CN108264513B - 用于制备螺环季铵盐的方法 - Google Patents

用于制备螺环季铵盐的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108264513B
CN108264513B CN201710293212.7A CN201710293212A CN108264513B CN 108264513 B CN108264513 B CN 108264513B CN 201710293212 A CN201710293212 A CN 201710293212A CN 108264513 B CN108264513 B CN 108264513B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chemical formula
resin
independently
reaction
quaternary ammonium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710293212.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108264513A (zh
Inventor
洪明灿
崔永燮
李升勋
权多恩
张昭贤
安埈夹
郭钟润
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samhwa Paints Industries Co Ltd
Original Assignee
Samhwa Paints Industries Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samhwa Paints Industries Co Ltd filed Critical Samhwa Paints Industries Co Ltd
Publication of CN108264513A publication Critical patent/CN108264513A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108264513B publication Critical patent/CN108264513B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/02Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D487/10Spiro-condensed systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J41/00Anion exchange; Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/08Use of material as anion exchangers; Treatment of material for improving the anion exchange properties
    • B01J41/12Macromolecular compounds
    • B01J41/14Macromolecular compounds obtained by reactions only involving unsaturated carbon-to-carbon bonds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D498/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D498/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D498/10Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/10Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F8/00Chemical modification by after-treatment
    • C08F8/44Preparation of metal salts or ammonium salts
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/58Liquid electrolytes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/54Electrolytes
    • H01G11/58Liquid electrolytes
    • H01G11/62Liquid electrolytes characterised by the solute, e.g. salts, anions or cations therein
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13Energy storage using capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Nitrogen Condensed Heterocyclic Rings (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

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。

Description

用于制备螺环季铵盐的方法
