内の反応性残基
(例えばカルボキシル基)を、別のエステル、アミド、
塩類等に誘導することができ、基材への対応性が高く、
各種の要求性能を満足でき、更に合成中間体としても有
用であることも見出した。
【0004】即ち本発明は、一般式(I):
【0005】
【化2】
【0006】(式中、Rfは各々同一又は異なってC6
F11またはC9 F17で表わされるペルフルオロアルケニ
ル基を示し、Rは各々同一又は異なって水素原子または
炭素数1〜3のアルキル基を示し、Arは、置換基を有
してもよいベンゼン環または置換基を有してもよいナフ
タリン環を示す。nは1〜8の整数を示し、mは0〜7
の整数を示し、n+m≦8である。)で表される含フッ
素芳香族エステルに係わる。
F11またはC9 F17で表わされるペルフルオロアルケニ
ル基を示し、Rは各々同一又は異なって水素原子または
炭素数1〜3のアルキル基を示し、Arは、置換基を有
してもよいベンゼン環または置換基を有してもよいナフ
タリン環を示す。nは1〜8の整数を示し、mは0〜7
の整数を示し、n+m≦8である。)で表される含フッ
素芳香族エステルに係わる。
【0007】一般式(I)においてRfはC6 F11また
はC9 F17で表わされるペルフルオロアルケニル基を示
し、2個以上存在する場合には、同一又は異なるもので
ある。この基は一般的にはヘキサフルオロプロペンの二
量体もしくは三量体から誘導される。このようなペルフ
ルオロアルケニル基としては次の構造で表されるものが
例示される。
はC9 F17で表わされるペルフルオロアルケニル基を示
し、2個以上存在する場合には、同一又は異なるもので
ある。この基は一般的にはヘキサフルオロプロペンの二
量体もしくは三量体から誘導される。このようなペルフ
ルオロアルケニル基としては次の構造で表されるものが
例示される。
【0008】
【化3】
【0009】一般式(I)において、Rは水素原子また
は炭素数1〜3のアルキル基を示し、2個以上存在する
場合には同一又は異なるものである。このようなアルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙
げられる。
は炭素数1〜3のアルキル基を示し、2個以上存在する
場合には同一又は異なるものである。このようなアルキ
ル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙
げられる。
【0010】Arは、置換基を有してもよいベンゼン環
または置換基を有してもよいナフタリン環を示す。置換
基としては、メチル基、エチル基、ハロゲン原子(F,
Cl,Br,I)、ニトリル基、ニトロ基、水酸基等が
挙げられ、これらの置換基の数としては、1又は2が好
ましい。
または置換基を有してもよいナフタリン環を示す。置換
基としては、メチル基、エチル基、ハロゲン原子(F,
Cl,Br,I)、ニトリル基、ニトロ基、水酸基等が
挙げられ、これらの置換基の数としては、1又は2が好
ましい。
【0011】nは1〜8の整数を示し、好ましくは1〜
6の整数を示す。mは0〜7の整数を示し、好ましくは
0〜6の整数を示す。また、n及びmはn+m≦8を満
たすものである。
6の整数を示す。mは0〜7の整数を示し、好ましくは
0〜6の整数を示す。また、n及びmはn+m≦8を満
たすものである。
【0012】一般式(I)で表される含フッ素芳香族エ
ステルの製造方法は特に限定的ではないが、簡便な方法
としては以下のような製法例が挙げられる。
ステルの製造方法は特に限定的ではないが、簡便な方法
としては以下のような製法例が挙げられる。
【0013】第一の製法は、一般式(II):
【0014】
【化4】
【0015】(式中、Rfは前記に同じ。)で表される
含フッ素アルコールを酸触媒の存在下で、一般式(II
I): Ar(CO2 R)l (III) (式中、RとArは、前記に同じ。lは1〜8の整数を
示す。)で表される芳香族カルボン酸またはエステルと
反応させる方法である。
含フッ素アルコールを酸触媒の存在下で、一般式(II
I): Ar(CO2 R)l (III) (式中、RとArは、前記に同じ。lは1〜8の整数を
示す。)で表される芳香族カルボン酸またはエステルと
反応させる方法である。
【0016】一般式(II)の含フッ素アルコールの例
