[发明专利]具有醚结构的全氟磺酸及其衍生物的制备方法以及含有含氟醚磺酸化合物及其衍生物的表面活性剂

说明书

技术领域

本发明涉及具有醚结构的全氟磺酸(全氟烷氧基全氟烷基磺酸)及其衍生物以及它们的原料化合物的制备方法，进一步涉及含有含氟醚磺酸化合物及其衍生物的表面活性剂。

本申请对在2009年9月29日申请的日本国专利申请第2009-223975号主张优先权，在此引入其内容。

背景技术

全氟磺酸及其衍生物(R_FSO₂X：式中，R_F表示将对应的烃基的氢原子用氟原子取代而成的基团。X表示-OH、卤素原子等)逐渐被用于表面活性剂、产酸剂、离子液体、催化剂等。在全氟磺酸中，特别是具有碳原子数为8的全氟辛磺酰基(C₈F₁₇SO₂-)结构的物质(PFOS)在化学上稳定，但因此难分解性和对生物体的蓄积性成为问题，开始受到限制。另外，在美国对碳原子数为6以上的全氟磺酸也同样尝试进行限制。因此，需要在保持性能的同时，对环境的影响更少的替代化合物。

作为替代化合物的候选之一，考虑向上述R_F基中导入醚结构制成的R_F²OR_F¹-结构的化合物。在这里，R_F¹和R_F²分别表示将对应的烃基的氢原子用氟原子取代而成的基团。作为这些化合物的制备方法，例如作为R_F²OR_F¹SO₂X的制备方法，已知使用全氟乙烯基磺酰氟(CF₂＝CFSO₂F)和全氟次氟酸酯(R_FOF)的方法(专利文献1：特开平6-128216)。但是，使用全氟乙烯基磺酰氟(CF₂＝CFSO₂F)和全氟次氟酸酯(R_FOF)的方法存在以下问题：使用成本高的氟化原料，因原料的沸点低而需要在极低温下操作，无法任意选择直链(n-体)/异构体(i-体)，事实上仅为乙磺酰基的基本结构等。

对于其它化合物，通常由醇盐和卤代烷(磺酸)合成醚的方法已知有Williamson法。但是，当通过Williamson法制备全氟化合物时，历来使用各种全氟化的化合物作为原料，存在与专利文献1中的相同的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6-128216号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明解决了现有的上述课题，其目的在于，提供不发生异构化等、可廉价制备目标结构化合物的具有醚结构的全氟磺酸(全氟烷氧基全氟烷基磺酸)及其衍生物以及它们的原料化合物的制备方法。

另外，本发明目的还在于提供含有上述衍生物的表面活性剂。

解决课题的手段

本发明人发现，不使用氟化原料生成具有R_F²OR_F¹-结构的化合物，而是在生成具有所希望的碳骨架的烃类化合物后，通过将该化合物氟化，可制备历来无法制备的乙磺酰基结构以外的具有醚结构的全氟磺酸(全氟烷氧基全氟烷基磺酸)及其衍生物。

另外，本发明人也发现，向氢氟酸中加入R_H²OR_H¹SO₂F，制成浓溶液(氢键络合物)，将其供给到使用F₂气的液相反应体系，或将R_H²OR_H¹SO₂Cl加入氢氟酸中，使其释放出HCl而转换为R_H¹OR_H²SO₂F，将其供给到使用F₂气的液相反应体系，由此可安全地进行氟化，而且不出现异构化等，可廉价地制备目标结构化合物。