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JP2511689B2 - 含臭素ヨウ素化合物およびその合成中間体 - Google Patents

含臭素ヨウ素化合物およびその合成中間体

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JP2511689B2
JP2511689B2 JP31888A JP31888A JP2511689B2 JP 2511689 B2 JP2511689 B2 JP 2511689B2 JP 31888 A JP31888 A JP 31888A JP 31888 A JP31888 A JP 31888A JP 2511689 B2 JP2511689 B2 JP 2511689B2
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iodine
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iodo
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、含臭素ヨウ素化合物およびその合成中間体
に関する。更に詳しくは、含フッ素共重合体を製造する
際付加成長反応点となるラジカルを形成させかつ含フッ
素共重合体を加硫する際の架橋点を形成させる含臭素ヨ
ウ素化合物およびその合成中間体に関する。
〔従来の技術〕
一般に、含フッ素エラストマー加硫物は、耐熱性、耐
溶剤性、耐候耐オゾン性、耐クリープ性などにすぐれて
いるので、例えばオイルシール、パッキン、ガスケッ
ト、O−リングなどのシール材、ダイヤフラム、ホース
ライニング、コーティング剤、接着剤などとして工業的
に広く使用されている。
従来、このような含フッ素エラストマー加硫物を得る
一つの方法として、有機過酸化物を加硫剤とするパーオ
キサイド加硫法が採用されており、この場合の含フッ素
エラストマーとしては、ヨウ素または臭素を架橋点とし
て結合させているものが用いられている。それらのいく
つかの例が下記されるが、いずれも次に述べるような問
題点を有している。
特開昭53−125,491号公報: 一般式RfIx(Rfはフルオロ炭化水素基またはクロロフ
ルオロ炭化水素基である)で表わされるヨウ素化合物を
用いる方法 このヨウ素化合物は、下記特開昭60−221,401号公報
に記載される如く、高価でしかも毒性が強く、光照射下
では含フッ素エラストマーに結合したヨウ素が容易に離
脱する。
特開昭60−221,409号公報: 一般式RI1 2(Rは炭素数1〜3の炭化水素基であ
る)で表わされるヨウ素化合物を用いる方法 このヨウ素化合物は廉価でしかも前記RfIx化合物より
も毒性は少ないが、加硫速度、加硫物の耐熱性および圧
縮永久歪の点で劣っている。
特開昭59−20,310号公報: 一般式RBrx(Rは飽和脂肪族炭化水素基である)で表
わされる臭素化合物を用いる方法 この発明は、前記特開昭53−125,491号公報記載の発
明と共同発明者の一部を共通にしており、前記ヨウ素を
結合させた含フッ素エラストマーよりもすぐれた性能を
有していると述べられている。事実、臭素を結合させた
含フッ素エラストマーの光安定性の点は良好であるが加
硫速度、加硫物の耐熱性および圧縮永久歪は劣ってい
る。
特公昭54−1585号公報: ブロモトリフルオロエチレン、4−ブロモ−3,3,4,4
−テトラフルオロブテン−1などの臭素化オレフィン化
合物を用いる方法 得られる含フッ素エラストマーは、ゲル化し易く、加
工性(流動特性)に劣るばかりではなく、その加硫物の
伸びおよび圧縮永久歪の点においても十分ではない。
特開昭60−195,113号公報: 一般式ROCX=CYZ(X,YおよびZの内の1個または2個
は臭素およびヨウ素から選ばれ、残りは水素、フッ素ま
たは塩素であり、Rは鎖状または環状のアルキル基また
はアルケニル基あるいはアリール基である)で表わされ
るビニルエーテル硬化部位モノマーを約5モル%以下、
好ましくは0.1〜1.5モル%共重合させる方法 このビニルエーテル硬化部位モノマーとしては、上記
一般式からは臭素およびヨウ素の両者で置換された化合
