JP2003335734A - 有機オニウムのフッ化物塩の製造方法、及び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 - Google Patents

有機オニウムのフッ化物塩の製造方法、及び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

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JP2003335734A
JP2003335734A JP2002140447A JP2002140447A JP2003335734A JP 2003335734 A JP2003335734 A JP 2003335734A JP 2002140447 A JP2002140447 A JP 2002140447A JP 2002140447 A JP2002140447 A JP 2002140447A JP 2003335734 A JP2003335734 A JP 2003335734A
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fluoride
ethyl
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JP2002140447A
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Hiroo Miyauchi
博夫 宮内
Masayuki Takeda
政幸 武田
Makoto Ue
誠 宇恵
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電池や電解コンデンサ等の電気化学的素子
の電解質をはじめとする各種化学品として有用なテトラ
フルオロアルミネートの有機オニウム塩を、工業的かつ
高収率で得る方法の提供。 【解決手段】 有機オニウム塩(例えば、1−エチル
−2,3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩)
及び無機フッ化物塩(例えば、フッ化アンモニウム)
を、水の存在下に反応させることを特徴とする有機オニ
ウムのフッ化物塩(例えば、1−エチル−2,3−ジメ
チルイミダゾリニウムのフッ化物塩)の製造方法、及び
これと三フッ化アルミニウム(例えば、三フッ化アルミ
ニウムの3水和物)とを反応させることを特徴とするテ
トラフルオロアルミネートの有機オニウム塩(例えば、
テトラフルオロアルミネートの1−エチル−2,3−ジ
メチルイミダゾリニウム塩)製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、有機オニウムのフ
ッ化物塩の製造方法及び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に関する。テトラフルオロア
ルミネートのオニウム塩は、界面活性剤、相関移動触
媒、柔軟剤、洗剤等の帯電防止剤、アスファルト、セメ
ント等の分散剤、殺菌剤、防腐剤、肥料や粒状物の抗ブ
ロッキング剤、抗凝集剤等として幅広い分野で使用され
る有用な化学物質であり、特に電池や電解コンデンサ等
の電気化学的素子用電解質として有用である。
【0002】
【従来の技術】有機オニウムのフッ化物塩の一般的な製
造法としては有機オニウムの水酸化物塩やハロゲン化物
塩にフッ化水素又はその塩を作用させる方法(特開平6
−219998号公報)、フッ化アルキル又はフッ化ア
リールでアミンやホスフィンなどを四級化する方法(J
ournal of fluorine chemis
try, 1998年, 90巻, 139ページ)が
知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、有機オニウムの
フッ化物塩やテトラフルオロアルミネートの有機オニウ
ム塩などが、電気化学的用途に使われる場合、ハロゲン
化合物の含有が厳しく制限されている。従って、有機オ
ニウムのフッ化物塩の原料としては最近では有機オニウ
ムの炭酸水素塩やメチル炭酸塩、特にメチル炭酸塩を使
用する方法も開示されている(特開平11−31055
5号公報)。
【0004】有機オニウムのメチル炭酸塩から有機オニ
ウムのフッ化物塩を得る場合、フッ化水素を使用するこ
ともできるが、毒性の問題や取り扱いが困難なことか
ら、無機フッ化物塩が使用されることがある。しかしな
がら下記式に示すように無機フッ化物塩とメチル炭酸塩
との反応は塩交換の平衡反応であるため収率には自ずと
限界があった。フッ化アンモニウムを使用する場合、塩
交換で生成するメチル炭酸アンモニウムを加熱分解する
