JPH08239336A - 金属による触媒作用の下でのパーフルオルアルキルアイオダイドテロマーの製造方法 - Google Patents

金属による触媒作用の下でのパーフルオルアルキルアイオダイドテロマーの製造方法

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JPH08239336A
JPH08239336A JP7335270A JP33527095A JPH08239336A JP H08239336 A JPH08239336 A JP H08239336A JP 7335270 A JP7335270 A JP 7335270A JP 33527095 A JP33527095 A JP 33527095A JP H08239336 A JPH08239336 A JP H08239336A
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perfluoroalkyl
perfluoroalkyl iodide
copper
tetrafluoroethylene
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Werner Konrad Von
コンラート・フオン・ヴエルナー
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Hoechst AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高転化率の下に高選択率で所望の中鎖パーフ
ルオルアルキルアイオダイドテロマーを製造すること。 【解決手段】 式 Rf(CF2-CF2) n I [ 式中、Rfは1〜6個の炭素原子を有するパーフルオル
アルキルであり、そしてn は1〜約4の数であり、この
際得られるテロマー混合物中の炭素原子の最大数は6〜
10の範囲である]で表されるパーフルオルアルキルアイ
オダイドテロマーを、式RfI (式中Rfは上記の意味を有
する)で表されるパーフルオルアルキルアイオダイドを
テトラフルオルエチレン及び触媒としての銅と反応させ
ることによって製造する方法であって、更に別の遷移金
属を共触媒として使用することからなる上記方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、金属による触媒作
用の下でのパーフルオルアルキルアイオダイドテロマー
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】中-乃至長鎖パーフルオルアルキルアイ
オダイドは、フッ素化した界面活性剤の製造、並びに例
えば繊維材料のための疎水化及び疎油化処理剤の製造の
出発原料である。一方、n-パーフルオルオクチルアイオ
ダイドは特に、医療の分野において非常に重要なn-パー
フルオルオクチルブロマイドの出発原料である。
【0003】パーフルオルアルキルアイオダイドは以下
の等式 RfI + nF2C=CF2 → Rf(CF2-CF2)n I [式中、Rfは1〜6の炭素原子を有するパーフルオルア
ルキルであり、nは1〜約8の数である]に従ってテロメ
リゼーションによって工業的に製造される。この反応
は、加熱するか(例えば米国特許第5 268 516号)また
はフリーラジカル生成剤(例えばイギリス特許第1 535
408号または米国特許第5 068 471 号)によって開始さ
せる。上記の熱反応においては、中間的に生ずるパーフ
ルオルアルキルラジカルの二量化によってパーフルオル
アルカンがかなりの量で生じ、一方上記フリーラジカル
反応においては水素含有化合物が副生成物として生じ
る。
【0004】上記の反応等式から示される通り、一般的
に不所望の長鎖テロマーの形成はテロゲンRfIを高濃度
で使用することによって抑えられる。それ故、所望の中
鎖テロマーへの選択性は高転化率という効果の犠牲の下
に達成され、これにはリサイクルするべきテロゲンを蒸
留する際に非常に費用がかかるという問題と短鎖テロマ
ーが一緒に生ずるという問題が残る。
【0005】"Preliminary Note" (Chen等, Journal of
Fluorine Chemistry 36 (1987), 483 〜489頁) には、
テロメリゼーション触媒として銅を使用することが記載
されている。この方法は、反応が80〜100℃において既
に進行し、高温度テロメリゼーションと比べて短い反応
時間しか要さないという利点を有する。しかし、1:2〜
2:1のモル比のパーフルオルエチルアイオダイドとテト
ラフルオルエチレンとのこの反応において、なお比較的
多量の不所望の長鎖テロマーが生じる。
【0006】
【発明の構成】驚くべきことに、銅を更に別の遷移金属
と組み合わせて使用した場合に、このテロメリゼーショ
ン反応において触媒としての銅の選択性を、所望の中鎖
生成物の方向に向上できることがわかった。それ故、本
発明は、式 Rf(CF2-CF2) n I [式中、Rfは1〜6個の炭素原子を有するパーフルオル
アルキルであり、そしてnは1〜約4の数であり、この
