氟烷基酮的水合物的制造方法转让专利
申请号 : CN200580011681.0
文献号 : CN1942422B
文献日 : 2010-07-07
发明人 : 山本祯洋 , 黑木克亲 , 加留部大辅 , 大塚达也
申请人 : 大金工业株式会社
摘要 :
本发明涉及一种制造通式(2)：[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的方法，其特征在于，使通式(1)：[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的盐与卤素或卤素类氧化剂反应。
权利要求 :
1.一种制造下述通式(2)表示的化合物的方法，[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2 (2)式中，n、m表示0～10，
其特征在于，使下述通式(1)表示的化合物的盐与卤素类氧化剂在碱性化合物的存在下反应，[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH (1)式中，n、m表示0～10。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通式(1)的化合物的盐为3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸盐。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，卤素类氧化剂为由惰性气体稀释的氟。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，卤素类氧化剂为氯或溴。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，卤素类氧化剂为氯。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，卤素类氧化剂为次氯酸盐或次溴酸盐。
7.根据权利要求1～6任一项所述的方法，其中，使通式(1)的化合物的盐与卤素类氧化剂反应的溶剂为水。
8.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其中，通式(1)的化合物的盐为Li盐、K盐或Na盐。
9.根据权利要求1～7任一项所述的方法，其中，与卤素类氧化剂反应时的溶剂的pH为4以上。
10.根据权利要求4所述的方法，其中，使氯或溴在反应体系中产生。
说明书 :
技术领域
本发明涉及氟烷基酮类，特别是六氟丙酮(以下有时简称为“HFA”)的水合物的制造方法。
更详细的，涉及以有效利用3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸为目的的HFA的水合物的制造方法。
HFA水合物，作为各种氟化合物的合成中间体有用，例如HFA与各种芳香族化合物反应，可以作为橡胶的交联剂和含氟的聚酰亚胺的单体使用。
并且，HFA水合物通过氢还原反应还原成六氟异丙醇，可以作为麻醉药的原料使用。
背景技术
作为HFA的制造方法，以往已知各种方法，例如，在专利文献1～4中提出了将六氟环氧丙烷异构化的方法。已知六氟环氧丙烷是由六氟丙烯经氧氧化得到的，但是有由于氧化的收率低而价格高的问题。
作为其他的方法，已知将六氟丙硫酮二聚物氧化的方法(专利文献5～8等)，但是有收率低、纯化困难等的问题。并且，虽然也已知用HF氟化六氯丙酮的方法，但是有不容易纯化的问题(专利文献9)。
在这样的背景下，尝试了以制造六氟丙烯时的副产物即八氟异丁烯的衍生物为原料制造六氟丙酮。例如，在专利文献10中公开了在活性碳催化剂存在的条件下，用氧氧化八氟异丁基甲基醚的方法，但是，发明人对这种方法进行了追加试验发现，虽然暂时得到了六氟丙酮，但是活性碳的催化活性明显变差，是不可能在工业上实施的。在其他的专利文献中，如在专利文献11-14等中，虽然公开了由八氟异丁基甲基醚衍生物制造六氟丙酮的方法，但是任何一种方法收率都低，并没有作为在工业上以低成本制造六氟丙酮的满意的方法。
在非专利文献1中报道了在水溶液中使羧酸类的盐与氟气反应而进行脱羧反应，并记载了这种脱羧反应在氯气下不进行。
专利文献1：美国专利第3321515号
专利文献2：特开昭53-25512号公报
专利文献3：特开昭58-62130号公报
专利文献4：WO 03/008366
专利文献5：美国专利第4337361号
专利文献6：美国专利第4334099号
专利文献7：特开昭57-158736号公报
专利文献8：特开昭57-203026号公报
专利文献9：特公昭40-27173号
专利文献10：特开平01-203339号公报