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
鉴于以上情况,本发明人已进行了深入研究,以克服必须在一个常规反应中去除金属和作为副产物而产生的卤素阴离子的缺点。因此,本发明人已开发出了使用碱性树脂的工艺,在此产生作为副产物的水并且将阴离子吸附在树脂上,因此可以通过简单的过滤而获得期望的产品。因此,本发明的一个目的是提供一种用于制备具有高纯度的螺环季铵盐化合物的方法。
具体地,本发明提供一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,该方法包括:在碱性树脂存在下使环状仲胺衍生物与二卤代烷发生反应的第一步骤;使在第一步骤1中所获得的树脂与酸发生反应的第二步骤;和使在第一步骤中获得的螺环衍生物化合物与在第二步骤中获得的树脂发生反应的第三步骤。
另外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物及重复使用树脂的方法,其中第一步骤的碱性树脂是用下面的化学式1所代表:
[化学式1]
Figure BDA0001282409660000021
其中R1、R2和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基;并且阴离子A代表氢氧根(OH-)或碳酸根阴离子(HCO3 -)。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中在第二步骤中获得的树脂是用下面的化学式2所代表:
[化学式2]
Figure BDA0001282409660000031
其中R1、R2、和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基;并且阴离子B代表四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺根((CF3SO2)2N-)。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中第一步骤的环状仲胺衍生物是用下面的化学式3所代表:
[化学式3]
Figure BDA0001282409660000032
其中m和n独立地是0至6的整数;Z1和Z2各自独立地是CH、CH2、NH、O或S;并且Z5和Z6各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中第一步骤的二卤代烷是用下面的化学式4所代表:
[化学式4]
Figure BDA0001282409660000033
其中o和p各自独立地是0至6的整数;Z3和Z4各自独立地是CH、CH2、NH、O或S;Z7和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且X是Cl、Br、或I。
此外,本发明涉及一种制备螺环季铵盐化合物的方法,其中在第一步骤中获得的螺环衍生物化合物是用下面的化学式5所代表:
[化学式5]
Figure BDA0001282409660000041
其中m、n、o、和p各自独立地是0至6的整数;Z1、Z2、Z3和Z4各自独立地是CH、CH2、NH、O、或S;Z5、Z6、Z7和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且X是Cl、Br、或I。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中在第三步骤中获得的螺环衍生物化合物是用下面的化学式6所代表:
[化学式6]
Figure BDA0001282409660000042
其中m、n、o、和p各自独立地是0至6的整数;Z1、Z2、Z3和Z4各自独立地是CH、CH2、NH、O、或S;Z5、Z6、Z7和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且阴离子B代表四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺根((CF3SO2)2N-)的阴离子。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中树脂是以相对于环状仲胺衍生物为1.0至1.3的摩尔比而使用。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中第一步骤或第三步骤的反应温度是在80℃至90℃的范围内。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中第一步骤的反应时间是在6至10小时的范围内。
此外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,其中将第一步骤的反应剂与选自由乙腈、2-丙醇、和四氢呋喃所组成组群的一个或多个化合物加以混合。
另外,本发明涉及一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,还包括将通过使在第三步骤中获得的树脂与在第三步骤中获得的MA(其中M是Li、Na、K、Rb、或Cs;A代表氢氧根(OH-)或碳酸根阴离子(HCO3 -))发生反应所获得的树脂作为第一步骤的碱性树脂而循环使用的步骤。
根据本发明的制造方法,能够制造高纯度的螺环季铵盐化合物并且解决了采用常规方法的纯化中需要大量时间和高成本的问题,由此容易地且经济地制造各种螺环季铵盐化合物,此外使碱性树脂的循环使用成为可能。
具体实施方式
在下文中,将参考实施例更详细地描述本发明。应当理解的是,在说明书和所附权利要求中所使用的术语或词语不应理解成局限于一般和词典的含义,但是基于符合本发明的技术方面的含义和概念而解释。
