JPH0952886A - ヘキサフルオロプロピレンオキサイドの製造方法 - Google Patents

ヘキサフルオロプロピレンオキサイドの製造方法

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JPH0952886A
JPH0952886A JP20366195A JP20366195A JPH0952886A JP H0952886 A JPH0952886 A JP H0952886A JP 20366195 A JP20366195 A JP 20366195A JP 20366195 A JP20366195 A JP 20366195A JP H0952886 A JPH0952886 A JP H0952886A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】地球環境に影響を及ぼさない安価な反応溶媒を
用いて高収率でヘキサフルオロプロピレンオキサイドを
製造する。 【解決手段】ヘキサフルオロプロピレンと酸素を下式で
表される化合物の存在下で反応させる。ただし、下式に
おいて、nは0〜4の整数を示す。 【化1】CF3 (CF22 O[CF(CF3 )CF2
O]n CF(CF3 )COF

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘキサフルオロプ
ロピレンオキサイド(HFPO)の製造方法に関する。
さらに詳しくは、ヘキサフルオロプロピレン(HFP)
を特定の不活性溶媒の存在下で酸化することからなるヘ
キサフルオロプロピレンオキサイドの製造方法に関す
る。
【0002】HFPOは、各種フッ素化合物、例えばフ
ッ素樹脂やエラストマーの中間体であるヘキサフルオロ
アセトン、パーフルオロアルキルビニルエーテルなどの
原料として重要な化合物である。またそのオリゴマーは
潤滑油や熱媒油等に広く使用されている。
【0003】
【従来の技術】HFPOの製造方法としては、従来よ
り、種々の方法が知られているが、一般的にはHFPを
部分酸化して製造している。この部分酸化方法として
は、アルカリ性過酸化水素、分子状酸素、次亜塩素酸
塩、有機過酸化物などの酸化剤を使用する方法や、電解
酸化法等が知られている。
【0004】これらの部分酸化法の中で、酸化剤として
分子状酸素を用いる方法は安価な酸素を用いる点で有利
であり、通常は、不活性溶媒の存在下にHFPを酸化さ
せる方法が採用される。該方法では、C−C結合が切断
されて高次に酸化された分解物(CF3 COF、COF
2 )が副生するものの、簡便であり高効率のため多くの
研究がなされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】たとえば、(1)US
P3, 536, 733号および対応する特公昭45−1
1683には、1,1,2−トリクロロ−1,2,2−
トリフルオロエタン(R−113)、トリクロロフルオ
ロメタン(R−11)、四塩化炭素、窒素、ヘリウム、
炭酸ガスを不活性溶媒として用いた反応およびその成績
が明示されている。また、1,2−ジブロモヘキサフル
オロプロパン(R−216B2)、1,2−ジブロモ−
1−クロロ−トリフルオロエタン(R−113B2)、
1−クロロ−3−ヒドロ−ヘキサフルオロプロパン(R
−226cb)、2,2−ジクロロ−1,1,1−トリ
フルオロエタン(R−123)、1,3−ジクロロテト
ラフルオロアセトン、ヘプタフルオロブタン酸無水物、
パーフルオロ(2,5−ジメチル−3,6−ジオキサノ
ナノニル)フルオライド(HFPO二量体)、オクタフ
