IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ ダイキン工業株式会社の特許一覧

<>
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024134530
(43)【公開日】2024-10-03
(54)【発明の名称】フッ化アルキルの製造方法
(51)【国際特許分類】
   C07C 17/363 20060101AFI20240926BHJP
   C07C 19/08 20060101ALI20240926BHJP
   C07C 67/16 20060101ALI20240926BHJP
   C07C 69/63 20060101ALI20240926BHJP
   C07C 68/02 20060101ALI20240926BHJP
   C07C 69/96 20060101ALI20240926BHJP
【FI】
C07C17/363
C07C19/08
C07C67/16
C07C69/63
C07C68/02 B
C07C69/96 Z
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2024035498
(22)【出願日】2024-03-08
(31)【優先権主張番号】P 2023044294
(32)【優先日】2023-03-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大塚 達也
(72)【発明者】
【氏名】金村 崇
(72)【発明者】
【氏名】井本 匡美
(72)【発明者】
【氏名】田窪 征司
【テーマコード(参考)】
4H006
【Fターム(参考)】
4H006AA02
4H006AC30
4H006AC48
4H006BC10
4H006BE52
(57)【要約】
【課題】C2n+1OCOFの分解方法を提供すること。
【解決手段】C2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を85~120℃の温度条件下に曝す工程Bを有する、フッ化アルキルの製造方法。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を85~120℃の温度条件下に曝す工程Bを有する、フッ化アルキルの製造方法。
【請求項2】
前記工程BはHF存在下で実施される、請求項1に記載のフッ化アルキルの製造方法。
【請求項3】
炭素数1~4の低級アルコール1molに対し、CFCOF及びCOFをCFCOF及びCOFにおける酸フロライド基の総mol数で1mol以上添加することにより、トリフルオロ酢酸エステル及びC2n+1OCOFを得る工程A、及び該工程Aで得られたC2n+1OCOFを85~120℃の温度条件下に曝す工程Bをこの順に有する、請求項1に記載のフッ化アルキルの製造方法。
【請求項4】
前記炭素数1~4の低級アルコールはエタノールである、請求項1又は3に記載の製造方法。
【請求項5】
前記フッ化アルキルはCFである、請求項1又は3に記載の製造方法。
【請求項6】
0~0.1mol%のC2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)、トリフルオロ酢酸エステル、HF及び炭素数1~4の低級アルコールを含む、組成物。
【請求項7】
前記トリフルオロ酢酸エステルの含有量は45.0~49.8mol%である、請求項6に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、フッ化アルキルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
フッ化アルキルは多様な用途に活用されており、今後もその需要は高まるものと考えられる。例えばフッ化アルキルの一種であるCHFは冷媒として活用されており、特許文献1にはその製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第2005/030677号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のような事情に鑑み、本開示の目的とするところは、C2n+1OCOFの分解方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、C2n+1OCOFを所定の温度条件下に曝し、C2n+1OCOFをフッ化アルキルとすることでC2n+1OCOFを分解できることを見出した。本発明者らは、かかる知見に基づきさらに研究を重ね、本開示を完成するに至った。
【0006】
即ち、本開示は、以下のフッ化アルキルの製造方法を提供する。
項1.
2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を85~120℃の温度条件下に曝す工程Bを有する、フッ化アルキルの製造方法。
項2.
前記工程BはHF存在下で実施される、項1に記載のフッ化アルキルの製造方法。
項3.
炭素数1~4の低級アルコール1molに対し、CFCOF及びCOFをCFCOF及びCOFにおける酸フロライド基の総mol数で1mol以上添加することにより、トリフルオロ酢酸エステル及びC2n+1OCOFを得る工程A、及び該工程Aで得られたC2n+1OCOFを85~120℃の温度条件下に曝す工程Bをこの順に有する、項1に記載のフッ化アルキルの製造方法。
項4.
前記炭素数1~4の低級アルコールはエタノールである、項1又は3に記載の製造方法。
項5.
前記フッ化アルキルはCFである、項1又は3に記載の製造方法。
項6.
0~0.1mol%のC2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)、トリフルオロ酢酸エステル、HF及び炭素数1~4の低級アルコールを含む、組成物。
項7.
