CN107635916A - 用于制备双(氟磺酰基)‑酰亚胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于在升高的温度下制备双(氟磺酰基)‑酰亚胺及其衍生物的方法。
Description
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。
出乎意料地发现了从ClSI开始制备HFSI的方法,其不需要溶剂,不需要金属盐,具有很少的步骤,尽管HF在ClSI中的溶解性和混溶性差并且ClSI在HF中的溶解性和混溶性差仍然以高产率产生HFSI,并且可以以分批方式和连续方式两种方式并且也在连续管形反应器中进行,并且区别在于其反应时间短。
出乎意料地,该方法不需要在反应期间分离由反应形成的HCl,并且仍然以良好的产率提供HFSI。鉴于WO 2015/012897 A1的披露,这是意想不到的。此外,出乎意料的是,在与HF的反应中使用包含ClSI、CSI和氯磺酸的混合物比单独使用ClSI(如US 7,919,629B2B2中所公开的)提供显著更高的产率。这在本文中通过对比实施例(i)与实施例7相比得以例证。
与现有技术中的公开相比,可以以相对较短的反应时间进行反应,这允许不仅以分批方式而且以连续方式进行反应,也在连续管形反应器中进行反应。
发明内容
本发明的主题是用于制备式(I)化合物的方法;
该方法包括步骤STEP1;
STEP1包括反应REAC1-1;
在REAC1-1中,在温度TEMP1-1下使混合物MIXTURE-TRIPLE与HF反应,TEMP1-1为至少80℃;
MIXTURE-TRIPLE包括三种组分:式(II)化合物、式(III)化合物和式(IV)化合物;
X与X1或X2相同;
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl、Br、J,RESF和甲苯基;
RESF是氟化C1-9烷基,该氟化C1-9烷基未被取代的或被取代基OCF3取代;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Al3+、Ti3+、Fe2+、Fe3 +、B3+、 [N(R20)(R21)(R22)R23]+、和[P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:H、C1-8烷基、C5-6环烷基、苯基、苄基、乙烯基和烯丙基;
n为1、2或3。
具体实施方式
表达“X与X1或X2相同”是指X源自式(III)化合物,即X为X1,或者X源自式(IV)化合物,即X为X2。
优选地,X与X2相同,这意味着X来源于式(IV)化合物。
“氟化烷基”是指至少一个H被换成F。
优选地,
RESF是未被取代或被取代基OCF3取代的氟化C1-6烷基;
更优选地,
RESF是未被取代或被取代基OCF3取代的氟化C1-4烷基;
甚至更优选地,
RESF是未被取代或被取代基OCF3取代的氟化C1-2烷基。
特别地,本文中的任何RESF是全氟烷基(perfluoroalkyl)。
RESF的具体实施方式是例如CF3、CHF2、CH2F、C2F5、C2HF4、C2H2F3、C2H3F2、C2H4F、C3F7、C3HF6、C3H2F5、C3H4F3、C3H6F、C4F9、C4H2F7、C4H4F5、C4H8F、C5F11、C5H10F、C3F5OCF3、C2F4OCF3、C2H2F2OCF3、CF2OCF3、C6F13、C6H12F、C7F15、C8F17和C9F19;
优选为CF3、CHF2、CH2F、氟乙基(fluoroethyl)、二氟乙基(difluoroethyl)、2,2,2-三氟乙基(2,2,2-trifluoroethyl)、五氟乙基(pentafluoroethyl)、3,3,3-三氟丙基(3,3,3-trifluoropropyl)、全氟正丙基(perfluoro-n-propyl)、氟丙基(fluoropropyl)、全氟异丙基(perfluoroisopropyl)、氟丁基(fluorobutyl)、3,3,4,4,4-五氟丁基(3,3,4,4,4-pentafluorobutyl)、全氟正丁基(perfluoro-n-butyl)、全氟异丁基(perfluoroisobutyl)、全氟叔丁基(perfluoro-t-butyl)、全氟仲丁基(perfluoro-sec-butyl)、氟戊基(fluoropentyl)、全氟戊基(perfluoropentyl)、全氟异戊基(perfluoroisopentyl)、全氟叔戊基(perfluoro-t-pentyl)、氟己基(fluorohexyl)、全氟正己基(perfluoro-n-hexyl)和全氟异己基(perfluoroisohexyl)等。
更优选为三氟甲基、五氟乙基和全氟正丙基;
甚至更优选为三氟甲基和五氟乙基。
优选地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl、Br、J、RESF(RESF优选为C1-6全氟烷基)、和甲苯基;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Al3+、Ti3+、Fe2+、Fe3 +、B3+、 [N(R20)(R21)(R22)R23]+、和[P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:H、C1-8烷基、C5-6环烷基、苯基、苄基、乙烯基和烯丙基;
n为1、2或3。
更优选地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl、Br、RESF(RESF优选为C1-6全氟烷基)、和甲苯基;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Al3+、
和[N(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:H、C1-4烷基、苯基、苄基、乙烯基和烯丙基;
n为1、2或3。
甚至更优选地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl和RESF,RESF优选为C1-4全氟烷基;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、 和[N(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由H和C1-4烷基组成的组;
n为1。
特别地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由Cl和RESF组成的组,RESF优选为C1-2全氟烷基;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、 和[N(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地为C1-4烷基;
