JP4802544B2 - フルオロアルキルアイオダイドおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、テロメル化反応によるフルオロアルキルアイオダイドの製造方法およびフルオロアルキルアイオダイドに関する。

フルオロアルキルアイオダイド（以下、Ｒ^ＦＩとも表記する）は、撥水・撥油性ラテックスを構成するアクリル酸フルオロアルキルエステルの合成原料、フッ素系界面活性剤の合成原料などの合成原料として有用である。上記フルオロアルキルアイオダイドは、その用途によっても異なるが、撥水・撥油性を得るために望まれるＲ^ｆの炭素鎖長は、通常Ｃ４以上である。このような炭素鎖長のＲ^ＦＩの製造には、短鎖Ｒ^ｆＩをテロゲンとし、タキソゲン付加による鎖長伸長すなわちテロメル化反応が利用される。タキソゲンとしては、通常テトラフルオロエチレンＣＦ_２ＣＦ_２（以下、ＴＦＥとも表記する）が使用され、したがってテロマーのフルオロアルキルアイオダイドＲ^ＦＩは、Ｒ^ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｎＩ（ｎは重合度）として得られる。出発原料のテロゲンＲ^ｆＩは、代表的にＣ_２Ｆ_５Ｉであり、テトラフルオロエチレンとＩＦ_５とＩ_２とから合成される。

上記テロメル化反応の単純な実施では、主としてテロゲンとタキソゲンの１：１付加体が生成し、より高度に鎖長伸長されたテロマーはわずかしか得られない。このテロメル化反応に過酸化物などのフリーラジカル発生触媒を使用すれば、Ｃ６〜１２のＲ^ＦＩの生成効率を高められることが知られている（特許文献１など参照）。該公報には、Ｃ_２Ｆ_５ＩとＣ_４Ｆ_９Ｉとの混合物テロゲンの使用も開示する。ここでの反応は、一段階で実施される液相反応である。

上記フリーラジカル発生による様式以外にも、鎖長伸長されたテロマーを得ることができるテロメル化反応として、レドックス系を利用する触媒反応あるいは熱的反応の各様式が知られている。現況、Ｃ１４よりも長鎖テロマーの利用は少なく、その生成はほとんど要求されない。このため、所望特性を得るための特定鎖長範囲の狭い分布をもつか、あるいは単一鎖長のテロマーの生成が望まれるが、上記いずれの方法も、単一鎖長に対する選択性は低く、鎖長制御は困難であり、鎖長分布の広いテロマー混合物が得られる。
上記のうち、テロゲンおよびタキソゲンを気相で反応させる熱的反応では、テロゲン／タキソゲン比を大きくすれば、Ｃ１４を超える長鎖テロマーの生成割合を低減できることが知られている。この気相反応において、長鎖テロマーの生成割合を低減するために、タキソゲンＴＦＥを管型反応器の入口および別の場所から分けて供給する連続的プロセスも提案されている（たとえば特許文献２参照）。該公報には、逐次生成するＣ４，Ｃ６鎖長のテロマーを出発原料Ｃ２とともにテロゲンとして用いれば、出発原料Ｃ２単独テロゲンの場合に比べて鎖長分布が狭まることも開示されている。

さらに上記気相の熱的テロメル化反応において、炭素鎖長の選択性を改善するために、最終鎖長より短いテロマーを反応器の所定帯域に循環することが提案されている（たとえば特許文献３参照）。

上記のような気相テロメル化反応によれば、鎖長分布の比較的狭いフルオロアルキルアイオダイドテロマーを得ることができるが、原料タキソゲンあるいは循環テロマーの反応器への導入など、極めて限定された条件での実施が求められる。また、気相反応であるが故に反応中に発生するフルオロアルキルラジカルのカップリングによるパーフルオロアルキル化合物が不純物として生成するという課題が付随する。

一方、触媒を用いる液相反応は、本質的に上記気相反応に比べて反応温度が低いことから、エネルギー的利点があり、また熱的に不安定なタキソゲン（ＴＦＥ）が分解しにくい利点がある。この液相反応を細長い円筒状反応空間で行い、円筒状反応空間を出た反応混合物を分離し、反応の進行したテロマーを抜出す一方、所望鎖長に達しないテロマーおよび反応原料を反応系の最初に循環させる方法が開示されている（特許文献４参照）。該公報には、Ｃ８鎖長以上のテロマーの生成割合を改善できたことが示されている。また、上記循環により廃ガスを低減することができる。