ことにより平衡を生成系にずらすことができる。しかし
ながらこのとき同時に生成したカルバミン酸アンモニウ
ムが加熱とともに昇華し、反応器の壁面や冷却部分に付
着し、最悪の場合は閉塞するという問題が発生した。
【0005】
【化2】QMeCO3 + NH4F ⇔ QF +NH
4MeCO3 (平衡反応) NH4MeCO3 → NH3 + CO2 + MeOH
(熱分解) NH3 + 1/2CO2 → 1/2NH2CO2NH4
(昇華性固体生成) 従って、安全に収率良く有機オニウムのフッ化物塩を製
造する方法の開発が強く望まれていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために鋭意検討を進めた結果、本発明者らは有機オニウ
ム塩及び無機フッ化物塩を水の存在下に反応させること
で、反応器壁面や冷却部分に固体が付着せずに高い収率
で有機オニウムのフッ化物塩が製造出来ることを見出
し、本発明を完成させるに至った。水の効果はメチル炭
酸アンモニウムと水が反応することにより、炭酸水素ア
ンモニウムが生成し、炭酸水素アンモニウムがより溶解
度が低いことから、前記式の平衡が生成系へ移動するた
めと考えられる。
【0007】すなわち本発明の要旨は、有機オニウム塩
及び無機フッ化物塩を、水の存在下に反応させることを
特徴とする有機オニウムのフッ化物塩の製造方法に存す
る。また本発明第2の発明の要旨は、有機オニウム塩及
び無機フッ化物塩を水の存在下に反応させ、これに三フ
ッ化アルミニウムを反応させることを特徴とするテトラ
フルオロアルミネートの有機オニウム塩の製造方法に存
する。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明につき詳細に説明す
る。本発明の製法における原料の一つは有機オニウム塩
であり、好ましくはQRCO3(式中、Qは有機オニウ
ムを表し、Rは炭素数10以下のアルキル基を表す)で
表される有機オニウム塩である。ここでRで定義される
炭素数10以下のアルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル
基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、n−デシル基等
が挙げられる。本発明におけるより好ましい有機オニウ
ム塩は、メチル炭酸塩である。
【0009】本発明における有機オニウムとは、孤立電
子対を有する元素(窒素、リンなど)を含む化合物にお
いて、これらの孤立電子対にプロトンや他の陽イオンが
配位結合して生ずる化合物の総称であり、特に制限はさ
れないが、下記(I)式で表されるものが好ましく使用
される。
【0010】
【化3】 (式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、置換基
を有していてもよいアルキル基、置換基を有していても
よいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリ
ール基または置換基を有していてもよいアラルキル基を
表すが、R1〜R4の2以上が水素原子を表すことはな
い。またR1〜R4は、一部または全てが互いに結合し、
窒素原子を有していてもよい環を形成してもよく、また
環は不飽和結合を有していてもよく、さらにかかる環は
置換基を有していてもよい。Aは窒素原子またはリン原
子を表す。) R1〜R4で定義されるアルキル基としては、メチル基、
エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチ
ル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基等の炭素数1〜
20の、より好ましくは炭素数1〜6のアルキル基が挙
げられ、シクロアルキル基としてはシクロプロピル基、
シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基
等の炭素数3〜20の、より好ましくは炭素数3〜6の
シクロアルキル基が挙げられ、アリール基としてはフェ
ニル基、トリル基、ナフチル基等の炭素数6〜20の、
より好ましくは炭素数6〜10のアリール基が挙げら
れ、アラルキル基としてはベンジル基、フェネチル基、
ナフチルメチル基等の炭素数7〜20の、より好ましく
は炭素数7〜11のアラルキル基が挙げられる。
【0011】これらのアルキル基、シクロアルキル基、
アリール基、アラルキル基は置換基を有していてもよ
く、かかる置換基としては、ヒドロキシル基、アミノ
基、ニトロ基、シアノ基、カルボキシル基、ホルミル基
等が挙げられる。前記(I)式で表される有機オニウム
の代表例としては、四級化アンモニウム、四級化ホスホ