としては、p−(ペルフルオロノネニルオキシ)フェニ
ルエチルアルコール、p−(ペルフルオロヘキセニルオ
キシ)フェニルエチルアルコール等が挙げられる。含フ
ッ素アルコールは、例えばp−(ペルフルオロノネニル
オキシ)フェニルエチルアルコールについて例をあげる
と、p−ヒドロキシフェニルエチルアルコールにヘキサ
フルオロプルペンの三量体を塩基性条件下で反応させる
ことより高収量で得られる。
としては、p−(ペルフルオロノネニルオキシ)フェニ
ルエチルアルコール、p−(ペルフルオロヘキセニルオ
キシ)フェニルエチルアルコール等が挙げられる。含フ
ッ素アルコールは、例えばp−(ペルフルオロノネニル
オキシ)フェニルエチルアルコールについて例をあげる
と、p−ヒドロキシフェニルエチルアルコールにヘキサ
フルオロプルペンの三量体を塩基性条件下で反応させる
ことより高収量で得られる。
【0017】一般式(III)で表される芳香族カルボ
ン酸またはそのエステルの例としては、安息香酸、安息
香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、フタ
ル酸、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、
トリメリト酸トリエチル、トリメシン酸、ピロメリット
酸、メリット酸ヘキサメチル、ベンゼンテトラカルボン
酸、トルエンヘキサカルボン酸、ナフタル酸、ナフタリ
ン−1,4,5,8−テトラカルボン酸等が挙げられ、
これらのうちカルボン酸については、そのC1-3 アルキ
ルエステルも用いることができる。
ン酸またはそのエステルの例としては、安息香酸、安息
香酸メチル、安息香酸エチル、安息香酸プロピル、フタ
ル酸、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジエチル、
トリメリト酸トリエチル、トリメシン酸、ピロメリット
酸、メリット酸ヘキサメチル、ベンゼンテトラカルボン
酸、トルエンヘキサカルボン酸、ナフタル酸、ナフタリ
ン−1,4,5,8−テトラカルボン酸等が挙げられ、
これらのうちカルボン酸については、そのC1-3 アルキ
ルエステルも用いることができる。
【0018】上記した製法によれば、本発明化合物は、
一般式(III)で表される芳香族カルボン酸またはエ
ステル1モルに対して、0.1〜20モル、好ましくは
0.1〜10モルの一般式(II)で表される含フッ素
アルコールを酸触媒、例えば塩化水素、濃硫酸、p−ト
ルエンスルホン酸、強酸性イオン交換樹脂等の存在下、
50〜200℃、好ましくは60〜150℃の温度で1
〜48時間程度反応させることにより得られる。この際
所望により、不活性溶媒、例えばベンゼン、トルエン等
を使用してもよい。
一般式(III)で表される芳香族カルボン酸またはエ
ステル1モルに対して、0.1〜20モル、好ましくは
0.1〜10モルの一般式(II)で表される含フッ素
アルコールを酸触媒、例えば塩化水素、濃硫酸、p−ト
ルエンスルホン酸、強酸性イオン交換樹脂等の存在下、
50〜200℃、好ましくは60〜150℃の温度で1
〜48時間程度反応させることにより得られる。この際
所望により、不活性溶媒、例えばベンゼン、トルエン等
を使用してもよい。
【0019】上記製法により得られる化合物についてよ
り具体的に示すと、p−(ペルフルオロノネニルオキ
シ)フェニルエチルアルコールと安息香酸(またはその
エステル)とから、
り具体的に示すと、p−(ペルフルオロノネニルオキ
シ)フェニルエチルアルコールと安息香酸(またはその
エステル)とから、
【0020】
【化5】
【0021】が合成される。
【0022】トリメリット酸(またはそのエステル)か
らは、例えば下記の化合物が合成される。
らは、例えば下記の化合物が合成される。
【0023】
【化6】
【0024】トルエンペンタカルボン酸(またはそのエ
ステル)からは、次式のnが5までの化合物を得ること
ができる。
ステル)からは、次式のnが5までの化合物を得ること
ができる。
【0025】
【化7】
【0026】ナフタル酸(またはそのエステル)から
は、次のようなものが合成される。
は、次のようなものが合成される。
【0027】
【化8】
【0028】(以上、Rf及びRは、前記に同じ)本発
明化合物の第二の製法は、一般式(II):