在本说明书中所描述的实施方式是本发明的优选实施方式,并且不代表本发明的所有技术方面,并且可存在可以代替在提交本申请的时间的实施方式的各种等同物和修改。
[反应步骤1]
Figure BDA0001282409660000051
[反应步骤2]
Figure BDA0001282409660000052
[反应步骤3]
Figure BDA0001282409660000061
[反应步骤4]
Figure BDA0001282409660000062
在反应步骤1至反应步骤4中:
m、n、o、和p各自独立地是0至6的整数;
Z1、Z2、Z3、和Z4各自独立地是CH、CH2、NH、或S;
Z5、Z6、Z7、和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;
X是Cl、Br、或I;
阴离子A是氢氧根离子(OH-)或碳酸根离子(HCO3 -);
阴离子B是四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺根((CF3SO2)2N-);
R1、R2、和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基;并且
M是Li、Na、K、Rb、或Cs。
此外,在反应步骤1至反应步骤4中,
Figure BDA0001282409660000063
代表由聚合物构成的树脂,并且可以将聚苯乙烯基体、苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、聚丙烯酸交联二乙烯基苯等用作该聚合物。但它并不局限于这些。
在本发明的制备方法中,碱性树脂可以在没有任何附加的纯化工艺的情况下即时使用。在本发明的制备方法中所使用的碱性树脂是市场上可买到的,并且可以是选自,例如但不限于:
Figure BDA0001282409660000064
IRA-743;
Figure BDA0001282409660000065
550A;从Purolite公司购得的
Figure BDA0001282409660000066
A500MBOHIND Plus、
Figure BDA0001282409660000067
A500MBOH Plus、
Figure BDA0001282409660000068
A5000H Plus、
Figure BDA0001282409660000069
A510MBOHIND Plus、
Figure BDA00012824096600000610
A510MBOH Plus、
Figure BDA00012824096600000611
PFA4000H、
Figure BDA00012824096600000612
PFA6000H、
Figure BDA00012824096600000613
A200MBOH、
Figure BDA00012824096600000614
A200MBOHIND、
Figure BDA00012824096600000615
A300MB、
Figure BDA00012824096600000616
A3000H、
Figure BDA00012824096600000617
A400MBOH、
Figure BDA00012824096600000618
A400MBOHIND、
Figure BDA00012824096600000619
A4000H、
Figure BDA00012824096600000620
A600MBOH、
Figure BDA00012824096600000621
A600MBOHIND、
Figure BDA00012824096600000622
A6000H、
Figure BDA00012824096600000623
PPA4000H、SupergelTMSGA5500H;从Lanxess公司购得的
Figure BDA0001282409660000071
ASB 1OH、
Figure BDA0001282409660000072
MonoPlus M 500OH、
Figure BDA0001282409660000073
MonoPlus M 800OH、和
Figure BDA0001282409660000074
MonoPlus MP 800OH;从三菱化学公司购得的DiaionTM SA10AOH(I型)、DiaionTMSA20AOH(II型)、DiaionTM PA312LOH(I型)、DiaionTMUBA1200H、DiaionTM UBA1200HUP、和DiaionTM UBA1000HUP(I型);从ResinTech有限公司购得的SBG1P-OH-ID(凝胶型)、SBMP1-OH、SBG1-OH、和SBG2-OH;从Jacobi-Resinex公司购得的RexinexTM A-4OH、RexinexTM A-4UBOH、RexinexTM A-7UB OH、RexinexTM A-25 OH、RexinexTMAP OH、和RexinexTM AP MB OH。
在反应步骤1中,可以在碱性树脂存在下使环状仲胺衍生物与二卤代烷发生反应。另外,可以使用选自由乙腈、2-丙醇、和四氢呋喃所组成组群的一个或者两个以上的混合物。在本发明的该优选方面,将1,4-二溴丁烷用作二卤代烷。
此外,在螺环化合物衍生物的合成中,基于环状仲胺衍生物与1,4-二卤代丁烷为1:1的摩尔比,碱性树脂可以优选地以0.9至1.5的摩尔比、更优选地1.0至1.3摩尔比而使用。如果所使用碱性树脂的量小于1.0的摩尔比,那么反应不完全。如果所使用碱性树脂的量大于1.3的摩尔比,那么所存在的一个问题是反应速率受到影响因此反应时间变得更长。
另外,在碱性树脂存在下,可以在60℃至100℃、更优选地70℃至90℃、更优选地80℃至90℃范围的温度下,环状仲胺衍生物与1,4-二卤代丁烷发生反应。如果反应温度低于80℃,那么反应时间会变得更长;如果反应温度高于90℃,那么所存在的问题是起始物被分解并因此使产率降低。
