JP5214945B2 - Fluorine-containing compound and surfactant composition - Google Patents
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Description
本発明は、含フッ素化合物および界面活性剤組成物に関する。 The present invention relates to a fluorine-containing compound and the surfactant composition.
界面活性剤は、添加した液体の界面に集まって並び、該液体の表面張力を低下させることから、たとえば、浸透性を向上させる目的等で広く使用される。特に、含フッ素アルキル基を疎水基とした界面活性剤は、コーティング用組成物等に添加することで、優れた浸透性、濡れ性、およびレベリング性を示す。そのため、これまでに各種構造の含フッ素化合物を含有する界面活性剤組成物が示されている。 Surfactants gather at the interface of the added liquid and reduce the surface tension of the liquid, so that they are widely used, for example, for the purpose of improving permeability. In particular, a surfactant having a fluorine-containing alkyl group as a hydrophobic group exhibits excellent penetrability, wettability, and leveling properties when added to a coating composition or the like. Therefore, surfactant compositions containing fluorine-containing compounds having various structures have been shown so far.
たとえば、レベリング剤や浸透剤等として用いられる界面活性剤組成物に含有される含フッ素化合物としては、アミンオキシドを有する含フッ素化合物が示されている(特許文献1)。
しかし、前記のような用途においては、より少ない使用量で高い性能を発現することが求められることから、より低濃度で優れた表面張力低下能を示す界面活性剤組成物が望まれている。
However, in the above applications, since it is required to develop high performance with a smaller amount of use, a surfactant composition exhibiting excellent surface tension reducing ability at a lower concentration is desired.
本発明は、低濃度でも優れた表面張力低下能を示す界面活性剤として有効な含フッ素化合物、および該含フッ素化合物を含有する界面活性剤組成物ならびに該含フッ素化合物を含有する組成物の製造方法を提供する。
また、本発明は、特に前記界面活性剤として有効な含フッ素化合物の原料として有効な含フッ素化合物を提供する。
The present invention relates to a fluorine-containing compound effective as a surfactant exhibiting excellent surface tension reducing ability even at a low concentration, a surfactant composition containing the fluorine-containing compound, and a composition containing the fluorine-containing compound. Provide a method.
The present invention also provides a fluorine-containing compound effective as a raw material for a fluorine-containing compound particularly effective as the surfactant.
本発明は下式(I)で表される含フッ素化合物を提供する。
本発明の界面活性剤組成物は、前記式(I)で表される含フッ素化合物のいずれかを含有する。
また、本発明の界面活性剤組成物は、下式(Ia)で表される含フッ素化合物、および下式(Ib)で表される含フッ素化合物をさらに含有していてもよい。
The surfactant composition of the present invention may further contain a fluorine-containing compound represented by the following formula (Ia) and a fluorine-containing compound represented by the following formula (Ib).
また、本発明の界面活性剤組成物は、さらに下式(II)で表される含フッ素化合物をさらに含有しいてもよい。
本発明の含フッ素化合物および該含フッ素化合物を含有する界面活性剤組成物によれば、低濃度でも優れた表面張力低下能が得られる。
また、本発明の製造方法によれば、低濃度であっても優れた表面張力低下能を示す含フッ素化合物を含有する組成物が得られる。
また、本発明の、特に原料として有効な含フッ素化合物を用いれば、低濃度であっても優れた表面張力低下能を示す含フッ素化合物が容易に得られる。
According to the fluorine-containing compound and the surfactant composition containing the fluorine-containing compound of the present invention, excellent surface tension reducing ability can be obtained even at a low concentration.
Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the composition containing the fluorine-containing compound which shows the outstanding surface tension reduction ability even if it is a low density | concentration is obtained.
In addition, when a fluorine-containing compound effective particularly as a raw material of the present invention is used, a fluorine-containing compound exhibiting excellent surface tension reducing ability can be easily obtained even at a low concentration.
[含フッ素化合物(I)]
以下、本発明の含フッ素化合物である、下式(I)で表される化合物(以下、含フッ素化合物(I)という)について説明する。
Hereinafter, the compound represented by the following formula (I) which is the fluorine-containing compound of the present invention (hereinafter referred to as fluorine-containing compound (I)) will be described.
含フッ素化合物(I)におけるRf11は、炭素原子数1〜14の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基である。
パーフルオロアルキル基とは、アルキル基の全ての水素原子がフッ素原子に置換された基を意味する。
Rf11がパーフルオロアルキル基である場合は、炭素原子数は4〜6であることが好ましく、6(C6F13)であることが特に好ましい。また、パーフルオロアルキル基は直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。
Rf 11 in the fluorine-containing compound (I) is a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 1 to 14 carbon atoms.
The perfluoroalkyl group means a group in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
When Rf 11 is a perfluoroalkyl group, the number of carbon atoms is preferably 4 to 6, and particularly preferably 6 (C 6 F 13 ). The perfluoroalkyl group may be linear or branched, and is preferably linear.
パーフルオロエーテル基とは、パーフルオロアルキル基中の1箇所以上の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子が挿入された基を意味する。
Rf11がパーフルオロエーテル基である場合は、炭素原子数が4〜6であることがより好ましく、6であることが特に好ましい。また、パーフルオロエーテル基は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。
Rf11がパーフルオロエーテル基である場合の具体例としては、たとえば、C4F9OC2F4が挙げられる。
Rf21は、Rf11と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
また、Rf11とRf21は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
A perfluoroether group means a group in which an etheric oxygen atom is inserted between one or more carbon-carbon atoms in a perfluoroalkyl group.
If Rf 11 is a perfluoroalkyl ether group, more preferably the number of carbon atoms is 4 to 6, particularly preferably 6. Further, the perfluoroether group may be linear or branched, and is preferably linear.
Specific examples of the case where Rf 11 is a perfluoroether group include C 4 F 9 OC 2 F 4 .
Rf 21 may be the same as Rf 11, and the preferred embodiment is also the same.
Rf 11 and Rf 21 may be the same or different from each other, and are preferably the same.
A1は、2価の連結基である。
2価の連結基としては、たとえば、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−CO−、−CO2−、−NH−、−N(R4)−(R4は炭素原子数が1〜3のアルキル基である)、2価の脂肪族炭化水素基、2価の芳香族炭化水素基、またはこれらを組み合わせた基等が挙げられ、置換基を有していてもよい。置換基としては、ハロゲン原子、水酸基等が挙げられ、水酸基が好ましい。また、前記2価の脂肪族炭化水素基は直鎖状であっても分岐状であってもよい。また、前記2価の脂肪族炭化水素基中の炭素原子は、エーテル性酸素原子、チオエーテル性硫黄原子、エステル結合、カルボニル基等に置換されていてもよい。
A 1 is a divalent linking group.
Examples of the divalent linking group include —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —CO—, —CO 2 —, —NH—, —N (R 4 ) — (R 4 ). Is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), a divalent aliphatic hydrocarbon group, a divalent aromatic hydrocarbon group, or a combination of these, and the like. May be. Examples of the substituent include a halogen atom and a hydroxyl group, and a hydroxyl group is preferable. The divalent aliphatic hydrocarbon group may be linear or branched. The carbon atom in the divalent aliphatic hydrocarbon group may be substituted with an etheric oxygen atom, a thioetheric sulfur atom, an ester bond, a carbonyl group, or the like.
