JP7711522B2 - Method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester - Google Patents
Method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esterInfo
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Description
本発明は、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester.
不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは、重合体の原料モノマー等として有用な化合物である。
例えば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの1つであるα-クロロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルは、半導体製造等の分野において主鎖切断型のポジ型レジストとして使用される共重合体の原料モノマーとして使用されている(例えば、特許文献1参照)。
An unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is a compound useful as a raw material monomer for a polymer.
For example, hexafluoroisopropyl α-chloroacrylate, which is one of the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esters, is used as a raw material monomer for copolymers used as main chain scission type positive resists in fields such as semiconductor manufacturing (see, for example, Patent Document 1).
このような不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを製造する方法として、例えば、特許文献2には、加温条件下において、メタクリル酸クロリドと、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール(以下、単に「ヘキサフルオロイソプロパノール」と称することがある。)とをピリジン中で反応させる方法、及び、アクリル酸と、脱水縮合剤としてのトリフルオロ酢酸無水物とを反応させてアクリル酸無水物を生成し、このアクリル酸無水物と、ヘキサフルオロイソプロパノールとを更に反応させる方法が開示されている。 As methods for producing such unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esters, for example, Patent Document 2 discloses a method in which methacrylic acid chloride is reacted with 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (hereinafter sometimes simply referred to as "hexafluoroisopropanol") in pyridine under heated conditions, and a method in which acrylic acid is reacted with trifluoroacetic anhydride as a dehydrating condensation agent to produce acrylic anhydride, and this acrylic anhydride is then further reacted with hexafluoroisopropanol.
また、特許文献3には、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを製造する方法として、脱水縮合剤としての無水リン酸の存在下で、ヘキサフルオロイソプロパノールと、メタクリル酸とを反応させる方法が開示されている。 Patent Document 3 also discloses a method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester by reacting hexafluoroisopropanol with methacrylic acid in the presence of phosphoric anhydride as a dehydrating condensation agent.
更に、特許文献4には、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを製造する方法として、ヘキサフルオロイソプロパノールと、アクリル酸無水物又はメタクリル酸無水物とを塩基の存在下で反応させる際に、水を溶媒として共存させることを特徴とする方法が開示されている。 Furthermore, Patent Document 4 discloses a method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester, which is characterized in that water is made to coexist as a solvent when hexafluoroisopropanol is reacted with acrylic anhydride or methacrylic anhydride in the presence of a base.
ここで、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの原料であるヘキサフルオロイソプロパノールは、強力な電子吸引基であるトリフルオロメチル基を2つ含有し、且つ、酸性度の高い2級アルコールであるため、反応性が低く、不飽和カルボン酸のエステル化反応が起こりにくい。そのため、特許文献2に開示されたメタクリル酸クロリドと、ヘキサフルオロイソプロパノールとをピリジン中で反応させる方法では、加温条件下であっても、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率は極めて低い。また、アクリル酸と、脱水縮合剤としてのトリフルオロ酢酸無水物とを反応させてアクリル酸無水物を生成し、このアクリル酸無水物と、ヘキサフルオロイソプロパノールとを更に反応させる方法においても、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率は低い。 Here, hexafluoroisopropanol, which is the raw material for unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester, contains two trifluoromethyl groups, which are strong electron-withdrawing groups, and is a secondary alcohol with high acidity, so it has low reactivity and is unlikely to cause an esterification reaction of unsaturated carboxylic acid. Therefore, in the method disclosed in Patent Document 2 in which methacrylic acid chloride and hexafluoroisopropanol are reacted in pyridine, the yield of unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is extremely low even under heated conditions. In addition, in the method in which acrylic acid is reacted with trifluoroacetic anhydride as a dehydrating condensation agent to produce acrylic anhydride, and this acrylic anhydride is further reacted with hexafluoroisopropanol, the yield of unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is also low.
特許文献3の方法では、比較的高収率で不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが得られるものの、脱水縮合剤である無水リン酸は水分を吸収し易いため、非常に扱いにくいという問題がある。また、反応後の無水リン酸が水と反応してリン酸を形成し、これにより反応混合物が粘稠になるため、この反応混合物を反応器から取り出すことが困難になるという問題もある。更に、原料としてアクリル酸を使用すると、得られるエステルの収率が低く、オリゴマーが形成されるため、特許文献2の方法では、メタクリル酸を原料として使用する必要がある、即ち、生成物としてメタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルしか得られないという問題もある。 In the method of Patent Document 3, unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be obtained in a relatively high yield, but the dehydration condensation agent phosphoric anhydride is very difficult to handle because it easily absorbs moisture. In addition, phosphoric anhydride reacts with water after the reaction to form phosphoric acid, which makes the reaction mixture viscous, making it difficult to remove the reaction mixture from the reactor. Furthermore, when acrylic acid is used as a raw material, the yield of the ester obtained is low and oligomers are formed, so in the method of Patent Document 2, methacrylic acid must be used as a raw material, which is a problem in that only methacrylic acid hexafluoroisopropyl ester is obtained as a product.
特許文献4の方法では、水を溶媒として用いているため、反応後の生成物の分離及び精製が容易であり、また、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが高収率で得られるものの、原料であるアクリル酸無水物及びメタクリル酸無水物は高純度で大量に得ることが困難であり、これに起因して、アクリル酸無水物及びメタクリル酸無水物は非常に高価になる傾向がある。そのため、工業的には経済性の点でこれらの原料を使用することは不利であるという問題がある。 In the method of Patent Document 4, since water is used as a solvent, separation and purification of the product after the reaction is easy, and unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is obtained in high yield. However, it is difficult to obtain the raw materials acrylic anhydride and methacrylic anhydride in large quantities with high purity, and as a result, acrylic anhydride and methacrylic anhydride tend to be very expensive. Therefore, from an industrial perspective, there is a problem in that it is disadvantageous from the standpoint of economics to use these raw materials.
本発明はかかる実情の下でなされたものであり、本発明の目的は、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造する方法を提供することである。 The present invention was made under such circumstances, and the object of the present invention is to provide a method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esters in good yield with simple operations and in an economically advantageous manner on an industrial scale.
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を行った。そして、本発明者は、ヘキサフルオロイソプロパノールと、不飽和カルボン酸ハライドとを、所定の混合溶媒下で接触させれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have conducted extensive research to achieve the above object. They have discovered that by contacting hexafluoroisopropanol with an unsaturated carboxylic acid halide in a specific mixed solvent, it is possible to produce an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester in good yield and with economical industrial advantages through a simple procedure, and have completed the present invention.
即ち、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明は、下記式(1):
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法において、前記相間移動触媒は、アルキルアンモニウムハライド塩及びアルキルアンモニウム硫酸塩からなる群から選択される少なくとも1種の塩であることが好ましい。
相間移動触媒が上記列挙された群から選択される少なくとも1種の塩であれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、より簡便な操作でより収率良く、且つ、より経済性の面で工業的に有利に製造できる。
In the process for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, the phase transfer catalyst is preferably at least one salt selected from the group consisting of alkylammonium halide salts and alkylammonium sulfate salts.
When the phase transfer catalyst is at least one salt selected from the group listed above, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced industrially in a higher yield with a simpler operation and in a more economical manner.
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法において、前記式(2)で表される不飽和カルボン酸ハライドは、アクリル酸クロリド、α-クロロアクリル酸クロリド及びα-ブロモアクリル酸クロリドからなる群から選択される少なくとも1種の化合物であることが好ましい。
式(2)で表される不飽和カルボン酸ハライドが上記列挙された群から選択される少なくとも1種の化合物であれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、経済性の面で工業的により有利に製造できる。
In the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, the unsaturated carboxylic acid halide represented by the formula (2) is preferably at least one compound selected from the group consisting of acrylic acid chloride, α-chloroacrylic acid chloride, and α-bromoacrylic acid chloride.
When the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (2) is at least one compound selected from the group listed above, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced industrially in an economically advantageous manner.
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法において、前記式(1)中のXは、水素原子、塩素原子又はメチル基であることが好ましい。
式(1)中のXが水素原子、塩素原子又はメチル基である、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは、良好な安定性を有するため、重合体の製造に利用されるモノマーとしてより有利に用いることができる。
In the process for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, X in the formula (1) is preferably a hydrogen atom, a chlorine atom, or a methyl group.
The unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester in which X in formula (1) is a hydrogen atom, a chlorine atom, or a methyl group has good stability and can be advantageously used as a monomer for producing a polymer.
本発明によれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造する方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esters in good yield with simple operations and in an economically advantageous industrial manner.
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
ここで、本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法を用いて製造される不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは、特に限定されることなく、例えば、重合体の製造に利用されるモノマーとして有利に用いることができる。具体的には、主鎖切断型のポジ型レジストとして好適に使用し得る、電子線等の電離放射線や紫外線等の短波長の光の照射により主鎖が切断されて低分子量化する重合体の製造等に有利に用いることができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
Here, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester produced by the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is not particularly limited, and can be advantageously used, for example, as a monomer utilized in the production of a polymer. Specifically, it can be advantageously used in the production of a polymer that can be suitably used as a main chain scission type positive resist, in which the main chain is scissed by irradiation with ionizing radiation such as an electron beam or short wavelength light such as ultraviolet light, and the molecular weight is reduced.
(不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法)
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法は、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール((CF3)2CHOH)と、後述する式(2)で表される不飽和カルボン酸ハライドとを、非水混和性有機溶媒及び水を含む混合溶媒下で接触させる工程を含む。また、該混合溶媒は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩及びアルカリ金属リン酸水素塩からなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属塩と、相間移動触媒とを含む。
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法であれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造できる。不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く製造できる理由は、必ずしも定かではないが、以下の通りと推察される。
(Method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester)
The method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention comprises a step of contacting 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol ((CF 3 ) 2 CHOH) with an unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (2) described below in a mixed solvent containing a water-immiscible organic solvent and water. The mixed solvent also contains at least one alkali metal salt selected from the group consisting of alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal phosphates, and alkali metal hydrogen phosphates, and a phase transfer catalyst.
According to the method for producing the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced in good yield by simple operations and in an industrially advantageous manner in terms of economic efficiency. The reason why the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced in good yield by simple operations is not necessarily clear, but is presumed to be as follows.
まず、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの原料であるヘキサフルオロイソプロパノールはフッ素原子を6個有しているにも関わらず、水に任意の割合で混合するという性質を有していることから、溶媒として水を好適に利用できる。また、ヘキサフルオロイソプロパノールは、電子吸引性が非常に大きなトリフルオロメチル基を2つ含んでいることから、アルコールの中では酸性度が大きいという性質も有している。
本発明においては、非水混和性有機溶媒及び水を含む混合溶媒に使用することにより、水中では、ヘキサルオロイソプロパノールと、塩基として作用するアルカリ金属塩とから、弱酸-アルカリ反応によってヘキサフルオロイソプロポキシド塩(水中で溶解しているため、イオン解離した状態で存在し得る。)が形成される。この形成されたヘキサフルオロイソプロポキシド塩と、不飽和カルボン酸ハライドとが接触することにより、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが生成するものと考えられる。そして、生成した不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは非水混和性有機溶媒中に存在し、副生したアルカリ金属ハライドは水中に存在することとなるため、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを容易に分離され得る。また、混合溶媒に含まれる相間移動触媒により、ヘキサフルオロイソプロポキシド塩と、不飽和カルボン酸ハライドとの接触が容易になり、その結果、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの生成を促進できる。
以上の理由により、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く製造できると考えられる。
First, hexafluoroisopropanol, which is a raw material for unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester, has six fluorine atoms, but has the property of being mixed with water in any ratio, so water can be suitably used as a solvent. In addition, hexafluoroisopropanol has two trifluoromethyl groups, which have very large electron-withdrawing properties, so it has the property of being highly acidic among alcohols.
In the present invention, by using a mixed solvent containing a water-immiscible organic solvent and water, a hexafluoroisopropoxide salt (which may exist in an ionic dissociated state because it is dissolved in water) is formed in water by a weak acid-alkali reaction from hexafluoroisopropanol and an alkali metal salt acting as a base. It is considered that an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is generated by contacting the formed hexafluoroisopropoxide salt with an unsaturated carboxylic acid halide. The generated unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester is present in the water-immiscible organic solvent, and the by-product alkali metal halide is present in water, so that the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be easily separated. In addition, the phase transfer catalyst contained in the mixed solvent facilitates contact between the hexafluoroisopropoxide salt and the unsaturated carboxylic acid halide, and as a result, the generation of the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be promoted.
For the above reasons, it is believed that the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced in good yield by a simple procedure.
<不飽和カルボン酸ハライド>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法で使用する不飽和カルボン酸ハライドは、下記式(2)で表される化合物である。
The unsaturated carboxylic acid halide used in the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is a compound represented by the following formula (2).
なお、式(2)中、Xは、以下で説明する式(1)中のXと同じである。即ち、式(2)中、Xは、水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表す。式(2)で表される不飽和カルボン酸ハライドは、比較的安価で入手ができるため、これを原料として用いることにより、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、経済性の面で工業的に有利に製造できる。
式(2)で表される不飽和カルボン酸ハライドとしては、例えば、アクリル酸クロリド;メタクリル酸クロリド、α-フルオロアクリル酸クロリド、α-クロロアクリル酸クロリド、α-ブロモアクリル酸クロリド、α-ヨードアクリル酸クロリド等のα-置換アクリル酸クロリド;アクリル酸ブロミド;メタクリル酸ブロミド、α-クロロアクリル酸ブロミド、α-ブロモアクリル酸ブロミド等のα-置換アクリル酸ブロミドが挙げられる。これらの中でも、より安価で入手が容易であり、経済性の面で工業的により有利であることから、アクリル酸クロリド、メタクリル酸クロリド、α-フルオロアクリル酸クロリド、α-クロロアクリル酸クロリド及びα-ブロモアクリル酸クロリドからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を使用することが好ましく、アクリル酸クロリド、α-クロロアクリル酸クロリド及びα-ブロモアクリル酸クロリドからなる群から選択される少なくとも1種の化合物を使用することがより好ましい。
In addition, in formula (2), X is the same as X in formula (1) described below. That is, in formula (2), X represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a methyl group. Since the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (2) is relatively inexpensive and available, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be industrially produced in an economically advantageous manner by using it as a raw material.
Examples of the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (2) include acrylic acid chloride, α-substituted acrylic acid chlorides such as methacrylic acid chloride, α-fluoroacrylic acid chloride, α-chloroacrylic acid chloride, α-bromoacrylic acid chloride, and α-iodoacrylic acid chloride, acrylic acid bromide, and α-substituted acrylic acid bromides such as methacrylic acid bromide, α-chloroacrylic acid bromide, and α-bromoacrylic acid bromide. Among these, it is preferable to use at least one compound selected from the group consisting of acrylic acid chloride, methacrylic acid chloride, α-fluoroacrylic acid chloride, α-chloroacrylic acid chloride, and α-bromoacrylic acid chloride, because they are less expensive, more easily available, and more advantageous industrially in terms of economic efficiency, and it is more preferable to use at least one compound selected from the group consisting of acrylic acid chloride, α-chloroacrylic acid chloride, and α-bromoacrylic acid chloride.
アクリル酸クロリド及びメタクリル酸クロリド等は工業的に製造されているので、市販品をそのまま使用できる。α位がハロゲン原子で置換されたα-置換不飽和カルボン酸ハライドは、以下の文献に記載の方法に従って合成できる。
α-フルオロアクリル酸クロリドは、例えば、特表2004-505939号公報に記載の方法に従って合成できる。具体的には、2,2-ジクロロプロピオン酸をフッ化水素と反応させて得られる2-クロロ-2-フルオロプロピオン酸を水酸化ナトリウムで処理して2-フルオロアクリル酸を形成し、得られた2-フルオロアクリル酸を塩化チオニルと混合して加熱還流することにより、目的物である2-フルオロアクリル酸クロリド(α-フッ素原子ルオロアクリル酸クロリド)を得ることができる。
α-クロロアクリル酸クロリドは、例えば、特開2002-173467号公報に記載の方法に従って合成できる。具体的には、α-クロロアクリル酸を、塩化チオニル、或いは、塩化オキサリルと反応させることにより、α-クロロアクリル酸クロリドを得ることができる。
α-ブロモアクリル酸クロリドは、例えば、特開2005-126340号公報に記載の方法に従って合成できる。具体的には、2,3-ジブロモプロピオニルクロリドをトリエチルアミンと反応させて、脱臭化水素化させることにより、2-ブロモアクリル酸クロリド(α-ブロモアクリル酸クロリド)を得ることができる。
Acryloyl chloride, methacrylic acid chloride, and the like are industrially produced, so commercially available products can be used as they are. α-Substituted unsaturated carboxylic acid halides in which the α-position is substituted with a halogen atom can be synthesized according to the methods described in the following documents.
