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JP2759182B2 - Method for producing perfluoroethyl methyl ether - Google Patents

Method for producing perfluoroethyl methyl ether

Info

Publication number
JP2759182B2
JP2759182B2 JP21501089A JP21501089A JP2759182B2 JP 2759182 B2 JP2759182 B2 JP 2759182B2 JP 21501089 A JP21501089 A JP 21501089A JP 21501089 A JP21501089 A JP 21501089A JP 2759182 B2 JP2759182 B2 JP 2759182B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction
methyl ether
temperature
ether
perfluoroethyl methyl
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP21501089A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0381239A (en
Inventor
章 関屋
邦政 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP21501089A priority Critical patent/JP2759182B2/en
Publication of JPH0381239A publication Critical patent/JPH0381239A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2759182B2 publication Critical patent/JP2759182B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

〔産業上の利用分野〕 [Industrial applications]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、パーフルオロエチルメチルエーテルの製造
方法に関する。 〔従来の技術〕 パーフルオロエチルメチルエーテル(すなわち、CF3O
CF2CF2CF3)は、冷媒(例えば、米国特許第3、362、18
0号明細書、同3、394、878号明細書参照)や吸引麻酔
剤(Bagnall,et al.,J.Fluorine Chem.,1979,13,123;参
照)などとして有用である。 パーフルオロエチルメチルエーテルの従来の製造方法
としては、 エチレングリコール類あるいは1,4−ジオキサン類の
電解フッ素化による方法(Berenblit,et al.,1974,10,2
031;Zh.HPrikl.Khim.,1975,48,2206;あるいは、Zh.Prik
l.Khim.,1980,53,858)、及び 二フッ化二酸素(O2F2)とテトラフルオロエチレンと
反応させる方法(Holzmann,et al.Inorg.Chem.,1962,1,
972)が知られている。 しかしながら、このの方法では、パーフルオロエチ
ルメチルエーテルの収率では、約1%程度と著しく低い
という問題点がある。また、上記のの方法では、パー
フルオロエチルメチルエーテルの収率は該論文中に記載
がないので不明であるが、該エーテルのほかに7種類の
副生物が生じており、選択性が著しく低いなどの問題点
がある。 すなわち、従来のパーフルオロエチルメチルエーテル
の合成法は、収率や選択性の点からみても全く実用的な
ものではでない。 なお、フッ素ガスを用いるパーフルオロエチルメチル
エーテルの製造方法は、いままで知られていなかった。 本発明のパーフルオロエチルメチルエーテルの原料化
合物(又は中間原料化合物)として用いることができる
テトラフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF
3OCHFCF3とCF3OCF2CHF2)の従来の製造方法としては、
以下の方法が知られている。 (a)β−メトキシプロピオン酸エステル類の電解フッ
素化により、CF3OCHFCF3とCF3OCF2CHF2の混合物を得る
方法(Berenblit,et al.,Zh.Org.Khim.,1976,12,76
7)、 (b)フッ化カリウムの存在下で、トリフルオロメトキ
シトリフルオロエチレンとフッ化水素との反応によって
CF3OCHFCF3を得る方法(Gubanov,et al.,Zh.Obschch.Kh
im.,1964,34,2802)、 (c)パーフルオロー(β−メトキシプロピオン酸ナト
リウム塩)の熱分解方法(170℃)によりCF3OCF2CHF2
得る方法(Gubanov,et al.,Zh.Obschch,Khim.,1964,34,
2802)、 (d)パーフルオロー(β−メトキシプロピオン酸ナト
リウム塩)の電解脱炭酸反応によって、CF3OCF2CHF2
得る方法(Berenblit,et al.,Novesti Elektrokhim.Or
g.Soedin.Tezsiy Dokl.Vses.Soveshch Elekutorokhim.,
Org.Siedin.8th.1973,31)、 (e)パーフルオロー(2−メトキシプロピルパーオキ
サイド)の熱分解反応によってCF3OCHFCF3を得る方法
(Komendantov,et al.,Zh.Vses.Khim.O−va.,1984,29,1
13)。 しかしながら、これらはいずれも電解反応又は熱分解
反応であるので収率が低かったり(しかし、上記の
(c)の論文中には収率の記載はない。)、副生物が多
く選択性が著しく低いなどの欠点がある。 また、(f)CF3OFとオレフィンの反応に関する報告
(Johri,et al.,J.Org.Chem.,1983,48,242)はあるが、
CF3OFとトリフルオロエチレンとの反応は示されていな
い。 パーフルオロエチルメチルエーテルの原料化合物の1
種であるCF3OCH2CH2Fの従来の製造方法としては、以下
の方法がある。 (g)フッ化水素の存在下で、CF3OCH2CH2OCOFと四フッ
化硫黄との反応により、CF3OCH2CH2Fを得る方法(Aldri
ch,et al.,J.Org.Chem.,1964,29,11)、 (h)紫外線の照射下でのエチレンとCF3OFとの反応に
よりCF3OCH2CH2CH2Fを得る方法(Allison,et al.,J.Am.