好ましい2価の連結基としては、置換基を有していてもよい炭素原子数1〜12のアルキレン基、−CO−、−NH−、−N(R4)−、−CH(OH)−、−CH(CH2OH)−、−O−、−S−、またはこれらの組み合わせからなる基が挙げられる。前記アルキレン基は直鎖状であっても分岐状であってもよい。
なかでも、A1は、置換基を有していてもよく、基中の炭素原子がエーテル性酸素原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜6のアルキレン基であることがより好ましく、置換基として水酸基を有する炭素原子数2〜4のアルキレン基であることが特に好ましい。
As preferable divalent linking groups, an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms which may have a substituent, —CO—, —NH—, —N (R 4 ) —, —CH (OH) — , —CH (CH 2 OH) —, —O—, —S—, or a combination thereof. The alkylene group may be linear or branched.
Among them, A 1 may have a substituent, and is more preferably an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms in which a carbon atom in the group may be substituted with an etheric oxygen atom, Particularly preferred is an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms having a hydroxyl group as a substituent.
B1は、2価の連結基であり、A1と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
また、A1とB1は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
また、Rf11−A1とRf21−B1は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
B 1 is a divalent linking group, and examples thereof include the same as A 1, and preferred embodiments are also the same.
A 1 and B 1 may be the same or different from each other, and are preferably the same.
Rf 11 -A 1 and Rf 21 -B 1 may be the same or different from each other, and are preferably the same.
R11は、炭素原子数2〜6のアルキレン基であり、置換基を有していてもよい。
置換基としては、A1で挙げたものと同じものが挙げられ、水酸基が好ましい
R11は、直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。
R11の炭素原子数は、2または3であることが特に好ましい。
R 11 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms and may have a substituent.
Examples of the substituent, the same thing can be mentioned those mentioned in A 1, it is preferably a hydroxyl group R 11 may be a branched be linear, and is preferably linear.
The number of carbon atoms of R 11 is particularly preferably 2 or 3.
R21およびR31は、相互に独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、置換基を有していてもよい。
置換基としては、A1で挙げたものと同じものが挙げられ、水酸基が好ましい。
R21およびR31は、各々直鎖状であっても分岐状であってもよく、直鎖状であることが好ましい。
R21およびR31は、各々炭素原子数1〜6のアルキル基であるのが好ましく、炭素原子数1〜4のアルキル基であるのがより好ましい。また、R21とR31は互いに同一であることが好ましい。
R 21 and R 31 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and may have a substituent.
Examples of the substituent, the same thing can be mentioned those mentioned in A 1, it is preferably a hydroxyl group.
R 21 and R 31 may each be linear or branched, and are preferably linear.
R 21 and R 31 are each preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. R 21 and R 31 are preferably the same as each other.
また、R21とR31により炭素原子数4〜12の環が形成されていてもよい。また、該環を形成する炭素原子が、水素原子もしくはアルキル基のいずれかが結合した窒素原子または酸素原子に置換されていてもよい。具体的な環構造としては、たとえば、ピペリジン環、モルホリン環、N−アルキルピペラジン環が挙げられる。 A ring having 4 to 12 carbon atoms may be formed by R 21 and R 31 . The carbon atoms forming the ring may be substituted with a nitrogen atom or an oxygen atom to which either a hydrogen atom or an alkyl group is bonded. Specific examples of the ring structure include a piperidine ring, a morpholine ring, and an N-alkyl piperazine ring.
含フッ素化合物(I)は特に限定されないが、具体例としては、たとえば表1に例示するものが挙げられる。
また、R21とR31により炭素原子数4〜12の環が形成されている含フッ素化合物(I)としては、たとえば、下式で表されるものが挙げられる。
なかでも、含フッ素化合物(I)は、Rf11およびRf21が炭素原子数4〜6のパーフルオロアルキル基であり、A1およびB1が置換基を有していてもよく、基中の炭素原子がエーテル性酸素原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜6のアルキレン基であることが好ましい(たとえば、表1のI−1〜I−13)。
また、特に好ましい含フッ素化合物(I)は、Rf11およびRf21がC6F13であり、R11が炭素原子数2または3のアルキレン基であり、A1およびB1が置換基として水酸基を有する炭素原子数2〜4のアルキレン基であり、R21およびR31が炭素原子数1〜4のアルキル基である含フッ素化合物である(たとえば、表1のI−3〜I−8)。
Among them, in the fluorine-containing compound (I), Rf 11 and Rf 21 are perfluoroalkyl groups having 4 to 6 carbon atoms, and A 1 and B 1 may have a substituent. It is preferable that it is a C1-C6 alkylene group by which the carbon atom may be substituted by the etheric oxygen atom (for example, I-1 to I-13 of Table 1).
Particularly preferred fluorine-containing compound (I) is that Rf 11 and Rf 21 are C 6 F 13 , R 11 is an alkylene group having 2 or 3 carbon atoms, and A 1 and B 1 are hydroxyl groups as substituents. And a fluorine-containing compound in which R 21 and R 31 are alkyl groups having 1 to 4 carbon atoms (for example, I-3 to I-8 in Table 1). .
[界面活性剤組成物]
本発明の界面活性剤組成物は、含フッ素化合物(I)を含有する組成物である。含有される含フッ素化合物(I)は1種のみであってもよく、2種以上であってもよい。
界面活性剤組成物中の含フッ素化合物(I)の含有量は、当該界面活性剤組成物の総質量(100質量%)に対して、0.0001〜10質量%であることが好ましく、0.0005〜5質量%であることがより好ましい。
含フッ素化合物(I)の含有量が0.0001質量%以上であれば、表面張力を下げる効果、水/有機溶媒間の界面張力を下げる効果等が充分に得られやすい。含フッ素化合物(I)の含有量が10質量%以下であれば、界面活性剤組成物中に含まれる他の成分の有する効果を妨げるのを抑えやすい。
[Surfactant composition]
The surfactant composition of the present invention is a composition containing the fluorine-containing compound (I). Only 1 type may be sufficient as the fluorine-containing compound (I) contained, and 2 or more types may be sufficient as it.
The content of the fluorine-containing compound (I) in the surfactant composition is preferably 0.0001 to 10% by mass with respect to the total mass (100% by mass) of the surfactant composition. More preferably, it is .0005 to 5% by mass.
When the content of the fluorine-containing compound (I) is 0.0001% by mass or more, the effect of lowering the surface tension, the effect of lowering the interfacial tension between water / organic solvent, and the like are sufficiently obtained. If content of a fluorine-containing compound (I) is 10 mass% or less, it will be easy to suppress inhibiting the effect which the other component contained in surfactant composition has.
ただし、前記含有量は、界面活性剤組成物の使用時における含有量を意味する。すなわち、含フッ素化合物(I)を10質量%含む界面活性剤組成物(製品)を10倍に希釈して用いる場合は、前記含有量は1質量%となる。含フッ素化合物(I)を2種以上用いる場合は、その合計量が前記範囲内であることが好ましい。 However, the said content means content at the time of use of surfactant composition. That is, when the surfactant composition (product) containing 10% by mass of the fluorine-containing compound (I) is diluted 10 times and used, the content is 1% by mass. When using 2 or more types of fluorine-containing compounds (I), it is preferable that the total amount is in the said range.
