ПЕРФТОР[(2-ФТОРСУЛЬФАТ)ЭТИЛАЛЛИЛОВЫЙ] ЭФИР
PERFLUORO[(2-FLUOROSULPHATE)ETHYLALLYL]ETHER

Предлагаемое изобретение относится к фторорганическим соединениям, а именно к сомономерам для получения термоагрессивостойких фторорганических полимеров.
Предлагаемое соединение соответствует следующей формуле:
2
2
2
2
2
CF=CFCFOCFCFOSOF.
2
2
4
3
2
2
4
Известен сложный эфир формулы CF=CFO(CF)COOCH (метил-перфторо-6-окса-7-октеноат) [Пат. США 3641104, 1972 г., опубл. 8.02.1972, Int.Cl. C07C 121/30], который получают реакцией перфторо-6-окса7-октеновой кислоты CF=CFO(CF)COOH с метанолом в присутствии концентрированной серной кислоты. Однако исходная перфторо-6-окса-7-октеновая кислота получается в 4 стадии, включающие сложные многочасовые операции, в т.ч. 2-3 дневную вакуумную сушку дикалиевого перфторо-2-метил-3-оксаоктандиоата. Таким образом, данный эфир является труднодоступным соединением.
2
2
3
3
3
2
3
2
3
Известен сложный эфир, имеющий формулу CF=CFO(CF)COOCH [Пат. США 4153804, 1979 г., опубл. 8.05.1979, Int.Cl. C07C 69/65], использующийся в качестве сомономера для модификации фторированных полимеров, а также сомономера, по которому производится сшивка фторполимеров. Метод получения данного соединения заключается в декарбоксилировании (в присутствии карбоната калия и перхлорэтилена) фторангидрид-содержащего эфира формулы FOCCF(CF)O(CF)COCH при 100-105°C в течении 5,5 ч с получением калиевой соли карбоновой кислоты с дальнейшим пиролизом при 230°C. При этом выход в реакции составляет 56%. Несмотря на то что данный метод является усовершенствованным способом получения эфиров данного ряда, выход сравнительно невысок, а фторангидрид, имеющий сложноэфирную группу, является соединением, получающимся в результате сложного синтеза.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
Ближайшим структурным аналогом предлагаемого соединения является соединение формулы FOSCFCFOCF=CF, способ получения которого предложен в патенте [Пат. США 4358412, 1982 г., опубл. 9.11.1982, Int.Cl. C07F 9/113; C07C 69/73; C07C 143/70]. Способ получения данного соединения заключается в том, что соединение формулы FSOCFCFOCF(CFCl)COF подвергают реакции с NaCO в среде тетраглима при повышении температуры с 22 до 88°C. Целевой продукт выделяют отгонкой в вакууме (темп. кип. 75-76°C). Однако данное соединение не может использоваться в качестве мономера для термоагрессивостойких фторорганических полимеров, поскольку фторсульфонильная группа (SOF), в отличие от фторсульфатной (OSOF), не позволяет получать вулканизаты с высокими физико-механическими характеристиками.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
19
Задачей данного изобретения является создание легкодоступного соединения, пригодного для использования в качестве сомономеров для получения термоагрессивостойких фторорганических полимеров, в том числе термоагрессивостойких полимеров холодного отверждения. Поставленная цель достигается синтезом соединения формулы FOSOCFCFOCFCF=CF, который заключается в конденсации фторангидрида дифтор(фторсульфат)уксусной кислоты FSOOCFCOF и перфтораллилфторсульфата FOSOCFCF=CF в присутствии фторидов щелочных металлов, предпочтительно фторидов K и Cs, при температуре (-10 ÷ +5)°C. Реакцию осуществляют в среде апротонных растворителей (например, в диглиме, тетраглиме, ацетонитриле, адипонитриле). В результате реакции получают раствор фторорганических продуктов, содержащий в основном искомый продукт, а также продукт его разложения FCOCFOCFCF=CF. Продукты реакции выделяют методом ректификации. Структуру полученного соединения подтверждают данными элементного анализа и F-ЯМР-спектроскопии. ЯМР-спектры снимают на приборе Bruker Spectrospin АМ500.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами.