Chem.Soc.,1959,81,1089)。 上記(g)の方法は、原料化合物が複雑で一般に入手
しにくいので工業的製造方法としての実用性に乏しい上
に、CF3OCH2CH2Fの収率も18%程度と余り高くないなど
の問題点がある。一方、上記の(h)の方法は、紫外線
を用いたものであり、工業的製造方法としては不利であ
る。なお、この(h)の論文中には収率の記載はない
が、一般に紫外線照射などの放射線反応は概して収率及
び選択率が低いことが知られている。 何れにしても、従来、紫外線照射を用いない状態或い
は無触媒下でのエチレンとCF3OFの反応は知られていな
かった。 また、先の(f)の報告にもCF3OFとエチレンとの反
応は知られていない。CF3OFは、通常、炭化水素化合物
とは暴走的な反応が起こることから、炭素と水素とから
なるエチレンとの反応が進行するかどうかは明かでなか
った。 [発明が解決しようとする課題] 本発明は、前記の事情を鑑みてなされたものである。 本発明の目的は、前記問題点を解決し、比較的入手し
やすく、或いは比較的合成が容易である原料を用いて、
従来、低収率、低選択率でしか得られなかったパーフル
オロエチルメチルエーテルを収率よく且つ高選択率で製
造する方法を提供することにある。 [課題を解決する手段] 本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ね
た結果、特定の原料化合物(すなわち、エチルトリフル
オロメチルエーテル、モノ又はテトラフルオロエチルト
リフルオロメチルエーテル)あるいはこれらの混合物と
フッ素ガスと反応させるという簡単な方法によって、パ
ーフルオロエチルメチルエーテルが高収率でしかも高選
択率で効率よく得ることができることを見いだし、本発
明を完成するに至った。 すなわち、次の一般式 CF3OCHmFnCHjFk (I) (式中、m及びnは、0、1又は2を示し、j及びk
は、それぞれ、0、1、2又は3を示し、しかし、m+
n=2、j+k=3であり、かつm+jは0ではな
い。)で表される化合物を、フッ素ガスあるいは不活性
ガスによって希釈されたフッ素ガスを用いて、フッ素化
することを特徴とするパーフルオロエチルメチルエーテ
ルの製造方法をい提供するものである。 本発明において、前記一般式[I]で表される化合物
としては、エチルトリフルオロメチルエーテル(CF3OCH
2CH3)、2−フルオロエチルトリフルオロメチルエーテ
ル(CF3OCH2CH2F)、1−フルオロエチルトリフルオロ
メチルエーテル(CF3OCHFCH3)、1、1−ジフルオロエ
チルトリフルオロメチルエーテル(CF3OCF2CH3)、1、
2−ジフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF
3OCHFCH2F)、2、2−ジフルオロエチルトリフルオロ
メチルエーテル(CF3OCH2CHF2)、1、1、2−トリフ
ルオロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF3OCF2CH2
F)、1、2、2−トリフルオロエチルトリフルオロメ
チルエーテル(CF3OCHFCHF2)、2、2、2−トリフル
オロエチルトリフルオロメチルエーテル(CF3OCH2C
F3)、1、1、2、2−テトラフルオロエチルトリフル
オロメチルエーテル(CF3OCF2CHF2)及び1、2、2、
2−テトラフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル
(CF3OCHFCF3)を挙げることができる。 これらの中でも、CF3OCH2CH3、CF3OCH2CH2F、CF3OCH2
CF3、CF3OCF2CHF2、CF3OCHFCF3などが好ましい。 なお、これらは1種類単独で使用してもよく、2種類
以上を混合物などとして併用してもよく、また、本発明
の目的を阻害しない範囲内で他の成分との混合物として
反応に供してもよい。 また、CF3OCF2CHF2とCF3OCHFCF3との混合物及びCF3OC
H2CH2Fは、安価なエチレンやトリフルオロエチレンから
効率よく製造することができる点などから特に好まし
い。すなわちこれらを中間原料又は中間体として利用
し、トリフルオロエチレンやエチレンとトリフルオロメ
チルハイポフルオライトから段階的反応或いは1段反応
によって有利にパーフルオロエチルメチルエーテルを製
造することが可能である。 本発明の方法において、前記一般式で表される化合物
との反応に使用するフッ素ガスは、無希釈のものであっ
てもよく、不活性ガスによって希釈されたものであって
もよく、又これらを併用することもできる。これらの不
活性ガスとしては、本発明の目的を阻害しないものであ
れば、特に制限はない。通常、アルゴン、ヘリウム、窒
素など或いはこれらの混合ガスが好適に使用される。フ
ッ素ガスの希釈率としては特に制限はないが、通常、フ
ッ素ガスを用いる場合には、フッ素ガスを例えば5〜95
容量%含有するものが好適に使用される。 なお、これらのフッ素ガス又は不活性ガスで希釈され
たフッ素ガスは、必要に応じて本発明の目的を阻害しな
い範囲内でさらに他の成分との混合物として使用しても
よい。 本発明の方法においては、前記一般式で表される化合
物とフッ素ガスとの反応からパーフルオロエチルメチル
エーテルを製造する。 この反応におけるフッ素ガスの使用割合としては、通
常、基質(使用する一般式(1)で表される化合物の全
体)の有する水素原子に対して、1当量以上、好ましく
は1〜1.5当量の範囲内に設定するのが好適である。こ
の割合が上記範囲外であると、化学量論的に一方の反応
原料が著しく過剰になり、未反応原料が多くなりプロセ
ス上の効率が低下することがある。特に、1当量未満で
反応を行うと未反応基質又は部分フルオロ化エチルトリ
フルオロメチルエーテルが反応混合物に多く残留し、反
応効率が低下したり、目的生成物の分離精製が面倒にな
ることがある。 なお、フッ素ガスと基質の混合方法としては、特に制
限はなく、所定の全量を同時に混合してもよく、適宜段
階的に混合してもよいが、特に、一般式(1)で表され
る化合物のフッ素化の際のフッ素ガスと激しく反応する
基質に対しては、使用するフッ素ガス量を反応の激しさ
や進行度を考慮して適宜数回に分けて反応系に供給する
