[发明专利]用于制备双(氟磺酰基)‑酰亚胺的方法

说明书

本发明涉及在升高的温度下制备双(氟磺酰基)-酰亚胺(bis(fluorosulfonyl)-imide)及其衍生物的方法。

背景技术

在下列文本中，如果没有另外说明，则使用以下含义：

CAN乙腈；

ClSI双(氯磺酰基)-酰亚胺(bis(chlorosulfonyl)-imide)，即式(2)化合物；

CSI氯磺酰基异氰酸酯(chlorosulfonyl isocyanate)，即式(3)化合物；

CSOS，CSA氯磺酸(chlorosulfonic acid)；

DCB二氯苯(dichlorobenzene)，如果没有另外说明，它是1,2-二氯苯；

DCE二氯乙烷(dichloroethane)，如果没有另外说明，它是1,2-二氯乙烷；

DCM二氯甲烷(dichloromethane)；

DFACl二氟乙酸氯化物(difluoro acetic acid chloride)；

DFAF二氟乙酸氟化物(difluoro acetic acid fluoride)；

卤素F、Cl、Br或I，优选F、Cl或Br，更优选F或Cl。

HFSI双(氟磺酰基)-酰亚胺(bis(fluorosulfonyl)-imide)，即式(1)化合物；

LiFSI双(氟磺酰基)-酰亚胺锂(Lithium bis(fluorosulfonyl)-imide)，即式(4)化合物；

TEA三乙胺(triethylamine)；

TFACl三氟乙酸氯化物(trifluoro acetic acid chloride)；

TFAF三氟乙酸氟化物(trifluoro acetic acid fluoride)；

VN戊腈(valeronitrile)；

wt％，重量％ 重量百分比。

HFSI是用于在电化学装置中生产电解质的中间物(intermediate)，例如在锂离子电池中的其锂盐LiFSI形式。

WO 2009/123328A1公开了通过相应的对称或不对称氯磺酰亚胺(chlorosulfonylimide)与含有选自由第11族到第15族和第4周期到第6周期的元素(不包括砷和锑)组成的组中的至少一种元素的氟化合物的反应在溶剂中制备对称和不对称氟磺酰亚胺的金属盐的方法，然后在第二步骤中在阳离子交换反应中将这些金属盐转化成各种胺的盐和对称和不对称氟磺酰亚胺(fluorosulfonylimide)。

US 2015/0246812 A1公开了一种由对称和不对称氯磺酰亚胺(chlorosulfonylimides)制备对称和不对称氟磺酰亚胺的方法，其中反应在有机溶剂中进行。

WO 2015/012897 A1公开了一种使用HF由ClSI生产FSI的方法，其中在反应期间选择性地除去由反应产生的HCl，以至少80％的产率制备HFSI。该反应在环境压强(例如大气压)下进行。反应时间远远长于3小时。在反应期间，两个要求(相当长的反应时间和从反应混合物中分离HCl的要求)都需要具有当连续进行反应时在反应期间用于所需的HCl分离的装置的特殊的连续搅拌釜反应器(“CSTR”)设置(set-up)。在简单的连续工作管状反应器中进行反应产生问题。

还公开了Br和I与F的交换而非Cl与F的交换，即氢双(卤代磺酰基)酰亚胺(HXSI)与氟化氢的转化，用于生产氢双(氟磺酰基)酰亚胺(HFSI)，其中每个X独立地为非氟卤化物，如Cl、Br或I。

WO 2015/004220 A1公开了在升高的温度下以连续反应制备亚氨基二硫酰化合物(imidodisulfuryl compounds)的方法。

US 7,919,629 B2在实施例10中公开了蒸馏的ClSI与HF的反应，并报告i.a.该实施例在130℃下进行2小时的55％产率。

需要一种制备HFSI的方法，其不需要强制性的溶剂，不需要强制性的金属盐，并且具有很少的步骤，以高产率产生HFSI，并且可以以分批方式和连续方式两种方式在连续反应器以及连续管形反应器中进行。

该方法不需要在反应期间分离HCl以提高产率，如WO 2015/012897 A1中所公开的，并且应该允许在相对较短的反应时间内进行反应。