前記トリフルオロ酢酸エステルの含有量は45.0~49.8mol%である、項6に記載の組成物。
【発明の効果】
【0007】
以上にしてなる本開示に係るフッ化アルキルの製造方法によれば、C2n+1OCOFを分解することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本明細書において、「含有」は、「含む(comprise)」、「実質的にのみからなる(consist essentially of)」、及び「のみからなる(consist of)」のいずれも包含する概念である。また、本明細書において、数値範囲を「A~B」で示す場合、A以上B以下を意味する。
【0009】
本開示のフッ化アルキルの製造方法は、C2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を85~120℃の温度条件下に曝す工程Bを有する。85℃未満では、熱分解反応が効率的に進行せず、120℃を超える温度条件下では金属材料の腐食性が激しくなる。
【0010】
また、工程Bにおける温度条件は、90℃以上が好ましい。また、当該温度条件は、100℃以下が好ましく、95℃以下がより好ましい。
【0011】
工程Bは生成物のロスを防止するという理由から、密閉下で行うことが好ましい。反応は窒素やアルゴン等の不活性ガス存在下に行う必要はないが、これらを加えることにより高くすることも出来る。反応圧力は反応温度によるが、工程Aで過剰に使用した原料のCFCOF及びCOF(以下、本明細書において、「酸フロライド」ともいう。)の蒸気圧により通常は加圧となるが、酸フロライドを抜いて低い圧力で行うこともできる。反応圧力は0.2MPaG以上とすることが好ましく、0.3MPaG以上とすることがより好ましく、0.4MPaG以上とすることがさらに好ましい。
【0012】
また、工程Bにおける反応圧力は、安全性を担保するため、1.5MPaG以下とすることが好ましく、1.0MPaG以下とすることがより好ましく、0.8MPaG以下とすることがさらに好ましい。
【0013】
工程Bにおける反応時間は、熱分解反応を十分に進行させるために、3時間以上とすることが好ましく、4時間以上とすることがより好ましく、5時間以上とすることがさらに好ましい。また、生産性を考慮し、工程Bにおける反応時間は、24時間以下とすることが好ましく、12時間以下とすることがより好ましく、10時間以下とすることがさらに好ましい。
【0014】
2n+1OCOFにおいて、nは任意の自然数であり、中でも1~20の範囲内の自然数であることが好ましく、2~4の範囲内の自然数であることがより好ましい。n=2としてEtOCOFを使用して工程Bを実施することにより、EtFを得ることも好ましい実施態様である。
【0015】
また、工程BはHFの存在下で実施することが好ましい。HFの添加量は、反応を速くするために、C2n+1OCOFに対して5当量以上とすることが好ましく、10当量以上とすることがより好ましい。また、フッ化水素の添加量は生産性が悪化することを避けるために500当量以下とすることが好ましく、100当量以下とすることがより好ましい。
【0016】
工程Bを実施することによりC2n+1OCOFの熱分解反応が進行し、C2n+1F(nについては、上記に同じ。)及びCOを得ることができる。
【0017】
本開示のフッ化アルキルの製造方法では、上記工程Bの前に工程Aを設け、工程A及び工程Bをこの順に実施するフッ化アルキルの製造方法とすることも好ましい。
【0018】
上記の通り、工程A、Bをこの順に実施して工程Bの熱分解反応を実施することにより、工程Aで得られる組成物中からC2n+1OCOFを効率的にトリフルオロ酢酸エステルから分離することが可能となり、有用性の高いトリフルオロ酢酸エステルを高純度で得ることができる。
【0019】
工程Aでは、炭素数1~4の低級アルコールに対し、CFCOF及びCOFを合計で前記炭素数1~4の低級アルコールと等モル以上添加することにより、トリフルオロ酢酸エステル及びC2n+1OCOFを得て、次いで工程Bにおいて、前記工程Aで得られたC2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を85~120℃の温度条件下に曝すことが好ましい。
【0020】
工程Aで使用する炭素数1~4の低級アルコールとしては、公知のものを広く使用することができ、特に限定はない。ただし、トリフルオロ酢酸エステルの有用性が高いため、トリフルオロ酢酸エステルを得るためにエタノールを使用することが好ましい。
【0021】
