JPH08231462A - パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライド及びその誘導体の製造方法 - Google Patents

パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライド及びその誘導体の製造方法

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JPH08231462A
JPH08231462A JP7037999A JP3799995A JPH08231462A JP H08231462 A JPH08231462 A JP H08231462A JP 7037999 A JP7037999 A JP 7037999A JP 3799995 A JP3799995 A JP 3799995A JP H08231462 A JPH08231462 A JP H08231462A
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JP
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perfluoroalkylcarboxylic acid
acid fluoride
perfluoroalkylcarboxylic
fluoride
acid
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JP7037999A
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Shoichi Tabuchi
昭一 田淵
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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Publication date
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 (1)リン、モリブデン及びスズの元素の化
合物の群からなる触媒の1種以上の存在下、液相で、パ
ーフルオロアルキルアイオダイドを、50〜70%の三
酸化硫黄を溶解含有する発煙硫酸と反応させ、パーフル
オロアルキルカルボン酸フルオライドを得、(2)工程
(1)から得られた反応混合物をパーフルオロアルキル
カルボン酸フルオライドが含まれる有機相と硫酸を主体
とした無機相とに分離し、(3)前記有機相を精留し、
パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドを得るこ
とを特徴とするパーフルオロアルキルカルボン酸フルオ
ライドの製造方法。 【効果】 高純度かつ高収率にパーフルオロアルキルカ
ルボン酸フルオライド及びその誘導体を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、パーフルオロアルキル
カルボン酸フルオライド及びその誘導体の製造方法に関
する。さらに詳しくは、本発明は、パーフルオロアルキ
ルアイオダイドから、パーフルオロアルキルカルボン酸
フルオライド及びその誘導体を高純度、高収率で得る製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明のパーフルオロアルキルカルボン
酸フルオライド及びその誘導体は、高い界面活性を有す
ると共に、耐熱性、耐酸化性、耐薬品性等を有すること
が広く知られている。これらの特性を利用してパーフル
オロアルキルカルボン酸フルオライド及びその誘導体
は、フルオロオレフィンの重合用乳化剤或いは界面活性
剤、撥水撥油剤として工業的に広く利用されている。
【0003】前記誘導体の主要なものであるパーフルオ
ロアルキルカルボン酸は、パーフルオロアルキルカルボ
ン酸フルオライドを加水分解することによって得られる
ことは一般的に知られている。従来、パーフルオロアル
キルカルボン酸フルオライドの製造法としては、対応す
るカルボン酸クロライドの電解フッ素化による方法が報
告されているが、その収率が20〜25%と低く工業的
に著しく不利である。また、15〜45%の発煙硫酸を
用いて反応を行い、パーフルオロアルキルカルボン酸フ
ルオライドが含まれる相と硫酸や三酸化硫黄などが含ま
れる相とに液液分離した後に、分離したパーフルオロア
ルキルカルボン酸フルオライドが含まれる相を加水分解
してパーフルオロアルキルカルボン酸に変え精留分離す
る方法(特公平2−61446号公報)があるが、分離
したパーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドが含
まれる相を精留せずに直接加水分解するために、多くの
不純物が生成されてしまう。そのため、精留設備が複雑
化し、精留が非常に困難な状況になる。また、155℃
の高温で反応が行われるため反応容器の腐食が著しくな
り、低温で行うと転化率、収率が低下する。この問題を
改善するために、パーフルオロアルキルカルボン酸フル
オライドをリン化合物存在下に、10〜60%の発煙硫
酸と反応させ、液液分離後に生成パーフルオロアルキル
カルボン酸フルオライドを精留分離した後、加水分解し
て純度の高いパーフルオロアルキルカルボン酸を得る方
法が提案されている(特開昭58−152839号公
報)。しかしながら実例としては30%の発煙硫酸のみ
使用され、その生成パーフルオロアルキルカルボン酸フ
ルオライドを精留する時にはやっかいな不純物パーフル
オロアルキルカルボン酸が精留残査に不純物として残り
収率の低下をまねく。また、精留残査中のパーフルオロ