专利文献11：特开昭61-277645号公报
专利文献12：特开昭64-26527号公报
专利文献13：特表平9-509425号公报
专利文献14：特开2001-81056号公报
非专利文献1：J.Org.Chem.34，2446(1969)
作为其他的方法，已知将六氟丙硫酮二聚物氧化的方法(专利文献5～8等)，但是有收率低、纯化困难等的问题。并且，虽然也已知用HF氟化六氯丙酮的方法，但是有不容易纯化的问题(专利文献9)。
在这样的背景下，尝试了以制造六氟丙烯时的副产物即八氟异丁烯的衍生物为原料制造六氟丙酮。例如，在专利文献10中公开了在活性碳催化剂存在的条件下，用氧氧化八氟异丁基甲基醚的方法，但是，发明人对这种方法进行了追加试验发现，虽然暂时得到了六氟丙酮，但是活性碳的催化活性明显变差，是不可能在工业上实施的。在其他的专利文献中，如在专利文献11-14等中，虽然公开了由八氟异丁基甲基醚衍生物制造六氟丙酮的方法，但是任何一种方法收率都低，并没有作为在工业上以低成本制造六氟丙酮的满意的方法。
在非专利文献1中报道了在水溶液中使羧酸类的盐与氟气反应而进行脱羧反应，并记载了这种脱羧反应在氯气下不进行。
专利文献1：美国专利第3321515号
专利文献2：特开昭53-25512号公报
专利文献3：特开昭58-62130号公报
专利文献4：WO 03/008366
专利文献5：美国专利第4337361号
专利文献6：美国专利第4334099号
专利文献7：特开昭57-158736号公报
专利文献8：特开昭57-203026号公报
专利文献9：特公昭40-27173号
专利文献10：特开平01-203339号公报
专利文献11：特开昭61-277645号公报
专利文献12：特开昭64-26527号公报
专利文献13：特表平9-509425号公报
专利文献14：特开2001-81056号公报
非专利文献1：J.Org.Chem.34，2446(1969)
发明内容
本发明的目的在于，以高收率、简便地制造氟烷基酮的水合物。
本发明人发现将氟烷基羟基羧酸的盐与卤素或卤素类氧化剂反应时，生成对应的酮的水合物。
本发明涉及以下方法。
1.一种制造通式(2)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2(2)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的方法，其特征在于，
使通式(1)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH (1)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的盐与卤素或卤素类氧化剂反应。
2.根据上述1所述的方法，其特征在于，通式(1)的化合物的盐为3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸盐(n＝m＝0)。
3.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为由惰性气体稀释的氟。
4.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为氯。
5.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为次氯酸盐或次溴酸盐。
6.根据上述1-5任一项所述的方法，其特征在于，使通式(1)的化合物的盐与卤素或卤素类氧化剂反应的溶剂为水。
7.根据上述1-6任一项所述的方法，其特征在于，通式(1)的化合物的盐为Li盐、K盐或Na盐。
8.根据上述1～6任一项所述的方法，其中，与卤素或卤素类氧化剂反应时的溶剂的pH为4以上。
9.根据上述1～8任一项所述的方法，其特征在于，使氯或溴在反应体系中产生。
发明效果
根据本发明，可以由通式(1)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH (1)
(式中，n、m表示0-10)表示的化合物的盐以高收率得到由通式(2)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2(2)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物。
特别地，可以利用由产业废弃物容易合成的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸的盐以高收率得到有用物质即HFA水合物。
本发明人发现将氟烷基羟基羧酸的盐与卤素或卤素类氧化剂反应时，生成对应的酮的水合物。
本发明涉及以下方法。