n为1。
更特别地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地为Cl或CF3;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+和Na+;
n为1。
甚至更特别地,
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地为Cl或CF3;
Rn+是H+;
n为1。
式(I)化合物的具体实施方式是式(1)化合物和式(1-CF3)化合物。
式(II)化合物的具体实施方式是式(2)化合物和式(2-CF3)化合物。
式(IV)化合物的具体实例是氯磺酸和三氟甲基磺酸。
在一个特定实施方式中,
式(I)化合物是式(1)化合物,
式(II)化合物是式(2)化合物,
式(III)化合物是式(3)化合物,
式(IV)化合物为氯磺酸,
这意味着X、X1和X2是Cl,Rn+是H+,并且n是1。
在另一特定实施方式中,
式(I)化合物是式(1-CF3)化合物,
式(II)化合物是式(2-CF3)化合物,
式(III)化合物是式(3)化合物,
并且式(IV)化合物是三氟甲基磺酸,
这意味着X1是Cl,Rn+是H+,并且X和X2是CF3,并且n是1。
优选地,REAC1-1在压强PRESSURE1-1下进行。
优选地,PRESSURE1-1至少为环境压强,更优选至少2巴,甚至更优选至少5巴,非常甚至更优选至少10巴,非常非常甚至更优选至少20巴,尤其至少30巴,更尤其至少40巴,甚至更尤其至少45巴,非常甚至更尤其至少50巴,非常非常甚至更尤其至少55巴,特别地至少60巴,更特别地至少65巴,甚至更特别地至少70巴,非常甚至更特别地至少75巴,非常非常甚至更特别地至少80巴。
压强的上限主要由装置及其提供和/或承受压强的能力决定。纯粹出于这些考虑并且在不限制本发明的情况下,PRESSURE1-1优选为高达1000巴,更优选为高达750巴,甚至更优选为高达600巴,特别是高达500巴。
PRESSURE1-1的任何下限可以与PRESSURE1-1的任何上限组合;
优选地,PRESSURE1-1为环境压强至1000巴,更优选为2巴至1000巴,甚至更优选为5巴至1000巴,非常甚至更优选为10巴至1000巴,非常非常甚至更优选为20巴至1000巴,尤其30巴至1000巴,更尤其是40巴至1000巴,甚至更尤其是45巴至1000巴,非常甚至更尤其是50巴至1000巴,特别是55巴至1000巴,更特别是从60巴至1000巴,甚至更特别是65巴至1000巴,非常甚至更特别是70巴至750巴,非常非常甚至更特别是75巴至600巴,非常非常非常甚至更特别是80巴至500巴。
优选地,TEMP1-1为至少80℃,更优选为至少90℃,甚至更优选为至少100℃,尤其是至少110℃,更尤其是至少120℃,甚至更尤其为至少125℃,特别是至少130℃,更特别是至少135℃,甚至更特别是至少140℃,非常甚至更特别是至少145℃,非常非常甚至更特别是至少150℃,非常非常非常甚至更特别地至少155℃,非常非常非常非常甚至更特别是至少160℃。
温度的上限主要由组分在升高的温度下的滞留时间决定,滞留时间越短,温度会越高;并且还由在升高的温度下对装置所选材料的抗腐蚀性决定。纯粹出于这些考虑并且在不限制本发明的情况下,TEMP1-1可以优选高达300℃,更优选高达290℃,甚至更优选高达280℃,尤其高达270℃,更尤其高达260℃,甚至更尤其高达250℃,特别高达240℃,更特别高达230℃。
优选地,TEMP1-1为80~300℃,更优选为90~300℃,100~300℃,甚至更优选为110~290℃,尤其为120~280℃,更尤其为130~280℃,甚至更尤其为130至280℃,特别是140~280℃,更特别是145~280℃,甚至更特别是150~250℃,非常甚至更特别是150~230℃,非常非常甚至更特别是155~230℃。
TEMP1-1的给定最小点、最大点和/或范围中的任何一个可以与PRESSURE1-1的给定最小值、最大点和/或范围中的任何一个组合。
优选地,在装置DEVICE1-1中将MIXTURE-TRIPLE和HF的混合物加热至TEMP1-1中,REAC1-1在DEVICE1-1中进行。
优选地,TIME1-1是混合物优选在DEVICE1-1中暴露于加热(优选加热至TEMP1-1)的时间。在TIME1-1期间进行REAC1-1。因此,TIME1-1优选为滞留时间,并且优选为混合物在DEVICE1-1中的滞留时间。
优选地,TIME1-1为1分钟至2小时,更优选为2分钟至1.5小时,甚至更优选为5分钟至1小时,特别是5分钟至30分钟。
优选地,REAC1-1中产生的HCl在REAC1-1期间不被选择性地除去,以以至少80%的产率产生式(I)化合物;
更优选地,在REAC1-1中产生的HCl在REAC1-1期间不被选择性地除去,以以更高的产率产生式(I)化合物;
甚至更优选地,REAC1-1中产生的HCl在REAC1-1期间不被选择性地除去。
在另一个优选的实施方式中,在REAC1-1中生产的HCl不被选择性地除去,以以至少80%的产率产生式(I)化合物;
更优选地,在REAC1-1中产生的HCl不被选择性地除去,以以更高的产率产生式(I)化合物;
甚至更优选地,在REAC1-1中产生的HCl不被选择性地除去。
MIXTURE-TRIPLE可以根据已知方法制备,例如通过混合三种组分制备。
除了式(II)化合物、式(III)化合物和式(IV)化合物三种组分之外,MIXTURE-TRIPLE中的其它组分也可以是例如溶剂。这种溶剂可以是对MIXTURE-TRIPLE的三种组分和对HF是惰性的任何溶剂。这种溶剂的实例公开在US 2015/0246812A1中。
作为有机溶剂,可以特别提及是由以下物质组成:酯、腈或二腈、醚或二醚、胺或膦,例如,乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、丙腈、异丁腈、戊二腈、二噁烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、三乙胺、三丙胺、二乙基异丙胺、吡啶、三甲基膦、三乙基膦和二乙基异丙基膦,优选乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙腈、二噁烷、四氢呋喃和甲基四氢呋喃。
优选地,MIXTURE-TRIPLE中的三种组分的总含量为50%-100%,更优选为75%-100%,甚至更优选为90%-100%,尤其为95%-100%,更尤其为97.5%至100%,甚至更尤其为98%-100%,该%为基于MIXTURE-TRIPLE的总重量的重量百分比。
在优选的实施方式中,MIXTURE-TRIPLE包含三种组分:式(II)化合物、式(III)化合物和式(IV)化合物。