また、本発明の界面活性剤組成物は、下式(Ia)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(Ia)という)および下式(Ib)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(Ib)という)をさらに含有してもよい。
界面活性剤組成物が含フッ素化合物(I)、含フッ素化合物(Ia)、および含フッ素化合物(Ib)を含有する場合は、それらの混合比は特に限定されない。また、界面活性剤組成物中の前記含フッ素化合物(I)〜(Ib)を合計した含有量は、当該界面活性剤組成物の総質量(100質量%)に対して、0.0001〜10質量%であることが好ましく、0.0005〜5質量%であることがより好ましい。
ただし、前記含有量は、界面活性剤組成物の使用時における含有量を意味する。すなわち、含フッ素化合物(I)、含フッ素化合物(Ia)、および含フッ素化合物(Ib)を合計して10質量%含む界面活性剤組成物(製品)を10倍に希釈して用いる場合は、前記含有量は1質量%となる。含フッ素化合物(I)、含フッ素化合物(Ia)、および含フッ素化合物(Ib)のうち少なくとも1つを2種以上用いる場合(例えば、1種の含フッ素化合物(I)と2種類の含フッ素化合物(Ia)と1種の含フッ素化合物(Ib)を用いる場合等)は、その合計量が前記範囲内であることが好ましい。
When the surfactant composition contains the fluorinated compound (I), the fluorinated compound (Ia), and the fluorinated compound (Ib), the mixing ratio thereof is not particularly limited. The total content of the fluorine-containing compounds (I) to (Ib) in the surfactant composition is 0.0001 to 10 with respect to the total mass (100% by mass) of the surfactant composition. It is preferable that it is mass%, and it is more preferable that it is 0.0005-5 mass%.
However, the said content means content at the time of use of surfactant composition. That is, when the surfactant composition (product) containing 10% by mass of the fluorine-containing compound (I), the fluorine-containing compound (Ia), and the fluorine-containing compound (Ib) is diluted 10 times, The content is 1% by mass. When using two or more of fluorine-containing compound (I), fluorine-containing compound (Ia), and fluorine-containing compound (Ib) (for example, one fluorine-containing compound (I) and two kinds of fluorine-containing compounds) The total amount of compound (Ia) and one fluorine-containing compound (Ib) is preferably within the above range.
また、本発明の界面活性剤組成物は、前記含フッ素化合物(I)〜(Ib)に加えて、さらに下式(II)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(II)という)を含有していてもよい。
Rf3は、炭素原子数1〜14の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基である。X1は2価の連結基である。また、R11、R21、およびR31は、前記式(I)における記号と同じである。
Rf3は、Rf11と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。X1はA1で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
Rf3−X1は、Rf11−A1またはRf21−B1と同じであることが好ましい。
In addition to the fluorine-containing compounds (I) to (Ib), the surfactant composition of the present invention further includes a fluorine-containing compound represented by the following formula (II) (hereinafter referred to as fluorine-containing compound (II)). ) May be contained.
Rf 3 is a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 1 to 14 carbon atoms. X 1 is a divalent linking group. R 11 , R 21 , and R 31 are the same as the symbols in the formula (I).
Rf 3 may be the same as Rf 11 and the preferred embodiment is also the same. X 1 may be the same as mentioned for A 1 , and the preferred embodiment is also the same.
Rf 3 -X 1 is preferably the same as Rf 11 -A 1 or Rf 21 -B 1 .
界面活性剤組成物が含フッ素化合物(II)を含有する場合は、含フッ素化合物(I)(物質量:MI)、含フッ素化合物(Ia)(物質量:MIa)、および含フッ素化合物(Ib)(物質量:MIb)のそれぞれの物質量の合計[MI+MIa+MIb]と、含フッ素化合物(II)の物質量MIIとのモル比が[MI+MIa+MIb]:MII=10:90〜95:5であることが好ましく、15:85〜90:10であるのがより好ましい。
含フッ素化合物(I)、(Ia)、(Ib)の合計量を前記モル比([MI+MIa+MIb]:MII=10:90)よりも多くすれば、充分な表面張力低下能を得やすい。
When the surfactant composition contains the fluorine-containing compound (II), the fluorine-containing compound (I) (substance amount: M I ), the fluorine-containing compound (Ia) (substance amount: M Ia ), and the fluorine-containing compound (Ib) (Substance amount: M Ib ) The total amount of each substance [M I + M Ia + M Ib ] and the molar ratio of the fluorine-containing compound (II) substance amount M II is [M I + M Ia + M Ib ]: M II = 10: 90 to 95: 5 is preferable, and 15:85 to 90:10 is more preferable.
When the total amount of the fluorine-containing compounds (I), (Ia) and (Ib) is larger than the molar ratio ([M I + M Ia + M Ib ]: M II = 10: 90), sufficient surface tension reducing ability Easy to get.
本発明の界面活性剤組成物は、前記含フッ素化合物の他に、溶媒、他の添加剤等を含んでいてもよい。
溶媒としては、たとえば、水、有機溶媒等が挙げられる。
有機溶媒としては、たとえば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、t−ブタノール等のアルコール類;酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル等のエステル類;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類;N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、スルホラン、N−メチルピロリドン等の極性溶媒;ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のグリコールエーテル類;エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類;ピリジン、ピペラジン等の含窒素系溶媒;ヘキサン、オクタン、デカン、イソヘキサン等のパラフィン類;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール、m−キシレンヘキサフルオリド等の含フッ素溶媒等が挙げられる。
溶媒は1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
他の添加剤としては、特に限定はなく、当該界面活性剤組成物の用途等に応じて適宜選択すればよい。
The surfactant composition of the present invention may contain a solvent, other additives and the like in addition to the fluorine-containing compound.
Examples of the solvent include water and organic solvents.
Examples of the organic solvent include alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, and t-butanol; esters such as ethyl acetate, methyl acetate, and butyl acetate; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Polar solvents such as N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, sulfolane and N-methylpyrrolidone; glycol ethers such as diethylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; diethyl ether , Ethers such as tetrahydrofuran and dioxane; nitrogen-containing solvents such as pyridine and piperazine; paraffins such as hexane, octane, decane and isohexane; Toluene, xylene and the like aromatic hydrocarbons; 2,2,3,3-tetrafluoropropanol, a fluorine-containing solvents such as m- xylene hexafluoride and the like.
A solvent may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
There is no limitation in particular as another additive, What is necessary is just to select suitably according to the use etc. of the said surfactant composition.
本発明の界面活性剤組成物は、各種液体に添加することにより、該液体の表面張力を溶媒組成に制限されずに下げることができる。また、その表面張力低下能により、添加した液体にレベリング性、浸透性、起泡性、洗浄性、乳化性等の機能を付与できる。また、本発明の界面活性剤組成物は、低濃度でも充分な表面張力低下能を発揮できるため、各種用途に好適に用いることができる。
本発明の界面活性剤組成物の用途としては、たとえば、浸透剤、濡れ性改良剤、レベリング剤、塗料・顔料添加剤、乳化剤、消火薬剤、床ワックス、洗浄剤、起泡剤、消泡剤、潤滑剤、オイルフィールド、防錆剤、帯電防止剤、撥水剤、浮遊選鉱剤、平滑剤、脱墨剤等が挙げられる。
By adding the surfactant composition of the present invention to various liquids, the surface tension of the liquid can be lowered without being limited by the solvent composition. Moreover, functions, such as leveling property, permeability, foaming property, washing | cleaning property, emulsifying property, can be provided to the added liquid by the surface tension decreasing ability. Moreover, since the surfactant composition of the present invention can exhibit a sufficient surface tension reducing ability even at a low concentration, it can be suitably used for various applications.