1.一种制造通式(2)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2(2)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的方法，其特征在于，
使通式(1)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH (1)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物的盐与卤素或卤素类氧化剂反应。
2.根据上述1所述的方法，其特征在于，通式(1)的化合物的盐为3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸盐(n＝m＝0)。
3.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为由惰性气体稀释的氟。
4.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为氯。
5.根据上述1或2所述的方法，其中，卤素或卤素类氧化剂为次氯酸盐或次溴酸盐。
6.根据上述1-5任一项所述的方法，其特征在于，使通式(1)的化合物的盐与卤素或卤素类氧化剂反应的溶剂为水。
7.根据上述1-6任一项所述的方法，其特征在于，通式(1)的化合物的盐为Li盐、K盐或Na盐。
8.根据上述1～6任一项所述的方法，其中，与卤素或卤素类氧化剂反应时的溶剂的pH为4以上。
9.根据上述1～8任一项所述的方法，其特征在于，使氯或溴在反应体系中产生。
发明效果
根据本发明，可以由通式(1)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COOH (1)
(式中，n、m表示0-10)表示的化合物的盐以高收率得到由通式(2)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)2(2)
(式中，n、m表示0～10)表示的化合物。
特别地，可以利用由产业废弃物容易合成的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸的盐以高收率得到有用物质即HFA水合物。
具体实施方式
本发明人不希望拘束于理论，但是考虑本反应的机制可能是通过如下述的HFA水合物的例子所示，在脱羧卤化后，经卤素水解而进行。
(式中，X表示卤素，M表示1价(M+)、2价(1/2M2+)或3价(1/3M3+)的离子，优选的M+表示Li+、K+、Na+、NH4+、Ag+等的1价阳离子，1/2Mg2+、1/2Ca2+、1/2Sr2+、1/2Ba2+、1/2Pb2+、1/2Cu2+等的2价阳离子，1/3Al3+等的3价阳离子。)
另一方面，J.Org.Chem.34，2446(1969)的报告中记载，虽然羧酸类的盐在水溶液中的卤化脱羧反应在氟气中进行，但是在氯和溴中，由于中间体的过卤化物(－COOX)水解，变成羧酸，因此不进行。
令人惊讶的是，本发明的方法确认了不仅是氟，利用氯、溴也能容易地进行反应，但尚不明确是否经过上述的中间体。
本发明人详细研究了卤化的条件，结果发现，通式(1)的羧酸化合物，不仅是使用卤素，而且在使用次氯酸盐/次溴酸盐作为卤素类氧化剂时，也能生成六氟丙酮水合物。次氯酸盐由于在酸性下生成氯，在反应体系中也有生成氯的可能性，但是本反应在碱性下也可以进行，所以与次氯酸盐的反应是通过怎样的机制进行不明确。
通式(1)的化合物的盐用下述的通式(1A)表示，该盐是在特开2002-234860号公报中公开的公知物质，或者可以容易地从该公知的盐或者对应的羧酸化合物通过盐交换反应或者盐形成反应得到。
通式(1A)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COO-M+ (1A)
(式中，n、m表示0-10。M表示1价(M+)、2价(1/2M2+)或3价(1/3M3+)的离子，优选的M+表示Li+、K+、Na+、NH4+、Ag+等的1价阳离子，1/2Mg2+、1/2Ca2+、1/2Sr2+、1/2Ba2+、1/2Pb2+、1/2Cu2+等的2价阳离子，1/3Al3+等的3价阳离子。)
上述具体例示的以外的盐，可以由通式(1)的化合物或通式(1A)的盐通过常规方法容易地得到。
上述式(2)中，n、m都为0的HFA水合物，是特别有用的化合物，其原料即3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯的制造方法，已知如特开昭61-286348号、特开2002-234860号等公开的，通过将八氟异丁烯与甲醇反应生成八氟异丁基甲基醚后，使之与碱金属氢氧化物反应进行脱氟化氢，生成七氟异丁烯基甲基醚，将其氧化而得到。