炭素数1~4の低級アルコールに添加するCFCOF及びCOFは、炭素数1~4の低級アルコール1モルに対し、CFCOF及びCOFを、CFCOF及びCOFにおける酸フロライド基の総mol数で1モル以上の比率で添加することが好ましく、1モル超の比率で添加することがより好ましく、1.02モル以上の比率で添加することがさらに好ましく、1.05モル以上の比率で添加することが特に好ましい。CFCOF及びCOFを添加する上限としては、CFCOFのロスを減らすために、炭素数1~4の低級アルコール1モルに対し、CFCOF及びCOFの合計で3モルの比率であることが好ましく、1.5モルの比率であることがより好ましく、1.2モルの比率であることがさらに好ましい。
【0022】
炭素数1~4の低級アルコールに添加するCFCOF及びCOFに関して、CFCOFとCOFとの組成比は、質量比でCFCOF:COFを90:10~99:1とすることが好ましく、93:7~97:3とすることがより好ましい。
【0023】
工程Aにおける温度条件は、原料の仕込み量及び反応圧力により適宜決定される。
【0024】
同様に、工程Aは原料及び生成物のロスを防ぐため密閉下に実施することが好ましい。工程Aにおける反応圧力は、原料の仕込み量及び反応温度により適宜決定される。反応は窒素又はアルゴン等の不活性ガス存在下に行ってもよいし、不活性ガス非存在下で行ってもよい。また、反応圧力は、原料の酸フロライドの仕込み比が大きくなるほど、また反応温度が高くなるほど高くなる。
【0025】
工程Aにおける反応時間は、温度を安定に保つために、1時間以上とすることが好ましく、2時間以上とすることがより好ましく、3時間以上とすることがさらに好ましい。また、生産性向上の観点から、工程Aにおける反応時間は、24時間以下とすることが好ましく、20時間以下とすることがより好ましく、16時間以下とすることがさらに好ましい。
【0026】
本開示は、0~0.1mol%のC2n+1OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)、トリフルオロ酢酸エステル、HF及び炭素数1~4の低級アルコールを含む組成物を開示する。
【0027】
上記組成物中に含まれるC2n+1OCOFにおけるnについては、上記したものと同様である。
【0028】
本開示の組成物中に含まれるC2n+1OCOFの量については、0.0mol%以上であり、0.001mol%以上であることが好ましく、0.005mol%以上であることがより好ましい
【0029】
一方、本開示の組成物中に含まれるC2n+1OCOFの量は、0.1mol%以下であり、0.05mol%以下であることがより好ましい。C2n+1OCOFの量が0.1%を超えていると、トリフルオロ酢酸エステルとC2n+1OCOFの分離が困難となってしまう。
【0030】
フッ化アルキルは、C2n+1Fで表されるものであることが好ましく、当該化学式中におけるnは、C2n+1OCOFにおけるnと同一であることが好ましい。
【0031】
組成物中はフッ化アルキル量が含まれていてもよい。組成物中のフッ化アルキル量は0.01mol%以上であることが好ましい。また、分離時にトリフルオロ酢酸のロスを減らすという理由から、5mol%以下であることが好ましく、3mol%以下であることがより好ましく、1mol%以下であることがさらに好ましい。
【0032】
トリフルオロ酢酸エステルについても、CFCO2n+1で表されるものであることが好ましく、当該化学式中におけるnは、C2n+1OCOFにおけるnと同一であることが好ましい。
【0033】
組成物中に含まれるトリフルオロ酢酸エステル量は、生産性を考慮し、38mol%以上であることが好ましく、42mol%以上であることがより好ましく、46mol%以上であることがさらに好ましい。組成物中に含まれるトリフルオロ酢酸エステル量の上限値については特に限定されず、例えば50mol%とすることができる。
【0034】
本開示の組成物には、さらにジアルコキシケトンが含まれていてもよい。当該ジアルコキシケトンは、(C2n+1O)COで表されるものであることが好ましく、当該化学式中におけるnは、C2n+1OCOFにおけるnと同一であることが好ましい。
【0035】
組成物中に含まれるジアルコキシケトン量は、0.5mol%以上であることが好ましく、1mol%以上であることがより好ましく、1.5mol%以上であることがさらに好ましい。また、10mol%以下であることが好ましく、7mol%以下であることがより好ましく、5mol%以下であることがさらに好ましい。
【0036】
組成物中に含まれるHF量は、C2n+1OCOFの分解を促進するために、40mol%以上であることが好ましく、42mol%以上であることがより好ましく、44mol%以上であることがさらに好ましい。また、55mol%以下であることが好ましく、53mol%以下であることがより好ましい。