此外,在碱性树脂存在下,环状仲胺衍生物可以与1,4-二卤代丁烷反应24小时以内。反应时间可以优选地是2至16小时、更优选地4至14小时、更优选地6至10小时。
在反应步骤2中,相对于用于反应步骤1之后回收的1摩尔树脂,在水溶液中酸的摩尔比可以是0.9至1.3、更优选地0.95至1.2、更优选地1.0至1.1。如果摩尔比小于1.0,那么反应步骤2中的阴离子取代反应不完全并因此使产率降低。如果摩尔比高于1.1,那么所存在的问题是反应溶液变为酸性。
此外,水溶液中的酸与用于反应步骤1之后回收的树脂的反应,可以在-20℃至40℃、更优选地-10℃至30℃、更优选地0℃至25℃的温度下进行。
此外,水溶液中的酸可以与用于反应步骤1之后回收的树脂反应6小时以内。反应时间可以是更优选地1小时至4小时、更优选地1小时至2小时。
在反应步骤3中,相对于在反应步骤1中获得的1摩尔螺环季铵盐衍生物化合物,所使用的在反应步骤2中获得的树脂的摩尔比为0.9至1.5、更优选为1.0至1.3。如果相对于1摩尔的在反应步骤1中所获得螺环衍生物化合物,所使用的在反应步骤2中获得的树脂小于1.10的摩尔比,那么反应不完全。如果使用树脂大于1.3的摩尔比,那么所存在的问题是它影响反应速率因此反应时间变得更长。
此外,在反应步骤1中所获得的螺环衍生物化合物与在反应步骤2中所获得的树脂之间的反应中,可以使用选自由二氯甲烷、乙腈、2-丙醇、和四氢呋喃所组成组群的一个或者两个以上的混合物。
在反应步骤1中所获得的螺环衍生物化合物与在反应步骤2中所获得的树脂之间的反应是在60至100℃、更优选地70至90℃、更优选地80至90℃的温度下进行。如果反应温度低于80℃,那么反应时间变得更长,如果反应温度高于90℃,那么所存在的问题是起始物被分解并因此使产率降低。
在反应步骤1中所获得的螺环季铵盐衍生物化合物与在反应步骤2中所获得的树脂之间的反应可以在12小时内完成。反应时间更优选地是在2小时和10小时之间、更优选地在4小时与8小时之间、最优选地在4小时和6小时之间。
在反应步骤4中,相对于在反应步骤3中所回收的1摩尔树脂,使用的MA的摩尔比可以为0.8至1.5、更优选地0.9至1.3、更优选地0.95至1.l。如果摩尔比小于0.95则阴离子取代不完全,如果摩尔比高于1.1则存在经济问题。
此外,在MA与反应步骤3中所回收树脂之间的反应可以在-20℃至40℃的温度下进行。反应温度更优选地是-10℃至40℃、更优选地0至25℃。
另外,在MA与在反应步骤3中所回收树脂之间的反应可以在12小时内完成。反应时间更优选地为2至8小时、更优选地为2至4小时。
此外,在反应步骤4中获得的树脂可以在反应步骤1中重复使用,这是有利的。
实施例
实施例1:螺环联吡咯烷鎓溴化物的制备
将71.1g(1.0mol)的吡咯烷、215.9g(1.0mol)的1,4-二溴丁烷、和101g(1.0mol)的碱性树脂
Figure BDA0001282409660000081
A26(1250ml)添加到1L的乙腈中。将该溶液在回流下搅拌6小时。在反应完成后,使温度降低至室温,将树脂过滤,并且去除乙腈溶剂,而获得199.9g(97%)的螺环联吡咯烷鎓溴化物。
实施例2:
Figure BDA0001282409660000091
A26 BF4的制备
将在实施例1中获得的
Figure BDA0001282409660000092
A26 Br(1250ml)溶解于H2O(5000ml),将温度降低至0℃,添加48%的HBF4水溶液(910ml)。将该混合物搅拌1小时,然后过滤并且在室温下干燥。
实施例3:螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐的制备
添加206.1g(1.0mol)的螺环联吡咯烷鎓溴化物和在实施例2中获得的
Figure BDA0001282409660000093
A26 BF4(1250ml),在乙腈(1500mL)中回流4小时。在反应完成后,将温度降低至室温,通过过滤而将树脂去除,并且去除乙腈溶剂,而获得202.4g(95%)的螺环联吡啶鎓四氟硼酸盐。
实施例4:
Figure BDA0001282409660000094
A26OH的制备
将在实施例3中获得的
Figure BDA0001282409660000095
A26 Br(1250ml)添加到H2O(1500mL)中,向其中添加1M NaOH(1000mL)。将该混合物在室温下搅拌4小时,过滤,用H2O(500mL)清洗,然后在环境温度下干燥。
实施例5-14:树脂重复使用实验
这些实验是以类似于实施例1至实施例4的方式而进行,并且将结果示于下面的表1中。
[表1]
Figure BDA0001282409660000096
实施例15-17:螺环联吡咯烷鎓溴化物化合物的制备
该标题化合物是以与实施例1中同样的方式而制备,除了这些反应是以不同树脂摩尔比进行,并且将结果示于下面的表2中。
[表2]
实施例 树脂/吡咯烷(摩尔比) 产率(%)
15 0.9 70
16 1.3 97
17 1.5 80
实施例18-20:螺环联吡咯烷鎓溴化物化合物的制备
该标题化合物是以与实施例1同样的方式而制备,除了这些反应是在不同溶剂中进行,并且将结果示于下面的表3中。
[表3]
实施例 溶剂 产率(%)
18 二氯甲烷 50
19 2-丙醇 85
20 四氢呋喃 60
实施例21-24:螺环联吡咯烷鎓溴化物化合物的制备
该标题化合物是与实施例1同样的方式而制备,除了这些反应是在不同反应温度下完成,并且将结果示于下面的表4中。
[表4]
实施例 反应温度(℃) 产率(%)
21 60 85
22 70 85
23 90 97
24 100 60
实施例25-30:螺环联吡咯烷鎓溴化物化合物的制备
该标题化合物是以与实施例1同样的方式而制备,除了这些反应的反应时间改变,并且将结果示于下面的表5中。