Applications of the surfactant composition of the present invention include, for example, penetrants, wettability improvers, leveling agents, paint / pigment additives, emulsifiers, fire extinguishing agents, floor waxes, cleaning agents, foaming agents, antifoaming agents. , Lubricants, oil fields, rust inhibitors, antistatic agents, water repellents, flotation agents, smoothing agents, deinking agents and the like.
[含フッ素化合物(III)]
次に、下式(III)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(III)という)について説明する。含フッ素化合物(III)は、特に含フッ素化合物(I)の原料として有用である。
Next, the fluorine-containing compound represented by the following formula (III) (hereinafter referred to as fluorine-containing compound (III)) will be described. The fluorine-containing compound (III) is particularly useful as a raw material for the fluorine-containing compound (I).
含フッ素化合物(III)におけるRf12およびRf22は、炭素原子数1〜14の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基である。Rf12およびRf22は、Rf11で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。また、Rf12とRf22は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
A2およびB2は2価の連結基であり、A1で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。また、A2とB2は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
また、Rf12−A2とRf22−B2は、互いに同じであっても異なっていてもよく、同じであることが好ましい。
Rf 12 and Rf 22 in the fluorine-containing compound (III) are a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 1 to 14 carbon atoms. Rf 12 and Rf 22 may be the same as those described for Rf 11 , and preferred embodiments are also the same. Rf 12 and Rf 22 may be the same or different from each other, and are preferably the same.
A 2 and B 2 are divalent linking groups, and the same examples as those described for A 1 can be mentioned, and preferred embodiments are also the same. A 2 and B 2 may be the same or different from each other, and are preferably the same.
Rf 12 -A 2 and Rf 22 -B 2 may be the same as or different from each other, and are preferably the same.
R12は、炭素原子数2〜6のアルキレン基であり、置換基を有していてもよい。また、R12は、R11と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
R22およびR32は、相互に独立に、炭素原子数1〜6のアルキル基であり、置換基を有していてもよい。R22およびR32は、R21およびR31と同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
R 12 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and may have a substituent. Further, R 12 is the same thing can be mentioned as R 11, and their preferred embodiments are also the same.
R 22 and R 32 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and may have a substituent. R 22 and R 32 are the same as R 21 and R 31, and preferred embodiments are also the same.
含フッ素化合物(III)は特に限定されないが、具体例としては、たとえば表2に例示するものが挙げられる。
また、R22とR32により炭素原子数4〜12の環が形成されていてもよい。R22とR32により炭素原子数4〜12の環が形成されている含フッ素化合物(III)としては、たとえば、下式で表されるものが挙げられる。
含フッ素化合物(III)は、A2およびB2が置換基を有していてもよく、基中の炭素原子がエーテル性酸素原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜12のアルキレン基であり、R12が炭素原子数2〜6のアルキレン基であり、R22およびR32が炭素原子数1〜6のアルキル基であることが好ましい。
また、Rf12およびRf22が炭素原子数4〜6の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基であり、A2およびB2が置換基を有していてもよく、基中の炭素原子がエーテル性酸素原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜6のアルキレン基であることが好ましい(たとえば、表2のIII−1〜III−13)。
特に好ましい含フッ素化合物(III)は、Rf12およびRf22が炭素原子数4〜6の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基であり、A2およびB2が置換基を有していてもよく、基中の炭素原子がエーテル性酸素原子に置換されていてもよい炭素原子数1〜6のアルキレン基であり、R12が炭素原子数2〜6のアルキレン基であり、R22およびR32が炭素原子数1〜6のアルキル基である含フッ素化合物である(たとえば、表2のIII−1〜III−8)。
In the fluorine-containing compound (III), A 2 and B 2 may have a substituent, and a carbon atom in the group may be substituted with an etheric oxygen atom. R 12 is preferably an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, and R 22 and R 32 are preferably alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms.
Rf 12 and Rf 22 are a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 4 to 6 carbon atoms, A 2 and B 2 may have a substituent, and the carbon atom in the group is An alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with an etheric oxygen atom is preferable (for example, III-1 to III-13 in Table 2).
Particularly preferred fluorine-containing compound (III) is that Rf 12 and Rf 22 are a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 4 to 6 carbon atoms, and A 2 and B 2 have a substituent. Well, the carbon atom in the group is an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms which may be substituted with an etheric oxygen atom, R 12 is an alkylene group having 2 to 6 carbon atoms, R 22 and R 32 is a fluorine-containing compound in which 32 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (for example, III-1 to III-8 in Table 2).
含フッ素化合物(III)を原料として含フッ素化合物(I)を製造する場合には、含フッ素化合物(I)のRf11、Rf21、A1、B1、R11、R21、R31は、それぞれ含フッ素化合物(III)におけるRf12、Rf22、A2、B2、R12、R22、R32と同じになる。 When the fluorine-containing compound (I) is produced using the fluorine-containing compound (III) as a raw material, Rf 11 , Rf 21 , A 1 , B 1 , R 11 , R 21 , R 31 of the fluorine-containing compound (I) are These are the same as Rf 12 , Rf 22 , A 2 , B 2 , R 12 , R 22 , R 32 in the fluorine-containing compound (III), respectively.
[製造方法]
本発明の含フッ素化合物(I)の製造方法は、下式で示すように、式(IV)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(IV)という)と、式(V)で表される化合物(以下、化合物(V)という)とを反応させて、前記含フッ素化合物(III)および下式(VI)で表される含フッ素化合物(以下、含フッ素化合物(VI)という)の混合物を得る工程(工程(a))と、得られた該混合物に−O−O−結合を有する化合物を反応させる工程(工程(b))とを有する方法である。これにより、含フッ素化合物(I)、(Ia)、(Ib)、および(II)を含有する組成物が得られる。
The production method of the fluorine-containing compound (I) of the present invention comprises a fluorine-containing compound represented by the formula (IV) (hereinafter referred to as fluorine-containing compound (IV)) and a formula (V) as shown in the following formula: And a fluorine-containing compound represented by the following formula (VI) (hereinafter referred to as a fluorine-containing compound (VI)). And a step (step (b)) of reacting a compound having an —O—O— bond with the obtained mixture. Thereby, the composition containing fluorine-containing compound (I), (Ia), (Ib), and (II) is obtained.