アルキルカルボン酸を回収するためには精密精留が必要
でありプロセス的に非常に難しくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術のパーフルオロアルキルカルボン酸フルオライ
ドの製造方法が有していた問題点を解消することによ
り、高純度かつ高収率にパーフルオロアルキルカルボン
酸フルオライド及びその誘導体を製造できる工業的製造
方法を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、(1)リン、
モリブデン及びスズの元素の化合物の群からなる触媒の
1種以上の存在下、反応温度50〜200℃で液相で、
一般式 RfIで表されるパーフルオロアルキルアイオ
ダイドを、50〜70%の三酸化硫黄を溶解含有する発
煙硫酸と反応させ、一般式 R’fCOFで表されるパ
ーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドを得、
(2)工程(1)から得られた反応混合物をパーフルオ
ロアルキルカルボン酸フルオライドが含まれる有機相と
硫酸を主体とした無機相とに分離し、(3)パーフルオ
ロアルキルカルボン酸フルオライドが含まれる有機相を
精留し、パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライド
を得ることを特徴とするパーフルオロアルキルカルボン
酸フルオライドの製造方法である。
【0006】さらに、本発明は、前記工程(1)、
(2)及び(3)により得られたパーフルオロアルキル
カルボン酸フルオライドを加水分解し、一般式R’fC
OOHで表されるパーフルオロアルキルカルボン酸を得
ることを特徴とするパーフルオロアルキルカルボン酸の
製造方法を包含する。
【0007】さらに、本発明は、上記の製造方法によっ
て得られたパーフルオロアルキルカルボン酸をアンモニ
アと反応させパーフルオロアルキルカルボン酸アンモニ
ウムを得ることを特徴とするパーフルオロアルキルカル
ボン酸アンモニウムの製造方法をも包含する。
【0008】本発明で用いられる一般式RfIで表され
るパーフルオロアルキルアイオダイドとしては各種の化
合物を例示でき、例えばCF3CF2I、(CF32CF
I、これらにテトラフルオロエチレンをテロメリゼーシ
ョンにより付加させたCF3CF2(CF2CF2nI,
(CF32CF(CF2CF2nI、(n=1〜7)、
或いはCF3Iにテトラフルオロエチレンを同様に付加
させたCF3(CF2CF2mI、(m=1〜8)等が使
用できる。
【0009】本発明の前記工程(1)において用いられ
る触媒は、リン、モリブデン及びスズの元素の化合物の
群からなる触媒の1種以上であり、これらのうち、リン
化合物の群からなる触媒の1種以上であることが好まし
い。例えばPCl5、P25及び五塩化アンチモンなど
がこれに当てはまる。これらの触媒は、低温での反応条
件において、反応速度が速いため最も好ましい。
【0010】本発明で用いられる発煙硫酸の濃度は、5
0〜70%の範囲から選択される。この発煙硫酸の濃度
は、濃硫酸に溶解している三酸化硫黄の濃度で示され
る。発煙硫酸の濃度が50%以下であると、パーフルオ
ロアルキルアイオダイドに対するH2Oのモル比が増え
るため、パーフルオロアルキルカルボン酸が多量に生成
されてしまう。実際、本発明はパーフルオロアルキルカ
ルボン酸を得るための製造方法であるが、この時点でパ
ーフルオロアルキルカルボン酸が生じてしまうと、パー
フルオロアルキルカルボン酸フルオライドに対して不純
物となってしまい、パーフルオロアルキルカルボン酸を
回収する工程が必要となり、収率の低下、工程の増加を
引き起こしてしまう。また、発煙硫酸の濃度が70%以
上であると、(C817SO3Fなどの)不純物が増加さ
れてしまい、その後の精留が非常に困難になってしま
う。この際の三酸化硫黄とパーフルオロアルキルアイオ
ダイドとのモル比は、特に限定されないが、通常、5:
1〜8:1、好ましくは6:1〜7:1である。
【0011】本発明の前記工程(1)における反応温度
は、原料、生成物、酸化剤、触媒等の種類によって、適
当な温度条件を選定することが可能であるが、通常反応
温度は、約50〜200℃程度が好ましく、特に約70
〜130℃程度が工業的に好ましい。反応圧力は特に限
定されなが、上記温度で反応させた場合、通常5〜11
kg/cm2Gとなる。また、反応時間は約1〜10時
間程度で十分である。
【0012】工程(1)で得られたパーフルオロアルキ
ルカルボン酸フルオライドが多く含まれる反応混合物
を、パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドが含
まれる有機相とI2、HSO3Fなどの生成物が含まれる
硫酸を主体とした無機相との2つの液相に分離する。
【0013】分離によって得られた有機相には、パーフ
ルオロアルキルカルボン酸フルオライドが多く含まれて
いるがその他にも原料物質であるパーフルオロアルキル
アイオダイドなどの不純物が含まれている。そこで次
に、精留塔において、この有機相を精留することにより
高純度なパーフルオロアルキルカルボン酸フルオライド
を得る。このとき−400〜−600mmHg程度の減
圧下のもとで低温で精留するのが好ましい。これは、加
圧下で精留を行うと温度が上昇してしまうからであり、
もし、高温で精留すると、有機相内の有機物の分解が生
じたり、有機相内に含まれる極微量のフッ酸や硫酸によ
る腐食が著しくなるためである。
【0014】次に、精留により得られた高純度なパーフ
ルオロアルキルカルボン酸フルオライドに水を加え、加
水分解を行い、一般式R’fCOOHで表されるパーフ
ルオロアルキルカルボン酸を得る。その際、パーフルオ