[表5]
Figure BDA0001282409660000101
Figure BDA0001282409660000111
实施例31-34:树脂-BF4化合物的制备接着螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
树脂-BF4化合物是以与实施例2同样的方式而制备,除了反应的摩尔比改变,然后应用于实施例3。将结果示于下面的表6中。
[表6]
实施例 HBF<sub>4</sub>/树脂(摩尔比) 产率(%)
31 0.9 85
32 0.95 92
33 1.1 97
34 1.2 97
实施例35-38:树脂-BF4化合物的制备接着螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
树脂-BF4化合物是以与实施例2同样的方式而制备,除了该反应的温度改变,然后应用于实施例3。将结果示于下面的表7中。
[表7]
实施例 反应温度(℃) 产率(%)
35 -20 95
36 -10 95
37 25 97
38 40 90
实施例39-42:树脂-BF4化合物的制备接着螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
树脂-BF4化合物是以与实施例2同样的方式而制备,除了反应的时间不同,然后应用于实施例3。将结果示于下面的表8中。
[表8]
Figure BDA0001282409660000112
Figure BDA0001282409660000121
实施例43-45:螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
该标题化合物是以与实施例3同样的方式而制备,除了该反应的摩尔比不同,并且将结果示于下面的表9中。
[表9]
Figure BDA0001282409660000122
实施例46-48:螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
该标题化合物是以与实施例3同样的方式而制备,除了该反应进行的溶剂不同,并且将结果示于下面的表10中。
[表10]
实施例 溶剂 产率(%)
46 二氯甲烷 40
47 2-丙醇 50
48 四氢呋喃 60
实施例49-53:螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
该标题化合物是以与实施例3同样的方式而制备,除了该反应进行的温度改变,并且将结果示于下面的表11中。
[表11]
实施例 反应温度(℃) 产率(%)
49 60 60
50 70 80
51 80 95
52 90 95
53 100 70
实施例54-58:螺环联吡咯烷鎓四氟硼酸盐化合物的制备
该标题化合物是以与实施例3同样的方式而制备,除了该反应进行的时间不同,并且将结果示于下面的表12中。
[表12]
实施例 反应时间(h) 产率(%)
54 2 80
55 6 95
56 8 90
57 10 85
58 12 70
实施例59-62:树脂-阴离子化合物的制备
该标题化合物是以与实施例4同样的方式而制备,除了该反应的摩尔比改变,然后应用于实施例1。将结果示于下面的表13中。
[表13]
Figure BDA0001282409660000131
实施例63-66:树脂-阴离子化合物的制备
该标题化合物是以与实施例4同样的方式而制备,除了该反应进行的反应温度不同,然后应用于实施例1。将结果示于下面的表14中。
[表14]
Figure BDA0001282409660000132
实施例67-70:树脂-阴离子化合物的制备
该标题化合物是以与实施例4同样的方式而制备,除了该反应进行的时间改变,然后应用于实施例1。将结果示于下面的表15中。
[表15]
Figure BDA0001282409660000141
被引用文献
外国专利文件
1.JP 4,371,882 Takashi等人
2.PCT WO2007027649A1 Sieggel,A.等人
3.CN 104387397A Zou,K.等人
4.CN 104277045A Jian,L.等人
其它文件
1.Ue,M.等人.,J.Electrochem Soc.1994,141,2989-2996
2.Blicke,F.F.;Hotelling,E.B.,Journal of American Chemical Society,1954,76(20),5099-5013
3.Higashiya,S.等人,Helvetica Chimica Acta,2009,92卷8期,1600-1609页

Claims (2)

1.一种用于制备螺环季铵盐化合物的方法,包括:
在化学式1表示的碱性树脂存在下使化学式3表示的环状仲胺衍生物与化学式4表示的二卤代烷发生反应的第一步骤,以获得化学式5表示的螺环衍生化合物和化学式7表示的树脂;
使在所述第一步骤中获得的所述树脂与酸发生反应的第二步骤,以获得化学式2表示的树脂;和
使在所述第一步骤中获得的所述螺环衍生物化合物与在所述第二步骤中获得的树脂发生反应的第三步骤,以获得化学式6表示的螺环季铵盐化合物以及化学式7表示的树脂,
其中使用的所述碱性树脂相对于所述环状仲胺衍生物的摩尔比为1.0至1.3,
其中所述第一步骤或所述第三步骤的反应温度是在80至90℃的范围内,
其中所述第一步骤的反应时间是在6至10小时的范围内,
其中将所述第一步骤的环状仲胺衍生物、二卤代烷和碱性树脂与选自由二氯甲烷、乙腈、2-丙醇、和四氢呋喃所组成组群的一个或多个化合物加以混合,
[化学式1]
Figure FDA0002661109630000011
其中R1、R2和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基;并且阴离子A代表氢氧根(OH-)或碳酸氢根阴离子(HCO3 -),且