在另一个优选的实施方式中,MIXTURE-TRIPLE基本上由式(II)化合物、式(III)化合物和式(IV)化合物三种组分组成。
在另一个优选实施方式中,MIXTURE-TRIPLE中三种组分的相对比例为:
2%~99%的式(II)化合物,
49%~0.5%的式(III)化合物,和
49%~0.5%的式(IV)化合物;
更优选为:
2%~98%的式(II)化合物,
49%~1%的式(III)化合物,和
49%~1%的式(IV)化合物;
甚至更优选为:
2%~96%的式(II)化合物,
49%~2%的式(III)化合物,和
49%~2%的式(IV)化合物;
尤其是:
50%~96%的式(II)化合物,
25%~2%的式(III)化合物,和
25%~2%的式(IV)化合物;
更尤其是:
70%~96%的式(II)化合物,
15%~2%的式(III)化合物,和
15%~2%的式(IV)化合物;
甚至更尤其是:
75%~96%的式(II)化合物,
12.5%~2%的式(III)化合物,和
12.5%~2%的式(IV)化合物;
特别是:
75%~94%的式(II)化合物,
12.5%~3%的式(III)化合物,和
12.5%~3%的式(IV)化合物;
更特别是:
75%~92%的式(II)化合物,
12.5%~4%的式(III)化合物,和
12.5%~4%的式(IV)化合物;
该%为重量百分比,并且基于MIXTURE-TRIPLE中三种组分的组合重量;三种组分的相对比例加起来为100%。
优选地,基于式(II)化合物的摩尔量,HF的摩尔量优选为2~40倍,更优选为2~20倍,并且甚至更优选为2~12.5倍,尤其为2~10倍,更尤其为2~5倍,甚至更尤其为2~4倍,特别是2~3倍,更特别为2~2.5倍。
原则上,相对于式(II)化合物的摩尔量,也可以以低于2当量的亚化学计量的量使用HF。自然在这种情况下,相对于式(II)化合物,产率将是较低的。而且本实施例也包括在本发明中。因此且优选地,基于式(II)化合物的摩尔量,HF的摩尔量为0.1~40倍,更优选为0.2~40倍,并且甚至更优选为0.5~40倍,尤其为1~40倍,更尤其为1.5~40倍,甚至更尤其为1.75至40倍。
优选地,残基(residue)X1和X2中的至少一个是Cl、Br或J,更优选是Cl或Br,甚至更优选是Cl。
优选地,在残基X1和X2中只有一个为Cl、Br或J的情况下,基于式(II)化合物的摩尔量,HF的量的下限LOWLIMIT为1当量;
在两个残基X1和X2相同或不同并且选自由Cl、Br和J组成的组的情况下,LOWLIMIT为2当量。
优选的是,基于式(II)化合物的摩尔量,HF的摩尔量为从LOWLIMIT至40倍,更优选为从LOWLIMIT至20倍,甚至更优选为从LOWLIMIT至12.5倍,尤其是从LOWLIMIT至10倍,更尤其是从LOWLIMIT至5倍,甚至更尤其是从LOWLIMIT至4倍,特别是从LOWLIMIT至3倍,更特别是从LOWLIMIT至2.5倍。
原则上,相对于式(II)化合物的摩尔量,也可以以低于LOWLIMIT的亚化学计量的量使用HF。自然在这种情况下,相对于式(II)化合物,产率将是较低的。而且本实施方式也包括在本发明中。因此也优选地,基于式(II)化合物的摩尔量,HF的摩尔量为LOWLIMIT的0.1~40倍,更优选为0.2~40倍,甚至更优选为0.5~40倍,尤其为1~40倍,更尤其为1.5~40倍,甚至更尤其为1.75至40倍。
这些较低范围中的任何一个可以与本文给出的较高的范围中的任何一个组合,反之亦然。
优选地,REAC1-1以连续的方式进行。
在优选实施方式中,STEP1包括两个连续步骤,步骤STEP1-1和步骤STEP1-3;
在STEP1-1中,混合物MIXTURE1-1在装置DEVICE1-1中加热至TEMP1-1,MIXTURE1-1是MIXTURE-TRIPLE和HF的混合物,REAC1-1在DEVICE1-1中进行,得到反应混合物,
在STEP1-3中,来自DEVICE1-1的反应混合物通过装置DEVICE1-3,DEVICE1-3是用于背压调节的装置。
优选地,STEP1包括第三步骤,即在STEP1-3之前或之后进行(优选在STEP1-1和STEP1-3之间)的STEP1-2,在STEP1-2中,来自DEVICE1-1的反应混合物通过装置DEVICE1-2,DEVICE1-2是用于冷却反应混合物的装置。
优选地,通过DEVICE1-2、或DEVICE1-3、或DEVICE1-2和DEVICE1-3的组合对反应混合物的影响来冷却反应混合物。
DEVICE1-1、DECIVE1-2和DEVICE1-3是连续工作装置。
时间TIME1-2是反应混合物被冷却(优选冷却至TEMP1-2)的时间。优选地,可以通过DEVICE1-2的操作、通过DEVICE1-3的操作、或通过DEVICE1-2和DEVICE1-3的操作来完成冷却。因此,TIME1-2优选为滞留时间,并且优选为反应混合物在DEVICE1-2和/或DEVICE1-3中的滞留时间。
优选地,TIME1-2为0.1秒至2小时,更优选为0.5秒至1小时,甚至更优选为1秒至30分钟,尤其为10秒至30分钟,更尤其为25秒至25分钟,甚至更尤其为1分钟到25分钟。
STEP1-2中的冷却优选进行到温度TEMP1-2,优选地,TEMP1-2为0至150℃,更优选为10至100℃,甚至更优选为10至50℃,尤其为从15~40℃,更尤其为15~30℃。
优选地,该方法还包括步骤STEP4,STEP1-4在STEP1之后进行,在STEP1-4中,来自DEVICE1-3的反应混合物通过装置DEVICE1-4,DEVICE1-4是用于从反应混合物中的液体组分分离气体组分的装置。
REAC1-1的副产物是HCl。
优选地,将MIXTURE1-1供给到DEVICE0-1中,在通过DEVICE1-1的过程中,通过REAC1-1将初始供给的MIXTURE1-1逐渐转化为反应混合物。
优选地,DEVICE1-1选自由以下项组成的组:管、微反应器、壳管式热交换器(shelland tube heat exchanger)、板式热交换器和用于从流体交换热量的任何常见装置;
更优选地是管;
甚至更优选地是盘管(coiled tube)。
优选地,DEVICE1-2选自由以下项组成的组:管、微反应器、壳管式热交换器、板式热交换器和用于从反应混合物换热的任何常见装置;
更优选地是管;
甚至更优选地是盘管。
特别地,DEVICE1-1和DEVICE1-2是盘管。
优选地,DEVICE1-3是传统的背压调节装置。
优选地,DEVICE1-4是能够将气体组分与液体分离的装置,适用于此目的的任何已知装置可用于此目的,更优选地,DEVICE1-4是容器(vessel)、塔(column)或旋风分离器。
优选在DEVICE1-1中的加热可以通过任何已知的措施进行,优选通过电加热或通过用流体热载体加热来进行。
优选在DEVICE1-2中的冷却可以通过任何已知的措施进行,优选地通过流体冷却介质进行。