α-Fluoroacrylic acid chloride can be synthesized, for example, according to the method described in JP-A-2004-505939. Specifically, 2-chloro-2-fluoropropionic acid obtained by reacting 2,2-dichloropropionic acid with hydrogen fluoride is treated with sodium hydroxide to form 2-fluoroacrylic acid, and the resulting 2-fluoroacrylic acid is mixed with thionyl chloride and heated under reflux to obtain the target product, 2-fluoroacrylic acid chloride (α-fluorine atom-fluoroacrylic acid chloride).
α-Chloroacrylic acid chloride can be synthesized, for example, according to the method described in JP-A No. 2002-173467. Specifically, α-chloroacrylic acid chloride can be obtained by reacting α-chloroacrylic acid with thionyl chloride or oxalyl chloride.
α-Bromoacrylic acid chloride can be synthesized, for example, according to the method described in JP 2005-126340 A. Specifically, 2-bromoacrylic acid chloride (α-bromoacrylic acid chloride) can be obtained by reacting 2,3-dibromopropionyl chloride with triethylamine and dehydrobrominating it.
式(1)で表される不飽和カルボン酸ハライドの使用量は、原料となるヘキサフルオロイソプロパノール1mol当たり、好ましくは1.1mol以上、より好ましくは1.5以上、好ましくは3mol以下、より好ましくは2.5mol以下である。
式(1)で表される不飽和カルボン酸ハライドの使用量が上記下限以上であれば、目的とする不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率を向上できる。一方、式(1)で表される不飽和カルボン酸ハライドの使用量が上記上限以下であれば、アクリル酸類のオリゴマー等の生成を抑制できる等、望ましくない副反応の併発を抑制できる。
The amount of the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (1) used is preferably 1.1 mol or more, more preferably 1.5 mol or more, and preferably 3 mol or less, more preferably 2.5 mol or less, per mol of the raw material hexafluoroisopropanol.
When the amount of the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (1) used is equal to or more than the lower limit, the yield of the target unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be improved. On the other hand, when the amount of the unsaturated carboxylic acid halide represented by formula (1) used is equal to or less than the upper limit, the occurrence of undesirable side reactions, such as the production of acrylic acid oligomers, can be suppressed.
<アルカリ金属塩>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法で使用するアルカリ金属塩は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩及びアルカリ金属リン酸水素塩からなる群から選択される少なくとも1種の金属塩である。
アルカリ金属炭酸塩としては、例えば、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等が挙げられる。
アルカリ金属炭酸水素塩としては、例えば、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素セシウム等が挙げられる。
アルカリ金属リン酸塩としては、例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム等が挙げられる。
アルカリ金属リン酸水素塩としては、例えば、リン酸水素二ナトリウム、リン酸水素二カリウム等が挙げられる。
アルカリ金属塩は、水中でヘキサフルオロイソプロキシド塩が効率良く形成され得ることから、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸セシウム等のアルカリ金属炭酸塩であることが好ましく、経済性の観点から、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムからなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属塩であることがより好ましく、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルをより収率良く製造できることから、炭酸カリウムであることが更に好ましい。
<Alkali Metal Salt>
The alkali metal salt used in the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is at least one metal salt selected from the group consisting of alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal phosphates, and alkali metal hydrogen phosphates.
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, sodium carbonate, potassium carbonate, and cesium carbonate.
Examples of the alkali metal hydrogen carbonate include sodium hydrogen carbonate, potassium hydrogen carbonate, and cesium hydrogen carbonate.
Examples of the alkali metal phosphate include trisodium phosphate and tripotassium phosphate.
Examples of the alkali metal hydrogen phosphate include disodium hydrogen phosphate and dipotassium hydrogen phosphate.
The alkali metal salt is preferably an alkali metal carbonate such as sodium carbonate, potassium carbonate, or cesium carbonate, because a hexafluoroisoproxide salt can be efficiently formed in water, and from the viewpoint of economy, it is more preferably at least one alkali metal salt selected from the group consisting of sodium carbonate and potassium carbonate, and further preferably potassium carbonate, because it can produce an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester in a higher yield.
アルカリ金属塩の使用量は、原料となるヘキサフルオロイソプロパノール1molに対して、好ましくは1mol以上、より好ましくは1.2mol以上、好ましくは3mol以下、より好ましくは2mol以下である。
アルカリ金属塩の使用量が上記下限以上であれば、水中でヘキサフルオロイソプロキシド塩を効率良く形成し、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率を向上できる。一方、アルカリ金属塩の使用量が上記上限以下であれば、水への溶解が不十分になることや反応中にアルカリ金属塩が析出することを抑制し、後処理を容易にすることができる。
The amount of the alkali metal salt used is preferably 1 mol or more, more preferably 1.2 mol or more, and preferably 3 mol or less, more preferably 2 mol or less, per mol of the raw material hexafluoroisopropanol.
If the amount of the alkali metal salt used is equal to or more than the lower limit, the hexafluoroisopropoxide salt can be efficiently formed in water, and the yield of the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be improved. On the other hand, if the amount of the alkali metal salt used is equal to or less than the upper limit, the alkali metal salt can be prevented from being insufficiently dissolved in water or from precipitating during the reaction, and post-treatment can be facilitated.
<混合溶媒>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法で使用する混合溶媒は、非水混和性有機溶媒及び水を含む。また、混合溶媒は、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩及びアルカリ金属リン酸水素塩からなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属塩と、相間移動触媒とを含む。
<Mixed Solvent>
The mixed solvent used in the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention contains a water-immiscible organic solvent and water, and further contains at least one alkali metal salt selected from the group consisting of alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal phosphates, and alkali metal hydrogen phosphates, and a phase transfer catalyst.
混合溶媒に含まれる水の量は、アルカリ金属塩を溶解できる量であれば特に限定されないが、原料となるヘキサフルオロイソプロパノールに対して、質量基準で、好ましくは2倍以上、より好ましくは3倍以上、好ましくは50倍以下、より好ましくは10倍以下の量である。
水の量が上記下限以上であれば、アルカリ金属塩の濃度が高くなりすぎることを抑制し、反応が急激に進行して望ましくない副反応が併発することを抑制できる。一方、水の量が上記上限以下であれば、排水の量が少なくなり、反応後の後処理を容易にすることができる。
The amount of water contained in the mixed solvent is not particularly limited as long as it is an amount capable of dissolving the alkali metal salt, but is preferably at least 2 times, more preferably at least 3 times, and preferably not more than 50 times, and more preferably not more than 10 times, the amount of hexafluoroisopropanol used as the raw material, on a mass basis.
If the amount of water is equal to or more than the lower limit, the concentration of the alkali metal salt can be prevented from becoming too high, and the reaction can be prevented from proceeding too rapidly and causing undesirable side reactions, whereas if the amount of water is equal to or less than the upper limit, the amount of wastewater can be reduced, making post-treatment after the reaction easier.
混合溶媒に含まれる非水混和性有機溶媒は、本質的に水と混じり合わない溶媒である。非水混和性有機溶媒としては、目的物である不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルよりも沸点の高い溶媒を用いることが好ましい。このような非水混和性有機溶媒であれば、生成した不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルと、非水混和性有機溶媒とを蒸留等により容易に分離できる。
非水混和性有機溶媒としては、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの種類に応じて適宜選定可能であるが、例えば、シクロペンチルメチルエーテル、4-メチルテトラヒドロピラン、ジブチルエーテル等のエーテル系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゾトリフルオリド、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン、クロロベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらの中でも、トルエン、キシレン、ベンゾトリフルオリド、ビス(トリフルオロメチル)ベンゼン等の安価な溶媒を好適に使用できる。また、理由は定かではないが、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルをより収率良く製造できることから、非水混和性有機溶媒としては、トルエン又はキシレンを好適に使用できる。
The water-immiscible organic solvent contained in the mixed solvent is a solvent that is essentially immiscible with water. As the water-immiscible organic solvent, it is preferable to use a solvent having a boiling point higher than that of the target unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester. If such a water-immiscible organic solvent is used, the generated unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester and the water-immiscible organic solvent can be easily separated by distillation or the like.