際生じるテロマー混合物中の炭素原子の最大数は6〜10
の範囲である]で表されるパーフルオルアルキルアイオ
ダイドテロマーの製造方法であって、式RfI(式中、Rf
は上記の意味を有する)で表されるパーフルオルアルキ
ルアイオダイドを、銅及び共触媒としての更に別の遷移
金属からなる触媒と一緒にテトラフルオルエチレンと反
応させることからなる上記方法に関する。
【0007】上記の更に別の遷移金属とは、それら自身
では反応に触媒作用を示さないかまたは示したとしても
非常に弱い程度でしか示さない金属であり、例えば鉄、
コバルト、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステ
ンまたはチタンである。もちろん、使用されるこれらの
弱活性または不活性金属の一種以上を銅と組み合わせて
使用することもできる。以下において簡略するために
“他の”金属と記載する場合においても、本発明は銅と
一緒に一種以上の弱活性または不活性金属を使用するこ
とを除くものではない。更に、他の触媒活性金属、例え
ば亜鉛、マグネシウム、バナジウム、ロジウム、レニウ
ムまたは銀を銅と一緒に使用することもできる。
【0008】銅を、他の金属との混合物として微細な形
で使用するか、また他の金属の塗膜として使用すること
ができる。また、これは広い表面積を有する担体に固定
させることができる。このためには、慣用の触媒担体、
例えば酸化アルミニウム、珪藻土またはモレキュラーシ
ーブが適している。反応をオートクレーブ中で行う場合
は、その反応領域は低活性金属、例えばスチールまたは
ニッケルの一つで作られるかあるいはこれらの金属でラ
イニングされ、この材料には薄い銅塗膜を与えることが
できる。
【0009】好ましいテロゲンは2-ヨードパーフルオル
プロパン、及び1-ヨードパーフルオルエタン、-ブタン
及び-ヘキサンである。1-ヨードパーフルオルブタン及
び-ヘキサンを使用した場合の反応速度が、1-ヨードパ
ーフルオルエタンを用いた場合よりも約1.6倍速いこと
がわかった。それ故、本発明の好ましい態様は、これら
の低級テロマーをテロゲンとして純粋な形または混合物
として使用することからなる。
【0010】本発明の反応は多相系、すなわちガス状テ
トラフルオルエチレンを固体触媒上で液状テロゲンと反
応させる系であるので、効果的かつ激しい混合が保証さ
れなければならない。それ故、金属の組み合わせが比較
的低密度の担体に適用されている担持型触媒が有利であ
る。なぜならこうすることによって液状パーフルオルア
ルキルアイオダイド相中での浮動性が改善されるからで
ある。更に、テトラフルオルエチレンを液相にガス状で
導入するための撹拌機を使用することが有利である。液
相を触媒と一緒にノズルを介してポンプ搬入して循環さ
せる、いわゆるジェット反応器も好ましい。ガス-この
場合テトラフルオルエチレン-を、ノズルの少し前に配
量供給する。ノズルにおいて発生する高剪断力が効果的
なガス/液転移をもたらす。これらの反応器は連続的方
法にも適している。
【0011】酸素を取り除いた場合には水の存在が副生
成物の形成を増大させることはなく、更にこれは反応を
ほとんど妨害しないこともわかった。それ故、出発材料
を乾燥させる必要もない。
【0012】
【実施例】本発明の更に好ましい態様を以下の実施例に
説明する。結果はガスクロマトグラフィーによって評価
され、重量部の形で示されるデータの直接の評価は実験
的に検量された面積係数によって得られたものである。
使用する前に、導入するパーフルオルアルキルアイオダ
イドから、フッ化水素またはヨウ素等の不純物を炭酸カ
ルシウム粉末を用いて除去し、そして窒素雰囲気下に保
持した。ガスクロマトグラフィーによって測定された純
度は以下の通りである: F2C=CF2 99.98% n-C2F5I 97.5% n-C4F9I 99.8% n-C6F13I 98.7% i-C3F7I 99.5% 実施例1〜12 反応は、高級スチール(V4A, マテリアル1.4571)製の300
ml-振盪オートクレーブ中で行った。まず、表記載の量
の触媒を窒素雰囲気下にオートクレーブ中に導入した。
50barの窒素での圧力試験の後、このオートクレーブを
排気し1mbarにし、次いで-78℃に冷却した。表記載の
量のパーフルオルアルキルアイオダイドを吸入した後、
所望の量のテトラフルオルエチレン(表中においては
“TFE”と称する)を-78℃において凝集して導入した
(オートクレーブの着氷のために起こるエラーを回避す
るために計量は素早く行わなければならない)。 実施例1〜3及び比較例V1及びV2 1-ヨード-n-パーフルオルブタン69.2gを、表記載の量の
触媒と一緒に同じく表記載のモル比のテトラフルオルエ
チレンと100℃で5時間振盪した。その結果を表1に示
す。全ての非-RfI化合物の合計は表の最後の欄に“Σ
X”としてまとめる。ガスクロマトグラフィーによる評
価においては、これらの化合物は1.00の重量係数を用い
て総合して計量される。これらは、例えばテトラフルオ
ルエチレン、RfH化合物(これは出発材料中に少量含ま
れる)、パーフルオルアルカン及び水(これは冷却した
シリンジを用いて試料を配量供給する際に系内に導入さ