根据反应的规模并且因此根据其中进行该方法的设备的规模,反应混合物的冷却不仅通过DEVICE1-2对反应混合物的作用进行,即不仅在反应混合物通过DEVICE1-2期间进行,而且另外通过DEVICE1-3对反应混合物的作用进行,即通过DEVICE1-3有助于冷却。当反应的规模相当小时(例如当该方法在实验室规模上完成时)尤其如此,而在生产规模上进行该方法的情况下,通常主要在通过DEVICE1-2期间进行冷却。
在另一个实施方式中,特别是在生产规模上,还可以通过受DEVICE1-3影响的膨胀和压强释放来实现冷却。
此外,在通过DEVICE1-2期间冷却和通过受DEVICE1-3影响的膨胀的冷却的组合也是可能的。
因此,当描述涉及DEVICE1-2中的冷却时,该涉及还包括在DEVICE1-3中进行冷却以及在装置DEVICE1-2和DEVICE1-3两者中进行冷却。
优选地,在DEVICE1-1中的加热和在DEVICE1-2中的冷却以管中管(tube-in-tube)设置的形式实现,以容器中管(tube-in-container)设置的形式实现,以壳管式热交换器、板热交换器或用于从混合物或反应混合物换热的任何常用装置的形式实现;
更优选地,在DEVICE1-1中的加热和在DEVICE1-2中的冷却以管中管设置的形式实现,或者以容器中管设置的形式设置。
通过优选在DEVICE1-1中将混合物加热到TEMP1-1,来优选在DEVICE1-1中触发REAC1-1。
在DEVICE1-1中且优选在DEVICE1-2中的PRESSURE1-1由DEVICE1-3控制和维护。
HF和MIXTURE-TRIPLE可作为预混混合物供给到DEVICE1-1中,或分别供给到DEVICE1-1中并在DEVICE1-1中混合。
为了在DEVICE1-1中之前混合HF和MIXTURE-TRIPLE或在DEVICE1-1中混合HF和MIXTURE-TRIPLE,可以使用现有技术中已知的任何合适的混合装置,例如公共分支连接(例如,T或Y件)、或静态混合装置。
优选地,只有当DEVICE1-1中存在HF和MIXTURE-TRIPLE两者时,才在DEVICE1-1中进行加热到TEMP1-1。
单独或以混合物的形式供给HF和MIXTURE-TRIPLE是通过装置DEVICE1-0进行的。
DEVICE1-0是常规用于抵抗压力输送流体的加压装置(pressuring device),例如泵。当将HF和MIXTURE-TRIPLE单独供给到DEVICE1-1中时,优选地,DEVICE1-0对于每种组分试剂都具有相应的装置:用于输送HF的装置DEVICE1-0-HF,以及用于输送MIXTURETRIPLE的装置DEVICE1-0-MIXTRIP。
优选地,DEVICE1-1和DEVICE1-2在操作期间彼此永久流体连接并且都在PRESSURE1-1下。
优选地,DEVICE1-0是在DEVICE1-1中和DEVICE1-2中针对DEVICE1-3建立PRESSURE1-1的装置,这是在TEMP1-1下执行REAC1-1所必需的。
更优选地,HF和MIXTURE-TRIPLE被预混合,并且然后被供给到DEVICE1-1中。
PRESSURE1-1可以是由于所选TEMP1-1下的蒸气压而需要的压强,PRESSURE1-1也可以高于蒸气压。考虑选择比蒸气压高的PRESSURE1-1可能例如是DEVICE1-0的要求。特别是当REAC1-1连续进行时,那么通常选择PRESSURE1-1并将其设置为高于蒸气压。
在DEVICE1-1和任何DEVICE1-2是管,特别是盘管的情况下,尽管努力避免热点或冷点,但是由于结构限制或由于密度波动等,也可能发生热点或冷点。因此,鉴于可能的热点或冷点,本文提及的任何温度是指平均温度。
可用于DEVICE1-3的常规背压调节装置不连续地工作,即通过交替的打开和关闭,它们在保持压力的同时释放产品流。这自然导致压力的变化。鉴于PRESSURE1-1的这些可能的变化,本文提及的任何压强意味着是平均压强。与HF和MIXTURE-TRIPLE的混合物以及由REAC1-1产生的反应混合物接触的所有部件都是由相应的材料制成的,这些材料在相应的条件下都能抵抗化学品的侵蚀,即不锈钢、哈氏合金(hastelloy)(例如,哈氏合金B或哈氏合金C)、钛、钽、碳化硅、氮化硅等,它们也可以被钝化或衬有对化学物质是惰性的材料(例如PTFE)。
来自DEVICE1-3的式(I)化合物可以使用。
优选地,任何气体组分与式(I)化合物分离。该分离优选在DEVICE1-4中进行。因此,来自DEVICE1-3或来自DEVICE1-4的式(I)化合物可以用于任何后续反应,优选不经进一步纯化。来自DEVICE1-3或来自DEVICE1-4的产物可进行进一步纯化,优选通过除去任何残留的低沸点残余物进一步纯化从DEVICE1-3或DEVICE1-4获得的液相,除去任何残留的低沸点残余物优选通过使用薄膜蒸发器、刮膜蒸发器、降膜蒸发、蒸馏、精馏、闪蒸或短路径蒸馏进行;更优选地通过刮膜蒸发器进行。
优选地,在步骤STEP0中制备MIXTURE-TRIPLE;
STEP0在STEP1之前进行;
STEP0包括反应REAC0-1;
REAC0-1是式(III)化合物与式(IV)化合物的反应。
优选地,REAC0-1中式(IV)化合物的摩尔量为式(III)化合物的摩尔量的0.5至1.5倍,更优选0.75至1.25倍,甚至更优选0.85至1.15倍。
优选地,REAC0-1在TEMP0-1的温度下进行,TEMP0-1为180~300℃,更优选为190~280℃,甚至更优选为200~260℃,尤其为210~255℃,更尤其为220-255℃。
优选地,REAC0-1在时间TIME0-1内进行,TIME0-1为0.5秒至4小时,更优选为1秒至2小时,甚至更优选为1分钟至1小时,尤其为2分钟至30分钟,更尤其为2分钟至20分钟,甚至更尤其为3分钟至17分钟。
REAC0-1在压强PRESSURE0-1下进行,优选地,PRESSURE0-1为10~1000巴,更优选为20~600巴,甚至更优选为50~500巴,尤其为60~400巴,更尤其为从65至300巴,甚至更尤其为65至200巴,特别是65至150巴。
优选地,REAC0-1以连续的方式进行。
在优选实施方式中,STEP0包括一个步骤,即步骤STEP0-1;
STEP0-1包含反应REAC0-1;
在STEP0-1中,在DEVICE0-1中将式(III)化合物和式(IV)化合物的混合物MIXTURE0-1加热至TEMP0-1,REAC0-1在DEVICE0-1中进行,得到反应混合物。
在另一个更优选的实施方式中,STEP0包括另一步骤STEP0-3;
STEP0-3在STEP0-1之后进行;
在STEP0-3中,来自DEVICE0-1的反应混合物通过装置DEVICE0-3,DEVICE0-3是用于背压调节的装置。
在另一个更优选的实施方式中,STEP0包括另一步骤STEP0-2;
STEP0-2在STEP0-1之后或STEP0-3之后进行;