The water-immiscible organic solvent can be appropriately selected depending on the type of unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester, and examples thereof include ether-based solvents such as cyclopentyl methyl ether, 4-methyltetrahydropyran, and dibutyl ether, and aromatic hydrocarbon-based solvents such as toluene, xylene, benzotrifluoride, bis(trifluoromethyl)benzene, and chlorobenzene. Among these, inexpensive solvents such as toluene, xylene, benzotrifluoride, and bis(trifluoromethyl)benzene can be preferably used. In addition, although the reason is unclear, toluene or xylene can be preferably used as the water-immiscible organic solvent because it allows the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester to be produced in a higher yield.
混合溶媒に含まれる非水混和性有機溶媒の量は、水の量に対して、体積基準で、好ましくは0.5倍以上、より好ましくは1倍以上、好ましくは5倍以下、より好ましくは2倍以下の量である。
非水混和性有機溶媒の使用量が上記下限以上であれば、目的物である不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの抽出量が上がり、収率を向上できる。一方、非水混和性有機溶媒の使用量が上記上限以下であれば、使用量が過度になることを抑制し、経済的に有利に不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを製造できる。
なお、本明細書において、「混合溶媒に含まれる非水混和性有機溶媒の量」とは、ヘキサフルオロイソプロパノールと、不飽和カルボン酸ハライドとを接触(反応)させる際の混合溶媒に含まれる非水混和性有機溶媒の量を意味する。
The amount of the water-immiscible organic solvent contained in the mixed solvent is preferably 0.5 times or more, more preferably 1 time or more, and preferably 5 times or less, more preferably 2 times or less, based on the amount of water on a volume basis.
When the amount of the water-immiscible organic solvent used is equal to or more than the lower limit, the amount of the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester to be extracted increases, and the yield can be improved. On the other hand, when the amount of the water-immiscible organic solvent used is equal to or less than the upper limit, the amount of the organic solvent used is prevented from becoming excessive, and the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester can be produced economically advantageously.
In this specification, the "amount of the water-immiscible organic solvent contained in the mixed solvent" means the amount of the water-immiscible organic solvent contained in the mixed solvent when hexafluoroisopropanol and the unsaturated carboxylic acid halide are contacted (reacted).
<相間移動触媒>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法で使用する相間移動触媒としては、2相系の混合溶媒の反応で一般に用いられるものであれば特に制限はなく、例えば、第4級アンモニウムハライド類、第4級ホスホニウムハライド類、等の第4級塩類;クラウンエーテル類、ポリオキシアルキレングリコール類等のポリエーテル類;アミノアルコール類等が挙げられる。これらの中でも、反応終了後において、水相側に存在し、分離が容易であることから、第4級塩類が特に好ましい。第4級塩類は、窒素原子及びリン原子等のヘテロ原子に4個の炭素含有置換基が結合して生じるカチオン(陽性イオン)と、対アニオン(陰性イオン)からなる。
<Phase transfer catalyst>
The phase transfer catalyst used in the method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is not particularly limited as long as it is generally used in the reaction of a two-phase mixed solvent, and examples thereof include quaternary salts such as quaternary ammonium halides and quaternary phosphonium halides; polyethers such as crown ethers and polyoxyalkylene glycols; and amino alcohols. Among these, quaternary salts are particularly preferred because they exist in the aqueous phase after the reaction is completed and are easy to separate. Quaternary salts consist of a cation (positive ion) generated by bonding four carbon-containing substituents to heteroatoms such as nitrogen and phosphorus atoms, and a counter anion (negative ion).
ヘテロ原子としては、元素周期表の5B族の原子であれば特に限定されないが、窒素原子及びリン原子が好ましく、水中で形成されるヘキサフルオロイソプロポキシドイオンとの相性が良く、生成物の収率を向上できることから、窒素原子が特に好ましい。また、原料の不飽和カルボン酸ハライドとして不飽和カルボン酸クロリドを用いる場合には、塩素原子との相性も良いことから、ヘテロ原子としては窒素原子が特に好ましい。
該ヘテロ原子の4つの炭素含有置換基の炭素数は、特に限定されないが、通常1以上30以下、好ましくは1以上20以下である。かかる炭素含有置換基としては、ヘテロ原子に直接結合した炭素を含んでいれば特に制限はないが、例えば、アルキル基、アール基、アラルキル基、アルケニル基、アルキニル基等が挙げられる。これらの炭素含有置換基には、アルコキシ基、ハロゲン原子、アルキルチオ基等の反応に影響を及ぼさない置換基;その炭素含有置換基構造内にカルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基等の反応に影響しない2価の置換基等が含まれていてもよい。また、該炭素含有置換基がお互いに結合して環状をなしてもよい。該炭素含有置換基は、好ましくは、アルキル基、アリール基及びアラルキル基である。
The heteroatom is not particularly limited as long as it is an atom of Group 5B of the periodic table, but a nitrogen atom and a phosphorus atom are preferred, and a nitrogen atom is particularly preferred because it has good compatibility with hexafluoroisopropoxide ions formed in water and can improve the yield of the product. In addition, when an unsaturated carboxylic acid chloride is used as the raw material unsaturated carboxylic acid halide, a nitrogen atom is particularly preferred as the heteroatom because it also has good compatibility with chlorine atoms.
The number of carbon atoms in the four carbon-containing substituents of the heteroatom is not particularly limited, but is usually 1 to 30, preferably 1 to 20. The carbon-containing substituent is not particularly limited as long as it contains a carbon directly bonded to the heteroatom, and examples thereof include an alkyl group, an aryl group, an aralkyl group, an alkenyl group, and an alkynyl group. These carbon-containing substituents may include substituents that do not affect the reaction, such as an alkoxy group, a halogen atom, and an alkylthio group; and divalent substituents that do not affect the reaction, such as a carbonyl group, a sulfonyl group, and a sulfinyl group, may be included in the carbon-containing substituent structure. In addition, the carbon-containing substituents may be bonded to each other to form a ring. The carbon-containing substituent is preferably an alkyl group, an aryl group, or an aralkyl group.
炭素含有置換基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、オクチル基、ラウリル基、ヘキサデシル基等のアルキル基;フェニル基、2-メチルフェニル基、4-メチルフェニル基、4-エチルフェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、2-メチルベンジル基、4-メチルベンジル基、2-メトキシベンジル基、4-メトキシベンジル基等のアラルキル基等が挙げられる。なお、炭素含有置換基がお互いに結合して環状をなしている第4級塩類としては、炭素含有置換基が環状で窒素原子と結合した場合のピリジニウムやピコリニウム等が挙げられる。これらの炭素含有置換基は反応に影響を及ぼさない置換基を有していてもよい。 Specific examples of carbon-containing substituents include alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, octyl, lauryl, and hexadecyl; aryl groups such as phenyl, 2-methylphenyl, 4-methylphenyl, 4-ethylphenyl, and naphthyl; and aralkyl groups such as benzyl, 2-methylbenzyl, 4-methylbenzyl, 2-methoxybenzyl, and 4-methoxybenzyl. Examples of quaternary salts in which carbon-containing substituents are bonded to each other to form a ring include pyridinium and picolinium, in which the carbon-containing substituents are cyclic and bonded to a nitrogen atom. These carbon-containing substituents may have a substituent that does not affect the reaction.
第4級塩類は、ヘテロ原子に、好ましくは炭素数2以上、より好ましくは炭素数3以上、好ましくは炭素数7以下、より好ましくは炭素数5以下の炭素含有置換基が3個以上結合したものであることが好ましい。
炭素数が上記範囲内の炭素含有置換基が3個以上結合した第4級塩類であれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率を向上できる。その理由は定かではないが、水中で形成されるヘキサフルオロイソプロポキシドイオンとの相互作用や、生じるカチオンの非水混和性有機溶媒への溶解性等によるものであると推察される。
The quaternary salts preferably have three or more carbon-containing substituents bonded to a heteroatom, each of which preferably has two or more carbon atoms, more preferably has three or more carbon atoms, and preferably has seven or fewer carbon atoms, more preferably has five or fewer carbon atoms.
Quaternary salts having three or more carbon-containing substituents bonded thereto and having a carbon number within the above range can improve the yield of unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester. The reason for this is unclear, but it is presumed to be due to an interaction with the hexafluoroisopropoxide ion formed in water, the solubility of the resulting cation in a water-immiscible organic solvent, or the like.