れる)である。
【0013】0.25重量%の銅でドープしたニッケル粉末
を実施例2及び3において使用した。実施例2とは異な
り、実施例3においてはテトラフルオルエチレンを二回
にわけてオートクレーブ中に配量供給した。
【0014】
【表1】 実施例4〜11 反応は前述の実施例に類似して行ったが、但し以下の触
媒を使用した。ニッケル(II)アセテート34mmol及び銅(I
I)アセテート3.4mmolを、脱塩水150ml中に溶解させた。
この溶液を約80mlになるまで濃縮しそして表2に記載の
担体材料と一緒に撹拌した。次いで、この混合物を15mb
arの圧力の下190℃で脱水しそして触媒を180barの水素
の下250℃で水素化することによって活性化した。この
操作の間に、圧力を数回解放しそして水素を再び圧入し
て、酢酸と残留水を除去した。この活性化された触媒を
窒素雰囲気下に保持した。これは、1gあたりニッケル7
3.5%mg及び銅8.0mgを含む。それぞれの場合に、触媒5g
-つまり銅367.5mg(5.78mmol)及びニッケル40.0mg(0.68m
mol)に相当する-を各実施例に使用した。またそれぞれ
の場合に、1-ヨード-パーフルオルブタン69.2g(0.2mol)
を使用した。その結果を表2に示す。
【0015】
【表2】 実施例12及び比較例V3及びV4 実施例12は実施例1〜3と同様に行った。これに対し
て、比較例V3及びV4はパーフルオルエチルアイオダイド
50gを用いて行った。その結果を表3に示す。
【0016】
【表3】 実施例13及び比較例V4 1-ヨード-n-パーフルオルヘキサン89.5gを前述の実施例
に類似させて100℃の温度下に反応させた。その結果を
表4に示す。
【0017】比較例V2はニッケルの不活性さを示す(表
1)。
【0018】
【表4】 実施例14及び比較例V5 実施例14においては1200gそして比較例V5においては865
gの1-ヨード-n-パーフルオルブタンを1L 攪拌タンク中
において2:1のモル比のテトラフルオルエチレンと90℃
の温度下に2.5時間にわたってそれぞれ反応させた。こ
の撹拌タンクは熱電対のためのさや及び発泡撹拌機を備
えており、この際、テトラフルオルエチレンは中空撹拌
シャフトを通して導入されそして撹拌羽根の端部におけ
る細い穴を介して微細な泡の形で液相に渦巻き状に導入
される。この発泡撹拌機は500rpmの最高速度を有してい
る。その結果を表5に示す。
【0019】
【表5】 実施例15 パーフルオルイソプロピルアイオダイド29.6g(0.1mol)
を、実施例1〜12において記載したオートクレーブ中で
ニッケル1.0g(17.0mmol)及び銅0.05g(0.8mmol)の存在下
に5時間にわたって100℃の温度の下にテトラフルオル
エチレン5.0g(0.05mmol)と反応させた。その結果を表6
に示す。
【0020】
【表6】
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 B01J 23/89 C07B 61/00 300 C07C 17/278 B01J 23/84 301X // C07B 61/00 300 311X

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式 Rf(CF2-CF2) n I [式中、Rfは1〜6個の炭素原子を有するパーフルオル
    アルキルであり、そしてnは1〜約4の数であり、この
    際得られるテロマー混合物中の炭素原子の最大数は6〜
    10の範囲である]で表されるパーフルオルアルキルアイ
    オダイドテロマーを、式RfI (式中Rfは上記の意味を有
    する)で表されるパーフルオルアルキルアイオダイドを
    テトラフルオルエチレン及び触媒としての銅と反応させ
    ることによって製造する方法であって、更に別の遷移金
    属を共触媒として使用することからなる上記方法。
  2. 【請求項2】 共触媒として使用する金属が、それ自体
    では触媒的に不活性であるかあるいはほんの僅かな触媒
    活性しか有さない請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 それ自体ではほんの僅かな活性しか有さ
    ないかあるいは不活性の金属を銅で被覆する請求項2の
    方法。
  4. 【請求項4】 亜鉛、マグネシウム、バナジウム、ロジ
    ウム、レニウム及び銀からなる群から選択される触媒活
    性金属を共触媒として使用する請求項1の方法。
  5. 【請求項5】 上記金属を担体に固定させる請求項1、
    2または4の方法。
  6. 【請求項6】 テトラフルオルエチレンを撹拌機を用い
    て液相にガス状で導入する請求項1〜5のいずれか一つ
    の方法。
JP7335270A 1994-12-24 1995-12-22 金属による触媒作用の下でのパーフルオルアルキルアイオダイドテロマーの製造方法 Withdrawn JPH08239336A (ja)

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