在STEP0-2中,来自DEVICE0-1或DEVICE0-3的反应混合物通过装置DEVICE0-2,DEVICE0-2是用于冷却反应混合物的装置;
在另一优选实施方式中,STEP0包括所有三个步骤STEP0-1、STEP0-2和STEP0-3;
优选地,STEP0-2在STEP0-1之后且在STEP03之前进行。
优选地,通过DEVICE0-2或DEVICE0-3或DEVICE0-2和DEVICE0-3的组合对反应混合物的作用来冷却反应混合物。
优选地,DEVICE0-1、DECIVE0-2和DEVICE0-3是连续工作的装置。
优选地,该方法包括在STEP0-3之后进行的另一步骤STEP0-4,在STEP0-4中,来自DEVICE0-3的反应混合物通过装置DEVICE0-4,DEVICE0-4是用于从反应混合物中分离CO2的装置。
优选地,REAC0-1在管式反应器中进行。
优选地,在通过DEVICE0 1期间将MIXTURE0-1供给到DEVICE0-1中,通过REAC0-1将初始供给的MIXTURE0-1逐渐转化为反应混合物。
优选地,来自DEVICE0-1的反应混合物是MIXTURE-TRIPLE。
优选地,DEVICE0-1选自由以下项组成的组:管、微反应器、壳管式热交换器、板式热交换器和用于从混合物换热的任何常见装置;
更优选地是管;
甚至更优选地是盘管。
优选地,DEVICE0-2选自由以下项组成的组:管、微反应器、壳管式热交换器、板式热交换器和用于从反应混合物换热的任何常用装置;
更优选地是管;
甚至更优选地是盘管。
特别地,DEVICE0-1和DEVICE0-2是盘管。
优选地,DEVICE0-3是常规的背压调节装置。
优选地,DEVICE0-4是能够从液体中分离出气态CO2的装置,任何适用于此目的的已知装置都可用于此目的,更优选地,DEVICE0-4是塔、旋风分离器或容器。
优选在DEVICE0-1中的加热可以通过任何已知的措施进行,优选通过电加热或通过用流体热载体加热来进行。
DEVICE0-2中的冷却可以通过任何已知的措施进行,优选通过流体冷却介质进行。
根据反应的规模并且因此根据其中进行该方法的设备的规模上,反应混合物的冷却可以通过DEVICE0-2对反应混合物的作用进行,即在反应混合物通过DEVICE0-2期间进行,或者可以通过DEVICE0-3对反应混合物的作用进行,即通过DEVICE0-3有助于冷却。当反应的规模相当小时(例如当该方法在实验室规模上完成时)尤其如此,而在生产规模上进行该方法的情况下,通常主要在通过DEVICE0-2期间进行冷却。
在另一个实施方式中,特别是在生产规模上,还可以通过受DEVICE0-3影响的膨胀和压强释放来实现冷却。
此外,在通过DEVICE0-2期间冷却和通过受DEVICE0-3影响的膨胀的冷却的组合也是可能的。
优选地,在DEVICE0-1中的加热和在DEVICE0-2中的冷却以管中管设置的形式实现,以容器中管设置的形式实现,以壳管式热交换器、板热交换器或用于从混合物或反应混合物换热的任何常用装置的形式实现;
更优选地,在DEVICE0-1中的加热和在DEVICE0-2中的冷却以管中管设置的形式实现,或者以容器中管设置的形式设置。
通过将MIXTURE0-1加热到TEMP0-1,优先在DEVICE0-1中触发REAC0-1。
在STEP0-2中的冷却优选进行到温度TEMP0-2,TEMP0-2优选为0~180℃,更优选为0~150℃,甚至更优选为10~120℃,尤其为15~100℃,更尤其为15~90℃,甚至更尤其为15~85℃,特别是20~85℃。
优选地,REAC0-1通过反应混合物在DEVICE0-2中或在DEVICE0-3中或在两者中的冷却来淬灭,优选通过冷却至TEMP0-2来淬灭。
当式(2)化合物通过式(3)化合物与氯磺酸反应在REAC0-1中制备时,那么纯式(2)化合物的熔点为约35℃,因此TEMP0-2的最低可能值由反应转化决定,因为反应混合物中残留的式(3)化合物和残留的氯磺酸自然会降低反应混合物在反应后的熔点并允许较低的TEMP0-2值。
DEVICE0-1中和可选地DEVICE0-2中的PRESSURE0-1由DEVICE0 3控制和保持。
TIME0-1是MIXTURE0-1暴露于加热和加热至TEMP0-1的时间。在TIME0-1期间,REAC0-1发生。因此,TIME0-1是滞留时间,当REAC0-1在DEVICE0-1中发生时,TIME0-1优选为混合物在DEVICE0-1中的滞留时间。
时间TIME0-2是反应混合物冷却至TEMP0-2的时间。冷却可以通过DEVICE0-2的作用、DEVICE0-3的作用或DEVICE0-2和DEVICE0-3的作用来进行。冷却淬灭反应。因此,TIME0-2是滞留时间,并且优选地是反应混合物在DEVICE0-2中、在DEVICE0-3中或在两者中的滞留时间。
优选地,TIME0-2为0.1秒至2小时,更优选为0.5秒至1小时,甚至更优选为1秒至30分钟,尤其为10秒至30分钟,更尤其为25秒至25分钟,甚至更尤其为1分钟至25分钟。
优选地,TIME0-2为TIME0-1的0.0001至0.5倍,更优选为0.001至0.3倍。式(III)化合物和式(IV)化合物可以作为预混混合物供给到DEVICE0-1中,或分别供给到DEVICE0-1中并在DEVICE0-1中混合。
为了在DEVICE0-1之前或在DEVICE0-1中混合,可以使用现有技术中已知的任何合适的用于混合的装置,例如公共分支连接(例如,T或Y件)或静态混合装置。
优选地,只有在式(III)化合物和式(IV)化合物在DEVICE0-1中作为混合物存在时,才在DEVICE0-1中加热至TEMP0-1。
式(III)化合物和式(IV)化合物单独或以混合物形式的供给是通过装置DEVICE0-0进行的。
DEVICE0-0是通常用于克服压力输送流体的加压装置,例如泵。当式(III)化合物和式(IV)化合物分别供给到DEVICE0-1中时,优选地,DEVICE0-0针对每个组分分别具有相应的装置:用于输送式(III)化合物的装置DEVICE0-0-COMP3和用于输送式(IV)化合物的装置DEVICE0-0-CSA。
优选地,DEVICE0-1和任何DEVICE0-2和任何DEVICE0-3在操作期间彼此永久流体连接并且都在PRESSURE0-1下。
优选地,DEVICE0-0是在DEVICE0-1中和DEVICE0-2中针对DEVICE0-3构建PRESSURE0-1的装置,这TEMP0-1下执行REAC0-1是必需的。
更优选地,式(III)化合物和式(IV)化合物在环境压强和环境温度下被混合,然后被供给到DEVICE0-1中。
在DEVICE0-1和/或DEVICE0-2是管,特别是盘管的情况下,尽管努力避免热点或冷点,但是由于结构上的限制或由于密度波动,热点或冷点可能发生。因此,考虑到可能的热点或冷点,任何提到的温度是指平均温度。
可用于DEVICE0-3的常规背压调节装置通常不连续地工作,即通过打开和关闭,它们在保持压强的同时释放产品流。这自然导致压强的变化。因此,PRESSURE0-1是指平均压强。