含フッ素化合物(IV)におけるRf4は、炭素原子数1〜14の、パーフルオロアルキル基またはパーフルオロエーテル基である。Rf4は含フッ素化合物(I)におけるRf11で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
また、M1は2価の連結基または単結合である。2価の連結基としては、アルキレン基、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−CO−、−CO2−、−NH−、−N(R5)−(R5は炭素原子数が1〜3のアルキル基である)、またはこれらの組み合わせが挙げられ、置換基を有していてもよい。アルキレン基は直鎖状であっても分岐状であってもよい。置換基としては、A1で挙げたものと同じものが挙げられる。
Z1は反応性基である。ただし、本発明において含フッ素化合物(IV)が有する反応性基とは、含フッ素化合物(IV)と化合物(V)の1級アミン部位とを反応させるための基である。
Z1としては、たとえば、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、塩化アシル基、フッ化アシル基、臭化アシル基、ヨウ化アシル基等のハロゲン化アシル基、カルボキシル基、カルボン酸エステル基、エポキシ基が挙げられる(表3)。
化合物(V)におけるR12、R22、R32は、前記式(III)におけるR12、R22、R32とそれぞれ同じ意味を示す。
Rf 4 in the fluorine-containing compound (IV) is a perfluoroalkyl group or a perfluoroether group having 1 to 14 carbon atoms. Rf 4 may be the same as Rf 11 in the fluorine-containing compound (I), and the preferred embodiment is also the same.
M 1 is a divalent linking group or a single bond. Examples of the divalent linking group include an alkylene group, —O—, —S—, —SO—, —SO 2 —, —CO—, —CO 2 —, —NH—, —N (R 5 ) — (R 5 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms), or a combination thereof, and may have a substituent. The alkylene group may be linear or branched. Examples of the substituent include the same as those listed in A 1.
Z 1 is a reactive group. However, the reactive group possessed by the fluorine-containing compound (IV) in the present invention is a group for reacting the fluorine-containing compound (IV) with the primary amine moiety of the compound (V).
Examples of Z 1 include halogen atoms such as chlorine atom, bromine atom and iodine atom, acyl halide groups such as acyl chloride group, acyl fluoride group, acyl bromide group and acyl iodide group, carboxyl group and carboxylic acid Examples include ester groups and epoxy groups (Table 3).
R 12, R 22, R 32 in the compound (V) show respectively the same meaning as R 12, R 22, R 32 in the formula (III).
本発明では、工程(a)において、含フッ素化合物(IV)と化合物(V)とを反応させることにより、含フッ素化合物(III)と含フッ素化合物(VI)が得られる。
含フッ素化合物(IV)におけるRf4は、工程(a)における反応により、含フッ素化合物(III)のRf12およびRf22、ならびに含フッ素化合物(VI)のRf3となる。
また、含フッ素化合物(IV)におけるM1−Z1は、工程(a)における反応により、含フッ素化合物(III)のA2およびB2、ならびに含フッ素化合物(VI)のX1となる。
In the present invention, in step (a), by causing the fluorinated compound (IV) and of compounds and (V) is reacted, the fluorine-containing compound (III) and fluorine-containing compound (VI) is obtained.
Rf 4 in the fluorine-containing compound (IV) becomes Rf 12 and Rf 22 of the fluorine-containing compound (III) and Rf 3 of the fluorine-containing compound (VI) by the reaction in the step (a).
M 1 -Z 1 in the fluorine-containing compound (IV) becomes A 2 and B 2 of the fluorine-containing compound (III) and X 1 of the fluorine-containing compound (VI) by the reaction in the step (a).
M1−Z1は、工程(a)における反応後、Z1が脱離してM1のみが前記A2、B2、およびX1となる場合と、M1とZ1とから前記A2、B2、およびX1が導かれる場合とがある。
M1のみがA2、B2およびX1となる場合としては、たとえば、M1がアルキレン基であり、Z1がハロゲン原子であるM1−Z1等が挙げられる(表2のIII−10、III−11の合成)。
また、M1とZ1とから前記2価の連結基が導かれる場合としては、たとえば、M1がアルキレン基であり、Z1がエポキシ基であるM1−Z1等が挙げられる(表2のIII−1〜III−9およびIII−12〜III−13の合成)。また、M1が単結合であり、Z1がハロゲン化アシル基であるM1−Z1等が挙げられる(表2のIII−14〜III−16の合成)。
M 1 -Z 1 is the case where Z 1 is eliminated after the reaction in step (a) and only M 1 becomes A 2 , B 2 , and X 1 , and M 1 and Z 1 represent A 2 , B 2 , and X 1 may be derived.
Examples of the case where only M 1 is A 2 , B 2 and X 1 include M 1 -Z 1 where M 1 is an alkylene group and Z 1 is a halogen atom (III- in Table 2). 10, synthesis of III-11).
Further, as a case where the divalent linking group is derived from M 1 and Z 1 Prefecture, for example, M 1 is an alkylene group, Z 1 can be cited M 1 -Z 1 and the like is an epoxy group (Table 2 III-1 to III-9 and III-12 to III-13). Further, M 1 is a single bond, M 1 -Z 1 and the like Z 1 is acyl halide group (Synthesis of Table 2 III-14~III-16).
含フッ素化合物(IV)および化合物(V)は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
含フッ素化合物(IV)が1種である場合は、含フッ素化合物(III)のRf12−A2およびRf22−B2、ならびに含フッ素化合物(VI)のRf3−X1が同じになる。
含フッ素化合物(IV)が2種以上である場合、それぞれの含フッ素化合物(IV)の反応活性、混合比によっても異なるが、含フッ素化合物(III)は、Rf12−A2およびRf22−B2が同じであるものと異なるものとの混合物となり、含フッ素化合物(VI)もRf3−X1が2種以上の混合物となる。
Fluorine-containing compound (IV) and of compound (V) may be used alone individually or as a combination of two or more thereof.
When the fluorine-containing compound (IV) is one kind, Rf 12 -A 2 and Rf 22 -B 2 of the fluorine-containing compound (III) and Rf 3 -X 1 of the fluorine-containing compound (VI) are the same. .
When the fluorine-containing compound (IV) is 2 or more, the reaction activity of each of the fluorine-containing compound (IV), varies depending mixing ratio, the fluorine-containing compound (III), Rf 12 -A 2 and Rf 22 - A mixture of the same and different B 2 is used, and the fluorine-containing compound (VI) is a mixture of two or more of Rf 3 -X 1 .
以上説明したように、工程(a)では、含フッ素化合物(IV)と化合物(V)とを反応させることにより、含フッ素化合物(III)と含フッ素化合物(VI)との混合物が得られる。
具体例としては、たとえば、M1がメチレンであり、Z1がエポキシ基である、下式(IV−A)で表される含フッ素化合物と、化合物(V)とを反応させることにより、下式(III−A)で表される含フッ素化合物および下式(VI−A)で表される含フッ素化合物の混合物が得られる。
As a specific example, for example, by reacting a fluorine-containing compound represented by the following formula (IV-A), in which M 1 is methylene and Z 1 is an epoxy group, with compound (V), A mixture of the fluorine-containing compound represented by the formula (III-A) and the fluorine-containing compound represented by the following formula (VI-A) is obtained.
含フッ素化合物(IV)(物質量:MIV)と化合物(V)(物質量:MV)との反応は、モル比をMIV:MV=1.1:1.0〜2.0:1.0として行うことが好ましく、MIV:MV=1.15:1.0〜1.8:1.0として行うことがより好ましい。
化合物(V)1モルに対する含フッ素化合物(IV)の物質量を1.1モル以上とすることにより、充分な量の含フッ素化合物(III)が得られる。また、化合物(V)1モルに対する含フッ素化合物(IV)の物質量を2.0モル以下とすることにより、含フッ素化合物(IV)同士が二量化してしまう等の副反応の発生を抑制しやすい。
The reaction of the fluorine-containing compound (IV) (substance amount: M IV ) and the compound (V) (substance amount: M V ) is carried out using a molar ratio of M IV : M V = 1.1: 1.0 to 2.0 : 1.0, and it is more preferable to carry out as M IV : M V = 1.15: 1.0 to 1.8: 1.0.