ニウム、四級化イミダゾリウム、四級化環状アミジニウ
ム、アンモニウム等を挙げることができる。また有機オ
ニウム塩としては、有機オニウム塩に水やメタノール等
の配位性化合物が配位したものも包含する。
【0012】四級化アンモニウムの具体例としては、例
えばテトラメチルアンモニウム、エチルトリメチルアン
モニウム、ジエチルジメチルアンモニウム、トリエチル
メチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、トリ
メチル−n−プロピルアンモニウム、トリメチルイソプ
ロピルアンモニウム、トリメチル−n−ブチルアンモニ
ウム、トリメチルイソブチルアンモニウム、トリメチル
−t−ブチルアンモニウム、トリメチル−n−ヘキシル
アンモニウム、ジメチルジ−n−プロピルアンモニウ
ム、ジメチルジイソプロピルアンモニウム、ジメチル−
n−プロピルイソプロピルアンモニウム、メチルトリ−
n−プロピルアンモニウム、メチルトリイソプロピルア
ンモニウム、メチルジ−n−プロピルイソプロピルアン
モニウム、メチル−n−プロピルジイソプロピルアンモ
ニウム、トリエチル−n−プロピルアンモニウム、トリ
エチルイソプロピルアンモニウム、トリエチル−n−ブ
チルアンモニウム、トリエチルイソブチルアンモニウ
ム、トリエチル−t−ブチルアンモニウム、ジメチルジ
−n−ブチルアンモニウム、ジメチルジイソブチルアン
モニウム、ジメチルジ−t−ブチルアンモニウム、ジメ
チル−n−ブチルエチルアンモニウム、ジメチルイソブ
チルエチルアンモニウム、ジメチル−t−ブチルエチル
アンモニウム、ジメチル−n−ブチルイソブチルアンモ
ニウム、ジメチル−n−ブチル−t−ブチルアンモニウ
ム、ジメチルイソブチル−t−ブチルアンモニウム、ジ
エチルジ−n−プロピルアンモニウム、ジエチルジイソ
プロピルアンモニウム、ジエチル−n−プロピルイソプ
ロピルアンモニウム、エチルトリ−n−プロピルアンモ
ニウム、エチルトリイソプロピルアンモニウム、エチル
ジ−n−プロピルイソプロピルアンモニウム、エチル−
n−プロピルジイソプロピルアンモニウム、ジエチルメ
チル−n−プロピルアンモニウム、エチルジメチル−n
−プロピルアンモニウム、エチルメチルジ−n−プロピ
ルアンモニウム、ジエチルメチルイソプロピルアンモニ
ウム、エチルジメチルイソプロピルアンモニウム、エチ
ルメチルジイソプロピルアンモニウム、エチルメチル−
n−プロピルイソプロピルアンモニウム、テトラ−n−
プロピルアンモニウム、テトライソプロピルアンモニウ
ム、n−プロピルトリイソプロピルアンモニウム、ジ−
n−プロピルジイソプロピルアンモニウム、トリ−n−
プロピルイソプロピルアンモニウム、トリメチルブチル
アンモニウム、トリメチルペンチルアンモニウム、トリ
メチルヘキシルアンモニウム、トリメチルヘプチルアン
モニウム、トリメチルオクチルアンモニウム、トリメチ
ルノニルアンモニウム、トリメチルデシルアンモニウ
ム、トリメチルウンデシルアンモニウム、トリメチルド
デシルアンモニウム等のテトラアルキルアンモニウム;
トリメチルフェニルアンモニウム、テトラフェニルアン
モニウム等の芳香族置換アンモニウム;N,N−ジメチ
ルピロリジニウム、N−エチル−N−メチルピロリジニ
ウム、N,N−ジエチルピロリジニウム、N,N−テト
ラメチレンピロリジニウム等のピロリジニウム化合物;
N,N−ジメチルピペリジニウム、N−エチル−N−メ
チルピペリジニウム、N,N−ジエチルピペリジニウ
ム、N,N−テトラメチレンピペリジニウム、N,N−
ペンタメチレンピペリジニウム等のピペリジニウム化合
物;N,N−ジメチルモルホリニウム、N−エチル−N
−メチルモルホリニウム、N,N−ジエチルモルホリニ
ウム等のモルホリニウム化合物等の脂肪族環状アンモニ
ウム;N−メチルピリジニウム、N−エチルピリジニウ
ム、N−n−プロピルピリジニウム、N−イソプロピル
ピリジニウム、N−n−ブチルピリジニウム等の含窒素
ヘテロ巻芳香族化合物等を挙げることができる。
【0013】四級化ホスホニウムの具体例としては、テ
トラメチルホスホニウム、トリエチルメチルホスホニウ
ム、テトラエチルホスホニウム等を挙げることができ
る。四級化イミダゾリウムの具体例としては、1,3−
ジメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイミ
ダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、
1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1,3
−ジエチルイミダゾリウム、1,2−ジエチル−3−メ
チルイミダゾリウム、1,3−ジエチル−2−メチルイ
