JP2000086671A - 第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の製造法 - Google Patents

第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の製造法

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JP2000086671A
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alkyl ammonium
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quaternary alkylammonium
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Koji Shimada
康次 島田
Shinichi Tai
慎一 田井
Shuichi Araki
修市 荒木
Hideaki Nishiguchi
英明 西口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 一般汎用装置を用いて、第四級アルキルアン
モニウムテトラフルオロホウ酸塩を高収率で安価に製造
する方法を提供する。 【解決手段】 第四級アルキルアンモニウムハライドと
ホウフッ化ナトリウムとを反応させることを特徴とする
第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の
製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、第四級アルキルア
ンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の製造法に関する。
さらに詳しくは、電気2重層キャパシター、電解コンデ
ンサー等の電解液の電解質として有用な第四級アルキル
アンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の製造法に関す
る。ここで、第四級アルキルアンモニウムとは、アンモ
ニウム(NH4 +)の4個のHが4個のアルキル基で置換
されたものであり、4個のアルキル基は同一でも異なっ
ていてもよい。
【0002】
【従来の技術】従来、第四級アルキルアンモニウムテト
ラフルオロホウ酸塩の製造法としては、例えば、第四級
アルキルアンモニウムハライドとホウフッ化水素酸とを
反応させる方法(米国特許3,965,178)、第四級アルキ
ルアンモニウム炭酸塩とホウフッ化水素酸とを反応させ
る方法(イタリア特許第1153530号)等が知られてい
る。
【0003】しかしながら、上記の製造法は何れもホウ
フッ化水素酸を用いるために、反応中にホウフッ化水素
酸が分解して多量のフッ化水素が発生し、一般的な金属
製容器やグラスライニング容器を用いることができな
い。そのため、高価なフロン系の樹脂によってコーティ
ングされた反応容器を用いる必要がある。
【0004】また、第四級アルキルアンモニウムハライ
ドとホウフッ化リチウムとを反応させる方法も知られて
いる(特開平10−87574号)が、収率がそれほど
高くなく、しかも、ホウフッ化リチウムは比較的高価で
あるために経済的でない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ホウフッ化
水素酸を用いる必要がなく、従って、腐食性のフッ化水
素が発生しないために高価なフロン系の樹脂によってコ
ーティングされた反応容器を用いる必要がなく、一般汎
用装置を用いて、第四級アルキルアンモニウムテトラフ
ルオロホウ酸塩を高収率で安価に製造する方法を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、第四級ア
ルキルアンモニウムハライドとホウフッ化ナトリウムと
を反応させることにより、フッ化水素が発生することな
く、従って、特殊な反応容器を必要とせずに、高収率で
安価に第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ
酸塩が製造できることを見出し、本発明を完成した。
【0007】すなわち、本発明は、下記に示すとおりの
第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の
製造法を提供するものである。
【0008】1. 第四級アルキルアンモニウムハライ
ドとホウフッ化ナトリウムとを反応させることを特徴と
する第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸
塩の製造法。
【0009】2. 第四級アルキルアンモニウムハライ
ドが、塩化第四級アルキルアンモニウムおよび臭化第四
級アルキルアンモニウムの少なくとも1種である上記項
1に記載の方法。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明においては、第四級アルキ