(CF3)2C＝CF2+MeOH→(CF3)2CHCF2 OMe→(CF3)2C＝CFOMe→(CF3)2C(OH)-CO2Me
将上述3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯的酯部分水解所得到的原料羧酸盐是Li、K、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Cu、A1、NH4或Ag的盐等，其中，作为本发明的方法的原料，优选Li盐、K盐、Na盐、Ca盐、Mg盐，更优选Na盐、K盐。
原料羧酸盐可以使用通过溶剂萃取等的常规方法纯化后的，也可以直接使用将甲酯用KOH、NaOH等碱金属氢氧化物水解后的溶液。由于过量使用的碱氢氧化物在与卤素反应时促进卤素的分解，所以也可以使用盐酸、硫酸等的酸进行中和。
并且，上述的羧酸盐，也可以使用羧酸作为原料，在反应液中形成盐。
作为本卤化反应的溶剂，优选水，在水溶液中，由3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯合成其羧酸盐时使用的有机溶剂，含有例如，甲醇、乙醇、丙酮、二噁烷、四氢呋喃、乙腈等也没有特别问题。
反应温度，只要是在溶剂的凝固点以上就没有特别的限制，通常可以在约-20℃-约100℃的温度下实施，优选约-5℃-约50℃。并且，当反应溶剂是水时，因凝固点降低，故反应温度只要不使水凝固就没有特别限制，可以冷却至约-20℃，通常是约-5～约80℃，优选约0℃～约50℃。反应温度高时，发生不希望的副反应，过低时卤素或卤素类氧化剂的损失变多。最适温度虽然也依赖于卤素或卤素类氧化剂，但是使用氯作为卤素或卤素类氧化剂时，优选反应温度为约30-约50℃。
反应液中的原料浓度没有特别的限制，优选以5-60质量％的浓度实施。由于在稀的溶液中卤素的反应效率差，损失增加，因此优选浓度高。在羧酸盐饱和析出的状态下，加入卤素也没有特别问题而进行反应。
作为卤素或卤素类氧化剂没有特别的限定，作为卤素适合使用氟、氯、溴，作为卤素类氧化剂适合使用次氯酸钠、次氯酸锂、次氯酸钾、次氯酸钙等的次氯酸盐，次溴酸钠、次溴酸锂、次溴酸钾、次溴酸钙等的次溴酸盐。从价格便宜的角度，特别优选氯。氯可以直接使用纯化后的气体，也可以边在反应体系中产生边在反应中使用。作为在反应体系中产生氯的方法，有例如在反应体系中添加碱金属、碱土类金属的氯化物，将其电解等的方法。对于溴也可以进行同样的方法。
使用F2气作为卤素时，希望F2气在用惰性气体稀释氟后使用。作为稀释气体，可以从氮气、氦气、空气或者氢氟烷、全氟烷、全氟酮中选择，从成本的角度，最优选氮气。优选在F2的浓度是1～30质量％、优选4～20质量％下实施。F2浓度高时，有容易发生燃烧等不期望的激烈副反应的危险。浓度低时，没有特别的问题，但是由于稀释的气体造成的HFA水合物等的目的物的夹带损失变大。
反应中使用的卤素或卤素类氧化剂的量没有特别的限制，优选以约0.5～约10摩尔当量实施。更优选约0.9-约2摩尔当量。如果使用的卤素的当量高，可以提高原料的转化率。
卤素或卤素类氧化剂的添加速度没有特别的限制，一般是添加1当量的卤素从约0.5小时到约50小时的速度，更优选经过约0.5～约10小时。
使用稀释的F2气时，流量的范围可以是相对于反应器的容量是每分0.1～5倍，优选0.5～2倍。流量大时，F2气的损失变大。而流量小时，反应时间变长，生产性变差。使用氯气时，流量的范围可以是相对于反应器的容量是每分0.01～5倍，优选0.1～1倍。另外，使用溴时，可以通过向反应液中滴加约0.5～约10摩尔当量的溴(液体)而加入。
对反应时间没有特别的限制，通常可以进行约0.5小时～约50小时。本反应可以采用间歇式进行，还可以使用在向反应器中供给原料羧酸溶液和卤素的同时抽取反应溶液的方法而连续进行。
进行本反应时的溶液，特别是水溶液或者是含水的溶液的优选pH是3.0～13.0，更优选是4.0～11.0。pH低时，反应的进行变慢，卤素或者卤素类氧化剂的损失变大。而pH过高时，由于碱性，氟烷基酮的水合物(特别是六氟丙酮水合物)进行分解。为了防止随着反应的进行pH降低，优选在反应前或反应中添加适宜的碱性化合物。作为添加的碱，优选碱金属或碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐、倍半碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物等。为了不分解卤素和氟烷基酮的水合物(特别是六氟丙酮)，特别优选碳酸盐、碳酸氢盐。碱性化合物的添加量相对于卤素或卤素类氧化剂为约0.5～约5.0当量，优选为约1.0～约2.0当量。