また、液相反応において、初期原料テロゲンとＴＦＥとの反応混合物を３つのフラクションに分離し、ＴＦＥの重合度が所望重合度より１だけ低い２つめのフラクションを第２の反応器で反応させる方法が提案されている（特許文献５参照）。この方法では、２段反応により所望重合度以上のテロマー混合物を得ている。２つの反応器はいずれも特別な反応器を必要とせず、それぞれオートクレーブなどで実施している。

米国特許第３２２６４４９号明細書 特開平５−２５５１４６号公報 特開平６−３０５９９５号公報 特開平６−２０６９０８号公報 国際公開０２−０６２７３５号パンフレット

上記のような液相法によるテロメル化反応は、気相法に対し、操作面およびエネルギー面で利点があり、またパーフルオロアルキル化合物などの不純物副生のない点でも有利である。液相法によるテロメル化反応により、所望鎖長以上のテロマーを得ることはできるが、鎖長制御は困難で、特に、所望の炭素鎖長よりも長鎖テロマーの生成を抑制することは困難である。鎖長制御しうるものとして公知の反応方法を適用しても、鎖長分布の広いテロマーが得られるのが実情である。また連続運転においては、反応生成物から未反応物を極力抜き出せば鎖長制御されたテロマーを得ることはできるが、それにより生産効率は著しく低下する。このように、液相法によるテロメル化プロセスにより、所望の鎖長に狭い分布をもつフルオロアルキルアイオダイドテロマー、特に目的とする単一炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドテロマーを製造効率よく得ることは困難である。

本発明者は上記に鑑みて、生産量を保持しつつ鎖長制御しうる所望の炭素鎖長の、特に単一炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドを収率よく、かつ製造効率よく得ることができる液相テロメル化によるフルオロアルキルアイオダイドの製造方法を検討し、反応器として特に管型反応器を用い、反応原料のテロゲンおよびタキソゲン（ＴＦＥ）を予め均質な液状混合物として該管型反応器に供給し、反応系を気液分離しない条件下に液相状態に保持しつつ反応器内に供給されたタキソゲンを実質的に反応器内で消費させる方法に想到した。この方法によれば、従来、反応器から抜き出され、反応系に循環される未反応原料からガス成分としてプロセス系外に放出していたＴＦＥを高い原料効率で利用することができる。しかもこの方法によれば、反応原料を予め均質な液状混合物とすることにより、すなわち液状テロゲンへの飽和濃度を超えない濃度（テロゲン／タキソゲンのモル比が１より大）でＴＦＥを含む混合物として管型反応器内に供給することにより、鎖長分布の狭いテロマー、特に所望する単一炭素鎖長のテロマーを極めて高い選択率と生産性で得ることができ、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。

このような本発明に係るフルオロアルキルアイオダイドの製造方法は、
Ｃ _２ Ｆ _５ Ｉ、Ｃ _４ Ｆ _９ Ｉ、およびその混合物からなる群から選択される少なくとも一つを原料テロゲンとし、テトラフルオロエチレン（ＣＦ _２ ＣＦ _２ ）をタキソゲンとするテロメル化反応により、テロマーＣ _６ Ｆ _１３ Ｉを製造するに際して、Ｒ ^ｆ Ｉ／ＴＦＥのモル比が２０から２００である均質な液状混合物を、前記管型反応器の下方から供給し、ラジカル開始剤の存在下、反応系を気液分離しない条件下に液相状態に保持しつつ反応器内下方より上方に５分以上の滞留時間で移動させ、前記反応器内に供給したタキソゲンを反応器内で反応消費した後、反応生成物を反応器上部より抜き出す液相テロゲン化反応工程を含む、フルオロアルキルアイオダイドの製造方法：ここで、式Ｒ ^ｆ Ｉ（式中、Ｒ ^ｆ は炭素原子数１〜４のフルオロアルキル基）はフルオロアルキルアイオダイドを表し、ＴＦＥはテトラフルオロエチレンを表す。

本発明では、上記のように管型反応器を用い、反応系を液相状態に保持しつつ反応を実施することにより、反応系に供給したテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）は気液分離することなくテロゲンＲ^ｆＩと接触することができるため、反応系で効率よく消費することができ、反応器から抜き出される反応生成物中には含まれないか、極力少ない量しか含まれない。

