[发明专利]合成全氟烷基磺酰亚胺碱金属盐的方法和由该类盐合成的离子液体

说明书

技术领域

本发明属于有机氟化学合成技术，具体涉及一种全氟烷基磺酰亚胺 (H[R_f¹SO₂NSO₂R_f²]，R_f¹、R_f²＝C_mF_2m+1，m＝1-8)碱金属盐 (M[R_f¹SO₂NSO₂R_f²]，M＝Li，Na，K，Rb，Cs)的制备方法，以及由该类盐合成 的离子液体。

背景技术

全氟烷基磺酰亚胺(H[R_f¹SO₂NSO₂R_f²]，以下简称H[PFSI]；R_f¹、R_f²＝C_mF_2m+1，m＝1-8)碱金属盐(M[R_f¹SO₂NSO₂R_f²]，M＝Li，Na，K，Rb，Cs；以下简 称M[PFSI])是一类重要的含氟有机化合物，它们在高性能电解质材料以及新型 催化剂的开发方面具有重要的应用价值。

全氟烷基磺酰亚胺碱金属盐的结构通式如式(I)所示：

其中：M⁺＝Li、Na、K、Rb或Cs，

      R_f¹＝C_mF_2m+1，m＝1-8，

      R_f²＝C_mF_2m+1，m＝1-8，

      且

R_f¹和R_f²相同或不相同。

有关M[PFSI]的合成，目前主要有两种方法。一种是由全氟烷基磺酰氟与 N-三甲基硅基全氟烷基磺酰胺的钠盐反应，合成全氟烷基磺酰亚胺的钠盐；钠 盐用浓硫酸酸化后升华得到亚胺，亚胺再与相应的碱或氧化物反应，就可制备 不同的全氟烷基磺酰亚胺金属盐。该方法的产率较高，产品的纯度也较高，但 实验操作条件苛刻，操作繁琐，成本也较高。(参见：J.N.Meuβdoerffer，H. Niederprum，Chem.Ztg.1972，96，582；J.Foropoulos，D.D.DesMarteau，Inorg. Chem.1984，23，3720；L Q.Hu，D.D.DesMarteau，Inorg.Chem.1993，32，5007； D.D.DesMarteau，W.T.Pennington，V.Montanari，B.H.Thomas，J.Fluorine Chem.，2003，122，57；M.Armand，EP 364340，1990.)。

另一种合成M[PFSI]的方法，是由全氟烷基磺酰氟或磺酰氯与全氟烷基磺酰 胺，在三乙胺为缚酸剂的条件下反应制得全氟烷基磺酰亚胺的季铵盐，再与碱 (如氢氧化锂)反应制得相应的盐。该方法反应条件温和，但亚胺盐的产率不 高，且不易提纯。(参见：S.Singh，D.D.DesMarteau，Inorg.Chem.，1990，29，2982； R.D.Howells，W.M.Lamanna，A.D.Fanta，J.E.Waddell，WO 9723448，1997；H. Sakaguchi，S.Sakai，H.Takase，JP 11209338，1999；M.C.Doyle，A.E.Feiring，S.K. Choi，WO 9967304，1999；A.E.Feiring，W.R.Wonchoba，J.Fluorine Chem.，2000， 1105，129；K.Morisaki，M.Sasaki，JP 2000086617，2000.)