By setting the amount of the fluorine-containing compound (IV) to 1.1 mol or more per 1 mol of the compound (V), a sufficient amount of the fluorine-containing compound (III) can be obtained. In addition, by controlling the amount of the fluorine-containing compound (IV) to 1 mol or less relative to 1 mol of the compound (V), the occurrence of side reactions such as dimerization of the fluorine-containing compounds (IV) is suppressed. It's easy to do.
工程(b)では、得られた含フッ素化合物(III)と含フッ素化合物(VI)との混合物に、−O−O−結合を有する化合物を反応させる。これにより、含フッ素化合物(I)を含有する組成物を製造できる。また、工程(b)では、含フッ素化合物(III)に−O−O−結合を有する化合物が反応することにより、含フッ素化合物(Ia)および含フッ素化合物(Ib)も同時に生成する。
含フッ素化合物(VI)に−O−O−結合を有する化合物が反応することにより、含フッ素化合物(II)も必然的に生成する。
本発明の製造方法においては、含フッ素化合物(I)、(Ia)、(Ib)におけるRf11、Rf21、A1、B1、R11、R21、R31は、それぞれ含フッ素化合物(III)のRf12、Rf22、A2、B2、R12、R22、R32と同じとなる。また、含フッ素化合物(VI)のRf3、X1、R12、R22、R32は、それぞれ含フッ素化合物(II)におけるRf3、X1、R11、R21、R31と同じとなる。
In the step (b), a compound having an —O—O— bond is reacted with the mixture of the obtained fluorine-containing compound (III) and fluorine-containing compound (VI). Thereby, the composition containing fluorine-containing compound (I) can be manufactured. Further, in the step (b), the fluorine-containing compound (Ia) and the fluorine-containing compound (Ib) are also produced simultaneously by reacting the fluorine-containing compound (III) with a compound having an —O—O— bond.
The fluorine-containing compound (II) is inevitably produced by the reaction of the fluorine-containing compound (VI) with a compound having an —O—O— bond.
In the production method of the present invention, Rf 11 , Rf 21 , A 1 , B 1 , R 11 , R 21 , and R 31 in the fluorine-containing compounds (I), (Ia), and (Ib) are each a fluorine-containing compound ( It is the same as Rf 12 , Rf 22 , A 2 , B 2 , R 12 , R 22 , R 32 in III). Further, Rf 3 , X 1 , R 12 , R 22 , R 32 of the fluorine-containing compound (VI) are the same as Rf 3 , X 1 , R 11 , R 21 , R 31 in the fluorine-containing compound (II), respectively. Become.
−O−O−結合を有する化合物は、特に制限されず、たとえば、過酸化水素、過酢酸、過ギ酸、過安息香酸、過フタル酸等が挙げられ、反応後の副生成物が水であるという理由で過酸化水素が好ましい。 The compound having a —O—O— bond is not particularly limited, and examples thereof include hydrogen peroxide, peracetic acid, performic acid, perbenzoic acid, perphthalic acid, and the by-product after the reaction is water. For this reason, hydrogen peroxide is preferred.
前記−O−O−結合を有する化合物の使用量は、含フッ素化合物(III)、または含フッ素化合物(III)と含フッ素化合物(VI)との混合物中に含まれる3級アミンの窒素原子のモル数を基準として、1.0〜5.0モル%とすることが好ましく、1.0〜4.0モル%とすることがより好ましい。
ただし、3級アミンの窒素原子のモル数は、含フッ素化合物(III)の場合、含フッ素化合物(III)1モルに対して2モルであり、含フッ素化合物(VI)の場合、含フッ素化合物(VI)1モルに対して1モルである。
The amount of the compound having —O—O— bond used is that of the nitrogen atom of the tertiary amine contained in the fluorine-containing compound (III) or the mixture of the fluorine-containing compound (III) and the fluorine-containing compound (VI). It is preferable to set it as 1.0-5.0 mol% on the basis of the number of moles, and it is more preferable to set it as 1.0-4.0 mol%.
However, the number of moles of the nitrogen atom of the tertiary amine is 2 moles per mole of the fluorine-containing compound (III) in the case of the fluorine-containing compound (III), and in the case of the fluorine-containing compound (VI), the fluorine-containing compound. (VI) 1 mol per 1 mol.
含フッ素化合物(III)および含フッ素化合物(VI)と、−O−O−結合を有する化合物との反応は、下記に示す溶媒中にて行う。
溶媒としては、たとえば、水、有機溶媒等が挙げられる。
有機溶媒としては、たとえば、酢酸エチル、塩化メチレン等の難水溶性の有機溶媒、2−プロパノール(IPA)、t−ブタノール等の水溶性の有機溶媒が挙げられ、水溶性の有機溶媒を使用することが好ましい。
反応温度は、室温から反応溶媒の沸点までの間とすることが好ましく、反応溶媒によっても異なるが、反応溶媒の沸点が100℃を超える場合は、100℃以下とすることが好ましく、20〜90℃であることがより好ましい。
反応時の圧力は常圧とすることが好ましい。
The reaction of the fluorine-containing compound (III) and the fluorine-containing compound (VI) with the compound having an —O—O— bond is carried out in the following solvent.
Examples of the solvent include water and organic solvents.
Examples of the organic solvent include poorly water-soluble organic solvents such as ethyl acetate and methylene chloride, and water-soluble organic solvents such as 2-propanol (IPA) and t-butanol, and a water-soluble organic solvent is used. It is preferable.
The reaction temperature is preferably between room temperature and the boiling point of the reaction solvent, and varies depending on the reaction solvent, but when the boiling point of the reaction solvent exceeds 100 ° C., the reaction temperature is preferably 100 ° C. or less, and preferably 20 to 90 ° C. More preferably, it is ° C.
The pressure during the reaction is preferably normal pressure.
以上説明した、含フッ素化合物(I)および含フッ素化合物(I)を含む界面活性剤組成物は、優れた表面張力低下能を示すため、様々な分野において好適に使用できる。また、本発明の界面活性剤組成物は、含フッ素化合物(I)、(Ia)、(Ib)、および(II)を含んだ状態でも、優れた表面張力低下能を示す。
また、本発明の製造方法によれば、含フッ素化合物(I)の他に、含フッ素化合物(Ia)、(Ib)、および(II)を含有する組成物を容易に製造できる。
また、本発明の製造方法により得られる含フッ素化合物(I)を含む界面活性剤組成物は、塗布後の表面に撥水撥油性を付与することもできると考えられる。
The surfactant composition containing the fluorine-containing compound (I) and the fluorine-containing compound (I) described above can be suitably used in various fields because it exhibits excellent surface tension reducing ability. Further, the surfactant composition of the present invention exhibits excellent surface tension reducing ability even in the state containing the fluorine-containing compounds (I), (Ia), (Ib) and (II).
Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the composition containing fluorine-containing compound (Ia), (Ib), and (II) other than fluorine-containing compound (I) can be manufactured easily.