本発明において、管型反応器は、長さ／最大内径の比が１以上のものをいい、好ましくは該比が３以上である。
本発明で使用される管型反応器は、その断面が円形に限定されず、楕円、角形状などであってもよい。管型反応器の最大内径は、通常０．５mｍ〜１．５mである。管型反応器として、中空糸を使用することもできる。中空糸は上記内径よりも小さいものであってもよく、たとえば線径１μm未満のカーボンナノファイバーなどの利用も考えられる。
管型反応器は、単管式であっても、多管式であってもよい。

管型反応器における反応系の滞留時間は、反応系に供給されたＴＦＥが反応に寄与し、消費されるに充分な時間に設定することが望ましい。具体的に、滞留時間は、５分以上であり、好ましくは１０分以上、より好ましくは１５分以上、最も好ましくは３０分以上である。この滞留時間は、管型反応器の前段および後段に、それぞれ後述する混合槽および蒸留塔が設置されている場合には、反応原料の液状混合物がラジカル開始剤を含む限りにおいて、混合槽出口から蒸留塔入口までのライン（管状搬送路）の滞留時間を含むことができる。
なお、混合機能をもつオートクレーブなどを反応器とする従来の液相テロメル化反応において、反応器下部から抜き出した反応生成物を蒸留塔へ導入するまでのラインでの滞留時間は、一般的に５分未満であり、通常２〜３分程度である。

管型反応器は、原料供給口が反応器下方好ましくは底部にあり、反応生成物抜き出し口が反応器上方好ましくは頂部にあり、反応系が気液分離することなく液相状態で反応器下方から上方に移動することができる態様であれば、必ずしも垂直に設置されていなくてもよく、たとえば斜めに設置されていてもよい。

上記管型反応器は、液状で供給された反応系を液相状態に保持しうる条件であれば、反応温度および反応圧力は特に制限されない。反応温度は、管型反応器の内温を、通常４０〜１００℃に設定することが好ましい。この管型反応器の内温は、液状混合物調製のための温度たとえば混合槽の内温と、同等ないしそれ以下であることが望ましい。反応圧力は、管型反応器の入口圧力で、０．３〜１．５ＭＰａとすることが好ましい。

出発原料テロゲンＲ^ｆＩは、炭素原子数１〜１０のフルオロアルキル基を有するフルオロアルキルアイオダイドのうちから、目的とするテロマーＲ^ＦＩの炭素鎖長に応じて選択して使用することができる。本発明の反応系において、原料テロゲンＲ^ｆＩとタキソゲンとの単純反応を想定した場合には、本質的に、反応系には、製造目的のテロマーＲ^ＦＩよりも炭素原子数の少ないテロゲンＲ^ｆＩを供給することが好ましい。たとえば製造目的のテロマーＲ^ＦＩがＣ_６Ｆ_１３Ｉである場合を例にとると、反応系に供給する好ましい反応原料テロゲンはＣ_４Ｆ_９Ｉである。

なお、このような反応系を、後述するように未反応原料の反応系への循環工程を含む連続プロセスにより実施する際には、初期原料テロゲンとしてＣ_２Ｆ_５Ｉを使用することが好ましい。すなわち、目的のＣ_６Ｆ_１３Ｉ生成反応系において反応原料として消費されるＣ_４Ｆ_９Ｉは、そこに共存する初期原料Ｃ_２Ｆ_５ＩのＣ_４Ｆ_９Ｉへのテロメル化反応により補充される。このように、未反応原料の循環工程を含むＣ_６Ｆ_１３Ｉ製造のための連続プロセスでは、反応原料Ｃ_４Ｆ_９Ｉおよび初期反応原料Ｃ_２Ｆ_５Ｉの混合テロゲンを反応系に供給することができる。したがってこのような混合テロゲンは、目的テロマーＲ^ＦＩの炭素鎖長が長くなるほど多種の混合原料を含むことになる。