方法が公的に採用され、この方法によって副反応を更に
制御し、目的とするパーフルオロエチルメチルエーテル
の収率をより向上させることができる。 反応温度は、通常、−150〜200℃、好ましくは−100
〜20℃の範囲に設定するのが適当である。反応温度が高
すぎると、十分な反応温度が得られないことがあり、一
方、あまり高すぎると分解反応等の副反応等が多くなり
選択率が低下することがある。 なお、この反応温度は、反応の激しさや反応の進行度
等に応じて適宜調節することが望ましい。反応は、一定
温度など種々の温度モードにより行うことができるが、
例えば、反応の進行度とともに低温から徐々に昇温し、
その後適当な温度で保持する方法なども好適に採用する
ことができる。 前記反応においては、例えば、次式 CF3OCH2CH2F+4F2=CF3OCF2CF3+4HF などのようにフッ化水素が生成する。 前記反応は、フッ化水素吸収剤の存在下で行ってもよ
く、あるいは非存在下で行ってもよい。このフッ化水素
吸収剤を使用することにより生成する(或いは原料に含
まれる)フッ化水素を吸収して反応や生成物の分離をよ
り効率的に行うことができる。 このフッ化水素吸収剤としては、種々のものがある
が、具体的には、例えば、フッ化ナトリウム、フッ化カ
リウム等を挙げることができる。 前記一般式で表される化合物とフッ素ガスとの反応
は、通常、無触媒下で好適に行うことができるが、所望
に応じて適当な触媒を使用してもよい。 以上のようにしてパーフルオロエチルメチルエーテル
を高い収率(例えば、85%以上という高収率)で、且つ
高い選択率で効率よく合成することができる。得られた
パーフルオロエチルメチルエーテルは常法にしたがっ
て、反応混合物から分離、精製し、所望の純度の製品と
して利用することができる。また、未反応原料や部分フ
ッ素化したフルオロエチルトリフルオロメチルエーテル
類等の他の成分は、必要に応じて、再度前記反応の成分
として利用することができる。 以上のようにして製造したパーフルオロエチルメチル
エーテルは、冷媒や吸引麻酔剤をはじめとする各種の用
途の化学品として利用することができる。 本発明のパーフルオロエチルメチルエーテルの製造原
料である前記一般式(1)で表される物質の製造方法
は、次の通りである。 エチレン又はトリフルオロエチレンとトリフルオロメ
チルハイポフルオライト(CF3OF)とを反応させて、そ
れぞれ2−フルオロエチルトリフルオロメチルエーテル
又は1、2、2、2−テトラフルオロエチルトリフルオ
ロメチルエーテルの混合物を合成する。なお、エチレン
とトリフルオロエチレンとの任意の割合の混合物をトリ
フルオロメチルハイポフルオライトと反応させることに
より上記のモノ及びテトラフルオロエチルトリフルオロ
メチルエーテルの混合物を得ることができる。 この反応に使用する反応原料も所望に応じて適宜不活
性ガスや不活性溶媒等に希釈して用いてもよく、また本
発明の目的を阻害しない範囲内で他の成分を含有してい
てもよい。例えば、前記エチレン及び/又はトリフルオ
ロエチレンは、他のフルオロエチレン類との混合物とし
て使用することもできる。 反応温度は、通常、−150〜200℃、好ましくは−100
〜20℃の範囲内に設定するのが適当である。反応温度が
あまり低すぎると十分な反応速度が得られないことがあ
り、一方、あまり高すぎると分解反応が多くなり、選択
率が低下することがある。 なお、この反応温度は、反応の進行度等に応じて適宜
調整することが望ましい。反応は、一定温度など種々の
温度モードにより行うことができる。例えば、反応の進
行度とともに低温から徐々に昇温し、その後適当な温度
で保持する方法なども好適に採用することができる。 この方法において、前記反応は紫外線を照射せずに又
触媒を用いずに行う。 なお、一般に、いわゆる無触媒下の熱反応において
も、例えば、反応容器の器壁や中間体等が広い意味で触
媒作用を及ぼすことが知られているが、この方法におい
ては、触媒をこのように広い意味に解釈すべきでない。 以上のようにして、工業原料として安価なエチレンや
トリフルオロエチレンより、2−フルオロエチルトリフ
ルオロメチルエーテル、1、2、2、2−テトラフルオ
ロエチルトリフルオロメチルエーテル、1、1、2、2
−テトラフルオロエチルトリフルオロメチルエーテルあ
るいはこれらの混合物を高収率で(例えば、75%以上の
高収率)で、且つ高選択率で得ることができる。 得られた上記のモノ又はテトラトリフルオロエチルト
リフルオロメチルエーテルあるいはそれらの混合物は、
そのまま或いは常法にしたがって、適宜所望の純度に精
製して、本発明の方法における原料或いは原料成分を初
めとする種々の利用分野に好適に利用することができ
る。 なお、前記したように原料の製造に引き続いて本発明
の方法を組み合わせることにより、工業原料として安価
なエチレンやトリフルオロエチレンあるいはこれらの混
合物もしくはこれらのうちの少なくとも1種を含有する
オレフイン類等の混合原料から工業的に有用なパーフル
オロエチルメチルエーテルをより有利に製造することが
できる。 [実施例] 以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 フッ化ナトリウム(10mmol)の入ったポリ(クロロト
リフルオロエチレン)製反応容器を−194℃に冷却し、
該容器内にCF3OCH2CF3 1mmolとフッ素ガス2.2mmolを加
え、反応容器を−111℃に冷却し、室温までに徐々に20
時間かけて昇温した。過剰量のフッ素ガスを排気した
後、得られた反応混合物をトラップ温度を変化させて、
分離精製すると、パーフルオロエチルメチルエーテル
が、0.94mmol(収率94%、トラップ温度−155℃)得ら
れた。以下の分析により、生成物をパーフルオロエチル
メチルエーテルと同定した。得られた生成物の赤外吸収
スペクトルには、C−H領域の吸収が観測されず、又、
C−O、C−F結合の吸収(1145、1310〜1200、1220、
1170、1110cm-1)が観測され、測定した分子量も202.9
と、パーフルオロエチルメチルエーテル(204.0)の分
子量とほぼ一致した。 実施例2 フッ化ナトリウムの使用量を20mmolに変えたほかは、
実施例1と同様にして反応を行った。その結果を第1表
