[发明专利]用于制备螺环季铵盐的方法

说明书

本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐的方法，该方法包括在碱性树脂存在下使环状仲胺与二卤代烷发生反应。根据本发明的制备方法，在没有任何附加的纯化工艺的情况下通过过滤而去除金属盐和卤化物离子，可以以高产率获得螺环铵衍生物化合物，并且该树脂可以通过简单的处理工艺而重复使用。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年1月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0001365号的优先权和权益，该专利申请的全部公开内容以参考的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于制备在用于超级电容器的非水电解质溶液中的螺环季铵盐的方法；更具体地，涉及一种用于制备螺环季铵盐的方法，该方法包括在碱性树脂存在下使环状仲胺与二卤代烷发生反应。

背景技术

被称为双电层电容器的超级电容器是能够快速地进行充电和放电的蓄电池。超级电容器常常被用作具有高功率密度、长循环寿命、稳定性等的能量存储装置。超级电容器的重要特性是输出特性、高温可靠性、最大工作电压等。就超级电容器而言，因为电解质的电导率较大所以输出特性得以改善，并且耐受影响最大工作电压的电解质的电压特性。

Makoto Ue等人揭示了：螺环季铵盐是用于双电层电容器的电解质，并且显示较宽的稳定的电位窗和耐水解性(参见Ue,M.等人，J.Electrochem Soc.1994，141，2989-2996)。在各种螺环季铵盐中，螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐显示最高的电导率。

通常，螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐是通过如下方法而制造：在金属碱存在下使环状仲胺与1,4-二卤代丁烷发生反应而合成螺环联吡咯烷鎓卤化物，然后使其与碱金属四氟硼酸盐或四氟硼酸发生反应从而执行阴离子取代反应(参见Blicke,F.F.；Hotelling,E.B.，Journal of American Chemical Society，1954，76(20)，5099-5013；和Higashiya,S.等人，Helvetica Chimica Acta，2009年，92卷，8期，1600-1609页)。

日本专利注册第4,371,882号公开了在碳酸钾存在下将吡咯烷和1,4-二氯丁烷回流达6小时，并且对作为副产物的氯化钾进行过滤以合成螺环联吡咯烷鎓氯化物，然后在水溶剂中与四氟硼酸反应达30分钟从而执行阴离子取代反应。然而，此方法存在需要去除副产物(例如氯化钾和盐酸)的缺点。

WO2007/027649A1公开了：将吡咯烷和1,4-二氯丁烷在乙腈溶剂中在氯化钾存在下回流达6小时以合成螺环联吡咯烷鎓氯化物，并且将四氟硼酸钾使用于阴离子取代反应。另外，使吡咯烷、1,4-二氯丁烷、碳酸钾和四氟硼酸钾在一起反应而获得产物。然而，存在以下缺点：必须利用需要长时间且高成本的过滤、透析和反渗透方法的重结晶工艺来去除副产物氯化钾。

中国专利公布第104387397A号公开了：该反应是通过使用碱金属、四氟硼酸、二卤代烷、和环状胺而进行。但所存在的问题是：为了去除金属离子，而使用高成本的12-冠醚-4。

中国专利公布第104387397A号公开了：该反应是使用环状胺和1,4-丁二醇而执行，但所存在的缺点是使用强酸和高成本的钯催化剂。

中国专利公布第104277045A号公开了：该反应是在作为催化剂的碘化钠的存在下使用1,4-二氯丁烷、吡咯烷、碱金属而执行。然而，此方法所具有的缺点是必须去除作为副产物而形成的盐。

用于超级电容器的电解质要求对金属和卤元素的含量有严格限制。

发明内容