本発明では、テロゲンとタキソゲンとの均質な液状混合物を管型反応器に供給する。具体的には、反応系に供給されるこのテロゲンＲ^ｆＩとタキソゲンＴＦＥとの均質な液状混合物は、液状テロゲン中に、タキソゲンを飽和濃度以下で溶解させることにより調製することができる。Ｒ^ｆＩとＴＦＥとの原料比は、製造目的のテロマーによっても異なるが、Ｒ^ｆＩ／ＴＦＥのモル比は１より大きい、すなわちＲ^ｆＩリッチであることが好ましい。ＴＦＥは、液状Ｒ^ｆＩ中に対し、等モル以上に溶解しないため、ＴＦＥを液状Ｒ^ｆＩ中に飽和濃度以下で溶解させた液状混合物では、上記Ｒ^ｆＩ／ＴＦＥのモル比が１より小さくなることはない。ＴＦＥの飽和濃度はＲ^ｆＩによって異なる。たとえば製造目的のテロマーがＣ６のＲ^ＦＩ（Ｃ_６Ｆ_１３Ｉ）の場合には、反応原料の液状混合物中のＲ^ｆＩ／ＴＦＥのモル比で、２０〜２００であることが好ましい。なおこの原料Ｒ^ｆＩは、Ｃ_４Ｆ_９ＩおよびＣ_２Ｆ_５Ｉの混合物であってもよい。

ラジカル開始剤は、テトラフルオロエチレンによるフルオロアルキルアイオダイドのテロメル化を液相で実施しうるものを特に制限なく使用することができ、反応温度に応じて汎用の過酸化物系化合物、アゾ系化合物を好ましく使用することができる。
過酸化物系化合物としては、たとえばパーオキシケタール、ジアシルパーオキサイド、パーオキシジカーボネート、パーオキシエステル、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、無機過酸化物などが挙げられる。

パーオキシケタールとしては、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、ｎ−ブチル−４，４−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ペンタノエート、２，２−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ブタン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）シクロドデカン、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパンなどが挙げられる。

ジアシルパーオキサイドとしては、パーフルオロブタノイルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、スクシニックアシッドパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ステアロイルパーオキサイドなどが挙げられる。

パーオキシジカーボネートとしては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート（ＩＰＰと表記することもある）、ジ−２−エチルヘキシルパーオキシジカーボネート、ジ−ｎ−プロピルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エトキシエチルパーオキシジカーボネート、ジ−３−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ビス−（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネートなどが挙げられる。

パーオキシエステルとしては、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシピバレート、ｔ−ブチルパーオキシピバレート、１，１，３，３−テトラメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソブチレート、ｔ−ブチルパーオキシラウレート、ｔ−ブチルパーオキシ３，５，５−トリメチルヘキサノエート、ｔ−ヘキシルパーオキシイソプロピルモノカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ビス−１−ブチルパーオキシイソフタレートなどが挙げられる。

ハイドロパーオキサイドとしては、ｐ−メンタンハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、１，１，３，３−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどが挙げられる。

ジアルキルパーオキサイドとしては、α，α’−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ジイソプロピルベンゼン、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ビス（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシンー３などが挙げられる。

ケトンパーオキサイドとしては、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイドなどが挙げられる。

無機過酸化物としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等が好ましく挙げられる。

アゾ系化合物としては、アゾニトリル、アゾ化合物、アゾアミド、アゾアミジンなどが好ましく挙げられる。
アゾニトリルとしては、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス（４−メトキシ−２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）、２，２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、１，１’−アゾビス（シクロヘキサン−１−カルボニトリル）、１−［１−シアノ−１−メチルエチルアゾ］ホルムアミド（２−（カルバモイルアゾ）イソブチロニトリル）などが挙げられる。

アゾ化合物としては、ジメチル−２、２’−アゾビスイソブチレート、アゾビスシアノ吉草酸、ジメチル−２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオネート）、４，４’−アゾビス（４−シアノペンタン酸）などが挙げられる。

アゾアミドとしては、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［１，１−ビス（ヒドロキシメチル）−２−ヒドロキシエチル］プロピオアミド｝、２，２’−アゾビス｛２−メチル−Ｎ−［２−（１−ヒドロキシブチル）］−プロピオアミド｝、２，２’−アゾビス［２−メチル−Ｎ−［２−ヒドロキシエチル］−プロピオアミド］、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−プロペニル）−２−メチルプロピオアミド］、２，２’−アゾビス［Ｎ−［２−（２−イミダゾリン−２−イル）プロパン］などが挙げられる。

アゾアミジンとしては、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオアミジン）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−２−メチル−プロピオアミジン］などが挙げられる。

上記のようなラジカル開始剤は、反応原料に対し、好ましくは０．０１〜２モル％、より好ましくは０．１〜１モル％に相当する量で反応系に供することができる。このラジカル開始剤は、原料テロゲン、炭化水素系有機溶媒、フッ素含有有機溶媒の希釈溶液として使用することができる。