に示す。 実施例3 フッ化ナトリウムを用いなかったほかは、実施例1と
同様にして反応を行った。その結果を第1表に示す。 実施例4 基質をCF3OCH2CF3に代えて、CF3OCHFCF3とCF3OCF2CHF
2の混合物(混合比67:33)としたほかは、実施例1と同
様にして反応をおこなった。その結果を第1表に示す。 実施例5 フッ化ナトリウム(10mmol)の入ったステンレス製容
器を−194℃に冷却し、該容器に、CF3OCH2CH2F 1mmol
と、フッ素ガス 0.85mmolを仕込んだ。反応容器を−11
1℃に冷却し、室温まで20時間かけて昇温した。その
後、再び、反応容器を−194℃に冷却し、容器内にフッ
素ガス0.86mmolを加え、前記と同様の反応条件で室温ま
で昇温した。以上の操作を繰り返し、フッ素ガスを全体
で5.69mmolを仕込んだ。過剰量のフッ素ガスを排気した
後、得られた反応混合物をトラップ温度を変化させて、
分離精製すると、CF3OCF2CF3が0.86mmol(収率85%、ト
ラップ温度−153℃)得られた。 実施例6 基質をCF3OCH2CH2Fに代えてCF3OCH2CHF2とCF3OCHFCH2
Fの混合物(混合比90:10)としたほかは実施例5と同様
にして反応を行った。その結果を第1表に示す。 実施例7 フッ化ナトリウムを用いずに−194℃に冷却した反応
容器にCF3OCH2CF3 1mmolを仕込んだ。反応容器を−70
℃に冷却し、5mmolの希釈した60%のフッ素ガス(F23mm
ol/N22mmol)を仕込み、室温まで徐々に20時間かけて昇
温した後、2日間室温で放置した。過剰のフッ素ガスを
排気した後、反応混合物をトラップ温度を変化させて、
分離精製すると、CF3OCF2CF3(トラップ温度−153℃)
が58%の収率で得られた。 参考例1 −194℃に冷却した反応器内にエチレン5mmolとCF3OF5
mmolを仕込んだ。この反応容器を−153℃に冷却し、室
温まで20時間かけて徐々に昇温した。反応混合物をトラ
ップ温度を変化させて、分離精製すると、CF3OCH2CH2F
(トラップ温度−96℃)が、4.15mmol(収率89%)得ら
れた。なお、得られた生成物の赤外吸収スペクトルは、
既知の文献(J.Am.Chem.Soc.,1959,81,1089)に示され
ているCF3OCH2CH2Fの赤外吸収スペクトルに一致した。 参考例2 原料成分をエチレンに代えて、トリフルオロエチレン
としたほかは実施例8と同様にして行ったところ、CF3O
CHFCF3とCF3OCF2CHF2の混合物(混合比67:33、混合比は
19F−核磁気共鳴スペクトルで決定した。)が、75%の
収率で得られた。なお、以下の理由から、生成物をCF3O
CHFCF3とCF3OCF2CHF2と決定した。得られた生成物の赤
外吸収スペクトルには、C−H,C−O,C−F結合の吸収
(3000、1430、1300、121250〜1190、1170、1130、1110
cm-1)が観測され、測定した分子量もほぼ一致した(分
析値185.4、計算値186.0)。また、19F−核磁気共鳴ス
ペクトルは、以下に示したように、φ(CFCI3基準):5
5.5、60.5、83.5ppmにCF3OCHFCF3とCF3OCF2CHF3のトリ
フルオロメチル基のケミカルシフトが観測され、その他
のケミカルシフトもCF3OCHFCF3とCF3OCF2CHF3の構造を
支持していた。19 −核磁気共鳴スペクトル、φ(CFCI3): 55.5(m,3F,CF3OCF2CHF2)、 60.5(s,3F,CF3OCHFCF3)、 83.5(s,3F,CF3OCHFCF3)、 90.0(m,2F,CF3OCF2CHF2)、 136.0(dd,2F,JH−Fgem.=65Hz JH−Fvic.=4Hz、CF3OCF2CHF2)、 145.0(dd.1F,JH−Fgem.=64Hz、 JH−Fvic.=4Hz、CF3OCHFCF3) [発明の効果] 本発明の方法によると、特定の原料を用いて反応させ
ているので、次のような効果を奏することができる。 (1)従来、低収率、低選択率でしか得られなかったパ
ーフルオロエチルメチルエーテルを著しく高収率で且つ
高選択率で、効率よく製造することができる。 (2)反応原料が比較的入手し易く、或いは比較的合成
が容易であるので、工業的に有利である。 (3)副反応が少ないので、分離、精製が著しく容易と
なり、経済的である。
The present invention relates to a method for producing perfluoroethyl methyl ether. [Prior Art] Perfluoroethyl methyl ether (ie, CF 3 O
CF2CF2CF3) is a refrigerant (eg, US Pat. No. 3,362,18)
It is useful as, for example, the specifications of JP-A Nos. 0, 3,394, and 878) and as a suction anesthetic (see Bagnall, et al., J. Fluorine Chem., 1979, 13, 123;). As a conventional method for producing perfluoroethyl methyl ether, a method by electrolytic fluorination of ethylene glycols or 1,4-dioxane (Berenblit, et al., 1974, 10, 2)
031; Zh.HPrikl.Khim., 1975, 48, 2206; or Zh.Prik
l.Khim., 1980, 53, 858) and a method of reacting dioxygen difluoride (O 2 F 2 ) with tetrafluoroethylene (Holzmann, et al. Inorg. Chem., 1962, 1,