使用氯或溴作为卤素时，或者是使用卤素类氧化剂时，可以使用缓冲液作为水。作为优选的缓冲液，例举柠檬酸盐、磷酸盐、琥珀酸盐、Tris盐(例如Tris盐酸盐)、硼酸盐、醋酸盐、乳酸盐、丙酸盐等的有机酸或无机酸的盐和其对应的酸的混合液。
本发明的目的物即氟烷基酮的水合物可以用公知的方法纯化，例如，通过特开昭57-81433号公报中公开的向HFA水合物中加入氯化钙等的盐，使之分液的方法，或者用二异丙基醚、甲基叔丁基醚等的醚类溶剂萃取，与有机溶剂蒸馏分离等的方法进行纯化。
实施例
以下，列举实施例更详细地说明本发明。
参考例1：3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐水溶液的制备
向3个500ml的烧瓶中加入3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸甲酯79.2g(0.35mol)，加入水50ml和甲醇50ml后，在40℃的温浴中加热、搅拌下，缓慢加入25％KOH水溶液166g(0.742mol 2.1当量)。反应4小时后，用GC分析反应液，确认原料酯消失。将反应液用蒸发器浓缩，蒸馏除去甲醇和水，得到154.3g的钾盐水溶液。
将本水溶液进行NMR定量分析的结果是，3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐的浓度是56.8％(87.9g 0.35mol)。
参考例2：3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠盐水溶液的制备
向3个50ml的烧瓶中加入7.63M的NaOH水溶液(8.26ml、63mmol)，在内部温度40℃至65℃下经15分钟滴加3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸甲酯13.6g(60mmol)，之后，将反应液在73-74℃下加热回流3小时。用GC分析反应液，确认原料酯消失。将本水溶液经NMR分析定量的结果是，定量生成了3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠盐60mmol。
实施例 1-4 利用F2的脱羧反应
向100ml的4个烧瓶中加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸的钾盐溶液和水。水解时，由于使用过量的KOH，所以混合溶液的pH变为13。在冰冷却、搅拌下，在氮气下向其中吹入稀释至5.7vol％的F2进行反应。流入规定量的F2后，将反应体系进行氮气清扫，然后分析反应液。
结果如下述表1所示。
[表1]
F2气：使用氮稀释到5.7％vol％浓度的F2气
在反应温度0-5℃下进行。
实施例5 利用Cl2的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液7.85g(17.8mmol)和碳酸钾2.46g(17.8mmol)，加入水16g溶解。pH为13。在水浴中加热至温度为40℃，同时边搅拌边以20ml/分吹入氯气37分钟(33mmol 1.85当量)进行反应。反应结束时的pH为6.6。得到原料的转化率为99.7％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例6 利用Cl2的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入在参考例2中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠溶液20mmol和碳酸钠2.12g(20mmol)，加水20g溶解。pH为9.8。在水浴中加热至温度为40℃，同时边搅拌边以20ml/分吹入氯气29分钟(24.1mmol 1.2当量)进行反应。这时的pH为6.9。向上述水溶液中再次加入碳酸钠1.06g(10mmol)并溶解。pH为9.1。进一步在加热至40℃的同时边搅拌边以10ml/分吹入氯气22分钟(9.2mmol 0.46当量)进行反应。反应结束时的pH为6.8。得到原料的转化率为82％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例7利用次氯酸盐的脱羧反应