上記管型反応器に供給される均質な液状混合物は、液相状態のテロゲンＲ^ｆＩに、タキソゲンＣＦ_２ＣＦ_２を飽和濃度以下で溶解すれば得ることができる。このような均質液状混合物は、撹拌あるいは循環など、均質混合を達成できれば、いかなる手段でもよい。たとえば、管型反応器の上流に設置した混合槽で調製することができる。この態様を本発明として提供することができ、すなわち本発明に係るフルオロアルキルアイオダイドの製造方法は、上記管型反応器の上流に設置された混合槽において、少なくとも上記テロゲンおよびタキソゲンの均質な液状混合物を調製する工程をさらに含む態様であってもよい。

混合槽としては、均質な液状混合物を調製することができるものであればよく、特に限定されるものではないが、たとえば撹拌機能を備えたオートクレーブなどを好ましく使用することができる。この混合槽に、ラジカル開始剤を供給し、あるいは反応系からの循環により、ここで調製される液状混合物に予め含ませてもよい。混合は、０〜１００℃、好ましくは３０〜８０℃の条件下に行うことができる。
本発明において、混合槽内の滞留時間は短く、管型反応器での滞留時間は長い方が好ましい。具体的に、本発明における混合槽での滞留時間は、３０分以下が好ましく、１５分以下がより好ましい。典型的には、５〜１５分程度に設定される。なお従来公知のプロセスでは、混合槽を連続式槽型反応器（ＣＳＴＲ）として使用する場合もあるが、この場合の反応器における反応時間（滞留時間）は１００分程度と長い。またこの反応器に接続されたラインを一種の管型反応器とみなしたとしても、ここでの滞留時間は５分未満であり、前段反応器における滞留時間に比べて圧倒的に短い。

本発明において、混合槽内にラジカル開始剤が存在する場合には、混合槽でも反応は生起するが、ここでの反応時間（滞留時間）は、従来の反応時間に比べ極めて短い。
本発明の好ましい態様として、混合槽における滞留時間よりも上記管型反応器における滞留時間が長い態様が挙げられる。具体的には、たとえば混合槽における滞留時間が５〜１５分程度であり、管型反応器における滞留時間が３０分以上の態様である。

上記管型反応器から抜き出される反応生成物は、所望の炭素鎖長の狭い分布をもつテロマー、特に単一の炭素鎖長のテロマーを高い選択率で含むが、本発明では、この所望テロマーの反応生成物からの蒸留による分離精製、さらには単一の炭素鎖長のテロマーの蒸留による分離を行うことができる。したがって本発明に係るフルオロアルキルアイオダイドの製造方法は、上記反応器上部より抜き出した反応生成物を蒸留し、少なくとも所望の炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドの留分を分離する蒸留工程をさらに含むことができる。

また、上記蒸留工程において、所望の炭素鎖長より短鎖長のフルオロアルキルアイオダイド留分を分離し、反応系上流に循環する工程をさらに含む態様が好ましい。蒸留は公知の装置および方法を適宜に広く利用することができる。この循環留分には、通常、反応生成物中に含まれる未反応原料Ｒ^ｆＩおよび残存する極少量のＴＦＥが含まれる。

上記蒸留工程は、単段であってもよく、また２段以上で行ってもよい。
本発明では、上記各工程をそれぞれ連続運転で実施することが好ましい。特に、各工程を接続した連続プロセスで行うことができる。

上記のような本発明では、テロマーＲ^ｆ（ＣＦ_２ＣＦ_２）_ｎＩ（式中、Ｒ^ｆは炭素原子数１〜１０のフルオロアルキル基、ｎは１〜６の整数）として、全炭素鎖長Ｃ３以上のフルオロアルキルアイオダイドＲ^ＦＩを得ることができる。このテロマーＲ^ＦＩに所望される全炭素鎖長は、最長でも通常Ｃ２２程度までである。本発明では、これらＲ^ＦＩのうちでも、特に、Ｃ４，Ｃ６，Ｃ８の炭素鎖長をもつテロマーのうちの１つを選択的に製造することが好ましい。本発明の上記プロセスによれば、これらの所望の炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドの高い選択率を達成することができる。たとえば所望の炭素鎖長としてＣ６のフルオロアルキルアイオダイドを製造する場合には、Ｃ６より長鎖のものの生成を抑制することができ、具体的に、管型反応器出口において、Ｃ８／Ｃ６フルオロアルキルアイオダイド組成比率１０％以下を達成することができる。
したがって上記でテロマーとして得られる狭い炭素鎖長分布をもつか、あるいは単一の炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドＲ^ＦＩも本発明として提供することができる。