Пример 1
2
2
2
2
2
2
Для осуществления конденсации FOSOCFCOF и перфтораллилфторсульфата вакуумируют четрырехгорлую колбу объемом 0,5 л, снабженную капельной воронкой, карманом для термопары и мешалкой. Затем вакуумированный реактор продувают аргоном. Операцию повторяют дважды. Затем загружают в колбу 18,8 г фтористого калия, после чего в нее подают предварительно перегнанный диглим в токе аргона и включают мешалку. Реактор охлаждают до -10°C, затем через капельную воронку подают 76,4 г FOSOCFCOF и вслед за ним 77,5 г перфтораллилфторсульфата. Скорость подачи перфтораллилсульфата контролируют таким образом, чтобы температура реактора по окончании реакции не превышала +5°C. После окончания реакции продукты замораживают жидким азотом и вакуумируют, после присоединения азотной ловушки перегоняют в вакууме при постепенном повышении температуры от 40 до 150°C. Целевое соединение имеет температуру кипения 96°C. Выход целевого продукта в процессе реакции составляет 87,7 г (65% от теоретического выхода в расчете на FOSOCFCOF).
Данные элементного анализа, найдено (вычислено): C - 16,5 (17,35), F - 55,3 (54,89), O - 17,4 (18,49), S - 10,8 (9,26).
19
Спектр ЯМР F содержит сигналы: 1 (-49,0 м.д. с), 2 (-87,9 м.д., с), 3 (-87,9 м.д., с), 4 (-72,0, сложный мультиплет), 5 (-189,0, сложный мультиплет), 6 (-91,0, сложный мультиплет), 7 (-103,7, сложный мультиплет) от ядер фтора, обозначенных на химической формуле заявленного соединения:
2
2
2
2
2
По данным анализа целевой продукт соответствует формуле соединения FOSOCFCFOCFCF=CF.
Пример 2
2
2
2
2
В условиях примера 1 в колбу загружают 62,5 г фтористого цезия, в качестве растворителя используют перегнанный тетраглим. После включения мешалки реактор охлаждают до -8°C, затем через капельную воронку подают 81,6 г FOSOCFCOF и вслед за ним 90,7 г перфтораллилфторсульфата. Реакцию завершают аналогично примеру 1. Искомое соединение имеет температуру кипения 96°C. Выход целевого продукта в процессе реакции составляет 99,3 г (69% от теоретического выхода в расчете на FOSOCFCOF).
Данные элементного анализа, найдено (вычислено): C - 15,3 (17,35), F - 55,6 (54,89), O - 17,3(18,49), S - 11,8 (9,26).
19
Спектр ЯМР F содержит сигналы: 1 (-49,1 м.д. с), 2 (-88,3 м.д., с), 3 (-86,9 м.д., с), 4 (-72,5, сложный мультиплет), 5 (-187,0, сложный мультиплет), 6 (-91,0, сложный мультиплет), 7 (-104,2, сложный мультиплет) от ядер фтора, обозначенных на химической формуле заявленного соединения:
2
2
2
2
2
По данным анализа целевой продукт соответствует формуле соединения FOSOCFCFOCFCF=CF.
Пример 3
2
2
В условиях примера 1 в колбу загружают 25,2 г фтористого калия, в качестве растворителя используют перегнанный тетраглим. После включения мешалки реактор охлаждают до -5°C, затем через капельную воронку подают 90,3 г FOSOCFCOF и вслед за ним 106,9 г перфтораллилфторсульфата. Реакцию завершают аналогично примеру 1. Искомое соединение имеет температуру кипения 96°C. Выход целевого продукта в процессе реакции составляет 119,6 г (75% от теоретического выхода).
Данные элементного анализа, найдено (вычислено): C - 18,4 (17,35), F - 53,5 (54,89), O - 19,5 (18,49), S - 8,6 (9,26).
19
Спектр ЯМР F содержит сигналы: 1 (-47,6 м.д. с), 2 (-86,5 м.д., с), 3 (-86,3 м.д., с), 4 (-71,2, сложный мультиплет), 5 (-192,2, сложный мультиплет), 6 (-93,5, сложный мультиплет), 7 (-104,8, сложный мультиплет) от ядер фтора, обозначенных на химической формуле заявленного соединения:
2
2
2
2
2
По данным анализа целевой продукт соответствует формуле соединения FOSOCFCFOCFCF=CF.
Предлагаемое соединение было использовано в качестве модифицирующего мономера при получении сополимеров с пониженной вязкостью. Физико-механические свойства полученных полимеров (Таблица) позволяют использовать их в качестве герметиков.
Физико-механические свойства полимеров
№ обр.
Молекулярная масса
Физико-механические свойства после отверждения в течение 3 суток при комнатной температуре
Прочность на разрыв, кг/см<sup>2</sup>
Относительное удлинение, %
Остаточное удлинение, %
1
6000
38
190
2
2
4000
28
180
5
3
3000
20
200
10
Из данных Таблицы видно, что полимеры, полученные с использованием предлагаемого соединения, обладают свойствами, необходимыми для качественных герметиков. Таким образом, синтез данного соединения обеспечивает выполнение поставленной цели.