【0037】
組成物中に含まれる炭素数1~4の低級アルコールは、C2n+1OHで表されるものであることが好ましく、当該化学式中におけるnは、C2n+1OCOFにおけるnと同一であることが好ましい。
【0038】
組成物中に含まれる炭素数1~4の低級アルコール量は、トリフルオロ酢酸エステルとの分離性を高めるために、0.001mol%以上であることが好ましく、0.01mol%以上であることがより好ましく、0.05mol%以上であることがさらに好ましい。また、トリフルオロ酢酸エステルとの分離性を高めるために、1mol%以下であることが好ましく、0.8mol%以下であることがより好ましく、0.6mol%以下であることがさらに好ましい。
【0039】
その他、本開示の組成物には、その効果及び目的を阻害しない範囲内で、トルエン、CO2、フッ化酢酸及び水からなる群より選択される少なくとも一種が含まれていてもよい。
【0040】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示はこうした例に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【実施例0041】
以下、実施例に基づき、本開示の実施形態をより具体的に説明するが、本開示がこれらに限定されるものではない。
【0042】
(実施例1)
3Lのステンレスオートクレーブにエタノール632g(13.7mol)を仕込み、90℃に加熱攪拌しながら、COF2/CF3COF(質量比5/95)のガス1480g(COF2:1.12mol、CF3COF:12.12mol)を一定流量(337NmL/min)で14.7時間かけて仕込み、仕込み終了後さらに5時間加熱攪拌を行った。反応圧力は最終的に0.65MPaであった。反応後、反応組成物を分析した結果を下表に示す。反応混合物を精留塔に仕込み常圧下に精留を行った。沸点20℃のHF留分を抜き出したのち、純度99.5%以上のトリフルオロ酢酸エチル1647gを回収した(収率96%)。
【0043】
【表1】
【0044】
(比較例1)
0.5Lのステンレスオートクレーブにエタノール117g(2.54mol)を仕込み、60℃に加熱攪拌しながら、COF2/CF3COF(質量比5/95)のガス283g(COF2:0.21mol、CF3COF:2.32:mol)を一定流量(235NmL/min)で4.9時間かけて仕込み、仕込み終了後さらに6時間加熱攪拌を行った。反応圧力は最終的に0.65MPaになった。反応後、反応組成物を分析した結果を下表に示す。反応混合物を精留塔に仕込み常圧下に精留を行った。沸点20℃のHF留分を抜き出したのち、純度99%のトリフルオロ酢酸エチル296gを回収した(収率90%)。酸性成分のEtOCOFを除去することは出来なかった。
【0045】
【表2】
【0046】
(実施例2)
3Lのステンレスオートクレーブにエタノール632g(13.7mol)を仕込み、60℃に加熱攪拌しながら、COF2/CF3COF(質量比5/95)のガス1480g(COF2:1.12mol、CF3COF:12.75mol)を一定流量(337NmL/min)で14.7時間かけて仕込み、仕込み終了後さらに5時間加熱攪拌を行った。反応圧力は最終的に0.65MPaであった。反応後、反応組成物を分析した結果を下表3に示す。表3に示す組成物を90℃に加熱し、5時間攪拌したのちに分析を行った結果を表4に示す。
【0047】
【表3】
【0048】
【表4】
【0049】
反応混合物を精留塔に仕込み常圧下に精留を行った。沸点20℃のHF留分を抜き出したのち、純度99.5%以上のトリフルオロ酢酸エチル1600gを回収した(収率93%)。
【手続補正書】
【提出日】2024-07-04
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素数1~4の低級アルコール1molに対し、CF COF及びCOF をCF COF及びCOF における酸フロライド基の総mol数で1mol以上添加することにより、トリフルオロ酢酸エステル及びC 2n+1 OCOF(式中、nは任意の自然数を表す。)を得る工程A、及び該工程Aで得られた2n+1OCOFを85~120℃の温度条件下に曝す工程Bをこの順にし、
前記工程Aで添加するCF COF及びCOF の質量比(CF COF:COF )が90:10~99:1である、フッ化アルキルの製造方法。
【請求項2】
前記工程BはHF存在下で実施される、請求項1に記載のフッ化アルキルの製造方法。
【請求項3】
前記炭素数1~4の低級アルコールはエタノールである、請求項に記載の製造方法。
【請求項4】
前記フッ化アルキルはCFである、請求項に記載の製造方法。