テロマーとして得られた上記のような炭素鎖長を有するフルオロアルキルアイオダイドＲ^ＦＩは、たとえばアクリル酸フルオロアルキルエステルのアルコール成分の原料として有用である。この用途において、特にＣ６〜Ｃ１２のＲ^ＦＩ（Ｃ_６Ｆ_１３Ｉ〜Ｃ_１２Ｆ_２５Ｉ）は有用であり、なかでもＣ６のＲ^ＦＩ（Ｃ_６Ｆ_１３Ｉ）は、基材の風合いを保ちつつ撥水性を付与でき、低温での基材付着性が良好（低温キュア性）で、かつ重合時の乳化安定性があるなどの利点を有する。またＣ６以下のフルオロアルキル化合物は、生分解性の環境適応性の点でも好ましい。

フルオロアルキルアイオダイドＲ^ＦＩを合成原料とするアクリル酸フルオロアルキルエステルの製造は、Ｒ^ＦＩを用いる公知のいかなる方法によっても製造することができ、その際、本発明で得られるＲ^ＦＩを用いればよい。たとえば、Ｒ^ＦＩを合成原料とするアクリル酸フルオロアルキルエステルとして、ＣＨ_２＝ＣＺＣＯＯ（Ｃ_２Ｈ_４）_ｎＲ^Ｆ、（式中、Ｚは−Ｈ、−ＣＨ_３、−Ｃ_２Ｈ_５、−Ｃｌ、−Ｆまたは−Ｂｒ）好ましくはＣＨ_２＝ＣＺＣＯＯＣ_２Ｈ_４Ｒ^Ｆが挙げられる。
このエステルを得るには、通常、まず（１）Ｒ^ＦＩにエチレン付加し、次いで（２）エステル化する。（２）エステル化方法としては、（メタ）アクリル酸化合物（たとえば金属塩）とエステル化反応させる第１の方法、あるいはアルコール合成、次いでエステル化反応を順次行う第２の方法が挙げられる。

上記各工程は公知の方法に準じて実施することができる。エチレン付加工程（１）を含む第１の方法は、たとえば特表２００２−６２７３５号公報に記載された方法に準じて行うことができ、ここに記載されたエチレン付加反応の説明を引用して、本明細書にも記載されているものとすることができる。
第２のエステル化方法におけるアルコール合成は、以下の反応に準じて行うことができる。
Ｒ^ＦＣ_２Ｈ_４Ｉ＋ＨＣＯＮ（ＣＨ_３）_２＋２Ｈ_２Ｏ
→ Ｒ^ＦＣ_２Ｈ_４ＯＨ＋ＮＨ（ＣＨ_３）_２・ＨＩ＋ＨＣＯＯＨ
上記で得られたアルコールＲ^ＦＣ_２Ｈ_４ＯＨと、アクリル酸ＣＨ_２＝ＣＺＣＯＯＨ（式中、Ｚは上記のとおり）の反応により、アクリル酸フルオロアルキルエステルを得ることができる。

なお本明細書において、アクリルの語は、上記アクリロイルＣＨ_２＝ＣＺＣＯＯ−の置換基Ｚの種類に応じた称呼（メタクリル、エタクリル、ハロゲン化アクリルなど）も含む意で使用される。
上記で得られたアクリル酸フルオロアルキルエステルは、たとえばラテックスなどの重合原料として有用である。ラテックス製造のための乳化重合では、塩化ビニルなどの他の共重合モノマーを使用してもよいことはいうまでもない。
本発明では、上記テロメル化反応によるフルオロアルキルアイオダイドの製造工程と、Ｒ^ＦＩを合成原料とするアクリル酸フルオロアルキルエステル製造工程、さらにはラテックス製造工程とを接続して、一連のプロセスとすることもできる。

上記のような本発明によれば、高い原料利用率でテロメル化反応を実施することができる。特にＴＦＥの効率的消費により、反応生成物からのパージガス量を低減することができ、環境負荷を低減できるとともに、パージガスに同伴されるＲ^ｆＩも低減されるため、ヨウ素の回収率も向上する。
また本発明では、鎖長制御されたフルオロアルキルアイオダイドを得ることができるため、所望鎖長のフルオロアルキルアイオダイドを効率よく得ることができる。