対アニオン(陰性イオン)としては、例えば、ハライド、ヒドロキシド、硫酸水素イオン等が挙げられるが、好ましくはハライド又は硫酸水素イオンであり、より好ましくはハライドである。ハライドは、特に限定されないが、具体的に、フルオリド、ブロミド、クロリド、アイオヂドが挙げられ、好ましくはブロミド及びクロリドである。 Examples of counter anions (negative ions) include halides, hydroxides, and hydrogen sulfate ions, with halide or hydrogen sulfate ions being preferred, and halide being more preferred. Specific examples of halides include, but are not limited to, fluoride, bromide, chloride, and iodide, with bromide and chloride being preferred.
第4級塩類の具体例としては、第4級アンモニウムハライド類、第4級ホスホニウムハライド類、第4級アンモニウムヒドロキシド類、第4級ホスホニウムヒドロキシド類、第4級アンモニウム硫酸水素塩類、第4級ホスホニウム硫酸水素塩類等が挙げられる。これらの中でも、第4級アンモニウムハライド類、第4級アンモニウム硫酸水素塩類又は第4級ホスホニウムハライド類が好ましく、水中で形成されるヘキサフルオロイソプロポキシドイオンとの相性が良く、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの収率を向上できることから、第4級アンモニウムハライド類又は第4級アンモニウム硫酸水素塩類がより好ましく、第4級アンモニウムハライド類が更に好ましい。 Specific examples of quaternary salts include quaternary ammonium halides, quaternary phosphonium halides, quaternary ammonium hydroxides, quaternary phosphonium hydroxides, quaternary ammonium hydrogen sulfates, and quaternary phosphonium hydrogen sulfates. Among these, quaternary ammonium halides, quaternary ammonium hydrogen sulfates, and quaternary phosphonium halides are preferred, and quaternary ammonium halides or quaternary ammonium hydrogen sulfates are more preferred, and quaternary ammonium halides are even more preferred, because they are compatible with the hexafluoroisopropoxide ion formed in water and can improve the yield of unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester.
具体的な第4級アンモニウムハライド類としては、例えば、テトラメチルアンモニウムブロミド、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウムブロミド、テトラプロピルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、トリオクチルメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。
第4級アンモニウム硫酸水素塩類としては、テトラメチルアンモニウム硫酸水素塩、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩等が挙げられる。
第4級ホスホニウムハライド類としては、テトラブチルホスホニウムブロミド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロリド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド等が挙げられる。
上記列挙したものの中でも、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムクロリド、セチルトリメチルアンモニウムブロミド、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド、トリメチルベンジルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩が好ましく、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩がより好ましい。
Specific examples of quaternary ammonium halides include tetramethylammonium bromide, tetramethylammonium chloride, tetraethylammonium bromide, tetrapropylammonium bromide, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, and trioctylmethylammonium chloride.
Examples of quaternary ammonium hydrogen sulfates include tetramethylammonium hydrogen sulfate and tetrabutylammonium hydrogen sulfate.
Examples of the quaternary phosphonium halides include tetrabutylphosphonium bromide, benzyltriphenylphosphonium chloride, and butyltriphenylphosphonium bromide.
Among those listed above, tetrabutylammonium bromide, tetrabutylammonium chloride, cetyltrimethylammonium bromide, benzyltriethylammonium chloride, trimethylbenzylammonium bromide, and tetrabutylammonium hydrogen sulfate are preferred, and tetrabutylammonium bromide and tetrabutylammonium hydrogen sulfate are more preferred.
クラウンエーテル類としては、例えば、15-クラウン-5、18-クラウン-6、ジベンゾ-18-クラウン-6、ジベンゾ-24-クラウン-8、ジシクロヘキシル-18-クラウン-6等のクラウンエーテル類が挙げられる。
ポリオキシアルキレングリコール類としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。
アミノアルコール類としては、例えば、トリス[2-(2-メトキシエトキシ)エチル]アミン、クリプテート等が挙げられる。
Examples of crown ethers include 15-crown-5, 18-crown-6, dibenzo-18-crown-6, dibenzo-24-crown-8, and dicyclohexyl-18-crown-6.
Examples of polyoxyalkylene glycols include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polyethylene glycol monomethyl ether.
Examples of the amino alcohols include tris[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amine, cryptate, and the like.
なお、上記した相間移動触媒は、それぞれ単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。 The above-mentioned phase transfer catalysts can be used alone or in combination of two or more.
相間移動触媒の使用量は、反応条件により適宜選択可能であるが、原料となるヘキサフルオロイソプロパノール1mol当たり、通常0.001mol以上、好ましくは0.01mol以上、より好ましくは0.03mol、通常1mol以下、好ましくは0.1mol以下、より好ましくは0.07mol以下である。 The amount of phase transfer catalyst used can be appropriately selected depending on the reaction conditions, but is usually 0.001 mol or more, preferably 0.01 mol or more, more preferably 0.03 mol, and usually 1 mol or less, preferably 0.1 mol or less, more preferably 0.07 mol or less per 1 mol of the raw material hexafluoroisopropanol.
<添加剤>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法では、その目的に反しない範囲において、添加剤を使用してもよい。添加剤としては、重合禁止剤等が挙げられる。
<Additives>
In the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, additives may be used within the scope of the purpose of the method. Examples of additives include polymerization inhibitors.
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法では、反応中の予期せしない副反応(重合)を防止するために、必要に応じて、反応系に重合禁止剤を添加してもよい。重合禁止剤としては、例えば、ハイドロキノン、p-メトキシフェノール、2,4-ジメチル-6-tert-ブチルフェノール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、tert-ブチル-カテコール、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルフェノール、ペンタエリスリトール、テトラキス(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシヒドロシンナメイト)、2-sec-ブチル-4,6-ジニトロフェノール等のフェノール系化合物;N,N'-ジイソプロピルパラフェニレンジアミン、N,N'-ジ-2-ナフチルパラフェニレンジアミン、N-フェニレン-N'-(1,3-ジメチルブチル)パラフェニレンジアミン、N,N'-ビス(1,4-ジメチルフェニル)-パラフェニレンジアミン、N-(1,4-ジメチルフェニル)-N'-フェニル-パラフェニレンジアミン等のアミン系化合物;4-ヒドロキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、4-ベンゾイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-N-オキシル、ビス(1-オキシル-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)セバケイト等のN-オキシル系化合物;銅、塩化銅(II)、塩化鉄(III)等の金属化合物等が挙げられる。 In the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, a polymerization inhibitor may be added to the reaction system as necessary to prevent unexpected side reactions (polymerization) during the reaction. Examples of polymerization inhibitors include phenolic compounds such as hydroquinone, p-methoxyphenol, 2,4-dimethyl-6-tert-butylphenol, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, tert-butyl-catechol, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol, pentaerythritol, tetrakis(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate), and 2-sec-butyl-4,6-dinitrophenol; N,N'-diisopropylparaphenylenediamine, N,N'-di-2-naphthylparaphenylenediamine, and N-phenylene. Amine compounds such as -N'-(1,3-dimethylbutyl)paraphenylenediamine, N,N'-bis(1,4-dimethylphenyl)-paraphenylenediamine, and N-(1,4-dimethylphenyl)-N'-phenyl-paraphenylenediamine; N-oxyl compounds such as 4-hydroxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, 4-benzoyloxy-2,2,6,6-tetramethylpiperidine-N-oxyl, and bis(1-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-yl)sebacate; and metal compounds such as copper, copper(II) chloride, and iron(III) chloride.
重合禁止剤の使用量は、適宜決定できるが、原料となるヘキサフルオロイソプロパノールに対して、10ppm以上であることが好ましく、良好な効果を発揮できることから、50ppm以上であることがより好ましい。 The amount of polymerization inhibitor used can be determined appropriately, but it is preferable that the amount is 10 ppm or more relative to the raw material hexafluoroisopropanol, and more preferably 50 ppm or more since this produces good effects.