ロアルキルカルボン酸のほかに副生成物としてフッ酸も
得られる。通常、加水分解によって得られたパーフルオ
ロアルキルカルボン酸には、水分が含まれているため、
脱水を行わなければならない。その際、濾過装置などを
用いて水分除去を行ってもよいが、パーフルオロアルキ
ルカルボン酸の表面付着水が除去されにくいため、遠心
分離器による水分除去が好ましい。このとき、フッ酸も
同時に取り除かれる。
【0015】加水分解により得られたパーフルオロアル
キルカルボン酸は必要に応じ、アンモニアと反応させる
ことによりパーフルオロアルキルカルボン酸アンモニウ
ムを得ることができる。
【0016】また、本発明はバッチ式又は連続式のどち
らの工程形式でも実施可能である。
【0017】
【実施例】次に本発明の実施例を示す。
【0018】実施例1 200ccのステンレス製オートクレーブに、C817
I60g、60%の三酸化硫黄を溶解含有する発煙硫酸
90g、五酸化リン0.66gを仕込む。これを110
℃で加熱し約6時間反応させる。反応圧は5.1kg/
cm2Gであった。
【0019】反応終了後冷却し、圧抜きをした後、生成
物を分取し、粗生成物47.3gを得た。これは、NM
R分析の結果、C715COF92.9モル%、C817
SO3F5.8モル%、C817I0.9モル%、C7
15COOH0.3モル%であった。これらを精留するこ
とにより、純度99%以上のC715COFが得られ
た。次に、精留によって得られたC715COFに水を
加えて加水分解することにより、C715COOHが定
量的に得られた。次いでこれをアンモニア水で中和する
ことにより、C715COONH4が定量的に得られた。
【0020】実施例2〜4 実施例1と同様にして、反応時間、触媒量、反応温度及
び触媒をそれぞれ変えることにより反応を行った。その
結果を、反応条件とともに表1に示す。
【0021】比較例1〜3 三酸化硫黄の濃度が30%の発煙硫酸を用い、実施例1
と同様にして、反応温度及び触媒をそれぞれ変えること
により反応を行った。その結果を、反応条件とともに表
1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、不純物の割合が少ない
パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドを得るこ
とができる。
【0024】また、この得られたパーフルオロアルキル
カルボン酸フルオライドを精留したのち、加水分解する
ことにより、高純度かつ高収率にパーフルオロアルキル
カルボン酸及び他の誘導体を得ることができる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 53/21 9450−4H C07C 53/21 53/50 9450−4H 53/50 303/04 303/04 305/26 305/26 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)リン、モリブデン及びスズの元素
    の化合物の群からなる触媒の1種以上の存在下、反応温
    度50〜200℃で液相で、一般式 RfI(Rfは、
    炭素数2〜17のパーフルオロアルキル基を示す)で表
    されるパーフルオロアルキルアイオダイドを、50〜7
    0%の三酸化硫黄を溶解含有する発煙硫酸と反応させ、
    一般式 R’fCOF(R’fは、炭素数1〜16のパ
    ーフルオロアルキル基を示す)で表されるパーフルオロ
    アルキルカルボン酸フルオライドを得、(2)工程
    (1)から得られた反応混合物をパーフルオロアルキル
    カルボン酸フルオライドが含まれる有機相と硫酸を主体
    とした無機相とに分離し、(3)パーフルオロアルキル
    カルボン酸フルオライドが含まれる有機相を精留して、
    パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライドを得るこ
    とを特徴とするパーフルオロアルキルカルボン酸フルオ
    ライドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記請求項1の工程(1)、(2)及び
    (3)により得られたパーフルオロアルキルカルボン酸
    フルオライドを加水分解し、一般式 R’fCOOHで
    表されるパーフルオロアルキルカルボン酸を得ることを
    特徴とするパーフルオロアルキルカルボン酸の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 触媒が、リン化合物の群からなる触媒の
    1種以上であることを特徴とする請求項1または2記載
    の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記請求項の工程(1)における反応温
    度が、70〜130℃であることを特徴とする請求項
    1、2または3記載の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項2、3または4記載の製造方法に
    よって得られたパーフルオロアルキルカルボン酸をアン
    モニアと反応させパーフルオロアルキルカルボン酸アン
    モニウムを得ることを特徴とするパーフルオロアルキル
    カルボン酸アンモニウムの製造方法。
JP7037999A 1995-02-27 1995-02-27 パーフルオロアルキルカルボン酸フルオライド及びその誘導体の製造方法 Pending JPH08231462A (ja)

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