物を選択し得るが、同公開公報には、X、YおよびZで
示されるハロゲン置換基が臭素または少し劣るがヨウ素
のいずれかである含臭素または含ヨウ素ビニルエーテル
が硬化部位モノマーとして用いられると記載されてい
る。
そして、この方法の場合にも、上記特公昭54−1585号
公報記載の発明と同様の欠点がみられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本出願人は、上記従来技術にみられる問題点を解決
し、加工性、加硫特性および加硫物性などにすぐれた加
硫物を与え得るパーオキサイド加硫可能な含フッ素エラ
ストマーを製造する方法について鋭意研究を重ねた結
果、含フッ素オレフィンを連鎖移動剤としての含臭素ヨ
ウ素化合物の存在下に重合させ、含フッ素エラストマー
分子中に架橋点として臭素およびヨウ素を同時に導入す
ることにより、かかる課題が効果的に解決されることを
先に見出した(特願昭62−58145号)。
ここで用いられる含臭素ヨウ素化合物は、一般式RBrn
Im(R:フルオロ炭化水素基、クロロフルオロ炭化水素
基、クロロ炭化水素基または炭化水素基である)で表わ
され、nおよびmはいずれも1または2であり、主とし
てnおよびmがいずれも1のものが好んで用いられてい
る。
本発明者は、分子中に2個の臭素原子および1個のヨ
ウ素原子または各1個の臭素原子、ヨウ素原子および1
個の不飽和結合をそれぞれ有する3官能性含臭素ヨウ素
化合物を新たに含フッ素エラストマー製造用連鎖移動剤
として合成し、同時にそれの合成中間体をも新たに合成
した。
〔課題を解決するための手段〕
従って、本発明は含臭素ヨウ素化合物に係り、この含
臭素ヨウ素化合物は、3,4−ジブロモ−1−ヨード−1,
1,2,2,4,4−ヘキサフルオロブタンまたは2−ブロモ−
4−ヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオロブテン−1
よりなる。
本発明はまた、3,4−ジブロモ−1−ヨード−1,1,2,
2,4,4−ヘキサフルオロブタンを合成するための中間体
として、4−ヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオロブ
テン−1および1,4−ジヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフ
ルオロブタンを提供する。
3,4−ジブロモ−1−ヨード−1,1,2,2,4,4−ヘキサフ
ルオロブタン(以下、ジブロモヨードヘキサフルオロブ
タンと略称)は、テトラフルオロエチレンから次の各工
程を経て合成される。
(1) CF2=CF2+I2→ICF2CF2I+I(CF2CF22〜20
I (2) ICF2CF2I+CF2=CH2→ICF2CF2CH2CF2I (3) ICF2CF2CH2CF2I+KOH→ICF2CF2CH=CF2 (4) ICF2CF2CH=CF2+Br2→ICF2CF2CHBrCF2Br これら一連の反応工程の内、(1)の反応は特公昭53
−17565号公報に記載されており、(2)〜(4)の反
応は新規であり、それぞれ新規物質を与える。
(2)の反応は、1,2−ジヨードパーフルオロエタン
(以下、ジヨードパーフルオロエタンと略称)をオート
クレーブ内に仕込み、そこにフッ化ビニリデンを約30〜
40Kg/cm2の圧力下に圧入し、約100〜200℃、好ましくは
約120〜160℃で約50〜120時間反応させることにより行
われる。なお、この反応での到達圧力は、約45〜50Kg/c
m2となる。
(3)の反応は、(2)の反応生成物たる1,4−ジヨ
ード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオロブタン(以下、ジ
ヨードヘキサフルオロブタンと略称)を蒸留して精製し
た後、約30〜60重量%水酸化カリウム水溶液と約80〜12
0℃で反応させ、脱ヨウ化水素化反応させることにより
行われる。
(4)の反応は、(3)の反応生成物たる4−ヨード
−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオロブテン−1(以下、ヨ
ードヘキサフルオロブテン−1と略称)に臭素を加え、
約80〜120℃で反応させることにより行われる。ただ