向3个l00ml的烧瓶中，加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液6.52g(14.8mmol)，在其中按顺序加入35％盐酸1.7g和碳酸氢钾0.8g，pH变为8。接着，在水浴中加热至温度为40℃的同时经1小时加入10％次氯酸钠水溶液24.0g(32.3mmol)，接着边保持其现有的温度，边搅拌5小时。反应结束时的pH为8。得到原料的转化率为90％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例 8 利用溴的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液7.59g(17.2mmol)和碳酸钾4.98g(36mmol)，加水25g溶解。pH为13。在水浴中加热至温度为40℃的同时边搅拌边经60分钟滴加溴5.75g(36mmol)。滴加结束后，进一步在同一温度下进行反应3小时，反应结束。反应结束时的pH为7～8。得到原料的转化率为64％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例9
在l00ml的PFA瓶中加入含有3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐30.9g(123.6mmol)、KCl 6g(80mmol)的水溶液71.7g，在其中通过铂电极通入1A(8.0～8.2V)直流电流。在进行9小时的电解后，将反应液进行NMR分析、定量，结果是，反应的转化率为90％，选择率为99％以上。另外，反应在室温下实施，反应液的内部温度是39～41℃。并且，反应结束时的pH为7～8。
(式中，X表示卤素，M表示1价(M+)、2价(1/2M2+)或3价(1/3M3+)的离子，优选的M+表示Li+、K+、Na+、NH4+、Ag+等的1价阳离子，1/2Mg2+、1/2Ca2+、1/2Sr2+、1/2Ba2+、1/2Pb2+、1/2Cu2+等的2价阳离子，1/3Al3+等的3价阳离子。)
另一方面，J.Org.Chem.34，2446(1969)的报告中记载，虽然羧酸类的盐在水溶液中的卤化脱羧反应在氟气中进行，但是在氯和溴中，由于中间体的过卤化物(－COOX)水解，变成羧酸，因此不进行。
令人惊讶的是，本发明的方法确认了不仅是氟，利用氯、溴也能容易地进行反应，但尚不明确是否经过上述的中间体。
本发明人详细研究了卤化的条件，结果发现，通式(1)的羧酸化合物，不仅是使用卤素，而且在使用次氯酸盐/次溴酸盐作为卤素类氧化剂时，也能生成六氟丙酮水合物。次氯酸盐由于在酸性下生成氯，在反应体系中也有生成氯的可能性，但是本反应在碱性下也可以进行，所以与次氯酸盐的反应是通过怎样的机制进行不明确。
通式(1)的化合物的盐用下述的通式(1A)表示，该盐是在特开2002-234860号公报中公开的公知物质，或者可以容易地从该公知的盐或者对应的羧酸化合物通过盐交换反应或者盐形成反应得到。
通式(1A)：
[CF3(CF2)n][CF3(CF2)m]C(OH)COO-M+ (1A)
(式中，n、m表示0-10。M表示1价(M+)、2价(1/2M2+)或3价(1/3M3+)的离子，优选的M+表示Li+、K+、Na+、NH4+、Ag+等的1价阳离子，1/2Mg2+、1/2Ca2+、1/2Sr2+、1/2Ba2+、1/2Pb2+、1/2Cu2+等的2价阳离子，1/3Al3+等的3价阳离子。)
上述具体例示的以外的盐，可以由通式(1)的化合物或通式(1A)的盐通过常规方法容易地得到。
上述式(2)中，n、m都为0的HFA水合物，是特别有用的化合物，其原料即3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯的制造方法，已知如特开昭61-286348号、特开2002-234860号等公开的，通过将八氟异丁烯与甲醇反应生成八氟异丁基甲基醚后，使之与碱金属氢氧化物反应进行脱氟化氢，生成七氟异丁烯基甲基醚，将其氧化而得到。
(CF3)2C＝CF2+MeOH→(CF3)2CHCF2 OMe→(CF3)2C＝CFOMe→(CF3)2C(OH)-CO2Me
将上述3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯的酯部分水解所得到的原料羧酸盐是Li、K、Na、Mg、Ca、Sr、Ba、Pb、Cu、A1、NH4或Ag的盐等，其中，作为本发明的方法的原料，优选Li盐、K盐、Na盐、Ca盐、Mg盐，更优选Na盐、K盐。
原料羧酸盐可以使用通过溶剂萃取等的常规方法纯化后的，也可以直接使用将甲酯用KOH、NaOH等碱金属氢氧化物水解后的溶液。由于过量使用的碱氢氧化物在与卤素反应时促进卤素的分解，所以也可以使用盐酸、硫酸等的酸进行中和。
并且，上述的羧酸盐，也可以使用羧酸作为原料，在反应液中形成盐。