<反応条件>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法において、ヘキサフルオロイソプロパノールと、不飽和カルボン酸ハライドとの接触は、上記混合溶媒下で行われれば特に限定されないが、例えば、アルカリ金属塩を含む水溶液に、ヘキサフルオロイソプロパノールを添加し、次いで、非水混和性有機溶媒及び相間移動触媒を添加して、そこに不飽和カルボン酸ハライドを更に滴下することにより行うことができる。
<Reaction conditions>
In the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention, the contact between hexafluoroisopropanol and an unsaturated carboxylic acid halide is not particularly limited as long as it is carried out in the above-mentioned mixed solvent. For example, the contact can be carried out by adding hexafluoroisopropanol to an aqueous solution containing an alkali metal salt, then adding a water-immiscible organic solvent and a phase transfer catalyst, and further dropping the unsaturated carboxylic acid halide thereto.
ヘキサフルオロイソプロパノールと、不飽和カルボン酸ハライドとを接触させる温度(反応温度)は、アルカリ金属塩の水溶液が固化せず、反応が過剰に進行しない温度であり、0℃以上であることが好ましく、10℃以上であることがより好ましく、40℃以下であることが好ましく、30℃以下であることがより好ましい。
反応温度が上記下限以上であれば、反応速度を効率的に進め、反応完結までの時間を短縮できる。一方、反応温度が上記上限以下であれば、原料や生成物等のポリマー化を抑制できる。
The temperature (reaction temperature) at which hexafluoroisopropanol is contacted with the unsaturated carboxylic acid halide is a temperature at which the aqueous solution of the alkali metal salt does not solidify and the reaction does not proceed excessively, and is preferably 0°C or higher, more preferably 10°C or higher, and is preferably 40°C or lower, and more preferably 30°C or lower.
If the reaction temperature is equal to or higher than the lower limit, the reaction rate can be efficiently increased and the time required for the reaction to be completed can be shortened, whereas if the reaction temperature is equal to or lower than the upper limit, polymerization of the raw materials, products, and the like can be suppressed.
反応時間は、反応温度等により適宜決定できるが、0.5時間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましく、20時間以下であることが好ましく、10時間以下であることがより好ましい。
反応時間が上記下限以上であれば、反応を完結させ、収率を向上できる。一方、反応時間が上記上限以下であれば、原料や生成物等のポリマー化を抑制できる。
The reaction time can be appropriately determined depending on the reaction temperature and the like, but is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, and is preferably 20 hours or less, more preferably 10 hours or less.
If the reaction time is equal to or longer than the lower limit, the reaction can be completed and the yield can be improved, whereas if the reaction time is equal to or shorter than the upper limit, polymerization of the raw materials, products, etc. can be suppressed.
なお、反応終了後は、例えば、非水混和性有機溶媒相と水相とを相分離させるために、生成物を含む混合溶媒を静置する工程、非水混和性有機溶媒相と水相と相分離する工程、相分離した混合溶媒から水相を除去する工程、残った非水混和性有機溶媒相を、希塩酸等の希酸、飽和重曹水及び飽和食塩水で洗浄する工程、洗浄後の非水混和性有機溶媒相を硫酸マグネシウム等の乾燥剤で乾燥(脱水)する工程、乾燥後の非水混和性有機溶媒相を蒸留する工程等の任意の工程を行ってもよい。
なお、反応の進行状況は、ガスクロマトグラフィー等で追跡できる。反応の終了は、原料ヘキサフルオロイソプロパノールの消失により確認できる。
After completion of the reaction, any of the following steps may be carried out: for example, a step of allowing the mixed solvent containing the product to stand in order to separate into a water-immiscible organic solvent phase and an aqueous phase; a step of separating the water-immiscible organic solvent phase and the aqueous phase; a step of removing the aqueous phase from the phase-separated mixed solvent; a step of washing the remaining water-immiscible organic solvent phase with a dilute acid such as dilute hydrochloric acid, a saturated aqueous sodium bicarbonate solution, and a saturated saline solution; a step of drying (dehydrating) the washed water-immiscible organic solvent phase with a desiccant such as magnesium sulfate; and a step of distilling the dried water-immiscible organic solvent phase.
The progress of the reaction can be monitored by gas chromatography, etc. The completion of the reaction can be confirmed by the disappearance of the raw material hexafluoroisopropanol.
<不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル>
本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法により得られる不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは、以下の式(1)で表される化合物である。
The unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester obtained by the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is a compound represented by the following formula (1).
なお、式(1)中、Xは、水素原子、ハロゲン原子又はメチル基を表す。
即ち、式(1)で表される不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルとしては、例えば、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、α-フルオロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、α-クロロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、α-ブロモアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、α-ヨードアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが挙げられる。
式(1)中のXは、良好な安定性を有し、重合体の製造に利用されるモノマーとしてより有利に用いることができることから、水素原子、塩素原子又はメチル基であることが好ましい。即ち、式(1)で表される不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルは、アクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル、α-クロロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステル又はメタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステであることが好ましい。
In the formula (1), X represents a hydrogen atom, a halogen atom, or a methyl group.
That is, examples of the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester represented by formula (1) include hexafluoroisopropyl acrylate, hexafluoroisopropyl methacrylate, hexafluoroisopropyl α-fluoroacrylic acid, hexafluoroisopropyl α-chloroacrylic acid, hexafluoroisopropyl α-bromoacrylic acid, and hexafluoroisopropyl α-iodoacrylic acid.
X in formula (1) is preferably a hydrogen atom, a chlorine atom, or a methyl group, since these have good stability and can be more advantageously used as a monomer for producing a polymer. That is, the unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester represented by formula (1) is preferably acrylic acid hexafluoroisopropyl ester, α-chloroacrylic acid hexafluoroisopropyl ester, or methacrylic acid hexafluoroisopropyl ester.
以下、実施例により、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例によってその範囲を限定されるものではない。なお、特に断りがない限り、「%」は「質量%」を表す。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples. Note that "%" refers to "% by mass" unless otherwise specified.
実施例及び比較例にて行ったガスクロマトグラフィー分析(GC分析)の分析条件は、以下の通りである。 The analysis conditions for the gas chromatography analysis (GC analysis) performed in the examples and comparative examples are as follows:
<分析条件>
装置:Agilent-7890(アジレント社製)
カラム:Inert Cap-1(ジーエルサイエンス社製、長さ60m、内径0.25mm、膜厚1.5μm)
カラム温度:60℃で10分間保持、次いで、昇温速度20℃/分で260℃まで昇温し、その後、260℃で10分間保持
インジェクション温度:250℃
検出器温度:250℃
キャリヤーガス:窒素
スプリット比:100/1
検出器:FID
<Analysis conditions>
Apparatus: Agilent-7890 (manufactured by Agilent)
Column: Inert Cap-1 (GL Sciences, length 60 m, inner diameter 0.25 mm, film thickness 1.5 μm)
Column temperature: 60° C. for 10 minutes, then heated to 260° C. at a rate of 20° C./min, and then held at 260° C. for 10 minutes. Injection temperature: 250° C.
Detector temperature: 250°C
Carrier gas: Nitrogen Split ratio: 100/1
Detector: FID
[合成例1]α-クロロアクリル酸クロリドの合成
冷却管及び滴下ロートを取り付けた容量1Lの3口フラスコに、2-クロロアクリル酸53.3g(0.5mol)、p-メトキシフェノール2g及び塩化メチレン300mlを入れ溶解させた。フラスコ(反応器)をウォーターバスに浸し、室温で内容物を攪拌し、そこへ、N,N-ジメチルホルムアミドを10滴添加した。塩化オキサリル82.5g(0.65mol)を塩化メチレン100mlに溶解した溶液を、滴下ロートから反応器内に2時間かけて滴下した。その間、反応に伴って発生するガスは、冷却管の登頂部から、水500mlを入れたガス洗瓶中に導いた。塩化オキサリルの滴下終了後、内容物をそのまま1.5時間攪拌し、その後、ウォーターバスで35℃に加温した。加温開始から約40分後、ガスの発生が停止して系内が陰圧になったところで加温を停止した。ロータリーエバポレーターを使用して35℃に加温しながら、反応器内の内容物から、大部分の塩化メチレン及び未反応の塩化オキサリルを留去した。得られた残留液に、p-メトキシフェノール1gを添加し、10kPaの減圧下で蒸留を行い、沸点47~49℃の留分を捕集して、36gのα-クロロアクリル酸クロリドを得た(収率:57%)。
[Synthesis Example 1] Synthesis of α-chloroacrylic acid chloride 53.3 g (0.5 mol) of 2-chloroacrylic acid, 2 g of p-methoxyphenol, and 300 ml of methylene chloride were dissolved in a 1 L three-neck flask equipped with a condenser and a dropping funnel. The flask (reactor) was immersed in a water bath, the contents were stirred at room temperature, and 10 drops of N,N-dimethylformamide were added thereto. A solution of 82.5 g (0.65 mol) of oxalyl chloride dissolved in 100 ml of methylene chloride was dropped into the reactor from the dropping funnel over 2 hours. During that time, the gas generated by the reaction was led from the top of the condenser into a gas washing bottle containing 500 ml of water. After the dropping of oxalyl chloride was completed, the contents were stirred as it was for 1.5 hours, and then heated to 35°C in a water bath. About 40 minutes after the start of heating, the heating was stopped when the gas generation stopped and the system became negative pressure. Using a rotary evaporator, most of the methylene chloride and unreacted oxalyl chloride were distilled off from the content of the reactor while heating to 35° C. 1 g of p-methoxyphenol was added to the resulting residual liquid, and distillation was carried out under reduced pressure of 10 kPa. A fraction having a boiling point of 47 to 49° C. was collected to obtain 36 g of α-chloroacrylic acid chloride (yield: 57%).