し、この反応の転化率は約6〜8%程度と低いが、そこ
に少量のニオブを触媒として添加すると転化率を向上さ
せることができる。得られた最終生成物たるジブロモヨ
ードヘキサフルオロブタンは、蒸留により精製される。
また、2−ブロモ−4−ヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキ
サフルオロブテン−1(以下、ブロモヨードヘキサフル
オロブテン−1と略称)は、1−ブロモ−2,2−ジフル
オロエチレンから次の各工程を経て合成される。
(1)CF2=CHBr+ICl→CF2ClCHBrI (2)CF2ClCHBrI+KOH→CF2=CBrI (3)CF2CBrI+CF2=CF2→CF2=CBrCF2CF2I これら一連の反応工程の内、(1)および(2)の反
応は、J.Org.Chem.第23巻第1661〜5頁(1958)に記載
されており、(3)の反応は新規であって新規物質を与
える。
この(3)の反応は、上記方法により合成された1−
ブロモ−1−ヨード−2,2−ジフルオロエチレン(以
下、ブロモヨードジフルオロエチレンと略称)がR−11
3溶液として得られるので、それをそのまま反応に用い
てオートクレーブに仕込み、そこにテトラフルオロエチ
レンを約5〜30Kg/cm2、好ましくは約10〜20Kg/cm2の圧
力で圧入し、約100〜200℃、好ましくは約120〜160℃で
約200〜300時間反応させることにより行われる。反応混
合物中には、未反応原料物質(ブロモヨードジフルオロ
エチレン)、遊離したI2およびこれがテトラフルオロエ
チレンに付加したICF2CF2Iなどが混在するので、還元に
よりI2を除去した後蒸留精製し、目的物を単離する。
〔作用〕および〔発明の効果〕 本発明により、2種類の含臭素ヨウ素化合物、即ち3,
4−ジブロモ−1−ヨード−1,1,2,2,4,4−ヘキサフルオ
ロブタンおよび2−ブロモ−4−ヨード−1,1,3,3,4,4
−ヘキサフルオロブテン−1が、また前者の合成中間体
として4−ヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオロブテ
ン−1および1,4−ジヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフル
オロブタンがそれぞれ新規物質として提供される。
これらの含臭素ヨウ素化合物は、含フッ素オレフィン
の重合反応の際有機過酸化物ラジカル発生源の作用によ
り、容易に臭素およびヨウ素をラジカル開裂させ、そこ
に生じたラジカルの反応性が高いためモノマーが付加成
長反応し、しかる後に含臭素ヨウ素化合物から臭素およ
びヨウ素を引き抜くことによって反応を停止させ、分子
末端に臭素およびヨウ素が結合した含フッ素エラストマ
ーを与える。
また、このようにして生成した含フッ素エラストマー
は、ラジカル発生源の存在下に分子末端の臭素およびヨ
ウ素を容易にラジカル開裂し、そこで生じたポリマーラ
ジカルが同様の反応性を有するので、複数回重合を行な
うことにより、重合モノマーの種類に応じたセグメント
化ポリマーを得ることもできる。
これらの含臭素ヨウ素化合物は、一般に分子末端に結
合して効率的に架橋を達成させる含フッ素エラストマー
を与えるが、それは得られる含フッ素エラストマー中に
それぞれ臭素およびヨウ素として約0.001〜5重量%、
好ましくは約0.01〜3重量%となるように結合させる量
で用いられる。これより少ない結合量では、含フッ素エ
ラストマーの架橋密度が低くなって加硫が不十分とな
り、一方これ以上の割合で結合させると、加硫物のゴム
弾性(伸び)および耐熱性などが劣ってくるようにな
る。
〔実施例〕
次に、実施例について本発明を説明する。
実施例1 容量500mlのステンレス製オートクレーブにジヨード
パーフルオロエタン436gを仕込み、減圧後フッ化ビニリ
デンを自圧で約35Kg/cm2の圧力になる迄圧入した。オー
トクレーブを140℃迄昇温し、70時間反応させた。この
ときの最大圧力は、45Kg/cm2であった。オートクレーブ
を冷却した後開け、内容物を取り出したところ、大量の
I2が析出していたので、これを亜硫酸ナトリウム水溶液
で還元し、339gの液体を得た。これを、ガスクロマトグ