972) is known. However, this method has a problem that the yield of perfluoroethyl methyl ether is extremely low, about 1%. Further, in the above method, the yield of perfluoroethyl methyl ether is unknown because it is not described in the article, but in addition to the ether, seven types of by-products are generated, and the selectivity is extremely low. There are problems such as. That is, the conventional method for synthesizing perfluoroethyl methyl ether is not practical at all in terms of yield and selectivity. A method for producing perfluoroethyl methyl ether using fluorine gas has not been known until now. Tetrafluoroethyl trifluoromethyl ether (CF) which can be used as a starting compound (or an intermediate starting compound) of the perfluoroethyl methyl ether of the present invention
3 OCHFCF 3 and CF 3 OCF 2 CHF 2 )
The following methods are known. (A) A method of obtaining a mixture of CF 3 OCHFCF 3 and CF 3 OCF 2 CHF 2 by electrolytic fluorination of β-methoxypropionic esters (Berenblit, et al., Zh. Org. Khim., 1976, 12, 76
7), (b) by the reaction of trifluoromethoxytrifluoroethylene with hydrogen fluoride in the presence of potassium fluoride
Method for obtaining CF 3 OCHFCF 3 (Gubanov, et al., Zh.Obschch.Kh
im., 1964, 34, 2802), (c) A method of obtaining CF 3 OCF 2 CHF 2 by a thermal decomposition method (170 ° C.) of perfluoro- (β-methoxypropionic acid sodium salt) (Gubanov, et al., Zh. Obschch, Khim., 1964, 34,
2802), (d) Method of obtaining CF 3 OCF 2 CHF 2 by electrolytic decarboxylation of perfluoro- (β-methoxypropionic acid sodium salt) (Berenblit, et al., Novesti Elektrokhim. Or
g.Soedin.Tezsiy Dokl.Vses.Soveshch Elekutorokhim.,
Org. Siedin. 8th. 1973, 31), (e) A method of obtaining CF 3 OCHFCF 3 by a thermal decomposition reaction of perfluoro- (2-methoxypropyl peroxide) (Komendantov, et al., Zh. Vses. Khim. O- va., 1984,29,1
13). However, since these are all electrolytic reactions or thermal decomposition reactions, the yield is low (however, the yield is not described in the above-mentioned article (c)), and there are many by-products and the selectivity is remarkable. There are drawbacks such as low. In addition, although there is a report (Johri, et al., J. Org. Chem., 1983, 48, 242) on the reaction of CF 3 OF with an olefin,
No reaction between CF 3 OF and trifluoroethylene is shown. One of the starting compounds for perfluoroethyl methyl ether
Conventional methods for producing CF 3 OCH 2 CH 2 F as a seed include the following methods. (G) A method of obtaining CF 3 OCH 2 CH 2 F by reacting CF 3 OCH 2 CH 2 OCOF with sulfur tetrafluoride in the presence of hydrogen fluoride (Aldri
ch, et al., J. Org. Chem., 1964, 29, 11), (h) Method of obtaining CF 3 OCH 2 CH 2 CH 2 F by reacting ethylene with CF 3 OF under irradiation of ultraviolet rays (Allison, et al., J. Am.