与MIXTURE0-1和反应混合物接触的所有部件均由相应的材料制成,这些材料在相应的条件下都能抵抗化学品的侵蚀,即不锈钢、哈氏合金(hastelloy)(例如,哈氏合金B或哈氏合金C)、钛、钽、碳化硅、氮化硅等,它们也可以被钝化或衬有对化学物质是惰性的材料(例如PTFE)。
来自DEVICE0-1、DEVICE0-2、DEVICE0-3或DEVICE0 4,优选来自DEVICE0-3或DEVICE0-4的MIXTURE-TRIPLE可以在没有进一步纯化的情况下用于REAC1-1,在进一步纯化的情况下,优选地,MIXTURE-TRIPLE,例如从DEVICE0-4获得的液相,通过除去任何低沸点残余物进一步纯化,除去任何低沸点残余物优选通过使用膜蒸发器、刮膜蒸发器、降膜蒸发、蒸馏、精馏、闪蒸或短路径蒸馏来进行;更优选地通过刮膜蒸发器来进行。
在特别优选的实施方式中,REAC0-1和REAC1-1连续且连贯地进行,优选不中断组分的流动;优选地,DEVICE0-1和DEVICE1-1优选地以流体连接的方式连接,例如通过DEVICE0-2连接。
在这种情况下,DEVICE0-3、DEVICE0-4和DEVICE1-0不是强制需要的,而PRESSURE0-1和PRESSURE1-1可以相同,并且可以由DEVICE0-0克服DEVICE1-3的作用来建立。
根据整个设备机构的尺寸和结构,DEVICE0-2也不是强制需要的,或者DEVICE0-2可以简单地通过连接DEVICE0-1和DEVICE1-1的一个或多个装置(例如,管)来实现。
优选地,来自DEVICE0-1或来自任何DEVICE0-2的反应混合物可以用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE;
更优选地,来自任何DEVICE0-2的反应混合物可以用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE;
甚至更优选地,来自DEVICE0-1的反应混合物在DEVICE0-2中被冷却至温度TEMP0-2,温度TEMP0-2为120至210℃,优选为120至200℃,更优选为120至180℃;然后将来自DEVICE0-2的混合物用作用于DEVICE1-1中的REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE。
在另一个优选的实施方式中,来自任何DEVICE0-3或任何DEVICE0-4的反应混合物可用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE。
在另一优选实施方式中,PRESSURE0-1和PRESSURE1-1不相同,更优选地,PRESSURE1-1低于PRESSURE0-1;
更优选地,来自DEVICE0-3的反应混合物用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE;
甚至更优选地,来自DEVICE0-4的反应混合物用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE。
在来自DEVICE0-1或DEVICE0-2的反应混合物直接用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE的情况下,STEP0-1之后的任何冷却,优选在STEP0-2中的冷却,不一定像在来自REAC0-1的反应混合物(即来自DEVICE0-1、DEVICE0-2或DEVICE0-3的反应混合物)不直接且不立即(而在两者之间有一些时间间隔)用作用于REAC1-1的MIXTURE-TRIPLE的情况下那样密集。在这种情况下,STEP0-1之后的任何冷却,如STEP0-2中的冷却,应优选确保在这种冷却后的目标温度低于从REAC0-1获得的反应混合物的分解温度。
实施例
方法:
如果没有另外说明,则HFSI的产率在作为溶剂的D3-乙腈中使用苯磺酰氟作为内部参考通过19F-NMR来测定。
材料
根据WO2015/004220A1的实施例15制备混合物MIXTURE-TRIPLE-90-5-5。在WO2015/004220A1的该实施例15中陈述的95%的转化意味着混合物中存在5%的残留CSI。因此,假设混合物中存在等量的氯磺酸。因此,MIXTURE-TRIPLE-90-5-5包含约90%的式(2)化合物、5%的式(3)化合物和5%的氯磺酸,该%是基于MIXTURE-TRIPLE-90-5-5的总重量的重量百分比。
根据WO2015/004220A1的实施例5制备混合物MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5。WO2015/004220A1的该实施例5中所述的92.4%的转化意味着混合物中存在7.6%的残留CSI。因此,假设混合物中存在等量的氯磺酸。因此,MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5含有约85%的式(2)化合物、约7.5%的式(3)化合物和约7.5%的氯磺酸,该%为基于MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5的总重量的重量百分比。
实施例1
该实施例是利用以下实现的:
·DEVICE1-0-HF:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE1-0-MIXTRIP:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE1-1是1/8英寸的盘管,其内部容积VOLUME1为3.8毫升,由哈氏合金C制成。容器中盘管(coiled-tube-in-container)设置被用于加热。加热介质是常规油。
·DEVICE1-2是1/8英寸的管,其内部容积为约1.5mL,由哈氏合金C制成。通过简单地将管与具有室温的空气接触来进行冷却。
·DEVICE1-3:SAMSON Microvalve 3510-7型的气动控制阀,其Cv值为0.01。
·DEVICE 1-4:基本上为HCl和过量的HF的任何气体组分在由不锈钢制成的通风容器中与反应混合物分离。
在80巴的压强下将MIXTURE-TRIPLE-90-5-5与HF同时供给到DEVICE1-1中,MIXTURE-TRIPLE-90-5-5通过DEVICE1-0-MIXTRIP以0.118ml/min的流速供给,HF通过DEVICE1-0-HF以0.137ml/min的流速供给。TIME1-1约为15分钟,TEMP1-1为160℃。由该流速导致的HF:MIXTURE-TRIPLE-90-5-5的摩尔比为约8:1。然后将来自DEVICE1-1的反应混合物在DEVICE1-2中冷却至TEMP1-2,TEMP1-2为室温,TIME1-2为约5.9分钟,然后通过DEVICE1-3膨胀到DEVICE1-4中。收集的液体通过19F NMR被证实为HFSI。
