[发明专利]双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物的制备方法和离子对化合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于电池电解质或离子液体的合成等的双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物的制备方法、以及含有通过该制备方法得到的双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物的离子对化合物。

背景技术

含氟元素的阴离子化合物是有用的并且有很多报道，但其合成方法几乎都需要使用电解氟等特殊设备。作为含氟元素阴离子的双(氟磺酰基)亚胺阴离子的制备方法在已公开的方法中，多为使用氟磺酸或氟异氰酸酯等非常昂贵的原料的方法或利用收率低的反应的方法的情形。或者，使用了不容易处理的气体，作为在利用一般的工业技术中的制造，其在成本上是不优选的。

例如，在特开平8-511274号公报中公开了氟磺酸与脲的反应，但使用了强酸性原料而非常难处理。

另外，还公开了合成双(氯磺酰基)亚胺化合物并将氯原子变换为氟原子的方法，但其使用高成本的氯磺酰基异氰酸酯作为原料，并存在含有作为杂质的残留卤素等问题。

特表2004-522681号公报中报道了在80℃以下的稳定条件下氟化的例子，但实际上从使用硝基甲烷等昂贵的溶剂，和在使用的氟化物盐为NaF或KF的情形下使用其为8当量出发，难以称得上工业上有利。另外，转化初始原料的98％需要30小时以上。

另外，Martin等(Z.Anorg.Allg.Chem.631，55(2005))中公开了使用包含脲和氟磺酸的原料的合成方法，但存在残留氟磺酸杂质的问题。另外，还公开了包括氨基磺酸、亚硫酰氯和氟磺酸的合成方法，但氟化物和氯化物的混合物多量存在。进而，还公开了代替工业上难以使用的氟磺酸而使用氯磺酸的反应，但反应需要24小时以上，且在氟化反应中需要使反应浴为120℃甚至170℃～180℃，而且生成物的纯度由于副反应而并不能称得上足够，精制中包括了多步骤，推测收率低。

专利文献1：特开平8-511274号公报

专利文献2：特表2004-522681号公报

非专利文献1：Martin等(Z.Anorg.Allg.Chem.631，55(2005))

发明内容

因此，为了合成双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物，以往的制备方法都需要使用高成本或低收率的反应，而且得到的双(氟磺酰基)亚胺化合物的纯度也不是高纯度。

用于解决问题的手段

本发明人为了解决上述课题进行了积极的研究，结果发现，通过将使用氨基磺酸、氯磺酸和卤化剂而得到的双(氯磺酰基)亚胺化合物进行氟取代，可以以足够的收率及高纯度得到双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物，从而完成了本发明的双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物的制备方法。

发明效果

根据本发明，通过对反应进行控制，在卤素交换氟化反应中同时使用碱金属氟化物盐和碱催化剂，可以进行更高效的氟化，并且可以以足够的收率及低成本得到氟以外的残存卤原子几乎没有的高纯度的双(氟磺酰基)亚胺阴离子化合物。

具体实施方式

本发明中使用的氨基磺酸没有特别限定，优选实施了干燥处理的氨基磺酸。作为干燥处理，没有特别限定，可举出加热干燥、减压干燥和在干燥气体中的保存。

加热干燥可通过在60℃以上、优选80℃以上的温度下加热氨基磺酸来进行干燥。减压干燥通过优选压力为10kPa·s以下来加热以促进干燥。另外，也可以通过长时间放置于干燥空气、氮气、氩气、氦气等干燥气体环境中进行干燥。这些干燥方法既可以单独使用，也可以将加热干燥和在减压干燥中导入干燥气体等组合来实施。

这些干燥中使用的容器没有特别限定，可以通过干燥机将已干燥的物质导入反应容器中。另外，也可以事先将氨基磺酸导入反应容器中，并适当进行加热、减压及导入干燥气体中的一种或两种以上。

已干燥的氨基磺酸优选水分为1％(重量％、以下相同)以下，更优选为0.1％以下。

本发明中使用的氯磺酸没有特别限定，优选为隔绝水分保存且纯度为95％以上的氯磺酸，进一步特别优选纯度为98％以上的氯磺酸。对于在混入水分的状态下保存的氯磺酸，会导致纯度的降低，纯度小于95％时，导致收率的降低。

本发明中使用的卤化剂没有特别限定，从容易处理等出发，优选三氯化磷、五氯化磷、亚硫酰氯，进一步从副产物容易除去出发，特别优选亚硫酰氯。

卤化剂也同样以隔绝水分的状态来保存，优选纯度为95％以上的卤化剂，更优选纯度为98％以上的卤化剂。