Chem. Soc., 1959, 81, 1089). The above method (g) is not practical as an industrial production method because the raw material compound is complicated and hardly available, and the yield of CF 3 OCH 2 CH 2 F is not so high as about 18%. There is a problem. On the other hand, the above method (h) uses ultraviolet light and is disadvantageous as an industrial production method. Although the yield is not described in the article of (h), it is generally known that radiation reactions such as ultraviolet irradiation generally have low yield and selectivity. In any case, a reaction between ethylene and CF 3 OF without using ultraviolet irradiation or in the absence of a catalyst has not been known. In addition, the reaction between CF 3 OF and ethylene is not known in the above report (f). Since CF 3 OF normally undergoes a runaway reaction with hydrocarbon compounds, it was not clear whether the reaction with ethylene consisting of carbon and hydrogen proceeds. [Problem to be Solved by the Invention] The present invention has been made in view of the above circumstances. The object of the present invention is to solve the above problems, using relatively easily available or relatively easily synthesized raw materials,
It is an object of the present invention to provide a method for producing perfluoroethyl methyl ether with a high yield and a high selectivity, which was conventionally obtained only at a low yield and a low selectivity. [Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that a specific starting compound (ie, ethyl trifluoromethyl ether, mono- or tetrafluoroethyl trifluoromethyl ether) or The inventors have found that perfluoroethyl methyl ether can be efficiently obtained with high yield and high selectivity by a simple method of reacting these mixtures with fluorine gas, and have completed the present invention. That is, the following general formula CF 3 OCH m F n CH j F k (I) (where m and n represent 0, 1 or 2, and j and k
Represents 0, 1, 2 or 3, respectively, but m +
n = 2, j + k = 3, and m + j is not zero. The present invention provides a method for producing perfluoroethyl methyl ether, characterized in that the compound represented by the formula (1) is fluorinated using fluorine gas or fluorine gas diluted with an inert gas. In the present invention, as the compound represented by the general formula [I], ethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCH
2 CH 3 ), 2-fluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCH 2 CH 2 F), 1-fluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCHFCH 3 ), 1,1-difluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCF 2 CH 3 ), 1,
2-difluoroethyl trifluoromethyl ether (CF
3 OCHFCH 2 F), 2,2-difluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCH 2 CHF 2 ), 1,1, 2 -trifluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCF 2 CH 2
F) 1,2,2-trifluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCHFCHF 2 ), 2,2,2-trifluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCH 2 C
F 3 ) 1,1,2,2-tetrafluoroethyltrifluoromethyl ether (CF 3 OCF 2 CHF 2 ) and 1,2,2,
2-tetrafluoroethyl trifluoromethyl ether (CF 3 OCHFCF 3) can be exemplified. Among them, CF 3 OCH 2 CH 3 , CF 3 OCH 2 CH 2 F, CF 3 OCH 2
CF 3 , CF 3 OCF 2 CHF 2 , CF 3 OCHFCF 3 and the like are preferable. These may be used singly or two or more of them may be used in combination as a mixture or the like, and may be subjected to a reaction as a mixture with other components as long as the object of the present invention is not impaired. Is also good. Further, a mixture of CF 3 OCF 2 CHF 2 and CF 3 OCHFCF 3, and CF 3 OC
H 2 CH 2 F is particularly preferable because it can be efficiently produced from inexpensive ethylene or trifluoroethylene. That is, using these as an intermediate raw material or an intermediate, perfluoroethyl methyl ether can be advantageously produced from trifluoroethylene or ethylene and trifluoromethyl hypofluorite by a stepwise reaction or a one-step reaction. In the method of the present invention, the fluorine gas used in the reaction with the compound represented by the general formula may be undiluted, may be diluted with an inert gas, Can also be used in combination. These inert gases are not particularly limited as long as they do not inhibit the object of the present invention. Usually, argon, helium, nitrogen or the like or a mixed gas thereof is suitably used. The dilution ratio of the fluorine gas is not particularly limited.
Those containing volume% are preferably used. The fluorine gas or the fluorine gas diluted with the inert gas may be used as a mixture with another component as needed, as long as the object of the present invention is not impaired. In the method of the present invention, perfluoroethyl methyl ether is produced from the reaction between the compound represented by the above general formula and fluorine gas. The use ratio of fluorine gas in this reaction is usually in the range of 1 equivalent or more, preferably 1 to 1.5 equivalents to the hydrogen atoms of the substrate (the whole of the compound represented by the general formula (1) used). It is preferable to set within. If this ratio is out of the above range, one of the reaction raw materials becomes stoichiometrically excessively large, and the amount of unreacted raw materials increases, which may lower the efficiency in the process. In particular, if the reaction is carried out in less than 1 equivalent, a large amount of unreacted substrate or partially fluorinated ethyl trifluoromethyl ether remains in the reaction mixture, which may lower the reaction efficiency or complicate the separation and purification of the target product. . The method of mixing the fluorine gas and the substrate is not particularly limited, and a predetermined total amount may be mixed at the same time or may be mixed in a stepwise manner as appropriate, but is particularly represented by the general formula (1). For a substrate that reacts violently with fluorine gas during the fluorination of a compound, a method is known in which the amount of fluorine gas used is supplied to the reaction system in several appropriate portions in consideration of the intensity and progress of the reaction. The side reaction is further controlled by this method, and the yield of the target perfluoroethyl methyl ether can be further improved. The reaction temperature is usually -150 to 200 ° C, preferably -100.