図１は、本発明に係るフルオロアルキルアイオダイドの製造方法の好適例を簡略的に示すプロセスフローである。図１には、混合槽１、管型反応器２、蒸留塔３および蒸留塔４を備える連続運転プロセスの態様を示すが、この態様は本発明を説明するための一例を示すものであって、本発明をこの図の態様に限定するためのものではない。また以下では、ラジカル開始剤としてＩＰＰを用い、目的テロマーＲ^ＦＩとしてＣ_６Ｆ_１３Ｉを製造する場合を例にとって説明する。
図１において、混合槽１は、たとえば撹拌機能を備えたオートクレーブである。反応原料のタキソゲン（ＴＦＥ）は、上部ライン１ｃから混合槽１に導入され、ライン５ａに供給された出発原料テロゲンＲ^ｆＩ（Ｃ２）は、混合器５を介してライン１ｂから混合槽１に導入される。混合槽１内部を加熱・撹拌し、ＴＦＥがＲ^ｆＩに溶解した均質な液状混合物とした後、ＩＰＰのテロゲン希釈液は、ライン１ｃから混合槽１に導入する。この反応系調製液を、混合槽１の底部からライン１ａを介して抜き出し、管型反応器２の底部に導入する。

管型反応器２は、たとえば複数の管が並列配置された形態の反応器であり、底部から供給された反応系は、各管に分配されそれぞれの管中で所定の滞留時間を要して上方に移動する。次いで、管型反応器２の頂部から抜き出された反応生成物は、ライン２ａを介して第１の蒸留塔３に導入される。

蒸留塔３では、未反応原料Ｒ^ｆＩ（Ｃ２）を含む留分と、Ｃ４以上のＲ^ＦＩ留分とに分離し、ライン３ｂから抜き出したＲ^ｆＩ（Ｃ２）を含む留分は、混合器５を介してライン１ｂから混合槽１に循環させる。Ｃ４以上のＲ^ＦＩ留分は、ライン３ａを介して第２の蒸留塔３に導入される。ここで、Ｃ４留分と、Ｃ６以上の留分とに分離し、ライン４ｂから抜き出したＣ４留分は、混合器５を介してライン１ｂから混合槽１に循環させる。Ｃ６以上の留分を目的のテロマーＲ^ＦＩとして、ライン４ａから抜き出す。

次に、Ｃ_６Ｆ_１３Ｉを製造することを目的とした場合の本発明の実施例および比較例を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
以下では、未反応原料を循環させる連続プロセス（たとえば図１参照）の安定運転時に反応器に供給される原料系を想定して、混合系テロゲン原料を使用した。
（実施例１）
混合槽としての撹拌機および差込管付きハステロイ製１Ｌオートクレーブに、フルオロアルキルアイオダイドＲ^ｆＩとして、Ｃ_２Ｆ_５Ｉ（８００ｇ）とＣ_４Ｆ_９Ｉ（２００ｇ）とを仕込み、撹拌しながら内温を７７℃に加熱した。
加熱した混合物をオートクレーブの差込管より断面積１９.６ｃｍ^２、内容積１８４０ｍＬのジャケット付きステンレス製管型反応器（単管）に、流速３.６Ｌ／ｈｒで送り込むと同時に、オートクレーブにＣ_２Ｆ_５Ｉを流速２.８８Ｌ／ｈｒ、Ｃ_４Ｆ_９Ｉを流速０.７２Ｌ／ｈｒ、テトラフルオロエチレン（Ｃ_２Ｆ_４：ＴＦＥ）を流速０.０４５ｋｇ／ｈｒで送り込んだ（Ｒ^ｆＩ／ＴＦＥのモル比＝６１．３）。
管型反応器の内温を６５℃に安定化した後、ラジカル開始剤としてジイソプロピルパーオキシジカーボネート（ＩＰＰ）の５０ｗ％希釈溶液（溶媒：Ｃ_２Ｆ_５Ｉ：Ｃ_４Ｆ_９Ｉ＝４：１質量比）をオートクレーブに０.１ｋｇ／ｈｒで連続的に添加した。２時間ほど安定運転した後、管型反応器の出口からサンプリングしＧＣにより組成分析を行った。このＧＣ分析により、ＴＦＥは管型反応器内で消費されていることが確認された。結果を表１に示す。