Moreover, it is thought that the surfactant composition containing the fluorine-containing compound (I) obtained by the production method of the present invention can impart water and oil repellency to the surface after coating.
以下、実施例および比較例を示し、本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[容量法]
本実施例において、得られた反応液(液体)の固形分濃度の測定は、以下に示す容量法により行った。
得られた反応液の全体量(g)と、該反応液から溶媒を除去した乾燥残分(g)との比率から、固形分濃度(%)を測定した。
EXAMPLES Hereinafter, an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated in detail. However, the present invention is not limited by the following description.
[Capacity method]
In this example, the solid content concentration of the obtained reaction liquid (liquid) was measured by the volume method shown below.
The solid content concentration (%) was measured from the ratio between the total amount (g) of the reaction solution obtained and the dry residue (g) obtained by removing the solvent from the reaction solution.
[実施例1]
(化合物III−4の合成)
以下、化式で表される化合物III−4(表2)の合成について説明する。
(Synthesis of Compound III-4)
Hereinafter, the synthesis of Compound III-4 (Table 2) represented by the formula will be described.
200mL四つ口フラスコにN,N−ジエチルプロパンジアミン(19.5g)を加え、60℃に加熱した。ついで、そこに3−パーフルオロヘキシル−1,2−エポキシプロパン(95.5%、88.6g)を2時間かけて滴下し、その後60℃で27時間熟成させ、これを冷却して104.9gの反応液Aを得た。ガスクロマトグラフィー分析における反応液A中の化合物III−4の純度は39.8%であり、下式(VI−4)で表される化合物VI−4も46.9%含まれていた。
得られた反応液AのNMRスペクトルデータを以下に示す。
1HNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):1.02(6H、t)、1.66(2H、m)、2.50(14H、m)、4.12(1.5H、m)。
13CNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):9.9、11.4、24.0、27.1、35.8、35.9、36.0、45.8、46.7、48.1、51.0、53.0、55.0、60.6、61.9、63.0、63.9。
The NMR spectrum data of the obtained reaction solution A is shown below.
1 HNMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 1.02 (6H, t), 1.66 (2H, m), 2.50 (14H, m) 4.12 (1.5 H, m).
13 C NMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 9.9, 11.4, 24.0, 27.1, 35.8, 35.9, 36. 0, 45.8, 46.7, 48.1, 51.0, 53.0, 55.0, 60.6, 61.9, 63.0, 63.9.
(化合物I−4の合成)
以下、下式で表される化合物I−4(表1)の合成について説明する。
Hereinafter, the synthesis of the compound I-4 (Table 1) represented by the following formula will be described.
200mL四つ口フラスコに前記反応液A(35.0g)、2−プロパノール(以下、IPAという)(10g)を加え、65℃に加熱した。ついで、そこに30%過酸化水素水(7.26g)を2時間かけて滴下し、さらに65℃で反応を継続しながら随時30%過酸化水素水を全添加量が9.44gになるまで添加し、15時間反応を行った。その後、室温まで冷却し、反応液Bを75.95g回収した。容量法で反応液B中の固形分濃度を測定したところ43.7%であった。 The reaction solution A (35.0 g) and 2-propanol (hereinafter referred to as IPA) (10 g) were added to a 200 mL four-necked flask and heated to 65 ° C. Next, 30% hydrogen peroxide solution (7.26 g) was dropped into the solution over 2 hours, and the reaction was continued at 65 ° C. until 30% hydrogen peroxide solution was added to 9.44 g as needed. The reaction was performed for 15 hours. Then, it cooled to room temperature and collect | recovered reaction liquid B 75.95g. The solid content concentration in the reaction solution B was measured by the volumetric method and found to be 43.7%.
前記固形分のNMRスペクトルデータを以下に示す。
1HNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):1.01(0.4H、m)、1.28(6H、t)、2.16(4H、m)、2.70(4H、m)、3.28(6H、m)、4.10(1.5H、m)、6.22(2H、br)。
13CNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):8.1、8.2、8.3、20.7、21.4、22.1、35.8、45.8、46.3、52.3、54.3、58.4、59.0、61.8、63.5、64.2。
The NMR spectrum data of the solid content is shown below.
1 HNMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 1.01 (0.4H, m), 1.28 (6H, t), 2.16 (4H, m), 2.70 (4H, m), 3.28 (6H, m), 4.10 (1.5H, m), 6.22 (2H, br).
13 C NMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 8.1, 8.2, 8.3, 20.7, 21.4, 22.1, 35. 8, 45.8, 46.3, 52.3, 54.3, 58.4, 59.0, 61.8, 63.5, 64.2.
NMR測定およびガスクロマトグラフィー分析により、得られた反応液B中の固形分としては、化合物I−4の他に、下式で表される化合物Ia−4、Ib−4が含まれており、また、化合物VI−4および下式で表される化合物II−4も含まれていると考えられる。
[実施例2]
以下に示す通りに、用いる原料の比率を変更して化合物III−4を合成した。
50mL三口フラスコにN,N−ジエチルプロパンジアミン(6.5g)を加え、60℃に加熱した。ついで、そこに3−パーフルオロヘキシル−1,2−エポキシプロパン(96%、34.3g)を2時間かけて滴下し、その後60℃で24時間熟成させ、これを冷却して39.4gの反応液Cを得た。ガスクロマトグラフィー分析における反応液C中の化合物III−4の純度は60.8%であり、下式(VI−4)で表される化合物VI−4も26.4%含まれていた。
[Example 2]
As shown below, Compound III-4 was synthesized by changing the ratio of raw materials used.
N, N-diethylpropanediamine (6.5 g) was added to a 50 mL three-necked flask and heated to 60 ° C. Subsequently, 3-perfluorohexyl-1,2-epoxypropane (96%, 34.3 g) was added dropwise thereto over 2 hours, and then aged at 60 ° C. for 24 hours, which was cooled to 39.4 g of Reaction liquid C was obtained. The purity of the compound III-4 in the reaction solution C in gas chromatography analysis was 60.8%, and 26.4% of the compound VI-4 represented by the following formula (VI-4) was also contained.
得られた反応液CのNMRスペクトルデータを以下に示す。
1HNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):1.02(6H、m)、1.65(2H、m)、2.55(14.8H、m)、4.14(1.7H、m)。
13CNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):9.9、11.3、23.6、27.1、35.9、45.8、46.7、48.1、51.0、53.0、55.0、60.7、61.9、63.0、63.9。
The NMR spectrum data of the obtained reaction solution C is shown below.
1 HNMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 1.02 (6H, m), 1.65 (2H, m), 2.55 (14.8H, m), 4.14 (1.7H, m).
13 C NMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 9.9, 11.3, 23.6, 27.1, 35.9, 45.8, 46. 7, 48.1, 51.0, 53.0, 55.0, 60.7, 61.9, 63.0, 63.9.