[合成例2]α-ブロモアクリル酸クロリドの製造
冷却管及び滴下ロートを取り付けた容量300mlの3口フラスコに、2,3-ジブロモプロピオン酸クロリド25g(0.1mol)及び塩化メチレン120mlを入れた。フラスコ(反応器)を氷水浴に浸し、内容物を攪拌させながら、滴下ロートより、トリエチルアミン15.2g(0.15mol)を25分間かけて滴下した。滴下終了から30分後、反応器を氷水浴から引き上げ、室温にて1時間攪拌した。反応により生成した塩を減圧濾過にて除去した。ロータリーエバポレーターを使用して35℃に加温しながら、得られた濾液から、大部分の塩化メチレンを留去した。得られた残留液を用いて、2kPaの減圧下で蒸留を行い、沸点39~40℃の留分を捕集して、12.5gのα-ブロモアクリル酸クロリドを得た(収率74%)。
[Synthesis Example 2] Production of α-bromoacrylic acid chloride 25 g (0.1 mol) of 2,3-dibromopropionic acid chloride and 120 ml of methylene chloride were placed in a 300 ml three-neck flask equipped with a condenser and a dropping funnel. The flask (reactor) was immersed in an ice water bath, and 15.2 g (0.15 mol) of triethylamine was dropped from the dropping funnel over 25 minutes while stirring the contents. 30 minutes after the end of the dropping, the reactor was removed from the ice water bath and stirred at room temperature for 1 hour. The salt generated by the reaction was removed by filtration under reduced pressure. Most of the methylene chloride was distilled off from the obtained filtrate while heating to 35°C using a rotary evaporator. The resulting residual liquid was distilled under a reduced pressure of 2 kPa, and a fraction having a boiling point of 39 to 40° C. was collected to obtain 12.5 g of α-bromoacrylic acid chloride (yield 74%).
[実施例1]
滴下ロート及び攪拌子を取り付けた容量200mlの丸底スフラスコに、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)及び水30mlを入れ、これを攪拌して炭酸カリウムを溶解させた。丸底フラスコを氷水浴に浸し、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール8.4g(0.05mol)を添加した。10分程攪拌した後、トルエン30ml、及び相間移動触媒としてのテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を添加し、強攪拌した。次いで、滴下ロートからアクリル酸クロリド6.8g(0.075mol)を約20分かけて滴下した。内容物をそのまま30分攪拌した後、20℃で更に6時間攪拌を継続した。内容物を分液ロートに移し、水相を分離後、残った非水混和性有機溶媒相を、塩酸(濃度:5質量%)、飽和重曹水、飽和食塩水をそれぞれ20ml用いて洗浄し、これを硫酸マグネシウムで乾燥させた。少量のトルエンで洗浄しながら硫酸マグネシウムを除去し、生成物を含む29.52gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、8.19gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:73.7%)。
[Example 1]
In a 200 ml round-bottom flask equipped with a dropping funnel and a stirrer, 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate and 30 ml of water were placed and stirred to dissolve the potassium carbonate. The round-bottom flask was immersed in an ice-water bath, and 8.4 g (0.05 mol) of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol was added. After stirring for about 10 minutes, 30 ml of toluene and 0.8 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium bromide as a phase transfer catalyst were added and stirred vigorously. Next, 6.8 g (0.075 mol) of acrylic acid chloride was added dropwise from the dropping funnel over about 20 minutes. The contents were stirred as is for 30 minutes, and then stirred at 20°C for another 6 hours. The contents were transferred to a separatory funnel, and the aqueous phase was separated. The remaining water-immiscible organic solvent phase was washed with 20 ml of hydrochloric acid (concentration: 5% by mass), saturated sodium bicarbonate water, and saturated saline, and then dried with magnesium sulfate. Magnesium sulfate was removed by washing with a small amount of toluene, and 29.52 g of a toluene solution containing the product was obtained. When this solution was analyzed by gas chromatography using acrylic acid hexafluoroisopropyl ester as a standard substance, it contained 8.19 g of acrylic acid hexafluoroisopropyl ester (yield: 73.7%).
[実施例2]
実施例1において、非水混和性有機溶媒のトルエンを全てシクロペンチルメチルエーテルに変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む26.67gのシクロペンチルメチル溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.12gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:64.1%)。
[Example 2]
Except for replacing all of the water-immiscible organic solvent toluene with cyclopentyl methyl ether, the same procedures as in Example 1 were carried out to obtain 26.67 g of a cyclopentyl methyl solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 7.12 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 64.1%).
[実施例3]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を、ベンジルトリエチルアンモニウムクロリド0.57g(0.0025mol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む28.46gのトルエン溶液を得た。この溶液を、ガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.92gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:71.3%)。
[Example 3]
Except for changing the phase transfer catalyst tetrabutylammonium bromide 0.8 g (0.0025 mol) to benzyltriethylammonium chloride 0.57 g (0.0025 mol) in Example 1, various operations were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 28.46 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography, it was found to contain 7.92 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 71.3%).
[実施例4]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を、テトラメチルアンモニウム硫酸水素塩0.43g(0.0025mol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む24.81gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.87gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:70.9%)。
[Example 4]
In Example 1, 0.8 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium bromide as a phase transfer catalyst was replaced with 0.43 g (0.0025 mol) of tetramethylammonium hydrogen sulfate, and the same procedures as in Example 1 were carried out to obtain 24.81 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using acrylic acid hexafluoroisopropyl ester as a standard substance, it was found to contain 7.87 g of acrylic acid hexafluoroisopropyl ester (yield: 70.9%).
[実施例5]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を、トリオクリルメチルアンモニウムクロリド1.01g(0.0025mol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む25.85gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、6.73gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:60.6%)。
[Example 5]
In Example 1, 0.8 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium bromide as a phase transfer catalyst was replaced with 1.01 g (0.0025 mol) of triacrylmethylammonium chloride, and the same procedures as in Example 1 were carried out to obtain 25.85 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using acrylic acid hexafluoroisopropyl ester as a standard substance, it was found to contain 6.73 g of acrylic acid hexafluoroisopropyl ester (yield: 60.6%).
[実施例6]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を、テトラブチルアンモニウム硫酸水素塩0.85g(0.0025)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む27.37gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、8.38gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:75.5%)。
[Example 6]
In Example 1, 0.8 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium bromide was replaced with 0.85 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium hydrogen sulfate as a phase transfer catalyst, and the same procedures as in Example 1 were carried out to obtain 27.37 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 8.38 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 75.5%).
[実施例7]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミド0.8g(0.0025mol)を、テトラブチルホスホニウムブロミド0.85g(0.0025mol)に変更したこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む25.96gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、6.64gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:59.8%)。
[Example 7]
In Example 1, 0.8 g (0.0025 mol) of tetrabutylammonium bromide was replaced with 0.85 g (0.0025 mol) of tetrabutylphosphonium bromide as a phase transfer catalyst, and the same procedures as in Example 1 were carried out to obtain 25.96 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 6.64 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 59.8%).
[実施例8]
実施例6において、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)を炭酸ナトリウム5.83g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む29.75gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.49gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:67.5%)。
[Example 8]
Except for changing 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate to 5.83 g (0.075 mol) of sodium carbonate in Example 6, various operations were carried out in the same manner as in Example 6 to obtain 29.75 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 7.49 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 67.5%).