ルアンモニウムハライドとホウフッ化ナトリウムとを反
応させることによって、目的とする第四級アルキルアン
モニウムテトラフルオロホウ酸塩を得ることができる。
【0011】第四級アルキルアンモニウムハライドとホ
ウフッ化ナトリウムとの反応を、以下に化学式で示す。
【0012】 R1234NX + NaBF4 → R1234NBF4 + NaX 式中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれアルキル
基、好ましくは炭素数1〜4のアルキル基であり、同一
でも異なっていてもよい。また、Xは塩素、臭素または
ヨウ素を示す。
【0013】上記第四級アルキルアンモニウムハライド
としては、塩化第四級アルキルアンモニウム、臭化第四
級アルキルアンモニウム、ヨウ化第四級アルキルアンモ
ニウム等が挙げられる。
【0014】また、第四級アルキルアンモニウムハライ
ドのアルキル基は、炭素数が1〜4であり、具体的に
は、メチル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n
−ブチル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチルであ
る。第四級アルキルアンモニウムハライドの4個のアル
キル基は、上記のアルキル基の中の1種類、2種類の組
み合わせ、または3種類以上の組み合わせからなる。
【0015】第四級アルキルアンモニウムハライドを構
成する4個のアルキル基の具体例としては、テトラメチ
ル、テトラエチル、テトラプロピル、テトラブチル、エ
チルトリメチル、ジエチルジメチル、トリエチルメチ
ル、メチルトリプロピル、エチルトリプロピル、トリメ
チルプロピル、エチルジメチルプロピル、ジエチルメチ
ルプロピル、トリエチルプロピル、ジメチルジプロピ
ル、エチルメチルジプロピル、ジエチルジプロピル、ト
リメチルブチル、エチルジメチルブチル、ジエチルメチ
ルブチル、トリエチルブチル、トリプロピルブチル、ジ
メチルジブチル、エチルメチルジブチル、ジエチルジブ
チル等が挙げられる。ここで、プロピルはn−プロピ
ル、i−プロピル、ブチルはn−ブチル、i−ブチル、
s−ブチル、t−ブチルを含む。
【0016】上記第四級アルキルアンモニウムハライド
の中では、容易かつ安価に製造できるという観点から、
塩化エチルトリメチルアンモニウム、塩化ジエチルジメ
チルアンモニウム、塩化トリエチルメチルアンモニウ
ム、臭化エチルトリメチルアンモニウム、臭化ジエチル
ジメチルアンモニウム、臭化トリエチルメチルアンモニ
ウムが好適に用いられる。
【0017】本発明に用いられる第四級アルキルアンモ
ニウムハライドは市販のものでもよく、また、公知の製
造方法によって製造されたものでもよい。公知の製造方
法としては、例えば、第三級アルキルアミンとハロゲン
化アルキルとを反応させて第四級アルキルアンモニウム
ハライドを得る方法、または、第三級アルキルアミンと
ジアルキル炭酸エステルとを反応させ、引き続き、塩酸
または臭化水素酸と反応させて第四級アルキルアンモニ
ウムハライドを得る方法等が挙げられる。
【0018】反応に用いるホウフッ化ナトリウムの使用
量は、第四級アルキルアンモニウムハライドに対して、
通常1.0〜1.5倍モル程度、好ましくは1.0〜
1.2倍モル程度である。ホウフッ化ナトリウムの使用
量が1.0倍モル未満では第四級アルキルアンモニウム
ハライドが未反応で残るために反応が完結せず、1.5
倍モルを超えて用いてもそれに見合う効果が得られな
い。
【0019】反応に用いる溶媒としては、第四級アルキ
ルアンモニウムハライドの溶解性の観点から、水、メタ
ノール、エタノール、イソプロパノール等の炭素数1〜
3の低級アルコール、または水と低級アルコールとの混
合溶媒が好ましい。その使用量は、特に限定されるもの
ではないが、反応終了後に反応液を加熱乾固するため、
少ない方が好ましく、第四級アルキルアンモニウムハラ
イドに対して、通常0.5〜5倍重量程度であり、好ま
しくは1〜3倍重量程度である。
【0020】上記の反応の反応温度は、通常0〜50℃
程度、好ましくは20〜40℃程度の範囲である。反応
温度が0℃未満では反応が遅く、50℃を超えてもそれ
に見合う反応速度の上昇効果が得られず、経済的に不利
である。
【0021】反応時間は、通常0.5〜8時間程度の範
囲であり、好ましくは1〜5時間程度の範囲である。
【0022】反応終了後、反応液を加熱乾固して、溶媒
を除去する。加熱乾固は、常圧下または3〜100To
rr程度の減圧下で、通常30〜100℃程度、好まし
くは60〜100℃程度で行う。次に、得られた第四級
アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩と副生物
との混合固形物に、エタノール、イソプロパノール等の
アルコールまたはアセトン、メチルエチルケトン等のケ
トンを加え、溶解しない副生物を濾過等により除去した
後、濾液を加熱乾固することにより、目的とする第四級
アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩を高純度