基于MIXTURE-TRIPLE-90-5-5中的式(2)化合物,产率为89%。
实施例2
重复实施例1,唯一的区别是通过DEVICE1-0-MIXTRIP以0.198ml/min的流速供给MIXTURE-TRIPLE-90-5-5,并通过DEVICE1-0-HF以流速0.057ml/min供给HF,由该流速得到约2:1的HF:MIXTURE-TRIPLE-90-5-5的摩尔比。
其他参数与实施例1中的参数相同。
基于MIXTURE-TRIPLE-90-5-5中的式(2)化合物,产率为72%。
实施例3
该实施例是利用以下进行的:
·DEVICE0-0:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE1-0-HF:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE0-1:由哈氏合金C制成的内部容积VOLUME0为5毫升的1/8英寸盘管。容器中盘管设置被用于加热。加热介质是常规油。
·DEVICE1-1是1/8英寸的盘管,其内部容积VOLUME1为3.8毫升,由哈氏合金B制成。容器中盘管设置被用于加热。加热介质是常规油。
·DEVICE1-2是1/8英寸的管,其内部容积VOLUME1为1.5mL,由哈氏合金C制成。通过简单地将管与具有室温的空气接触来进行冷却。
·DEVICE1-3:SAMSON Microvalve 3510-7型的气动控制阀,其Cv值为0.01。
·装置1-4:填充有15wt%的NaOH水溶液的玻璃容器,其用于淬灭目的并中和任何HCl和HF。
在80巴的PRESSURE0-1下并以0.77ml/min的流速将CSOS和式(3)化合物的等摩尔混合物通过DEVICE0-0供给到DEVICE0-1中。DEVICE0-1的TEMP0-1为230℃,TIME0-1为约5分钟。
此实施例的得到的MIXTURE-TRIPLE的流离开DEVICE0-1。
取该MIXTURE-TRIPLE的样品,分析显示式(3)化合物的含量约为10.7wt%,这意味着该MIXTURE-TRIPLE中三种组分的相对比例约为:
80%的式(2)化合物,
10%的式(3)化合物,和
10%氯磺酸;
该%是基于该MIXTURE-TRIPLE的总重量的重量百分比。
然后在80巴的PRESSURE1-1下以0.24ml/min的流速将室温的HF通过DEVICE1-0-HF供给到该MIXTURE-TRIPLE的流中,得到进入DEVICE 1-1的该MIXTURE-TRIPLE和HF的混合物。DEVICE1-1的TEMP1-1为160℃,TIME1-1为约3分钟。由该流速导致的HF:该MIXTURE-TRIPLE的摩尔比为约3:1。离开DEVICE1-1的反应混合物然后进入DEVICE1-2,TEMP1-2为室温。然后通过DEVICE1-3使离开DEVICE1-2的反应混合物膨胀,然后将该反应混合物供给到DEVICE1-4中进行淬火。在DEVICE1-3和DEVICE1-4之间取该反应混合物的样品,将样品与水(1重量份样品与9重量份水)混合,并通过19F NMR进行分析,19F NMR证实其为HFSI。
基于式(3)化合物,产率为70%。
实施例4
重复实施例1,区别是:
通过DEVICE1-0-MIXTRIP以1.07ml/min的流速供给MIXTURE-TRIPLE-90-5-5。
通过DEVICE1-0-HF以0.46ml/min的流速供给HF。
TIME1-1约2.5分钟。
由该流速导致的HF:MIXTURE-TRIPLE-90-5-5的摩尔比约为3:1。
TIME1-2约为1.5分钟。
基于MIXTURE-TRIPLE-90-5-5中的式(2)化合物,产率为90%。
实施例5
重复实施例1,区别是:
MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5通过DEVICE1-0-MIXTRIP以1.22g/min的流速供给。
HF通过DEVICE1-0-HF以0.18g/min的流速供给。
TIME1-1约5分钟。
由该流速导致的HF:MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5的摩尔比约为1.9:1。
在这些条件下制备HFSI。
产率为61.6%
实施例6
将根据实施例5制备的234.9g HFSI加入到水(373g)和TEA(285.2g)的溶液中,同时保持温度为10至20℃。然后通过加入TEA(125.6g)将pH值调节至9。然后用VN萃取混合物(2次,每次140g)。将有机层合并(475.68g,21.69wt%的HFSI,通过ACN中的定量19F-NMR测定),并在25℃下用水萃取(2次,每次153.6g)。将NH3(3.91g)加入到有机层中,从而再次形成水层,其被分离并丢弃。然后向有机层中加入LiOH水溶液(95.81g,约12.5wt%,LiOH x H2O“电池级”和水),分离出所形成的水层并丢弃,然后加入LiOH水溶液(95.61g,约12.5wt%,由LiOH x H2O“电池级”和水制备)。水层再次分离并丢弃。获得的是LiFSI在VN/TEA(414.83g)中的溶液。
将该溶液在60℃下在真空(30毫巴)下浓缩,并过滤,以提供LIFSI的溶液(140.22g,36.71wt%)。然后在60℃下在真空(约7毫巴)下蒸馏该LiFSI的溶液。在蒸馏过程中,连续加入DCB(543g),并且同时收集馏出物(467g),同时在蒸馏容器中保持大致总相同的体积。在完成加入DCB后,晶体形成并通过过滤收集,并用DCM洗涤(2次,每次50g)。晶体在真空下在60℃下干燥。得到LiFSI(40.23g),其为白色固体。
对比实施例(i)
在US 7,919,629B2的实施例10中,在130℃下重复实验2小时。
产率为55%,与该实验中Michot报道的产率相同。
实施例7
重复对比实施例(i),不同之处在于使用1g的MIXTURE TRIPLE-85-7.5-7.5代替所报道的1g的ClSI。
产率为82%,显著高于对比实施例(i)中用ClSI获得的55%的产率。
实施例8~14
重复实施例5,其区别如表1所示:
在这些条件下,制备HFSI。
实施例 | PRESSURE1-1 | TEMP1-1 | 产率 |
[巴] | [℃] | [%] | |
8 | 80 | 140 | 88 |
9 | 80 | 110 | 58 |
10 | 60 | 160 | 81 |
11 | 40 | 160 | 84 |
12 | 20 | 160 | 84 |
13 | 12.5 | 160 | 74 |
14 | 5 | 160 | 72 |
实施例15
该实施例是用以下进行的:
·DEVICE1-0-HF:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE1-0-MIXTRIP:来自ISCO Teledyne的活塞泵260D