Figure FDA0002661109630000012
代表构成树脂的聚合物,
[化学式2]
Figure FDA0002661109630000013
其中R1、R2、和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基;并且阴离子B代表四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺根((CF3SO2)2N-),
Figure FDA0002661109630000014
代表构成树脂的聚合物,
[化学式3]
Figure FDA0002661109630000021
其中m和n独立地是0至6的整数,
Z1和Z2是CH,并且
Z5和Z6各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F,
[化学式4]
Figure FDA0002661109630000022
其中o和p各自独立地是0至6的整数;
Z3和Z4是CH;
Z7和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且
X是Cl、Br、或I,
[化学式5]
Figure FDA0002661109630000023
其中m、n、o、和p各自独立地是0至6的整数;
Z1、Z2、Z3和Z4是CH;
Z5、Z6、Z7和Z8是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且
X是Cl、Br、或I,
[化学式6]
Figure FDA0002661109630000031
其中m、n、o和p各自独立地是0至6的整数;
Z1、Z2、Z3和Z4是CH;
Z5、Z6、Z7和Z8各自独立地是C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烯基、氢或F;并且
阴离子B代表四氟硼酸根(BF4 -)、六氟磷酸根(PF6 -)、或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺根((CF3SO2)2N-)阴离子,
[化学式7]
Figure FDA0002661109630000032
其中R1、R2和R3各自独立地是氢或C1-C6烷基,阴离子X是Cl、Br、或I,且
Figure FDA0002661109630000033
代表构成树脂的聚合物。
2.根据权利要求1所述的用于制备螺环季铵盐化合物的方法,还包括步骤:将第三步骤中获得的化学式7表示的树脂与MA发生反应所获得的树脂循环用作第一步骤中所使用的碱性树脂,其中MA中的M是Li、Na、K、Rb、或Cs,且A是氢氧根(OH-)或碳酸氢根(HCO3 -)。
CN201710293212.7A 2017-01-04 2017-04-28 用于制备螺环季铵盐的方法 Active CN108264513B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170001365A KR101830636B1 (ko) 2017-01-04 2017-01-04 스피로 4차 암모늄 염의 제조 방법
KR10-2017-0001365 2017-01-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108264513A CN108264513A (zh) 2018-07-10
CN108264513B true CN108264513B (zh) 2020-12-22

Family

ID=58709344

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710293212.7A Active CN108264513B (zh) 2017-01-04 2017-04-28 用于制备螺环季铵盐的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10093677B2 (zh)
EP (1) EP3345908B1 (zh)
JP (1) JP6387138B2 (zh)
KR (1) KR101830636B1 (zh)
CN (1) CN108264513B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032656A2 (en) * 1998-12-01 2000-06-08 Geltex Pharmaceuticals, Inc. Polymers containing spirobicyclic ammonium moieties and use thereof
US6365705B1 (en) * 2000-10-30 2002-04-02 Eastman Kodak Company Spiro-ammonium ionomer carboxylates
CN101300260A (zh) * 2005-08-30 2008-11-05 霍尼韦尔国际公司 合成螺环季铵体系的方法
CN104387397A (zh) * 2014-10-29 2015-03-04 江苏国泰超威新材料有限公司 一种螺环季铵盐电解质的制备方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4371882B2 (ja) * 2004-03-31 2009-11-25 本田技研工業株式会社 電気二重層キャパシタ用電解液及びこれを使用する電気二重層キャパシタ
CN101163661B (zh) 2005-03-04 2015-08-19 霍尼韦尔国际公司 提纯季*盐的方法