明化合物の第二の製法は、一般式(II):
【0029】
【化9】
【0030】(式中、Rfは前記と同意義である)で表
される含フッ素アルコールを塩基の存在下で、一般式
(IV): Ar(COX)p (IV) (式中、Xはハロゲン原子であり、pは1〜8の整数を
示す。Arは、前記に同じ。)で表されるカルボン酸ハ
ロゲン化物、または一般式(V): (ROCO)r−Ar−((CO)2 O)q (V) (式中、Rは前記に同じ。rは0〜6の整数を示し、q
は1〜4の整数を示し、r+p≦8である。Arは、前
記に同じ。)で表されるカルボン酸無水物と反応させる
方法である。
される含フッ素アルコールを塩基の存在下で、一般式
(IV): Ar(COX)p (IV) (式中、Xはハロゲン原子であり、pは1〜8の整数を
示す。Arは、前記に同じ。)で表されるカルボン酸ハ
ロゲン化物、または一般式(V): (ROCO)r−Ar−((CO)2 O)q (V) (式中、Rは前記に同じ。rは0〜6の整数を示し、q
は1〜4の整数を示し、r+p≦8である。Arは、前
記に同じ。)で表されるカルボン酸無水物と反応させる
方法である。
【0031】一般式(IV)で表される芳香族カルボン
酸ハロゲン化物の例としては、塩化ベンゾイル、テレフ
タル酸二臭化物、トリメシン酸三塩化物等が挙げられ、
また、一般式(V)で表されるカルボン酸無水物の例と
しては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリ
ット酸二無水物等が挙げられる。
酸ハロゲン化物の例としては、塩化ベンゾイル、テレフ
タル酸二臭化物、トリメシン酸三塩化物等が挙げられ、
また、一般式(V)で表されるカルボン酸無水物の例と
しては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、ピロメリ
ット酸二無水物等が挙げられる。
【0032】上記第二の製法は、一般式(IV)または
一般式(V)で表される芳香族カルボン酸ハロゲン化物
またはカルボン酸無水物1モルに対して、0.1〜20
モル、好ましくは0.1〜10モルの一般式(II)で
表される含フッ素アルコールを塩基性化合物、例えばピ
リジン、トリエチルアミン、炭酸カリウム、塩基性イオ
ン交換樹脂等の存在下、−20〜100℃、好ましくは
−10〜80℃の温度で30〜180分間程度反応させ
ることにより実施できる。この際所望により、不活性溶
媒、例えばベンゼン、トルエン、アセトン、ヘキサン、
ジエチルエーテル等を使用してもよい。
一般式(V)で表される芳香族カルボン酸ハロゲン化物
またはカルボン酸無水物1モルに対して、0.1〜20
モル、好ましくは0.1〜10モルの一般式(II)で
表される含フッ素アルコールを塩基性化合物、例えばピ
リジン、トリエチルアミン、炭酸カリウム、塩基性イオ
ン交換樹脂等の存在下、−20〜100℃、好ましくは
−10〜80℃の温度で30〜180分間程度反応させ
ることにより実施できる。この際所望により、不活性溶
媒、例えばベンゼン、トルエン、アセトン、ヘキサン、
ジエチルエーテル等を使用してもよい。
【0033】上記等の製造法により得られた生成物は、
所望により蒸留、再結晶、、カラムクロマトグラフィー
等によって精製してもよい。
所望により蒸留、再結晶、、カラムクロマトグラフィー
等によって精製してもよい。
【0034】
【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。
【0035】
【実施例1】温度計、攪拌機および還流冷却管を備えた
反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオキシフェニ
ルエチルアルコール57.0g(0.1モル)、安息香
酸メチル13.9g(0.1モル)およびp−トルエン
スルホン酸0.8gを入れ、105−110℃で9時間
加熱攪拌した。
反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオキシフェニ
ルエチルアルコール57.0g(0.1モル)、安息香
酸メチル13.9g(0.1モル)およびp−トルエン
スルホン酸0.8gを入れ、105−110℃で9時間
加熱攪拌した。
【0036】反応生成物をベンゼン300mlに溶か