ミダゾリウム、1,2−ジメチル−3−n−プロピルイ
ミダゾリウム、1−n−ブチル−3−メチルイミダゾリ
ウム、1−メチル−3−n−プロピル−2,4−ジメチ
ルイミダゾリウム、1,2,3,4−テトラメチルイミ
ダゾリウム、1,2,3,4,5−ペンタメチルイミダ
ゾリウム、2−エチル−1,3−ジメチルイミダゾリウ
ム、1,3−ジメチル−2−n−プロピルイミダゾリウ
ム、1,3−ジメチル−2−n−ペンチルイミダゾリウ
ム、1,3−ジメチル−2−n−ヘプチルイミダゾリウ
ム、1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、2−エチ
ル−1,3,4−トリメチルイミダゾリウム、1,3−
ジメチルベンゾイミダゾリウム、1−フェニル−3−メ
チルイミダゾリウム、1−ベンジル−3−メチルイミダ
ゾリウム、1−フェニル−2,3−ジメチルイミダゾリ
ウム、1−ベンジル−2,3−ジメチルイミダゾリウ
ム、2−フェニル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、
2−ベンジル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,
3−ジメチル−2−n−ウンデシルイミダゾリウム、
1,3−ジメチル−2−n−ヘプタデシルイミダゾリウ
ム等、さらには2−(2′−ヒドロキシ)エチル−1,
3−ジメチルイミダゾリウム、1−(2′−ヒドロキ
シ)エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、2−エ
トキシメチル−1,3−ジメチルイミダゾリウム、1−
エトキシメチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム等の
ヒドロキシル基やエーテル結合を有する基等を挙げるこ
とができる。
【0014】四級化環状アミジニウムの具体例として
は、1,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,2,3−
トリメチルイミダゾリニウム、1−エチル−3−メチル
イミダゾリニウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミ
ダゾリニウム、1,3−ジエチルイミダゾリニウム、
1,2−ジエチル−3−メチルイミダゾリニウム、1,
3−ジエチル−2−メチルイミダゾリニウム、1,2−
ジメチル−3−n−プロピルイミダゾリニウム、1−n
−ブチル−3−メチルイミダゾリニウム、1−メチル−
3−n−プロピル−2,4−ジメチルイミダゾリニウ
ム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム、
2−エチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,
3−ジメチル−2−n−プロピルイミダゾリニウム、
1,3−ジメチル−2−n−ペンチルイミダゾリニウ
ム、1,3−ジメチル−2−n−ヘプチルイミダゾリニ
ウム、1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2−
エチル−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、1
−フェニル−3−メチルイミダゾリニウム、1−ベンジ
ル−3−メチルイミダゾリニウム、1−フェニル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウム、1−ベンジル−2,3
−ジメチルイミダゾリニウム、2−フェニル−1,3−
ジメチルイミダゾリニウム、2−ベンジル−1,3−ジ
メチルイミダゾリニウム等のイミダゾリニウム化合物;
1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,3
−ジエチルテトラヒドロピリミジニウム、1−エチル−
3−メチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−
トリメチルテトラヒドロピリミジニウム、1,2,3−
トリエチルテトラヒドロピリミジニウム、1−エチル−
2,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、2−エ
チル−1,3−ジメチルテトラヒドロピリミジニウム、
1,2−ジエチル−3−メチルテトラヒドロピリミジニ
ウム、1,3−ジエチル−2−メチルテトラヒドロピリ
ミジニウム等のテトラヒドロピリミジニウム化合物;5
−メチル−1,5−ジアザビシクロ〔4.3.0〕ノネ
ン−5、8−メチル−1,8−ジアザビシクロ〔5.