It is appropriate to set the temperature in the range of ~ 20 ° C. If the reaction temperature is too high, a sufficient reaction temperature may not be obtained. On the other hand, if the reaction temperature is too high, side reactions such as a decomposition reaction may increase and selectivity may decrease. It is desirable that the reaction temperature is appropriately adjusted according to the intensity of the reaction, the degree of progress of the reaction, and the like. The reaction can be performed in various temperature modes such as a constant temperature,
For example, the temperature gradually increases from low temperature with the progress of the reaction,
Thereafter, a method of maintaining the temperature at an appropriate temperature can also be suitably adopted. In the above reaction, for example, hydrogen fluoride is generated as in the following formula: CF 3 OCH 2 CH 2 F + 4F 2 = CF 3 OCF 2 CF 3 + 4HF. The reaction may be performed in the presence or absence of a hydrogen fluoride absorbent. By using the hydrogen fluoride absorbent, hydrogen fluoride generated (or contained in the raw material) can be absorbed, and the reaction and the separation of the product can be performed more efficiently. There are various types of the hydrogen fluoride absorbent, and specific examples include sodium fluoride and potassium fluoride. The reaction between the compound represented by the above general formula and fluorine gas can be usually suitably performed without a catalyst, but an appropriate catalyst may be used as desired. As described above, perfluoroethyl methyl ether can be efficiently synthesized with a high yield (for example, a high yield of 85% or more) and a high selectivity. The obtained perfluoroethyl methyl ether is separated and purified from the reaction mixture according to a conventional method, and can be used as a product having a desired purity. In addition, other components such as unreacted raw materials and partially fluorinated fluoroethyl trifluoromethyl ethers can be reused as the components for the above reaction, if necessary. The perfluoroethyl methyl ether produced as described above can be used as a chemical for various uses including a refrigerant and a suction anesthetic. The method for producing the substance represented by the general formula (1), which is a raw material for producing perfluoroethyl methyl ether of the present invention, is as follows. Reaction of ethylene or trifluoroethylene with trifluoromethyl hypofluorite (CF 3 OF) to give 2-fluoroethyl trifluoromethyl ether or a mixture of 1,2,2,2-tetrafluoroethyl trifluoromethyl ether, respectively Are synthesized. The mixture of the above mono- and tetrafluoroethyl trifluoromethyl ethers can be obtained by reacting a mixture of ethylene and trifluoroethylene at an arbitrary ratio with trifluoromethyl hypofluorite. The reaction raw materials used in this reaction may be appropriately diluted with an inert gas or an inert solvent or the like, if desired, and may contain other components within a range not to impair the object of the present invention. Good. For example, the ethylene and / or trifluoroethylene can be used as a mixture with other fluoroethylenes. The reaction temperature is usually -150 to 200 ° C, preferably -100.
It is appropriate to set within the range of 2020 ° C. If the reaction temperature is too low, a sufficient reaction rate may not be obtained. On the other hand, if the reaction temperature is too high, the decomposition reaction may increase and the selectivity may decrease. It is desirable that the reaction temperature is appropriately adjusted according to the degree of progress of the reaction. The reaction can be performed in various temperature modes such as a constant temperature. For example, a method in which the temperature is gradually raised from a low temperature with the progress of the reaction, and then the temperature is maintained at an appropriate temperature can be suitably adopted. In this method, the reaction is carried out without irradiation with ultraviolet light and without using a catalyst. In general, it is known that, in a so-called non-catalytic thermal reaction, for example, the vessel walls and intermediates of the reaction vessel exert a catalytic action in a broad sense. Should not be interpreted in a broad sense. As described above, 2-fluoroethyltrifluoromethyl ether, 1,2,2,2-tetrafluoroethyltrifluoromethyl ether, 1,1,2,2 from ethylene or trifluoroethylene which is inexpensive as an industrial raw material.
-It is possible to obtain tetrafluoroethyltrifluoromethyl ether or a mixture thereof in high yield (for example, high yield of 75% or more) and high selectivity. The obtained mono- or tetratrifluoroethyltrifluoromethyl ether or a mixture thereof is obtained,
It can be appropriately purified to a desired purity as it is or according to a conventional method, and can be suitably used in various fields of use including the raw material or the raw material component in the method of the present invention. In addition, as described above, by combining the method of the present invention subsequent to the production of the raw materials, it is possible to use inexpensive ethylene or trifluoroethylene as an industrial raw material or a mixture thereof or an olefin containing at least one of them. From the mixed raw materials, industrially useful perfluoroethyl methyl ether can be produced more advantageously. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Example 1 A poly (chlorotrifluoroethylene) reaction vessel containing sodium fluoride (10 mmol) was cooled to -194 ° C,
1 mmol of CF 3 OCH 2 CF 3 and 2.2 mmol of fluorine gas were added to the vessel, the reaction vessel was cooled to −111 ° C., and gradually cooled to room temperature.
The temperature was raised over time. After exhausting an excessive amount of fluorine gas, the obtained reaction mixture was changed in trap temperature,
Separation and purification yielded 0.94 mmol (94% yield, trap temperature -155 ° C) of perfluoroethyl methyl ether. The product was identified as perfluoroethyl methyl ether by the following analysis. In the infrared absorption spectrum of the obtained product, no absorption in the CH region was observed.
Absorption of C—O, C—F bonds (1145, 1310-1200, 1220,
1170, 1110 cm -1 ) were observed, and the measured molecular weight was 202.9.
And almost the same molecular weight as perfluoroethyl methyl ether (204.0). Example 2 Except that the amount of sodium fluoride used was changed to 20 mmol,
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results. Example 3 A reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that sodium fluoride was not used. Table 1 shows the results. Example 4 Substitution of CF3OCH2CF3 for CF3OCHFCF3 and CF3OCF2CHF
The reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that the mixture of No. 2 (mixing ratio 67:33) was used. Table 1 shows the results. Example 5 A stainless steel container containing sodium fluoride (10 mmol) was cooled to −194 ° C., and 1 mmol of CF 3 OCH 2 CH 2 F was added to the container.
And 0.85 mmol of fluorine gas. Set the reaction vessel to -11.
It was cooled to 1 ° C. and heated to room temperature over 20 hours. Thereafter, the reaction vessel was cooled again to -194 ° C, 0.86 mmol of fluorine gas was added into the vessel, and the temperature was raised to room temperature under the same reaction conditions as described above. The above operation was repeated, and 5.69 mmol of fluorine gas was charged in total. After exhausting an excessive amount of fluorine gas, the obtained reaction mixture was changed in trap temperature,
Separation and purification yielded 0.86 mmol of CF3OCF2CF3 (85% yield, trap temperature -153 [deg.] C). Example 6 CF3OCH2CHF2 and CF3OCHFCH2 instead of CF3OCH2CH2F
The reaction was carried out in the same manner as in Example 5 except that a mixture of F (mixing ratio 90:10) was used. Table 1 shows the results. Example 7 1 mmol of CF3OCH2CF3 was charged into a reaction vessel cooled to -194 ° C without using sodium fluoride. Reaction vessel at -70
Cooled to 5 ° C. and diluted with 5 mmol of 60% fluorine gas (F23mm
ol / N22 mmol), and the temperature was gradually raised to room temperature over 20 hours, and then left at room temperature for 2 days. After exhausting excess fluorine gas, the reaction mixture was trapped and the temperature was changed.
After separation and purification, CF3OCF2CF3 (trap temperature -153 ° C)
Was obtained in a yield of 58%. Reference Example 1 In a reactor cooled to -194 ° C, 5 mmol of ethylene and CF3OF5
mmol was charged. The reaction vessel was cooled to -153 ° C and gradually heated to room temperature over 20 hours. The reaction mixture was separated and purified by changing the trap temperature, and CF3OCH2CH2F
(Trap temperature -96 ° C) 4.15 mmol (89% yield) was obtained. Incidentally, the infrared absorption spectrum of the obtained product,
This was consistent with the infrared absorption spectrum of CF3OCH2CH2F shown in a known document (J. Am. Chem. Soc., 1959, 81, 1089). Reference Example 2 The same procedure as in Example 8 was carried out except that trifluoroethylene was used instead of ethylene as the raw material component, and CF3O
A mixture of CHFCF3 and CF3OCF2CHF2 (mixing ratio 67:33, mixing ratio is
Determined by 19 F-nuclear magnetic resonance spectrum. ) Was obtained in 75% yield. The product is CF3O for the following reasons.
CHFCF3 and CF3OCF2CHF2 were determined. The infrared absorption spectrum of the obtained product shows absorptions of CH, CO, CF bonds (3000, 1430, 1300, 121250 to 1190, 1170, 1130, 1110).
cm -1 ) was observed, and the measured molecular weights were almost the same (analytical value 185.4, calculated value 186.0). In addition, the 19 F-nuclear magnetic resonance spectrum was as follows: φ (CFCI 3 standard): 5
Chemical shifts of the trifluoromethyl group of CF3OCHFCF3 and CF3OCF2CHF3 were observed at 5.5, 60.5, and 83.5 ppm, and other chemical shifts also supported the structures of CF3OCHFCF3 and CF3OCF2CHF3. 19 -nuclear magnetic resonance spectrum, φ (CFCI 3 ): 55.5 (m, 3F, CF3OCHFCF3), 60.5 (s, 3F, CF3OCHFCF3), 83.5 (s, 3F, CF3OCHFCF3), 90.0 (m, 2F, CF3OCF2CHF2), 136.0 (Dd, 2F, JH-Fgem. = 65Hz JH-Fvic. = 4Hz, CF3OCF2CHF2), 145.0 (dd.1F, JH-Fgem. = 64Hz, JH-Fvic. = 4Hz, CF3OCHFCF3) Effects] According to the method of the present invention, since the reaction is performed using a specific raw material, the following effects can be obtained. (1) Perfluoroethyl methyl ether, which was conventionally obtained only with low yield and low selectivity, can be efficiently produced with extremely high yield and high selectivity. (2) It is industrially advantageous because the reaction raw materials are relatively easily available or relatively easy to synthesize. (3) Since there are few side reactions, separation and purification are remarkably easy and economical.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】次の一般式(I) CF3OCHmFnCHjFk (I) (式中、m及びnは、0、1又は2を示し、j及びk
は、それぞれ、0、1、2又は3を示し、しかし、m+
n=2、j+k=3であり、かつm+jは0ではな
い。)で表される化合物を、フッ素ガスあるいは不活性
ガスによって希釈されたフッ素ガスを用いて、フッ素化
することを特徴とするパーフルオロエチルメチルエーテ
ルの製造方法。
1. The following general formula (I) CF 3 OCH m F n CH j F k (I) (wherein m and n each represent 0, 1 or 2; and j and k
Represents 0, 1, 2 or 3, respectively, but m +
n = 2, j + k = 3, and m + j is not zero. A method for producing perfluoroethyl methyl ether, comprising fluorinating the compound represented by the formula (1) with fluorine gas or fluorine gas diluted with an inert gas.
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