作为本卤化反应的溶剂，优选水，在水溶液中，由3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸酯合成其羧酸盐时使用的有机溶剂，含有例如，甲醇、乙醇、丙酮、二噁烷、四氢呋喃、乙腈等也没有特别问题。
反应温度，只要是在溶剂的凝固点以上就没有特别的限制，通常可以在约-20℃-约100℃的温度下实施，优选约-5℃-约50℃。并且，当反应溶剂是水时，因凝固点降低，故反应温度只要不使水凝固就没有特别限制，可以冷却至约-20℃，通常是约-5～约80℃，优选约0℃～约50℃。反应温度高时，发生不希望的副反应，过低时卤素或卤素类氧化剂的损失变多。最适温度虽然也依赖于卤素或卤素类氧化剂，但是使用氯作为卤素或卤素类氧化剂时，优选反应温度为约30-约50℃。
反应液中的原料浓度没有特别的限制，优选以5-60质量％的浓度实施。由于在稀的溶液中卤素的反应效率差，损失增加，因此优选浓度高。在羧酸盐饱和析出的状态下，加入卤素也没有特别问题而进行反应。
作为卤素或卤素类氧化剂没有特别的限定，作为卤素适合使用氟、氯、溴，作为卤素类氧化剂适合使用次氯酸钠、次氯酸锂、次氯酸钾、次氯酸钙等的次氯酸盐，次溴酸钠、次溴酸锂、次溴酸钾、次溴酸钙等的次溴酸盐。从价格便宜的角度，特别优选氯。氯可以直接使用纯化后的气体，也可以边在反应体系中产生边在反应中使用。作为在反应体系中产生氯的方法，有例如在反应体系中添加碱金属、碱土类金属的氯化物，将其电解等的方法。对于溴也可以进行同样的方法。
使用F2气作为卤素时，希望F2气在用惰性气体稀释氟后使用。作为稀释气体，可以从氮气、氦气、空气或者氢氟烷、全氟烷、全氟酮中选择，从成本的角度，最优选氮气。优选在F2的浓度是1～30质量％、优选4～20质量％下实施。F2浓度高时，有容易发生燃烧等不期望的激烈副反应的危险。浓度低时，没有特别的问题，但是由于稀释的气体造成的HFA水合物等的目的物的夹带损失变大。
反应中使用的卤素或卤素类氧化剂的量没有特别的限制，优选以约0.5～约10摩尔当量实施。更优选约0.9-约2摩尔当量。如果使用的卤素的当量高，可以提高原料的转化率。
卤素或卤素类氧化剂的添加速度没有特别的限制，一般是添加1当量的卤素从约0.5小时到约50小时的速度，更优选经过约0.5～约10小时。
使用稀释的F2气时，流量的范围可以是相对于反应器的容量是每分0.1～5倍，优选0.5～2倍。流量大时，F2气的损失变大。而流量小时，反应时间变长，生产性变差。使用氯气时，流量的范围可以是相对于反应器的容量是每分0.01～5倍，优选0.1～1倍。另外，使用溴时，可以通过向反应液中滴加约0.5～约10摩尔当量的溴(液体)而加入。
对反应时间没有特别的限制，通常可以进行约0.5小时～约50小时。本反应可以采用间歇式进行，还可以使用在向反应器中供给原料羧酸溶液和卤素的同时抽取反应溶液的方法而连续进行。
进行本反应时的溶液，特别是水溶液或者是含水的溶液的优选pH是3.0～13.0，更优选是4.0～11.0。pH低时，反应的进行变慢，卤素或者卤素类氧化剂的损失变大。而pH过高时，由于碱性，氟烷基酮的水合物(特别是六氟丙酮水合物)进行分解。为了防止随着反应的进行pH降低，优选在反应前或反应中添加适宜的碱性化合物。作为添加的碱，优选碱金属或碱土金属的碳酸盐、碳酸氢盐、倍半碳酸盐、磷酸盐、氢氧化物等。为了不分解卤素和氟烷基酮的水合物(特别是六氟丙酮)，特别优选碳酸盐、碳酸氢盐。碱性化合物的添加量相对于卤素或卤素类氧化剂为约0.5～约5.0当量，优选为约1.0～约2.0当量。
使用氯或溴作为卤素时，或者是使用卤素类氧化剂时，可以使用缓冲液作为水。作为优选的缓冲液，例举柠檬酸盐、磷酸盐、琥珀酸盐、Tris盐(例如Tris盐酸盐)、硼酸盐、醋酸盐、乳酸盐、丙酸盐等的有机酸或无机酸的盐和其对应的酸的混合液。
本发明的目的物即氟烷基酮的水合物可以用公知的方法纯化，例如，通过特开昭57-81433号公报中公开的向HFA水合物中加入氯化钙等的盐，使之分液的方法，或者用二异丙基醚、甲基叔丁基醚等的醚类溶剂萃取，与有机溶剂蒸馏分离等的方法进行纯化。
实施例
以下，列举实施例更详细地说明本发明。
参考例1：3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐水溶液的制备
向3个500ml的烧瓶中加入3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸甲酯79.2g(0.35mol)，加入水50ml和甲醇50ml后，在40℃的温浴中加热、搅拌下，缓慢加入25％KOH水溶液166g(0.742mol 2.1当量)。反应4小时后，用GC分析反应液，确认原料酯消失。将反应液用蒸发器浓缩，蒸馏除去甲醇和水，得到154.3g的钾盐水溶液。