ルオロジチアジン、1,2−ジクロロヘキサフルオロシ
クロペンテン、パーフルオロシクロペンテン、パーフル
オロ−2−ブチルオキソラン、トリパーフルオロブチル
アミンを用いた場合も、HFPOが生成することが記載
されているが、これらを用いた場合のHFPOの収率は
不明であり、溶媒としての特徴や優位性についてまった
く言及されていない。
【0006】また、(2)USP3, 600, 409号
にはベンゼン、ニトロベンゼンまたはハロゲン化ベンゼ
ン等の芳香属化合物をR−113等の溶媒に添加するこ
とにより、ヘキサフルオロアセトンのような副生成物を
抑制し、HFPOを高収率で得る方法が記載されてい
る。しかし、芳香属化合物は臭気や毒性等の作業環境の
点で好ましくない問題がある。
【0007】(3)ロシア文献Izvestia Akademii Nauk
(10,2230-2234,1975,UDC542.943 号,UDC547.413 号) お
よび特開平1−135780では、パーフルオロエーテ
ルを用いる方法が記載されている。しかし、パーフルオ
ロエーテルを用いた場合には、収率が低く、反応操作が
しにくい問題が認められた。また、パーフルオロポリエ
ーテル類(商品名フォンブリンの名で知られている。)
は、半導体用途の真空ポンプ等の限定された用途に使わ
れるきわめて高価なオイルである。
【0008】また、先のロシア文献には、R−113を
用いる方法も記載されており反応溶媒をリサイクル使用
すると、該溶媒中に含まれるHFP酸化時の副生物であ
る高沸点有機過酸化物が混入することにより、反応誘導
期を消滅できると記載されている。しかしR−113
は、オゾン層を破壊する恐れがある化合物として今後は
使用できなくなる問題がある。
【0009】(4)(3)と同様の技術として特開平6
−107650には、HFPの酸素酸化時に副生するポ
リ(パーフルオロオキシメチレン)酸フルオライド由来
の過酸化物が、反応の誘導期を無くして反応を安定化さ
せ、収率を向上させることが示されている。
【0010】また、HFPの酸化には、従来R−113
等のオゾン層破壊の懸念されるパークロロフルオロカー
ボンのなかで、特定フロンを溶媒にすることが一般的で
あったが、(5)近年の公開特許には、1,1,3,4
−テトラクロロ−ヘキサフルオロブタン(R−316l
bc)等の、規制を受けていない溶媒を使用することが
記載されている。しかし、R−316lbcは、規制は
受けていないがオゾン層破壊が懸念される物質であると
いう問題がある。
【0011】本発明者らは、HFPを酸素で酸化してH
FPOを製造するにあたり、以下の条件を検討した。 (1) HFPOが高収率で得られること。 (2) 原料が安価であること。 (3) 設備が複雑でないこと。 (4) 安全性が確保できること。 (5) オゾン層破壊、地球温暖化等、地球環境へ与える影
響の少ない原料を使用をすること。
【0012】本発明は、安価かつ高収率でHFPOを製
造する方法を確立するためになされたものであり、具体
的には、地球環境等に影響の少ない安価な溶媒を使用す
る製造方法を確立することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、HFPOの高
収率化を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、HFPOの
二量体、HFPOの製造時に副生するHFPOの多量
体、あるいはそれらの混合物である下記の構造を有する
化合物を用いてHFPを酸素酸化を実施すると、R−1
13など従来の溶媒に比べ、HFPの高転化率域におけ
るHFPO選択率の低下を抑制できることを見いだし本
発明に至った。
【0014】すなわち、本発明は、ヘキサフルオロプロ
ピレンと酸素を式(1)で表される化合物(以下、化合
物(1)と記す。)の存在下で反応させることを特徴と
するヘキサフルオロプロピレンオキサイドの製造方法を
提供する。ただし、下式において、nは0〜4の整数を
示す。
【0015】
【化3】 CF3 (CF22 O[CF(CF3 )CF2 O]n CF(CF3 )COF ・・・・(1)
【0016】化合物(1)のうちnが0であるものは、
汎用フッ素樹脂として量産されているPFAの原料であ
るパーフルオロ(プロピルビニルエーテル)[以下、P
PVEと記す。]の原料であり、容易かつ安価に入手可
能な化合物である。また、nが1、2、3、および4の
化合物は、PPVE製造時の副生物として入手可能な化
合物であり、これまで、有用な用途が知られていなかっ
た化合物である。したがって、nが1〜4の整数である
化合物(1)は、安価に入手可能であり、経済的な点か
らも特に好適である。また、化合物(1)は、nの値が
異なる2種以上の混合物であってもよく、また、nの平
均値が1〜4の範囲にある混合物であってもよい。本発
明は、これまで実質的に用途が知られていなかった化合
物の有用な用途を見いだしたという側面も有する。
【0017】さらに、式(1)で表される化合物は、極
めて揮散しにくく、空気中でカルボン酸となり、オゾン
層への影響もなく、地球環境へ与える影響が少ない化合
物である。また、酸素をよく溶解させる性質も有する。
また、化合物(1)は、酸フルオライドとしてエポキシ
化反応の中間体としての役割も示唆される。
【0018】本発明の反応においては、反応容器とし
て、内部の撹拌可能な加圧反応容器を使用するのが好ま
しく、特にステンレス、ハステロイ等の耐酸性金属材質
のオートクレーブが好ましい。本発明においては、HF
Pと酸素と式(1)で表される化合物とを耐圧製反応器
に導入しながら連続して反応させるのが好ましい。化合
物(1)、HFP、および酸素は、それぞれ、ノズルよ
り反応器に導入し、生成物は、容器上部より化合物
(1)と共に抜き出し(気液混相)、安全性の理由か
ら、さらに反応器出口には窒素を導入できるようにす
る。反応圧力は反応器出口で制御し、反応温度は加熱浴
を用いて制御する。
【0019】本発明において使用する酸素は、酸素その
ものでも、他の不活性ガスで希釈したもの等であっても
よい。たとえば、窒素で希釈した酸素や空気等が挙げら
れる。また、HFPと酸素の使用割合は、HFPの1モ
ルに対して酸素の1〜5モルが好ましく、特に、1〜2
モルが好ましい。また、化合物(1)の量は、特に限定
されず、いかなる量であってもよいが、通常は、HFP
1モルに対して、1〜20モル程度が好ましく、特に1
〜5モルが好ましい。また、反応圧力は20〜50kg
/cm2 が好ましく、特に25〜40kg/cm2 が好
ましい。反応温度は100〜200℃が好ましく、特に
120〜180℃が好ましく、さらに140〜170℃
が好ましい。反応の滞留時間は、特に限定されないが、
通常5〜240分程度であり、実質的な反応速度を得る
ためには、20〜100分程度が好ましい。
【0020】
【実施例】以下に本発明を例を挙げて具体例的に説明す
るが、これらによって、本発明は限定されない。ただ
し、例1〜5は、本発明の実施例に該当し、例7および
例8は、比較例に該当する。
【0021】[例1]2リットルのハステロイ製オート
クレーブに溶媒として、パーフルオロ−2,5−ジメチ
ル−3,6−ジオキサノナノニルフルオライド(化合物
(1)におけるnが1の化合物:沸点113℃)を6.
0mol/hrで導入しながら、HFPを3.4mol
/hr、酸素を2.5mol/hrで導入し、反応開始
後、圧力を33kg/cm2 、内温を163℃に制御し
た。抜き出し口直前より連続的に窒素を2.5mol/
hrで供給し、抜き出した反応ガスと溶媒の混合物を、
数回サンプリングし、ガスクロマトグラフで分析した。
HFPの導入量および反応ガスのHFP、HFPO量よ
り、HFP転化率68%およびHFPO選択率68%の
結果を安定して得た。
【0022】[例2〜5]溶媒として、パーフルオロ−
2,5−ジメチル−3,6−ジオキサノナノニルフルオ
ライドのかわりに式(1)におけるnが0の化合物(H
FPO二量体)、nが2の化合物(HFPO四量体)、
nが3の化合物(HFPO五量体)、nが4の化合物
(HFPO六量体)をそれぞれ表1に示すような量で導
入すること以外は、例1と同様に反応を実施した。抜き
出し口より反応ガスと溶媒の混合物を数回サンプリング
し、ガスクロマトグラフで分析した。いずれの場合も反
応は安定し、連続的に反応させることができた。HFP
の導入量および反応ガスのHFP、HFPO量より、H
FP転化率とHFPO選択率を算出した結果を表1に示
す。
【0023】
【表1】
【0024】(HFPO)2 :HFPO二量体[パーフ
ルオロ(2−メチル−3−オキサヘキサノイル)フルオ
ライド] (HFPO)4 :HFPO四量体[パーフルオロ(2,
5,8−トリメチル−3,6,9−トリオキサドデカノ
イル)フルオライド] (HFPO)5 :HFPO五量体[パーフルオロ(2,
5,8,11−テトラメチル−3,6,9,12−テト
ラオキサペンタデカノイル)フルオライド] (HFPO)6 :HFPO六量体[パーフルオロ(2,
5,8,11,14−ペンタメチル−3,6,9,1
2,15−ペンタオキサオクタデカノイル)フルオライ
ド]
【0025】[例6]2リットルのハステロイ製オート
クレーブに溶媒として、HFPO三量体のかわりに1,
1,2−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタン
(R−113)を14.2mol/hrで導入する他
は、実施例1と同様に制御した。抜き出し口より反応ガ
スと溶媒の混合物を数回サンプリングし、ガスクロマト
グラフで分析した。反応は安定し、連続的に反応させる
ことができた。HFPの導入量および反応ガスのHF
P、HFPO量より、HFP転化率67%およびHFP
O選択率55%の結果を得た。
【0026】[例7]2リットルのハステロイ製オート
クレーブに溶媒として、HFPO三量体のかわりに以下
の構造式を示す平均分子量3200のパーフルオロポリ
エーテルを0.93mol/hrで導入する他は、例1
と同様に反応させた。
【0027】
【化4】CF3 (OCF2n [CF(CF3 )CF2
O]m25
【0028】抜き出し口より反応ガスと溶媒の混合物を
サンプリングしたが、溶媒が発泡し反応圧力を安定して
運転するのが困難であった。HFPの導入量および反応
ガスのHFP、HFPO量のガスクロマトグラフ分析結
果より、HFP転化率55%およびHFPO選択率63
%の結果を得た。
【0029】
【発明の効果】本発明方法によれば、反応溶媒として、
地球環境に影響を及ぼさない安価な溶を用いて、高収率
でヘキサフルオロプロピレンオキサイドが製造可能であ
る。また、本発明の方法は、副生物も少なく、反応操作
も容易であり、工業的に有利な連続的製造方法にも採用
できる利点もある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江畑 研一 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ヘキサフルオロプロピレンと酸素を式
    (1)で表される化合物の存在下で反応させることを特
    徴とするヘキサフルオロプロピレンオキサイドの製造方
    法。ただし、下式において、nは0〜4の整数を示す。 【化1】 CF3 (CF22 O[CF(CF3 )CF2 O]n CF(CF3 )COF ・・・・(1)
  2. 【請求項2】式(1)におけるnが1〜4の整数である
    請求項1の製造方法。
  3. 【請求項3】式(1)におけるnが1である請求項1の
    製造方法。
  4. 【請求項4】ヘキサフルオロプロピレンと酸素と式
    (1)で表される化合物とを耐圧製反応器に導入しなが
    ら連続して反応させることを特徴とするヘキサフルオロ
    プロピレンオキサイドの製造方法。ただし、下式におい
    て、nは0〜4の整数を示す。 【化2】 CF3 (CF22 O[CF(CF3 )CF2 O]n CF(CF3 )COF ・・・・(1)
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JP2003040879A (ja) * 2001-07-31 2003-02-13 Asahi Glass Co Ltd ヘキサフルオロプロピレンオキサイドの製造方法
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JP2024055302A (ja) * 2022-10-07 2024-04-18 ユニマテック株式会社 ヘキサフルオロプロピレンオキシドの製造方法および製造装置

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