4.0〕ウンデセン−7、1,3−ジメチル−2−n−
ウンデシルイミダゾリニウム、1,3−ジメチル−2−
n−ヘプタデシルイミダゾリニウム、さらには2−
(2′−ヒドロキシ)エチル−1,3−ジメチルイミダ
ゾリニウム、1−(2′−ヒドロキシ)エチル−2,3
−ジメチルイミダゾリニウム、2−エトキシメチル−
1,3−ジメチルイミダゾリニウム、1−エトキシメチ
ル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム等のヒドロキシ
ル基やエーテル結合を有する基を挙げることができる。
【0015】アンモニウムの具体例としては、トリメチ
ルアンモニウム、エチルジメチルアンモニウム、ジエチ
ルメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、ピリ
ジニウム、N−メチルイミダゾリニウム、1,5−ジア
ザビシクロ〔4.3.0〕ノネニウム−5、1,8−ジ
アザビシクロ〔5.4.0〕ウンデセニウム−7等を挙
げることができる。
【0016】これらのうち、総炭素数が4〜12である
有機オニウムが好ましく、なかでもテトラエチルアンモ
ニウム、トリエチルメチルアンモニウム、ジエチルジメ
チルアンモニウム、エチルトリメチルアンモニウム、テ
トラメチルアンモニウム、N,N−ジメチルピロリジニ
ウム、N−エチル−N−メチルピロリジニウム、1,3
−ジメチルイミダゾリウム、1,2,3−トリメチルイ
ミダゾリウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウ
ム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、
1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリウム、1,3
−ジエチルイミダゾリウム、2−エチル−1,3−ジメ
チルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−n−プロ
ピルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−n−ペン
チルイミダゾリウム、1,3−ジメチル−2−n−ヘプ
チルイミダゾリウム、1,3,4−トリメチルイミダゾ
リウム、2−エチル−1,3,4−トリメチルイミダゾ
リウム、1,3−ジメチルベンゾイミダゾリウム、1−
フェニル−3−メチルイミダゾリウム、1−ベンジル−
3−メチルイミダゾリウム、1−フェニル−2,3−ジ
メチルイミダゾリウム、1−ベンジル−2,3−ジメチ
ルイミダゾリウム、2−フェニル−1,3−ジメチルイ
ミダゾリウム、2−ベンジル−1,3−ジメチルイミダ
ゾリウム、1,3−ジメチルイミダゾリニウム、1,
2,3−トリメチルイミダゾリニウム、1−エチル−3
−メチルイミダゾリニウム、1−エチル−2,3−ジメ
チルイミダゾリニウム、1,2,3,4−テトラメチル
イミダゾリニウム、1,3−ジエチルイミダゾリニウ
ム、2−エチル−1,3−ジメチルイミダゾリニウム、
1,3−ジメチル−2−n−プロピルイミダゾリニウ
ム、1,3−ジメチル−2−n−ペンチルイミダゾリニ
ウム、1,3−ジメチル−2−n−ヘプチルイミダゾリ
ニウム、1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、2
−エチル−1,3,4−トリメチルイミダゾリニウム、
1−フェニル−3−メチルイミダゾリニウム、1−ベン
ジル−3−メチルイミダゾリニウム、1−フェニル−
2,3−ジメチルイミダゾリニウム、1−ベンジル−
2,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−フェニル−
1,3−ジメチルイミダゾリニウム、2−ベンジル−
1,3−ジメチルイミダゾリニウムからなる群から選択
される一種以上の化合物であることが好ましく、更に好
ましくは、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニ
ウム、1,2,3,4−テトラメチルイミダゾリニウム
であることが好ましい。
【0017】これらの有機オニウム塩はそのまま使用す
ることも出来るし、溶媒に溶解したものも使用できる。
また、四級化反応液をそのまま使用することも出来る。
例えば1−エチル−2−メチルイミダゾールをジメチル
カーボネートで四級化した反応液をそのまま使用するこ
とも出来る。本発明の製法における他の原料の一つは無
機フッ化物塩である。無機フッ化物塩としてはフッ化ア
ンモニウム、アルカリ金属のフッ化物塩及びアルカリ土
類金属のフッ化物塩から選ばれる化合物が好ましい。具
体的には、フッ化アンモニウム、フッ化リチウム、フッ
化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フ
ッ化セシウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム
などが挙げられる。これらのうちフッ化アンモニウム、
フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウムが
より好ましく、フッ化アンモニウムが特に好ましい。こ
れらの無機フッ化物塩はそれぞれ混合していても良く、
溶媒に溶解して使用することもできる。
【0018】本願方法にて使用可能な溶媒としては、例
えば水;メタノール、エタノール、n−プロパノール、
イソプロパノール、n−ブタノール等のアルコール類;
アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン等のケトン類;ジエチルエーテル、
エチル−n−プロピルエーテル、エチル−イソプロピル
エーテル、ジ−n−プロピルエーテル、ジイソプロピル
エーテル、n−プロピルイソプロピルエーテル、ジメト
キシエタン、メトキシエトキシエタン、ジエトキシエタ
ン、テトラヒドロフラン等のエーテル類;アセトニトリ
ル、プロピオニトリル等のニトリル類;ペンタン、ヘキ
サン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシ
クロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化
水素系;酢酸エチル、酢酸ブチル、炭酸ジメチル、炭酸
ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸エチレン、炭酸プロ
ピレン等のエステル類等が挙げられる。この中で更に好
ましくは、水、メタノール、エタノール、アセトニトリ
ル、アセトンが挙げられる。これらの溶媒は、単独でも
混合して用いても良い。
【0019】無機フッ化物塩の使用量は特に制限されな
いが、好ましくは有機オニウム塩に対して0.5〜10
モル倍、より好ましくは0.8〜2モル倍、特に好まし
くは0.9〜1.2モル倍使用される。また本発明の方
法は水の存在下に行われるが、水の使用量は有機オニウ
ム塩に対して0.1〜50モル倍であることが好まし
く、より好ましくは0.5〜30モル倍、特に好ましく
は0.8〜20モル倍使用できる。
【0020】反応方法は、有機オニウム塩又はその溶
液、無機フッ化物塩又はその溶液、水、さらに必要に応
じて溶媒のそれぞれを混合することによって行う。混合
の順序は特に制限なく、予め数種を混合したものを他の
成分に添加するなどの方法も可能である。これらのうち
無機フッ化物塩と水を混合したものに有機オニウム塩と
溶媒を添加する方法、有機オニウム塩と溶媒を混合した
ものに無機フッ化物塩と水を混合したものを添加する方
法、有機オニウム塩と溶媒と無機フッ化物塩を混合した
ものに水を添加する方法が好ましい。
【0021】反応温度は制限がないが、−20〜150
℃、好ましくは0〜100℃で実施できる。フッ化アン
モニウムを使用する場合は45℃以下で反応させること
が好ましい。反応液に固体が含まれている場合は、反応
液は通常固−液の2相になるが、固体部分は濾過などで
除去する。液体部分に無機陽イオンが残存している場合
は、無機陽イオンを除去することが好ましい。除去の方
法はイオン交換樹脂などのイオン吸着剤と接触させる方
法、晶析や溶媒抽出等の方法で精製する方法、無機陽イ
オンがアンモニウムイオンの場合は常温又は加温下で減
圧にすることによって行う。無機陽イオンの除去は無機
陽イオンの量の合計が有機オニウムの量に対して0.2
モル%以下、好ましくは0.1モル%以下になるまで行
う。
【0022】上記の方法で得られた有機オニウムのフッ
化物塩は、必要により所望の純度まで晶析や抽出などの
方法で精製することもできる。有機オニウムのフッ化物
塩は、さらに三フッ化アルミニウムと反応させることに
よりテトラフルオロアルミネートの有機オニウム塩を取
得することが出来る。三フッ化アルミニウムは、好まし
くは三フッ化アルミニウムの水和物が使用でき、特に好
ましくは三フッ化アルミニウムの3水和物が使用でき
る。
【0023】三フッ化アルミニウムの使用量は有機オニ
ウムのフッ化物塩に対して0.5〜10モル倍、好まし
くは0.8〜2モル倍、より好ましくは0.9〜1.2
モル倍使用できる。反応温度は制限がないが、−20〜
150℃、好ましくは0〜100℃で反応させる。
【0024】本発明により得られるテトラフルオロアル
ミネートの有機オニウム塩は、蒸留、抽出、クロマトグ
ラフィー、再結晶等の常法を用いて、分離、精製するこ
とができる。また本発明により得られるテトラフルオロ
アルミネートの有機オニウム塩を電解コンデンサに用い
る場合には、高純度であることが望まれるため、塩は必
要により晶析や溶媒抽出等により所望の純度にまで精製
して使用される。
【0025】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に
説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、操
作等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例
に限定されるものではない。 〔実施例1〕ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.72mol/kg)58
0.9g(1000mmol)を仕込み22℃で攪拌し
た。この溶液にフッ化アンモニウム37.0g(100
0mmol)と水74.1g(4111mmol)を同
時に滴下した。そのまま30分間攪拌した後、さらに3
5℃で3時間攪拌した。反応液を濾過し、その一部をエ
バポレーターを使用して60℃で3時間濃縮し、1−エ
チル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムのフッ化物塩
のメタノール溶液を374.2g得た。イオンクロマト
グラフィーによる分析では収率66%であった。
【0026】この1−エチル−2,3−ジメチルイミダ
ゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液366.7g
と三フッ化アルミニウム3水和物134.5g(975
mmol)を50℃で2時間加熱した。反応液を濾過