[実施例9]
実施例6において、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)を炭酸水素カリウム7.51g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む29.24gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、6.92gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:62.3%)。
[Example 9]
Except for changing 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate to 7.51 g (0.075 mol) of potassium hydrogen carbonate in Example 6, various operations were carried out in the same manner as in Example 6 to obtain 29.24 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 6.92 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 62.3%).
[実施例10]
実施例6において、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)をリン酸水素二カリウム13.06g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む24.34gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.18gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:64.6%)。
[Example 10]
Except for changing 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate to 13.06 g (0.075 mol) of dipotassium hydrogen phosphate in Example 6, various operations were carried out in the same manner as in Example 6 to obtain 24.34 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 7.18 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 64.6%).
[実施例11]
実施例6において、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)をリン酸水素二ナトリウム10.65g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む25.86gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.02gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:63.2%)。
[Example 11]
Except for changing 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate to 10.65 g (0.075 mol) of disodium hydrogen phosphate in Example 6, various operations were carried out in the same manner as in Example 6 to obtain 25.86 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 7.02 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 63.2%).
[実施例12]
実施例6において、炭酸カリウム10.36g(0.075mol)をリン酸三カリウム10.61g(0.05mol)に変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む30.05gのトルエン溶液を得た。この溶液を、ガスクロマトグラフィーで分析したところ、7.48gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:67.3%)。
[Example 12]
Except for changing 10.36 g (0.075 mol) of potassium carbonate to 10.61 g (0.05 mol) of tripotassium phosphate in Example 6, various operations were carried out in the same manner as in Example 6 to obtain 30.05 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography, it was found to contain 7.48 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 67.3%).
[実施例13]
実施例6において、アクリル酸クロリド6.8g(0.075mol)をメタクリル酸クロリド7.8g(0.075mol)に変更し、非水混和性有機溶媒のトルエンを全てp-キシレンに変更したこと以外は、実施例6と同様にして各種操作を行い、生成物を含む30.70gのp-キシレン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、メタクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが9.826g含まれていた(収率:83.2%)。
[Example 13]
In Example 6, 6.8 g (0.075 mol) of acrylic acid chloride was changed to 7.8 g (0.075 mol) of methacrylic acid chloride, and all of the toluene, which is a water-immiscible organic solvent, was changed to p-xylene. The same procedures as in Example 6 were carried out to obtain 30.70 g of a p-xylene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 9.826 g of hexafluoroisopropyl methacrylate (yield: 83.2%).
[実施例14]
実施例13において、メタクリル酸クロリド7.8g(0.075mol)を、合成例1で得られた2-クロロアクリル酸クロリド9.38g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例13と同様にして各種操作を行い、生成物を含む29.44gのp-キシレン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてα-クロロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、8.78gのα-クロロアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:68.5%)。
[Example 14]
Various operations were carried out in the same manner as in Example 13, except that 7.8 g (0.075 mol) of methacrylic acid chloride was changed to 9.38 g (0.075 mol) of 2-chloroacrylic acid chloride obtained in Synthesis Example 1, to obtain 29.44 g of a p-xylene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using α-chloroacrylic acid hexafluoroisopropyl ester as a standard substance, it was found to contain 8.78 g of α-chloroacrylic acid hexafluoroisopropyl ester (yield: 68.5%).
[実施例15]
実施例13において、メタクリル酸クロリド7.8g(0.075mol)を、合成例2で得られた2-ブロモアクリル酸クロリド12.76g(0.075mol)に変更したこと以外は、実施例13と同様にして各種操作を行い、生成物を含む30.29gのp-キシレン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてα-ブロモアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、9.54gのα-ブロモアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:63.2%)。
[Example 15]
Various operations were carried out in the same manner as in Example 13, except that 7.8 g (0.075 mol) of methacrylic acid chloride was changed to 12.76 g (0.075 mol) of 2-bromoacrylic acid chloride obtained in Synthesis Example 2, to obtain 30.29 g of a p-xylene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using α-bromoacrylic acid hexafluoroisopropyl ester as a standard substance, it was found to contain 9.54 g of α-bromoacrylic acid hexafluoroisopropyl ester (yield: 63.2%).
[比較例1]
滴下ロート及び攪拌子を取り付けた容量100mlの丸底スフラスコに、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール8.4g(0.05mol)、アクリル酸クロリド6.8g(0.075mol),及び乾燥したシクロペンチルメチルエーテル70mlを入れ攪拌した。反応器を氷水で冷却し、ピリジン6.0g(0.075mol)を滴下ロートで約15分間かけて添加し、そのまま約1時間攪拌した。その後、反応器を25℃に昇温し、更に、7時間攪拌を継続した。内容物を分液ロートに移し、水40ml、5質量%の塩酸30ml、飽和重曹水30ml、飽和食塩水30mlで順次洗浄し、有機相を硫酸マグネシウムで乾燥した。少量のシクロペンチルメチルエーテルで洗浄しながら硫酸マグネシウムを除去し、生成物を含む55.01gのシクロペンチルメチルエーテル溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、0.89gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:8.0%)。
[Comparative Example 1]
In a 100 ml round-bottom flask equipped with a dropping funnel and a stirrer, 8.4 g (0.05 mol) of 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol, 6.8 g (0.075 mol) of acrylic acid chloride, and 70 ml of dried cyclopentyl methyl ether were added and stirred. The reactor was cooled with ice water, and 6.0 g (0.075 mol) of pyridine was added using a dropping funnel over about 15 minutes, and the mixture was stirred for about 1 hour. The temperature of the reactor was then raised to 25°C, and stirring was continued for another 7 hours. The contents were transferred to a separatory funnel and washed with 40 ml of water, 30 ml of 5% hydrochloric acid, 30 ml of saturated sodium bicarbonate water, and 30 ml of saturated saline, in that order, and the organic phase was dried over magnesium sulfate. Magnesium sulfate was removed by washing with a small amount of cyclopentyl methyl ether, and 55.01 g of a cyclopentyl methyl ether solution containing the product was obtained. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 0.89 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 8.0%).
[比較例2]
実施例1において、相間移動触媒のテトラブチルアンモニウムブロミドを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様にして各種操作を行い、生成物を含む27.29gのトルエン溶液を得た。この溶液を、標準物質としてアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステを用いてガスクロマトグラフィーで分析したところ、5.38gのアクリル酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルが含まれていた(収率:34.7%)。
[Comparative Example 2]
Except for not adding the phase transfer catalyst tetrabutylammonium bromide, various operations were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain 27.29 g of a toluene solution containing a product. When this solution was analyzed by gas chromatography using hexafluoroisopropyl acrylate as a standard substance, it was found to contain 5.38 g of hexafluoroisopropyl acrylate (yield: 34.7%).
上記実施例及び比較例の結果から明らかなように、本発明の不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法は、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造する方法であることが分かる。 As is clear from the results of the above Examples and Comparative Examples, the method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester of the present invention is a method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester in good yield with simple operations, and is industrially advantageous in terms of economic efficiency.
本発明によれば、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルを、簡便な操作で収率良く、且つ、経済性の面で工業的に有利に製造する方法を提供できる。 The present invention provides a method for producing unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl esters in good yield with simple operations and in an economically advantageous industrial manner.
Claims (4)
で表される不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法であって、
1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノールと、
下記式(2):
で表される不飽和カルボン酸ハライドとを、非水混和性有機溶媒及び水を含む混合溶媒下で接触させる工程を含み、
前記混合溶媒が、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸水素塩、アルカリ金属リン酸塩及びアルカリ金属リン酸水素塩からなる群から選択される少なくとも1種のアルカリ金属塩と、相間移動触媒とを含む、不飽和カルボン酸ヘキサフルオロイソプロピルエステルの製造方法。 The following formula (1):
A method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester represented by the following formula:
1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol,
The following formula (2):
in a mixed solvent containing a water-immiscible organic solvent and water,
The method for producing an unsaturated carboxylic acid hexafluoroisopropyl ester, wherein the mixed solvent contains at least one alkali metal salt selected from the group consisting of alkali metal carbonates, alkali metal hydrogen carbonates, alkali metal phosphates, and alkali metal hydrogen phosphates, and a phase transfer catalyst.
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