[发明专利]氟化醇的烷氧基化

说明书

发明领域

本发明涉及氟化烷基烷氧基化物及其制备方法，其中使氟化醇在催化剂体系的存在下与亚烷基环氧化物接触，所述催化剂体系包含碱金属硼氢化物和有机季盐。

发明背景

包含醇烷氧基化物的材料已被广泛地用于多种工业应用中，例如用作非离子表面活性剂。它们通常通过在一种或多种催化剂的存在下醇与亚烷基环氧化物如环氧乙烷(即氧杂环丙烷)或环氧丙烷(即2-甲基氧杂环丙烷)的反应而制备。由引入氟化烷基的醇与亚烷基环氧化物的反应制备的氟化烷基烷氧基化物是一类重要的材料。氟化烷基烷氧基化物尤其可用于若干工业应用中，包括在多个领域中用作非离子表面活性剂，所述领域包括聚氯乙烯(PVC)膜、电化学电池和各种感光涂层和其它涂层的制造。

已知用于氟化醇烷氧基化的催化剂体系和方法包括单独使用或与金属氢化物、氟化物、烷基化物或醇盐结合使用的路易斯酸，如三氟化硼或四氟化硅。遗憾的是，此类酸性物质在烷基烷氧基化期间还催化副反应，如亚烷基环氧化物二聚形成二氧杂环己烷。单独使用强碱作为催化剂不能令人满意地将氟化醇烷氧基化。

美国专利5,608,116公开了制备氟烷基烷氧基化物的方法，其中在包含碘源和碱金属硼氢化物的催化剂体系存在下，将具有通式结构R_fCH₂CH₂OH(其中R_f为具有至多30个碳原子的直链或支链全氟烷基)的全氟烷基乙醇的商业混合物烷氧基化。

由具有8个或更多个碳的长链全氟烷基衍生的氟化材料是昂贵的。因此，希望通过使用与长链全氟烷基相比，能够递送相同或甚至更好性能的短链氟化基团和部分氟化的基团来降低氟含量。美国专利5,608,116中公开的催化剂体系不能令人满意地将具有短链或部分氟化基团的醇烷氧基化。当使用具有短链或部分氟化基团的醇时，该催化剂体系受低反应性和不良反应速率的影响。

需要使用催化剂体系的方法，所述催化剂体系在具有短链或部分氟化基团的醇的烷氧基化中，提供所期望的反应性。本发明提供了此类方法和所得的氟化烷基烷氧基化物。

发明概述

本发明包括制备式(1a)的化合物的方法：

R_f-(CH₂CF₂)_n(CH₂)_m-(CH₂CH₂O)_p-XH    (1a)

其中

R_f为具有1至6个碳原子的直链或支链全氟烷基；

n为0至4；

X为O；

m为1至6的整数；并且

p为1至约40的整数；

所述方法包括使式(4)的氟化醇在催化剂体系的存在下接触具有2至10个碳原子的环氧烷烃或所述环氧烷烃的混合物，

R_f-(CH₂CF₂)_n(CH₂)_m-XH(4)

其中

R_f为具有1至6个碳原子的直链或支链全氟烷基；

n为0至4；

m为1至6的整数；并且

X为O；所述催化剂体系包含(1)至少一种碱金属硼氢化物和(2)至少一种有机季盐。催化剂中存在卤源，所述卤源任选选自碱金属卤化物、碱土金属卤化物、卤素单质、以及它们的混合物。

本发明还包括催化剂体系，所述催化剂体系包含(1)碱金属硼氢化物，和(2)至少一种有机季盐。

发明详述

所有商标以大写字母标明。

本发明包括制备式(1)的氟化烷基烷氧基化物的方法

R_f-(CH₂CF₂)_n(CH₂)_m-(CH₂CH₂O)_p-XH    (1)

其中

R_f为具有1至6个碳原子的直链或支链全氟烷基；

n为1至4的整数；

X为O；