し、溶媒を留去し、n−ブタノール441gから晶析し
てテトラフルオロアルミネートの1−エチル−2,3−
ジメチルイミダゾリニウム塩の白色結晶を得た。収量は
134.1g、仕込みからのトータル収率は64%であっ
た。 (電解液の調製)このテトラフルオロアルミネートの1
−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウム塩をγ−
ブチロラクトンに溶解し25%濃度の電解液を調製し
た。電気伝導率は24.3mS/cmであった。 〔実施例2〕ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.77mol/kg)を5
6.5g(100mmol)とフッ化カリウム5.81
g(100mmol)と水11.62g(646mmo
l)を仕込み、50℃で5時間攪拌した。反応液にメタ
ノールを加えて濾過し、1−エチル−2,3−ジメチル
イミダゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液を8
8.4g得た。イオンクロマトグラフィーによる分析で
は収率82%であった。
【0027】この1−エチル−2,3−ジメチルイミダ
ゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液88.2gと
三フッ化アルミニウム3水和物13.8g(100mm
ol)を50℃で8時間加熱した。反応液を濾過し、溶
媒を留去し、n−ブタノール46.0gから晶析してテ
トラフルオロアルミネートの1−エチル−2,3−ジメ
チルイミダゾリニウム塩の白色結晶を得た。収量は1
8.7g、仕込みからのトータル収率は81%であった。 〔実施例3〕ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.77mol/kg)を2
8.3g(50mmol)とフッ化カリウム2.90g
(50mmol)を仕込み60℃で攪拌した。この液に
水0.90g(50mmol)を滴下し、60℃で4時
間攪拌した。反応液にメタノールを加えて濾過し、1−
エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムのフッ化物
塩のメタノール溶液を76.6g得た。イオンクロマト
グラフィーによる分析では収率48%であった。 [実施例4]ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.72mol/kg)5
8.1g(100mmol)とフッ化アンモニウム3.
7g(100mmol)を仕込み30℃で攪拌した。こ
の溶液に水18.0g(1000mmol)を滴下し、
50℃で2時間攪拌して均一な反応液を得た。反応液を
エバポレーターを使用して50℃で1時間濃縮し、1−
エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムのフッ化物
塩のメタノール溶液を33.7g得た。
【0028】この1−エチル−2,3−ジメチルイミダ
ゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液と三フッ化ア
ルミニウム3水和物13.8g(100mmol)を5
0℃で2時間加熱した。反応液を濾過し、溶媒を留去
し、n−ブタノール23.0gから晶析してテトラフル
オロアルミネートの1−エチル−2,3−ジメチルイミ
ダゾリニウム塩の白色結晶を得た。収量は18.5g、
仕込みからのトータル収率は80%であった。 [実施例5]ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.72mol/kg)1
1.62g(20mmol)とフッ化アンモニウム0.
74g(20mmol)を仕込み30℃で攪拌した。こ
の溶液に水1.44g(80mmol)を滴下し、さら
に30℃でメタノールを11.62g添加しそのまま2
時間攪拌した。反応液に僅かに含まれる固体を濾過し、
反応液をエバポレーターを使用して50℃で1時間濃縮
し、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリニウムの
フッ化物塩のメタノール溶液を5.10g得た。
【0029】この1−エチル−2,3−ジメチルイミダ
ゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液と三フッ化ア
ルミニウム3水和物2.76g(20mmol)を50
℃で3時間加熱した。反応液を濾過し、溶媒を留去し、
n−ブタノール4.60gから晶析してテトラフルオロ
アルミネートの1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾ
リニウム塩の白色結晶を得た。収量は2.85g、仕込
みからのトータル収率は62%であった。 〔比較例1〕ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.77mol/kg)を2
8.3g(50mmol)とフッ化カリウム2.90g
(50mmol)を仕込み60℃で5時間攪拌した。反
応液にメタノールを加えて濾過し、1−エチル−2,3
−ジメチルイミダゾリニウムのフッ化物塩のメタノール
溶液を49.0g得た。イオンクロマトグラフィーによ
る分析では収率38%であった。 〔比較例2〕ガラス製丸底フラスコに1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.77mol/kg)を
5.65g(10mmol)とフッ化アンモニウム0.