ついで、50mL三口フラスコに前記反応液C(10.0g)、IPA(10.0)を加え、65℃に加熱した。ついで、そこに30%過酸化水素水(2.15g)を2時間かけて滴下し、さらに65℃で反応を継続しながら随時30%過酸化水素水を全添加量が6.45gになるまで添加し、23時間反応を行った。その後、室温まで冷却し、反応液Dを23.12g回収した。容量法で反応液D中の固形分濃度を測定したところ41.4%であった。 Subsequently, the said reaction liquid C (10.0g) and IPA (10.0) were added to a 50 mL three necked flask, and it heated at 65 degreeC. Next, 30% hydrogen peroxide solution (2.15 g) was dropped into the solution over 2 hours, and the reaction was continued at 65 ° C. until 30% hydrogen peroxide solution was added to 6.45 g as needed. The reaction was carried out for 23 hours. Then, it cooled to room temperature and 23.12g of reaction liquid D was collect | recovered. When the solid content concentration in the reaction solution D was measured by the volumetric method, it was 41.4%.
前記固形分のNMRスペクトルデータを以下に示す。
1HNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):1.01(3H、m)、1.27(6H、t)、2.50(18H、m)、3.25(6H、m)、4.1(2H、br)、5.4(2.7H、br)。
13CNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):8.2、8.3、8.4、9.7、20.7、21.6、35.7、45.8、46.3、52.2、54.6、58.4、59.2、61.0、61.9、63.8、64.3。
The NMR spectrum data of the solid content is shown below.
1 HNMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 1.01 (3H, m), 1.27 (6H, t), 2.50 (18H, m) 3.25 (6H, m), 4.1 (2H, br), 5.4 (2.7H, br).
13 C NMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 8.2, 8.3, 8.4, 9.7, 20.7, 21.6, 35. 7, 45.8, 46.3, 52.2, 54.6, 58.4, 59.2, 61.0, 61.9, 63.8, 64.3.
NMR測定およびガスクロマトグラフィー分析により、得られた反応液D中の固形分としては、化合物I−4の他に、化合物Ia−4およびIb−4が含まれており、また、化合物VI−4および化合物II−4も含まれていると考えられる。 As a solid content in the obtained reaction liquid D by NMR measurement and gas chromatography analysis, in addition to compound I-4, compounds Ia-4 and Ib-4 are included, and compound VI-4 And Compound II-4 is also considered to be included.
[比較例1]
(化合物VI−4の合成)
50mL三口フラスコにN,N−ジエチルプロパンジアミン(13.0g)を加え、60℃に加熱した。ついで、そこに3−パーフルオロヘキシル−1,2−エポキシプロパン(99%、18.8g)を2時間かけて滴下し、その後60℃で18時間熟成させ、これを冷却して31.3gの反応液Eを得た。ガスクロマトグラフィー分析における反応液E中の化合物VI−4の純度は92.7%であり、主な不純物は前記2種の原料であった。
[Comparative Example 1]
(Synthesis of Compound VI-4)
N, N-diethylpropanediamine (13.0 g) was added to a 50 mL three-necked flask and heated to 60 ° C. Subsequently, 3-perfluorohexyl-1,2-epoxypropane (99%, 18.8 g) was added dropwise thereto over 2 hours, and then aged at 60 ° C. for 18 hours. Reaction liquid E was obtained. The purity of the compound VI-4 in the reaction solution E in the gas chromatography analysis was 92.7%, and the main impurities were the above-mentioned two kinds of raw materials.
(化合物II−4の合成)
50mL三口フラスコに前記反応液E(5.46g)、IPA(5.46g)、水(2.73g)を加え、65℃に加熱した。ついで、そこに30%過酸化水素水(1.2g)を2時間かけて滴下し、さらに65℃で反応を継続しながら随時30%過酸化水素水を全添加量が2.0gになるまで添加し、16時間反応を行った。その後、室温まで冷却し、反応液Fを14.3g回収した。容量法で反応液F中の固形分濃度を測定したところ31.5%であった。
(Synthesis of Compound II-4)
The reaction solution E (5.46 g), IPA (5.46 g) and water (2.73 g) were added to a 50 mL three-necked flask and heated to 65 ° C. Next, 30% hydrogen peroxide solution (1.2 g) was dropped into the solution over 2 hours, and the reaction was continued at 65 ° C. until 30% hydrogen peroxide solution was added to 2.0 g as needed. The reaction was carried out for 16 hours. Then, it cooled to room temperature and 14.3g of reaction liquid F was collect | recovered. The solid content concentration in the reaction solution F was measured by the volumetric method and found to be 31.5%.
前記固形分のNMRスペクトルデータを以下に示す。
1HNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):1.23(8H、m)、2.51(8H、m)、3.20(4H、m)、4.20(1H、m)。
13CNMR(300MHz、溶媒:CDCl3、標準物質:ヘキサメチルジシロキサン)、σ(ppm):8.5、10.9、22.4、36.1、46.5、54.6、59.3、62.5。
The NMR spectrum data of the solid content is shown below.
1 HNMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 1.23 (8H, m), 2.51 (8H, m), 3.20 (4H, m) 4.20 (1H, m).
13 C NMR (300 MHz, solvent: CDCl 3 , standard substance: hexamethyldisiloxane), σ (ppm): 8.5, 10.9, 22.4, 36.1, 46.5, 54.6, 59. 3, 62.5.
NMR測定およびガスクロマトグラフィー分析により、得られた反応液F中の固形分にあたるものは、化合物II−4の他に、原料である化合物VI−4も含まれていると考えられる。 According to NMR measurement and gas chromatography analysis, the solid content in the obtained reaction solution F is considered to contain the compound VI-4 as a raw material in addition to the compound II-4.
[静的表面張力の測定]
実施例および比較例で得られた含フッ素化合物を含有する反応液B、D、Fを、水で希釈して固形分濃度が0.001質量%の界面活性剤組成物とし、静的表面張力(mN/m)を測定した。
静的表面張力は、協和界面科学社製の自動表面張力計CBVP−A3型装置を使用し、ウィルヘルミー法(吊り板法)における、25℃、30分静置後の値とした。測定結果を表4に示す。
[Measurement of static surface tension]
The reaction liquids B, D and F containing the fluorine-containing compounds obtained in Examples and Comparative Examples were diluted with water to obtain a surfactant composition having a solid content concentration of 0.001% by mass, and static surface tension. (MN / m) was measured.
The static surface tension was a value after standing at 25 ° C. for 30 minutes in the Wilhelmy method (hanging plate method) using an automatic surface tension meter CBVP-A3 type apparatus manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. Table 4 shows the measurement results.
実施例1で得られた反応液Bでは、0.001質量%という低濃度で使用しても静的表面張力が低く(23.5mN/m)、優れた表面張力低下能を示した。また、実施例2で得られた反応液Dも同様に、静的表面張力は低い値(22.5mN/m)を示し、優れた表面張力低下能を示した。 In the reaction solution B obtained in Example 1, the static surface tension was low (23.5 mN / m) even when used at a low concentration of 0.001% by mass, and excellent surface tension reducing ability was exhibited. Similarly, the reaction solution D obtained in Example 2 also showed a low value (22.5 mN / m) for the static surface tension and an excellent surface tension reducing ability.
一方、比較例1で得られた反応液Fでは、同濃度における静的表面張力の値が38.5mN/mと高く、実施例1の反応液Bおよび実施例2の反応液Dよりも表面張力低下能が劣っていた。 On the other hand, in the reaction solution F obtained in Comparative Example 1, the value of the static surface tension at the same concentration is as high as 38.5 mN / m, which is higher than that of the reaction solution B of Example 1 and the reaction solution D of Example 2. The tension reducing ability was inferior.
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