し、溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩
水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下で加温除去し
た。
し、溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩
水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下で加温除去し
た。
【0037】得られた粗生成物を減圧蒸留に付して、下
記式で示す化合物Iを34.6g得た(収率51%)。
記式で示す化合物Iを34.6g得た(収率51%)。
【0038】化合物Iの物性を以下の表−1に示す。
【0039】化合物I:
【0040】
【化10】
【0041】
【実施例2】温度計、攪拌機、還流冷却管および滴下漏
斗を備えた反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオ
キシフェニルエチルアルコール56.8g(0.1モ
ル)、テレフタル酸ジクロライド10.1g(0.05
モル)、アセトン30mlおよびベンゼン100mlを
入れ、該混合物中へ、トリエチルアミン13.5gをベ
ンゼン30mlに溶かした溶液を、10℃以下に冷却し
つつ滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行
った。
斗を備えた反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオ
キシフェニルエチルアルコール56.8g(0.1モ
ル)、テレフタル酸ジクロライド10.1g(0.05
モル)、アセトン30mlおよびベンゼン100mlを
入れ、該混合物中へ、トリエチルアミン13.5gをベ
ンゼン30mlに溶かした溶液を、10℃以下に冷却し
つつ滴下した。滴下終了後、室温にて12時間攪拌を行
った。
【0042】反応生成物をベンゼン300mlに溶か
し、溶液を5%希塩酸、炭酸水素ナトリウム水溶液、次
いで飽和食塩水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下
で加温除去した。
し、溶液を5%希塩酸、炭酸水素ナトリウム水溶液、次
いで飽和食塩水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下
で加温除去した。
【0043】得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロ
マトに付して、下記式で示す化合物IIを36.7g得
た(収率58%)。化合物IIの物性を以下の表−1に
示す。
マトに付して、下記式で示す化合物IIを36.7g得
た(収率58%)。化合物IIの物性を以下の表−1に
示す。
【0044】化合物II:
【0045】
【化11】
【0046】
【実施例3】温度計、攪拌機、還流冷却管および滴下漏
斗を備えた反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオ
キシフェニルエチルアルコール22.7g(0.04モ
ル)、無水ピロメリト酸4.4g(0.02モル)を入
れ、該混合物中へ、ピリジン10.5gを室温にて滴下
した。滴下終了後、50−55℃で4.5時間攪拌を行
った。
斗を備えた反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオ
キシフェニルエチルアルコール22.7g(0.04モ
ル)、無水ピロメリト酸4.4g(0.02モル)を入
れ、該混合物中へ、ピリジン10.5gを室温にて滴下
した。滴下終了後、50−55℃で4.5時間攪拌を行
った。
【0047】反応生成物をジエチルエーテル300ml
に溶かし、溶液を5%希塩酸、炭酸水素ナトリウム水溶
液、次いで飽和食塩水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を
減圧下で加温除去した。
に溶かし、溶液を5%希塩酸、炭酸水素ナトリウム水溶
液、次いで飽和食塩水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を
減圧下で加温除去した。