（実施例２）
管型反応器の内温を７０℃とした以外は、実施例１と同様に操作した。実施例１と同様に組成分析を行い、ＴＦＥは管型反応器内で消費されていることを確認した。結果を表１に示す。

（比較例１）
撹拌機、差込管付きハステロイ製５００Ｌオートクレーブに、フルオロアルキルアイオダイドＲ^ｆＩとしてＣ_２Ｆ_５Ｉ（１２８ｋｇ）とＣ_４Ｆ_９Ｉ（３２ｋｇ）を仕込み、撹拌しながら内温を７７℃に加熱した。
オートクレーブの内温を７７℃に安定化した後、Ｃ_２Ｆ_５Ｉを流速１１３.８Ｌ／ｈｒ、Ｃ_４Ｆ_９Ｉを流速２８.５Ｌ／ｈｒ、ＴＦＥを流速１.７９ｋｇ／ｈｒ、実施例１と同じラジカル開始剤（ＩＰＰの５０ｗ％希釈溶液）を流速２.０ｋｇ／ｈｒでオートクレーブに連続的に添加して反応させ、反応物を、ドライアイスで冷却した内容積２００Ｌの耐圧容器中に、流速１４２.３Ｌ／ｈｒで送り込み、反応停止させた。
１時間ほど安定運転した後、オートクレーブの出口からサンプリングし組成分析を行った。

表中、N.D.は０．０５％以下。

上記から、本発明の実施例では、反応系出口においてＴＦＥは検出されず、反応系において実質的に消費されていることが分かる。実施例における反応系出口でのＴＦＥ残存量は０．０５％（検出限界値）であるとしても比較例における反応系出口でのＴＦＥ残存量（０．７３％）に比べれば１０分に１以下であることがわかる。なお、実施例および比較例において、原料系のＴＦＥ濃度（理論値）は、オートクレーブに供給したＴＦＥがすべて液相に溶解したとして算出される。

本発明の好ましい態様例におけるプロセスフローを示す図である。

符号の説明

１…混合槽
２…管型反応器
３，４…蒸留塔

Claims (7)

1. Ｃ _２ Ｆ _５ Ｉ、Ｃ _４ Ｆ _９ Ｉ、およびその混合物からなる群から選択される少なくとも一つを原料テロゲンとし、テトラフルオロエチレン（ＣＦ _２ ＣＦ _２ ）をタキソゲンとするテロメル化反応により、テロマーＣ _６ Ｆ _１３ Ｉを製造するに際して、Ｒ ^ｆ Ｉ／ＴＦＥのモル比が２０から２００である均質な液状混合物を、前記管型反応器の下方から供給し、ラジカル開始剤の存在下、反応系を気液分離しない条件下に液相状態に保持しつつ反応器内下方より上方に５分以上の滞留時間で移動させ、前記反応器内に供給したタキソゲンを反応器内で反応消費した後、反応生成物を反応器上部より抜き出す液相テロゲン化反応工程を含む、フルオロアルキルアイオダイドの製造方法：ここで、式Ｒ ^ｆ Ｉ（式中、Ｒ ^ｆ は炭素原子数１〜４のフルオロアルキル基）はフルオロアルキルアイオダイドを表し、ＴＦＥはテトラフルオロエチレンを表す。
2. 前記テロゲンとタキソゲンとの均質な液状混合物が、液状テロゲン中に、タキソゲンを飽和濃度以下で溶解させたものである請求項１に記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。
3. 前記管型反応器の上流に設置された混合槽において、少なくとも前記テロゲンおよびタキソゲンの均質な液状混合物を調製する工程をさらに含む、請求項１または２に記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。
4. 前記反応器上部より抜き出された反応生成物を蒸留し、少なくともＣ _６ 炭素鎖長のフルオロアルキルアイオダイドの留分を分離する蒸留工程をさらに含む請求項１ないし３のいずれかに記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。
5. 前記蒸留工程において、Ｃ _６ 炭素鎖長より短鎖長のフルオロアルキルアイオダイド留分を分離し、反応系上流に循環する工程をさらに含む請求項１ないし４のいずれかに記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。
6. 前記各工程をそれぞれ連続運転で実施する、請求項１ないし５のいずれかに記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。
7. 前記管型反応器出口における、反応生成物中のＣ _８ Ｆ _１７ Ｉ／Ｃ _６ Ｆ _１３ Ｉのモル比が１０％以下である請求項１ないし６のいずれかに記載のフルオロアルキルアイオダイドの製造方法。

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