で得ることができる。アセトン、エタノール等の有機溶
媒の使用量は、第四級アルキルアンモニウムテトラフル
オロホウ酸塩と副生物との混合固形物に対して、通常3
〜20倍重量程度であり、好ましくは3〜10倍重量程
度である。第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロ
ホウ酸塩を溶解させる際の温度は、通常0〜50℃程度
であり、好ましくは20〜40℃程度である。加熱乾固
は、常圧下または3〜500Torr程度の減圧下で、
通常30〜100℃程度、好ましくは60〜100℃程
度で行う。
【0023】
【実施例】次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はかかる実施例によって限定され
るものではない。
【0024】実施例1 攪拌機、温度計および冷却器を備え付けた300ml容
の三つ口フラスコの内部を窒素ガスにて置換した後、塩
化トリエチルメチルアンモニウム45.5g(0.3モ
ル)、ホウフッ化ナトリウム32.9g(0.3モル)
および水100gを仕込んだ。攪拌下、約25℃で1時
間反応させた。反応終了後、4Torrの減圧下、10
0℃にて溶媒を除去して加熱乾固し、約80gの白色固
形物を得た。
【0025】得られた白色固形物に室温下でアセトン3
15.9gを加え、不溶の塩化ナトリウムを分離した
後、上記と同条件にて加熱乾固して白色結晶59.0g
を得た。1H−NMRスペクトルおよびIRスペクトル
から、この結晶がトリエチルメチルアンモニウムテトラ
フルオロホウ酸塩であることが確認された。得られたト
リエチルメチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の
純度をHPLC(高速液体クロマトグラフィー)法にて
測定した結果、純度は99%、残存塩素イオン濃度は2
72ppmであった。また、収率は、塩化トリエチルメ
チルアンモニウムに対して97%であった。得られたト
リエチルメチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩を
エタノールより再結晶すると、残存塩素イオン濃度を5
ppmまで低減することができた。
【0026】実施例2 攪拌機、温度計および冷却器を備え付けた300ml容
の三つ口フラスコの内部を窒素ガスにて置換した後、臭
化トリエチルメチルアンモニウム58.8g(0.3モ
ル)、ホウフッ化ナトリウム39.5g(0.36モ
ル)および水100gを仕込んだ。攪拌下、約25℃で
1時間反応させた。反応終了後、4Torrの減圧下、
100℃にて溶媒を除去して加熱乾固し、約100gの
白色固形物を得た。
【0027】得られた白色固形物に室温下でアセトン3
15.9gを加え、不溶の臭化ナトリウムを分離した
後、上記と同条件にて加熱乾固して白色結晶58.4g
を得た。1H−NMRスペクトルおよびIRスペクトル
から、この結晶がトリエチルメチルアンモニウムテトラ
フルオロホウ酸塩であることが確認された。得られたト
リエチルメチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の
純度をHPLC法にて測定した結果、純度は98%、残
存臭素イオン濃度は255ppmであった。また、収率
は、臭化トリエチルメチルアンモニウムに対して96%
であった。得られたトリエチルメチルアンモニウムテト
ラフルオロホウ酸塩をエタノールより再結晶すると、残
存臭素イオン濃度を4ppmまで低減することができ
た。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、ホウフッ化水素酸を用
いる必要がなく、従って、腐食性のフッ化水素が発生し
ないために高価なフロン系の樹脂によってコーティング
された反応容器を用いる必要がなく、第四級アルキルア
ンモニウムテトラフルオロホウ酸塩を高収率で工業的に
安価に製造することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒木 修市 兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の1 住 友精化株式会社第1研究所内 (72)発明者 西口 英明 兵庫県加古郡播磨町宮西346番地の1 住 友精化株式会社第1研究所内 Fターム(参考) 4H048 AA02 AC90 BE90 VA11 VA30 VA75 VB10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第四級アルキルアンモニウムハライドと
    ホウフッ化ナトリウムとを反応させることを特徴とする
    第四級アルキルアンモニウムテトラフルオロホウ酸塩の
    製造法。
  2. 【請求項2】 第四級アルキルアンモニウムハライド
    が、塩化第四級アルキルアンモニウムおよび臭化第四級
    アルキルアンモニウムの少なくとも1種である請求項1
    に記載の方法。
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