ラフおよび同質量分析(島津製作所製GC−MS QP−1000
使用)の結果、転化率56.7%でジヨードヘキサフルオロ
ブタンが生成していることが確認された。次いで蒸留を
行ない、沸点48℃/10mmHgのジヨードヘキサフルオロブ
タン168.5g(収率32.7%を得た。
13F−NMR(CF3COOH基準): +38ppm マルチプレット +19ppm シングレット −30ppm マルチプレット 実施例2 水冷コンデンサー、それに連結された−80℃トラッ
プ、滴下ロートおよび撹拌機をそれぞれ備えた容量500m
lのセパラブルフラスコに、水150gおよび水酸化カリウ
ム90gを仕込んで100℃に加熱撹拌しながら、実施例1で
得られたジヨードヘキサフルオロブタン138gをゆっくり
と滴下し、滴下終了後2時間加熱撹拌を続けた。トラッ
プ内には、ヨードヘキサルフルオロブテン−1が51.1g
(収率54.0%)捕集されていた。
ガスクロマトグラフ質量分析: M/e フラグメント 290 ICF2CF2CH=CF2 177 ICF2− 127 I− 113 CF2=CHCF2− 100 −CF2CF2− 63 CF2=CH− 19 F−NMR(CF3COOH基準): +29 +12 +4 +3ppm いずれもマルチプレット 実施例3 実施例2で得られたヨードヘキサフルオロブテン−1
の44.4gを容量30mlの水冷コンデンサー付きナスフラス
コに仕込み、そこに臭素36.7gおよびニオブ3gを加え、1
00℃で24時間反応させた。反応終了後、反応混合物を亜
硫酸ナトリウム水溶液で処理することにより未反応の臭
素を還元し、ロ過した。ロ過物について、ガスクロマト
グラフおよび同質量分析で分析したところ、転化率28.8
%でジブロモヨードヘキサフルオロブタンが生成してい
ることが確認された。これを更に減圧蒸留し(30mmH
g)、釜残としてジブロモヨードヘキサフルオロブタン
7.0g(収率10.2%)を得た。
19F−NMR(CF3COOH基準): +30 +20 +19 −26ppm いずれもマルチプレット 実施例4 予め減圧にした容量10のオートクレーブに、ブロモ
ヨードジフルオロエチレンのR−113溶液(濃度56.8重
量%)4889gを仕込み、更にテトラフルオロエチレンを
自圧で約10Kg/cm2の圧入力迄圧入した。この後、できる
だけ激しく撹拌しながら昇温し、反応温度を140℃に維
持した。反応圧力は25Kg/cm2迄上昇し、時間と共に降下
したが、圧力が約15Kg/cm2迄降下した時点でオートクレ
ーブを室温迄戻し、再びテトラフルオロエチレン圧入−
昇温−冷却という操作をくり返し、140℃に温度を維持
した時間の合計が240時間になった時点で反応を停止さ
せた。6426g回収された反応生成物について、ガスクロ
マトグラフおよび同質量分析を行ない、ブロモヨードヘ
キサフルオロブテン−1が転化率38.5%で生成している
ことを確認した。更に、これについて減圧蒸留を行な
い、沸点51℃/11mmHgの留分としてブロモヨードヘキサ
フルオロブテン−1を95g(収率2.5%)得た。
19F−NMR(CF3COOH基準): −22〜−50ppm マルチプレット 赤外線吸収スペクトル: 1700cm-1 C=C
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 21/14 C07C 21/14 21/18 21/18 C08F 2/38 MCL C08F 2/38 MCL 14/16 MKT 14/16 MKT

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】3,4−ジブロモ−1−ヨード−1,1,2,2,4,4
    −ヘキサフルオロブタン。
  2. 【請求項2】4−ヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフルオ
    ロブテン−1。
  3. 【請求項3】1,4−ジヨード−1,1,3,3,4,4−ヘキサフル
    オロブタン。
  4. 【請求項4】2−ブロモ−4−ヨード−1,1,3,3,4,4−
    ヘキサフルオロブテン−1。
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