·DEVICE1-1为1/4英寸螺旋管,其内部容积VOLUME1为32毫升,由哈氏合金C制成。容器中盘管设置被用于加热。加热介质是常规油。
·DEVICE1-2是1/8英寸的管,其内部容积为1.5mL,由哈氏合金C制成。通过简单地将管与具有室温的空气接触来进行冷却。
·DEVICE1-3:SAVON Microvalve 3510-7型的气动控制阀,其Cv值为0.01。
·装置1-4:基本上为HCl和过量的HF的任何气体组分在由聚四氟乙烯制成的通风容器中与反应混合物分离。
在50巴的PRESSURE1-1下,将MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5与HF同时供给到DEVICE1-1中,MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5通过DEVICE1-0-MIXTRIP以4.6ml/min的流速供给,并且HF通过DEVICE1-0-HF以1.77ml/min的流速供给。TIME1-1约为5分钟,TEMP1-1为160℃。由该流速导致的HF:MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5的摩尔比约为2.4:1,然后将来自DEVICE1-1的反应混合物在DEVICE1-2中冷却至TEMP1-2,TEMP1-2为室温,TIME1-2约为15秒,并且该反应混合物然后通过DEVICE1-3被膨胀到DEVICE1-4中。收集到的液体被19F NMR证实为HFSI。
基于MIXTURE-TRIPLE-85-7.5-7.5中的式(2)化合物,产率为89%。
Claims (15)
1.用于制备式(I)化合物的方法;
所述方法包括步骤STEP1;
STEP1包括反应REAC1-1;
在REAC1-1中,在温度TEMP1-1下使混合物MIXTURE-TRIPLE与HF反应,TEMP1-1为至少80℃;
MIXTURE-TRIPLE包括三种组分:式(II)化合物、式(III)化合物和式(IV)化合物;
X与X1或X2相同;
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl、Br、J、RESF和甲苯基;
RESF是氟化C1-9烷基,该氟化C1-9烷基未被取代的或被取代基OCF3取代;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Cu2+、Al3+、Ti3+、Fe2+、Fe3+、B3 +、 [N(R20)(R21)(R22)R23]+、和[P(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:H、C1-8烷基、C5-6环烷基、苯基、苄基、乙烯基和烯丙基;
n为1、2或3。
2.根据权利要求1所述的方法,其中
X1和X2相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:F、Cl、Br、RESF和甲苯基;
Rn+选自由以下项组成的组:H+、Li+、Na+、K+、Mg2+、Al3+、
和[N(R20)(R21)(R22)R23]+;
R20、R21、R22和R23相同或不同,并且彼此独立地选自由以下项组成的组:H、C1-4烷基、苯基、苄基、乙烯基和烯丙基;
n为1、2或3。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中
TEMP1-1为80~300℃。
4.根据权利要求1至3中的一项或多项所述的方法,其中
MIXTURE-TRIPLE中所述三种组分的总含量为50%~100%,所述%为基于MIXTURE-TRIPLE的总重量的重量百分比。
5.根据权利要求1至4中一项或多项所述的方法,其中
MIXTURE-TRIPLE中所述三种组分的相对比例为:
2%~99%的式(II)化合物,
49%~0.5%的式(III)化合物,和
49%~0.5%的式(IV)化合物;
所述%为基于MIXTURE-TRIPLE中的所述三种组分的组合重量的重量百分比;所述三种组分的所述相对比例加起来为100%。
6.根据权利要求1至5中一项或多项所述的方法,其中
REAC1-1以连续的方式进行。
7.根据权利要求1至6中一项或多项所述的方法,其中
STEP1包括两个连续步骤:步骤STEP1-1和步骤STEP1-3;
在STEP1-1中,混合物MIXTURE1-1在装置DEVICE1-1中被加热至TEMP1-1,MIXTURE1-1是MIXTURE-TRIPLE和HF的混合物,REAC1-1在DEVICE1-1中进行,得到反应混合物,
在STEP1-3中,来自DEVICE1-1的所述反应混合物通过装置DEVICE1-3,DEVICE1-3是用于背压调节的装置。
8.根据权利要求7所述的方法,其中
STEP1包括在STEP1-1和STEP1-3之间进行的第三步骤STEP1-2,在STEP1-2中,来自DEVICE1-1的所述反应混合物通过装置DEVICE1-2,DEVICE1-2是用于冷却所述反应混合物的装置。
9.根据权利要求7或8所述的方法,其中
所述方法还包括步骤STEP1-4,STEP1-4在STEP1-3之后进行,在STEP1-4中,来自DEVICE1-3的所述反应混合物通过装置DEVICE1-4,DEVICE1-4是用于从所述反应混合物中的液体组分中分离气态组分的装置。
10.根据权利要求1至9中的一项或多项所述的方法,其中
MIXTURE-TRIPLE在步骤STEP0中制备;
STEP0在STEP1之前进行;
STEP0包括反应REAC0-1;
REAC0-1是式(III)化合物与式(IV)化合物的反应。
11.根据权利要求10所述的方法,其中
REAC0-1在温度TEMP0-1下进行,TEMP0-1为180~300℃。
12.根据权利要求10或11所述的方法,其中
REAC0-1以连续的方式进行。
13.根据权利要求10至12中的一项或多项所述的方法,其中
STEP0包括一个步骤,即所述步骤STEP0-1;
STEP0-1包括所述反应REAC0-1;
在STEP0-1中,式(III)化合物和式(IV)化合物的混合物MIXTURE0-1在DEVICE0-1中被加热至TEMP0-1,REAC0-1在DEVICE0-1中进行,得到反应混合物。
14.根据权利要求13所述的方法,其中
STEP0包括另一步骤STEP0-2;
STEP0-2在STEP0-1之后进行;
在STEP0-2中,来自DEVICE0-1的所述反应混合物通过装置DEVICE0-2,DEVICE0-2是用于冷却所述反应混合物的装置。
15.根据权利要求10至14中一项或多项所述的方法,其中
REAC0-1和REAC1-1连续且连贯地进行。
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