US7430490B2 (en) * 2006-03-29 2008-09-30 Microsoft Corporation Capturing and rendering geometric details
WO2009130873A1 (ja) * 2008-04-21 2009-10-29 日本カーリット株式会社 ハイドロアルカンスルホネートおよびその用途
CN102070651B (zh) * 2010-12-18 2012-11-07 渤海大学 一种超级电容器有机电解质氧杂螺环季铵盐的制备方法
JP6090561B2 (ja) * 2012-10-16 2017-03-08 日清紡ホールディングス株式会社 蓄電デバイス用電解質塩及び電解液、並びに蓄電デバイス
CN102942581B (zh) * 2012-11-21 2015-11-18 渤海大学 超级电容器用螺环季铵盐及其制备方法
CN104277045A (zh) * 2013-07-02 2015-01-14 湖南省正源储能材料与器件研究所 一种四氟硼酸螺环季铵盐的合成方法
CN105732645B (zh) * 2014-12-11 2018-11-09 华东理工常熟研究院有限公司 一种螺环季铵盐的制备方法
CN104650095B (zh) * 2015-02-16 2017-06-06 衢州康鹏化学有限公司 一种四氟硼酸螺环季铵盐的制备方法
CN106117217B (zh) * 2016-06-08 2018-07-10 南京远淑医药科技有限公司 一种氟锆酸盐的制备方法
CN106117218B (zh) * 2016-06-23 2018-09-14 东莞东阳光科研发有限公司 一种四氟硼酸螺环季铵盐的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000032656A2 (en) * 1998-12-01 2000-06-08 Geltex Pharmaceuticals, Inc. Polymers containing spirobicyclic ammonium moieties and use thereof
US6365705B1 (en) * 2000-10-30 2002-04-02 Eastman Kodak Company Spiro-ammonium ionomer carboxylates
CN101300260A (zh) * 2005-08-30 2008-11-05 霍尼韦尔国际公司 合成螺环季铵体系的方法
CN104387397A (zh) * 2014-10-29 2015-03-04 江苏国泰超威新材料有限公司 一种螺环季铵盐电解质的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108264513A (zh) 2018-07-10
EP3345908B1 (en) 2020-09-09
KR101830636B1 (ko) 2018-02-21
US10093677B2 (en) 2018-10-09
US20180186804A1 (en) 2018-07-05
EP3345908A1 (en) 2018-07-11
JP6387138B2 (ja) 2018-09-05
JP2018108976A (ja) 2018-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1919922B1 (en) Method for synthesizing spiro quaternary ammonium systems
CN101163661B (zh) 提纯季*盐的方法
JP2014531415A (ja) 2つの中心を有するビス第四級アンモニウム塩のイオン液体、その調製方法及び使用
CN105448538A (zh) 一种环状季铵盐电解质、其制备方法及应用
US11001659B1 (en) Method for the improved oxidation of secondary amine groups
JP2004221557A (ja) 電解液
CN113045512B (zh) 一种n,n-二甲基吡咯烷鎓盐的一步制备方法
JP6692033B2 (ja) ケイ素含有スルホン酸塩
CN108264513B (zh) 用于制备螺环季铵盐的方法
CN106117218A (zh) 一种四氟硼酸螺环季铵盐的制备方法
JP6921464B2 (ja) リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド塩の製造方法
JP5796128B2 (ja) 2つの中心を有するビピリジルカチオン系イオン液体、その調製方法及び使用
WO2014061482A1 (ja) イオン液体
CN113354587A (zh) 一种咪唑基含氟锂盐的干燥方法
JP2005325067A (ja) 第四級アンモニウム塩の精製方法及び該方法により調製された第四級アンモニウム塩
JP2010153560A (ja) 第4級アンモニウム塩電解質を用いた電解液および電気化学素子
JP2010141276A (ja) 第4級アンモニウム塩電解質を用いた電解液および電気化学素子
JP2014185094A (ja) カルボキシスルホニウム塩の製造方法
JP2005259821A (ja) 電解液およびそれを用いた電気化学素子
KR101541866B1 (ko) 제4급 암모늄염의 고순도 정제방법
JP2014187139A (ja) 電気化学デバイス用電解液
JP2000016994A (ja) 4級アンモニウム塩の製造方法
JP2003335739A (ja) 有機オニウムのフッ化物塩、その製造方法、及びそれを用いたテトラフルオロアルミネートの有機オニウム塩の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant