JPS585908B2 - パ−フルオロアリルフルオロサルフエ−トの製法 - Google Patents

パ−フルオロアリルフルオロサルフエ−トの製法

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JPS585908B2
JPS585908B2 JP9952579A JP9952579A JPS585908B2 JP S585908 B2 JPS585908 B2 JP S585908B2 JP 9952579 A JP9952579 A JP 9952579A JP 9952579 A JP9952579 A JP 9952579A JP S585908 B2 JPS585908 B2 JP S585908B2
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fluorosulfate
sultone
perfluoroallyl fluorosulfate
perfluoroallyl
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カール・ジヨージ・クレスパン
デビツト・チヤールズ・イングランド
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EIDP Inc
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EI Du Pont de Nemours and Co
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパーフルオロアリルフルオロサルフエートの製
造方法に関する。
ディー・シー・イングランド(D.C,England
)の米国特許第2852554号においては、ヘキサフ
ルオロプロペンと新しく蒸溜した液体の無水三酸化硫黄
とを反応させ、式 の2−ヒドロキシ−1−トリフルオロメチル−1・2・
2−トリフルオロエタンスルフオン酸スルトン(ヘキサ
フルオログロペンスルトン)を製造する方法が記載され
ている。
ティー・シー・イングランド、エム・エー・ディートリ
ツヒ(M.A.Dietrich)及びアール・ヴイ・
リンゼイ(R.V.Lindsey)のジャーナル・オ
ヴ・ザ・アメリカン・ケミカル・ソサイアテイ(J.A
m.Chem.Soc.)誌82巻6181頁(196
0年)所載の「フルオロオレフィンとSO3との反応 (HFP)を新しく蒸溜した三酸化硫黄と100℃で反
応させると、HFPのスルトン が得られることが記載されている。
この文献の6184頁にはまたへキサフルオロプロペン
を禁止剤を含むSO3と60℃で反応させると沸点50
〜65℃の構造不明の混合物と、恐らくは式の環式スル
フオネートーサルフエート無水物であると界われる高沸
点生成物が得られることが報じられている。
エム・アー・ベラヴエンチェフ(M.A.Belave
ntsev)、エル・エル・ミへエ−エフ(L.L.M
ikheev)、ヴエー・エム・パヴロフ(V.M.P
avlov)、ゲー・アー・ソコリスキー(G.A.S
okol’skii)及びイー・エル・クニュニャンツ
(I.L.Knunyants)のイズヴエスチア・ア
カゼミー・ナウーク・エス・エス・エス・エル・セーリ
ア・ヒーミイ(Izv.Akad.Nauk.SSSR
、Ser.Khim)誌1972年(11号)2510
〜16頁(ロシア語版)、2441〜2445頁(英訳
版)には、(CF3)2C=CF2とSO3とを150
〜180℃で反応させると、 (CF3)2C=CFOSO2F 15%
、(CF3)2C=CFOSO30SO2F 24%
.が得られることが述べられている。
ゲー・アー・ソコリスキー、エム・アー・ベラヴエンチ
ェフ及びイー・エル・クニュニャンツの上記イズヴエス
チャ誌1967年(9号)2020〜2024頁(ロシ
ア語版)、1935〜1938頁(英語版)にはRFP
のスルトンをNOClと反応させる反応 が記載されている。
本発明は純粋な化合物、パーフルオロアリルフルオロサ
ルフエート(CF2=CF− CF20802F)及びそのスルトン に関する。
これらの化合物は以前にRFPと803との反応から分
離されたり同定されたりしたことはない。
本発明はまた酸化硼素(B203);三塩化硼素(BC
I3);三弗化硼素(BF3);アルキル基の炭素数1
〜6のトリ(低級アルキル)ボレート(B(OR)3)
、例えばトリメチルボレート及びトリエチルボレート;
トリオキシ塩化硼素((BOCl)3);及びトリオキ
シ弗化硼素((BOF)3)から成る群から撰ばれた3
価硼素化合物を、三酸化硫黄を基準にして約0.1〜約
5重量%存在させ、温度約0〜約150℃においてパー
フルオロアリルフルオロサルフエートを生じるのに十分
な時間無水条件下においてへキサフルオロプロペン(C
F3−CF=CF2)を三酸化硫黄(SO3)と反応さ
せることによりパーフルオロアリルフルオロサルフエー
ト及びそのスルトンを製造する方法に関する。
好適な触媒は効率及び入手のし易すさからB2O3、B
F3、及び B(OCH3)3である。
本発明方法に使用される三酸化硫黄は市販の液体三酸化
硫黄か、又は新しく蒸溜した重合禁止剤を含まない三酸
化硫黄であることができる。
市販の液体三酸化硫黄(融点〜17℃)は密封ガラス・
アンプルにして市販されており、固体の重合三酸化硫黄
の生成を抑制する「安定剤」を含んでいる。
本発明の化合物の製造に用いるためには、SO3は20
℃で液体でなければならない。
本発明の化合物を製造する一般的方法では三酸化硫黄を
乾燥した厚い壁をもったガラス管又は腐蝕耐性を有する
ライナー、例えばーツケル合金又はステンレス鋼のライ
ナーを有する金属等に加える。
三酸化硫黄基準で約0.1〜約5重量%(好ましくは約
0.3〜約2.8重量%)の量で触媒を加え、ヘキサフ
ルオログロペンを圧入するか、凝縮させる。
ヘキサフルオロプロペン対三酸化硫黄のモル比は広く変
えることができるが、好ましくは、約1:1〜約5:1
である。
反応容器を密封し、自生圧下において約1時間ないし1
週間約0〜約150℃(好ましくは約25〜約75℃)
の温度で反応を行なう。
不活性稀釈剤を用いることができるが、特別な利点はな
い。
攬拌することが好ましいが、必須ではない。
水、塩化水素、フルオロスルフオン酸、メタノール等の
含プロトン材料はこの反応に対して有害であり、これを
避けなければならない。
反応時間は温度と逆関係にある。
最大収率を得るためには低温の場合長時間が必要である
が、低温?場合の方が生成物としてヘキサフルオロプロ
パンスルトンよりもパーフルオロアリルフルオロサルフ
エートが生成し易い。
高温にするとパーフルオロアリルフルオロサルフエート
の収率が減少し、ヘキサフルオロプロパンスルトンの含
量が増加する傾向がある。
また本発明においてはパーフルすロアリルフルオロサル
フエート及びそのスルトンは3価の硼素化合物を加える
ことなく未蒸溜の市販の三酸化硫黄を用いて製造し得る
ことが見出された。
このような結果が得られる三酸化硫黄のバッチはこの反
応の触媒となるような重含禁止剤を含んでいるものと考
えられる。
米国特許第2458.718号によれば硼素化合物は三
酸化硫黄の重合禁止剤として用いられることが示唆され
ている。
本発明のパーフルオロアリルフルオロサルイエートは均
質重合させ得るか、又は種々のフルオロエチレン、例え
ば弗化ビニリデン、弗化ビニル、トリフルオロエチレン
、クロロトリフルオロエチレン、及びテトラフルオロエ
チレンと共重合させることができる。
特に好適な共重合体は弗化ビニリデン及びパーフルオロ
アリルフルオロサルフエートとの共重合体である。
一般に共重合体は約1〜約80、好ましくは約5〜約5
0重量%のパーフルオロアリルフルオロサルフエートを
含み、残りがフルオロエチレンである。
この重合体はイオン交換樹脂又は酸触媒として使用でき
る。
本発明の重合体は硫酸基の他は温度に対して非常に安定
であり、化学的に不活性であって、触媒反応の妨害にな
らない。
そのため腐蝕性又は反応性の試薬を使用することができ
、また高温で酸触媒反応に用いることができる。
パーフルオロアリルフルオロサルフエート重合体を加水
分解すると、カルボン酸基が生じる。
従ってこの重合体は構造式の反覆単位を含んでいる。
この樹脂が鉱酸よりも優れている点は反応生成物を触媒
から容易に分離できること、触媒が再生できやこと、鉱
酸の廃液が生じないこと、及び触媒に腐蝕性がないこと
である。
パーフルオロアリルフルオロサルフエートのスルトンは
放置すると転位を起し、β−フルオロカルボニル−β−
フルオロスルフオニルトリフルオロエチルフルオロサル
イエートになる。
この酸三弗化物はテトラヒドロフランを重合させる触媒
になる。
パーフルオロアリルフルオ口サルフエートのスルトンは
また水と反応してトリフルオロビニルスルフオニルフル
オライドをつくることができるが、これはエイチ・エイ
チ・ギブス(H.H.Gibbs)及びアール・エヌ・
グリフイン(R.N.Griffin)の米国特許第3
.041317号及び第 3624053号に記載されているようにイオン交換樹
脂の製造及び酸触媒として有用である。
またこのスルトンは炭素数1〜8の低級アルコールg反
応してジアルキルフルオロスルフオニルイルオロマロネ
ートをつくることができる。
一般に大気圧で0℃〜60℃で反応が行なわれる。
本発明のパーフルオロアリルフルオロサルフエートの製
造法並びにその用途を下記実施例及び参考例で説明する
すべての温度は摂氏である。実施例 1 パーフルオロアリルフルオロサルフエート及びパーフル
オロアリルフルオロサルフエートのスルトンの製造法 市販液体SO3で未知の重合禁止剤を含むもの10ml
と452のHFPを液体窒素温度でカリウス(Cari
us)管に封入し、室温で十分混合し、4時間150℃
に加熱する。
このような2個の管から蒸溜により沸点45°の2−ヒ
ドロキシ−1一トリフルオロメチル−1・2・2−トリ
フルオロエタンスルフオン酸スルトン26.5g(23
%沸点59°のパーフルオロアリルフルオロサルフエー
ト18.5g(16%);及び沸点104°の後者のス
ルトン16.4g(21%)を得た。
分析 パーフルオロアリルフルオロサルフエートについて: CF2=CF−CF20SO2F IR:5.55μ(
C=c)、6.75μ(SO2)。
FMR:46.1ppm(三重線、J=8.5Hz、二
重線、J=1.8Hz、1F)、−74.0ppm(二
重線、J=28.2Hz、二重線、J=13.9Hz、
二重線、J=9.5Hz、二重線、J=7.8Hz、2
F)、−91.2ppm(二重線、J=50.0Hz、
二重線、J=40.5Hz、三重線、J=7.8Hz、
1F)、−104.7ppm(二重線、J=119.4
Hz、二重線、J=50.0Hz、二重線、J=28.
2Hz)、−192.4ppm(二重線、J=119.
4Hz、二重線、J=40.5Hz、三重線、J=13
.9Hz、二重線、J=1.8Hz、1F)。
パーフルオロアリルフルオロサルフエートのスルトンに
ついて; IR:6.70μ、6.93μ FMR:50.1ppm(多重線、1F)、−78.0
ppm(多重線、2F)、−81.9ppm、−83.
9ppm、−88.6ppm、−90.6ppm(AB
パターン、2F)、−152.4ppm(多重線、1F
)。
C3F6S2O6 計算値 C、11.62;F、36.77検出値 C、
12.04;F、37.81実施例 2 4個のカリウス管(容積150ml)の各々に10ml
(19g)のSO3(ジメチルフタレートで安定化)と
12滴(0.12g)のトリメチルボレートを入れ、液
体窒素で冷却し、コックを閉じ真空に引く。
各管にヘキサフルオロプロペン(45グ)を凝縮させ、
これを密封し、加温して熔融させ、内容物を混合する。
これを水浴中で55〜600で14時間加熱する。
ガスクロマドグラフ(GC)で分析した結果、主生成物
はパーフルオロアリルフルオロサルフエート(FAFS
)であることがわかった。
4個の管の生成物を一緒にし、分別蒸溜して、GCによ
る分析の結果2−ヒドロキシ−1−トリフルオロメチル
−1・2・2−トリフルオロエタンスルフオン酸スルト
ン (HFPS)75%,及び25%のFAFSである主沸
点が45°の生成物45g:GCによる分析値がFAF
S95%である主沸点62°の生成物80g:及び同定
できない高沸点成分44gを得バ。
使用したSO3に関するHFPSの全収率は14.8%
、FAFSのそれは39.6%であった。
対照のため、トリメチルボレート触媒を使用せずに上記
実験を繰返した。
GCによる生成物の分析の結果、主生成物はHFPSで
あって、FAFSは検出されなかった。
実施例 3 蒸溜したSO3を用い1200mlのハスタロイ(Ha
stalloy)でライニングした金属管中において次
の反応を行った。
こゝに示した収率は通常の蒸溜法により分離した生成物
に対するものである。
結果を下記表にまとめる。
実施例 4 1200mlのハスタロイでライニングした管に240
g(3.0モル)のSO3、3gのBF3、及び525
g(3.5モル)のへキサフルオロプロペンを入れ、短
時間攪拌し、次いで25℃に3日間放置する。
100℃に8時間加熱した後、管を0℃に冷却し、この
間ガス抜きをする。
液体生成物を捕集し、回転バンド蒸溜塔で分溜し、沸点
46〜60℃の粗製スルトン61.3g(9%);沸点
60°(1気圧)、−44°(350朋)のパーフルオ
ロアリルフルオロサルフエート146.9g(21%)
:及び沸点49〜56°(50mm)の高沸点混合物1
55.4gを得た。
この混合物を19FNMRで分析した結果、これは三成
分の混合物であり、テトラフルオロプロペニル−1・3
−ビス(フルオロサルフエート)82.9g(18%)
、2:1スルトン 及びFSO2OSO2OSO2F15.7gであること
がわかった。
上記高沸点溜分の中央溜分(64.6g)を5°で15
0mlのジエチルエーテルに加え、この混合物を一晩室
温で攬拌した。
分溜の結果、純FSO2OCF2CF=CFOSO2F
〔沸点54〜55°(50mm)〕36.0gを得た。
IR(CCl4):5.67μ(C=C)、6.72μ
(OSO2F)。
19FNMR:FSO2OCF2CF2=CFOSO2
Fのシス/トランス異性体1:1.3混合物に一致。
分析値 C3F6O6S2: 計算値 F、36.76 検出値 F、36. 74 実施例 5 1200mlのハスタロイ管に167g(2.09モル
)の蒸溜SO3、2gのBF3、及び525g(3.5
モル)のへキサフルオロプロペンを入れ、25°で5日
間攪拌した後、60°で8時間、次いで100°で2時
間攪拌する。
この管を0°で冷却し、ガス抜きし、名応混合物を分溜
して、沸点30〜61°の粗製へキサフルオログロペン
スルトン21.9g(5%)、及び沸点61〜63°の
パーフルオロアリルフルオロサルフエート288.0g
(60%)を得た。
パーフルオロアリルフルオロサルフエートは実施例1の
対応する生成物のIRスペクトルと比較して同定した。
参考例 1 パーフルオロアリルフルオロサルフエートと弗化ビニリ
デンとの共重合 11gのパーフルオロアリルフルオロサルフエート、6
.5gの弗化ビニリデン、及び約6%のパーフルオロプ
ロピオニルパーオキサイドを1・12−トリクロロ−l
・2・2−トリフルオロエタン中に含む触媒溶液50μ
lの混合物をガラス管中に封じ、室温で5日間回転する
冷却し、開封し、低沸点成分を除去して、アセトン及び
ジメチルフォルムアミドに可溶なエラストマー9.8g
を回収した。
アセトン溶液から注形するか、固体重合体をプレスして
透明なフイルムを得ることができた。
その赤外線吸収によりフルオロサルフエート基(−SO
2F)の存在が示された。
参考例 2 パーフルオロアリルフルオロサルフエートと弗化ビニリ
デンの共重合 5.5gのパーフルオロアリルフルオロサルフエート、
5.5gの弗化ビニリデン及び50μlの触媒溶液を用
いて上記と同様な実験を行ない60時間で10.5gの
重合体を得た。
参考例 3 パーフルオロアリルフルオロサルフエートとテトラフル
オロエチレンとの共重合 11gのパーフルオロアリルフルオロサルフエート、9
gのテトラフルオロエチレン及び50μlの触媒溶液を
室温でガラス管中に16時間封じ、テトラフルオロエチ
レンとパーフルオロアリルフルオロサルフエートとの共
重合体4gと揮発成分13.5gを得た。
参考例 4 パーフルオロアリルフルオロサルフエートと弗化ビニル
との共重合 11gのパーフルオロアリルフルオロサルフエート、4
.5gの弗化ビニル、及び50μlの触媒溶液を室温で
ガラス管中に封じ、パーフルオロアリルフルオロサルフ
エートと弗化ビニルとの暗色共重合体5.2g及び揮発
成分4gを得た。
参考例 5 バーフルオロアリルフルオロサルフエートのスルトンの
β−フルオロカルボニル−β−フルオロスルフオニルト
リフルオロエチルへの転位上記スルトンの試料を数ケ月
ガラス瓶の中に放置し、再蒸溜する。
スルトンな蒸溜して(沸点67°、110mm)回収し
た後、沸点84°/30朋の転移生成物、β−フルオロ
カルボニル−β−フルオロスルフオニルトリフルオロエ
チルフルオロサルフエートを蒸溜した。
分析結果 FMR:51.7ppm(二重線、J=5.2Hz、1
F)、50.6ppm(三重線、J=8.2Hz、1F
)、33.0ppm(二重線、J=22.5Hz、三重
線、J=7.8Hz、1F)、−75.5ppm(二重
線、J=8.2Hz、二重線、J=7.8Hz,二重線
、J=7.5Hz、2F)、−155.7ppm(二重
線、J−J=22.5Hz、三重線、J=7.5Hz、
二重線、J=5.2Hz、1F)。
参考例 6 パーフルオロアリルフルオロサルフエートのスルトンと
水とのトリフルオロビニルスルフオニルフルオライドの
生成反応 上記スルトン(62g、0.2モル)を冷却しながら攪
拌し、14.4mlのH2Oを滴下しつつ温度を−10
°〜+20℃に保つ。
この混合物を真空Tで加熱し、生成物をドライ・アイス
のトラップ中で凝縮させる。
トラップ中の物質を蒸溜し、沸点53°のトリフルオロ
ビニルスルフオニルフルオライド16g(46%)及び
沸点74°/70mmのβ−ヒドロ−β−フルオロスル
フオニルトリフルオロエチルフルオロサルフエート9.
6g(18%)を得た。
分析結果 β−ヒドロ−β−フルオロスルフオニルトリフルオロエ
チルフルオロサルフエートについて。
IR:6.70、6.86(SO2)。
PMR:5.64ppm(二重線、J=44.5Hz、
三重線、J=6.1Hz、二重線、J=2.5Hz、1
H)。
FMR:49.1ppm(三重線、J=8.4Hz、二
重線、J=1.0Hz、1F)、52.6ppm(三重
線、J=9.7Hz,二重線、J=6.7Hz、二重線
、J=2.5Hz、1F)、−77.9ppm(多重線
、2F)、−190.5ppm(二重線、J=44.5
Hz、三重線、J=12.3Hz、二重線、J=6.7
Hz、二重線、J=1.0Hz、1F)。
分析値 C2HF5S2O5: 計算値 C、9.10;H、0.38; F、35.98;S、24.29, 検出値 C、9.30;H、0.40; F、35.94;S、25.20. トリフルオロビニルスルフオニルフルオライドについて
IR:5.78μ(C=C)、6.80μ(SO2)。
FMR:61.2ppm(二重線、J=13.8Hz、
二重線、J=5.3Hz、二重線、J=4.1Hz、1
F)、−88.5ppm(二重線、J=43.0Hz、
二重線、J=17.0Hz、二重線、J=13.8Hz
、1F)、−90.9ppm(二重線、J=121.8
Hz、二重線、J=17.0Hz、二重線、J=4.1
Hz、1F)、−180.9ppm(二重線、J=12
1.8Hz、二重線、J=43.0Hz、二重線、J=
5.3Hz、1F)。
分析値 C2F4SO2: 計算値 C,14.65;F、46.34;S、19.
55. 検出値 C、14.60;F、45.91;S、17.
29.

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 三酸化硫黄に関し0.1〜5重量%の3価硼素化合
    物を存在させ、無水条件下において0〜150℃の温度
    でヘキサフルオ口グロペンを三酸化硫黄と反応させ、反
    応混合物からバーフルオロアリルフルオロサルフエート
    を回収することを特徴とするパーフルオロアリルフルオ
    ロサルフエートの製造法。 2 ヘキサフルオロプロペン対三酸化硫黄のモル比は1
    :1〜5:1である特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 3価硼素化合物は酸化硼素、三弗化硼素、及びトリ
    メチルボレートから選ばれる特許請求の範囲第1項又は
    2項記載の方法。
JP9952579A 1978-08-08 1979-08-06 パ−フルオロアリルフルオロサルフエ−トの製法 Expired JPS585908B2 (ja)

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JPS5527185A JPS5527185A (en) 1980-02-27
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JPS5527185A (en) 1980-02-27
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