【0048】得られた粗生成物をシリカゲルカラムクロ
マトに付して、下記式で示す化合物III−aと化合物
III−bの混合物12.4gを得た(収率45%)。
化合物III−aと化合物III−bの物性を表−1に
示す。
マトに付して、下記式で示す化合物III−aと化合物
III−bの混合物12.4gを得た(収率45%)。
化合物III−aと化合物III−bの物性を表−1に
示す。
【0049】化合物III−a
【0050】
【化12】
【0051】化合物III−b
【0052】
【化13】
【0053】
【実施例4】温度計、攪拌機および還流冷却管を備えた
反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオキシフェニ
ルエチルアルコール14.8g(0.03モル)、メリ
ット酸ヘキサメチル10.6g(0.02モル)、トル
エン20ml、および濃硫酸1mlを入れ、110−1
15℃で5時間加熱攪拌した。
反応容器内に、p−ペルフルオロノネニルオキシフェニ
ルエチルアルコール14.8g(0.03モル)、メリ
ット酸ヘキサメチル10.6g(0.02モル)、トル
エン20ml、および濃硫酸1mlを入れ、110−1
15℃で5時間加熱攪拌した。
【0054】反応生成物をベンゼン300mlに溶か
し、溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩
水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下で加温除去し
た。
し、溶液を炭酸水素ナトリウム水溶液、次いで飽和食塩
水で洗浄し、有機層を分取し溶媒を減圧下で加温除去し
た。
【0055】得られた粗生成物をヘキサン−ベンゼン
(9:1)で抽出し、次いでメタノールで洗浄して、下
記式で示す化合物IVを5.2g得た。化合物IVの物
性を以下の表−1に示す。
(9:1)で抽出し、次いでメタノールで洗浄して、下
記式で示す化合物IVを5.2g得た。化合物IVの物
性を以下の表−1に示す。
【0056】化合物IV:
【0057】
【化14】
【0058】
【表1】
【0059】
【発明の効果】本発明によって提供される含フッ素芳香
族エステルは1分子当たりのフルオロカーボン鎖を自由
に変えることができ、反応性残基(例えばカルボキシル
基)を有するので、高性能の潤滑剤、摺動剤、離型剤、
およびプラスチック、金属、木材等の表面改質剤等とし
て有用なばかりでなく、他の含フッ素エステルやアミド
等に容易に誘導可能であるので合成中間体としても有用
である。
族エステルは1分子当たりのフルオロカーボン鎖を自由
に変えることができ、反応性残基(例えばカルボキシル
基)を有するので、高性能の潤滑剤、摺動剤、離型剤、
およびプラスチック、金属、木材等の表面改質剤等とし
て有用なばかりでなく、他の含フッ素エステルやアミド
等に容易に誘導可能であるので合成中間体としても有用
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 3/00 112 C09K 3/00 112D 3/18 102 3/18 102 C10M 105/54 C10M 105/54 C10N 40:36 (72)発明者 立入 信彦 滋賀県甲賀郡甲西町大池町1番1 株式 会社ネオス内 (56)参考文献 特開 平1−131137(JP,A) 特開 平1−9958(JP,A) 特表 平2−501311(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 69/767 C07C 69/78 C07C 69/83 CA(STN) REGISTRY(STN)
Claims (1)
- 【請求項1】 一般式(I): 【化1】 (式中、Rfは各々同一又は異なってC6 F11またはC
9 F17で表わされるペルフルオロアルケニル基を示し、
Rは各々同一又は異なって水素原子または炭素数1〜3
のアルキル基を示し、Arは置換基を有してもよいベン
ゼン環または置換基を有してもよいナフタリン環を示
す。nは1〜8の整数を示し、mは0〜7の整数を示
し、n+m≦8である。)で表される含フッ素芳香族エ
ステル。
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