将本水溶液进行NMR定量分析的结果是，3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐的浓度是56.8％(87.9g 0.35mol)。
参考例2：3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠盐水溶液的制备
向3个50ml的烧瓶中加入7.63M的NaOH水溶液(8.26ml、63mmol)，在内部温度40℃至65℃下经15分钟滴加3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸甲酯13.6g(60mmol)，之后，将反应液在73-74℃下加热回流3小时。用GC分析反应液，确认原料酯消失。将本水溶液经NMR分析定量的结果是，定量生成了3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠盐60mmol。
实施例 1-4 利用F2的脱羧反应
向100ml的4个烧瓶中加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸的钾盐溶液和水。水解时，由于使用过量的KOH，所以混合溶液的pH变为13。在冰冷却、搅拌下，在氮气下向其中吹入稀释至5.7vol％的F2进行反应。流入规定量的F2后，将反应体系进行氮气清扫，然后分析反应液。
结果如下述表1所示。
[表1]
F2气：使用氮稀释到5.7％vol％浓度的F2气
在反应温度0-5℃下进行。
实施例5 利用Cl2的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液7.85g(17.8mmol)和碳酸钾2.46g(17.8mmol)，加入水16g溶解。pH为13。在水浴中加热至温度为40℃，同时边搅拌边以20ml/分吹入氯气37分钟(33mmol 1.85当量)进行反应。反应结束时的pH为6.6。得到原料的转化率为99.7％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例6 利用Cl2的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入在参考例2中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钠溶液20mmol和碳酸钠2.12g(20mmol)，加水20g溶解。pH为9.8。在水浴中加热至温度为40℃，同时边搅拌边以20ml/分吹入氯气29分钟(24.1mmol 1.2当量)进行反应。这时的pH为6.9。向上述水溶液中再次加入碳酸钠1.06g(10mmol)并溶解。pH为9.1。进一步在加热至40℃的同时边搅拌边以10ml/分吹入氯气22分钟(9.2mmol 0.46当量)进行反应。反应结束时的pH为6.8。得到原料的转化率为82％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例7利用次氯酸盐的脱羧反应
向3个l00ml的烧瓶中，加入在参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液6.52g(14.8mmol)，在其中按顺序加入35％盐酸1.7g和碳酸氢钾0.8g，pH变为8。接着，在水浴中加热至温度为40℃的同时经1小时加入10％次氯酸钠水溶液24.0g(32.3mmol)，接着边保持其现有的温度，边搅拌5小时。反应结束时的pH为8。得到原料的转化率为90％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例 8 利用溴的脱羧反应
向50ml的3个烧瓶中加入参考例1中制备的3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾的56.8％溶液7.59g(17.2mmol)和碳酸钾4.98g(36mmol)，加水25g溶解。pH为13。在水浴中加热至温度为40℃的同时边搅拌边经60分钟滴加溴5.75g(36mmol)。滴加结束后，进一步在同一温度下进行反应3小时，反应结束。反应结束时的pH为7～8。得到原料的转化率为64％，选择率是99％以上的六氟丙酮的水合物。
实施例9
在l00ml的PFA瓶中加入含有3，3，3-三氟-2-三氟甲基-2-羟基丙酸钾盐30.9g(123.6mmol)、KCl 6g(80mmol)的水溶液71.7g，在其中通过铂电极通入1A(8.0～8.2V)直流电流。在进行9小时的电解后，将反应液进行NMR分析、定量，结果是，反应的转化率为90％，选择率为99％以上。另外，反应在室温下实施，反应液的内部温度是39～41℃。并且，反应结束时的pH为7～8。