37g(10mmol)を仕込み30℃で5時間攪拌し
た。反応液を濾過し、1−エチル−2,3−ジメチルイ
ミダゾリニウムのフッ化物塩のメタノール溶液を5.2
3g得た。イオンクロマトグラフィーによる分析では収
率27%であった。 〔比較例3〕ガラス製丸底フラスコにフッ化アンモニウ
ム37.0g(1000mmol)とメタノール100
mlを仕込み50℃で攪拌しながら、1−エチル−2,
3−ジメチルイミダゾリニウムのメチル炭酸塩のメタノ
ール−炭酸ジメチル溶液(1.77mol/kg)56
5.0g(1000mmol)を90分かけて滴下し、
さらに50℃で5時間攪拌した。滴下中及びその後の攪
拌中に白色の固体が反応器上部の冷却管に付着し、冷却
管が閉塞したので一時反応を停止し冷却管の閉塞物を取
り除く作業を数回実施しなければならなかった。
【0030】
【発明の効果】本発明方法によれば、電池、電解コンデ
ンサ等の電気化学的素子用の電解質等の各種化学品とし
て有用なテトラフルオロアルミネートの有機オニウム塩
を、高い収率で得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宇恵 誠 茨城県稲敷郡阿見町中央八丁目3番1号 三菱化学株式会社内 Fターム(参考) 4H006 AA02 AC52 BC31 BE60 BE90

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機オニウム塩及び無機フッ化物塩を、
    水の存在下に反応させることを特徴とする有機オニウム
    のフッ化物塩の製造方法。
  2. 【請求項2】 有機オニウム塩が一般式QRCO3(式
    中、Qは有機オニウムを表し、Rは炭素数10以下のア
    ルキル基を表す)で表される化合物であることを特徴と
    する請求項1に記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 有機オニウム塩が有機オニウムのメチル
    炭酸塩である請求項1または2に記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 有機オニウムが下記(I)式で表される
    ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載
    の製造方法。 【化1】 (式中、R1〜R4はそれぞれ独立して水素原子、置換基
    を有していてもよいアルキル基、置換基を有していても
    よいシクロアルキル基、置換基を有していてもよいアリ
    ール基または置換基を有していてもよいアラルキル基を
    表すが、R1〜R4の2以上が水素原子を表すことはな
    い。またR1〜R4は、一部または全てが互いに結合し、
    窒素原子を有していてもよい環を形成してもよく、また
    環は不飽和結合を有していてもよく、さらにかかる環は
    置換基を有していてもよい。Aは窒素原子またはリン原
    子を表す。)
  5. 【請求項5】 有機オニウムが、四級化アンモニウム、
    四級化ホスホニウム、四級化イミダゾリウム、四級化環
    状アミジニウム及びアンモニウムからなる群から選ばれ
    る化合物であることを特徴とする、請求項1〜4のいず
    れか1項に記載の製造方法。
  6. 【請求項6】 有機オニウムの総炭素数が4〜12であ
    ることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記
    載の製造方法。
  7. 【請求項7】 有機オニウムが1−エチル−2,3−ジ
    メチルイミダゾリニウム及び1,2,3,4−テトラメ
    チルイミダゾリニウムから選ばれることを特徴とする、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 水を有機オニウム塩に対して0.1〜5
    0モル倍使用することを特徴とする請求項1〜7のいず
    れか1項に記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 無機フッ化物塩がフッ化アンモニウム、
    アルカリ金属のフッ化物塩及びアルカリ土類金属のフッ
    化物塩から選ばれる化合物であることを特徴とする、請
    求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 無機フッ化物塩がフッ化アンモニウム
    であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に
    記載の製造方法。
  11. 【請求項11】 有機オニウム塩及び無機フッ化物塩を
    水の存在下に反応させ、これに三フッ化アルミニウムを
    反応させることを特徴とする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。
  12. 【請求項12】 三フッ化アルミニウムが三フッ化アル
    ミニウムの3水和物である請求項11記載の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005063661A1 (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 Sumitomo Chemical Company, Limited フッ素化剤およびそれを用いる含フッ素化合物の製造方法
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