JP2003514891A - 二金属スルホニルアミド塩の製造方法 - Google Patents
二金属スルホニルアミド塩の製造方法Info
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Abstract
Description
ノマーへ包含させるために適当なモノマーとして有用なスルホニルイミドの製造
におけるイミド化剤としてきわめて有用な二金属スルホニルアミド塩の高収率製
造方法を目的とする。開示される生成物は電池、燃料電池、電解セル、イオン交
換膜、センサー、および電気化学的コンデンサーのような電気化学的用途に有用
である。
イミド化するための方法は当業において公知である。たとえば、DesMart
eau、米国特許第5,463,005号には、式
=1個以上の炭化フッ素基(炭化フッ素エーテルを含む)および/またはスルホ
ニル基、および/またはペルフルオロ非オキシ酸基、Y=ペルフルオロアルキル
またはF,そしてm=0または1である、 の置換されたペルフルオロオレフィンが開示されている。
セトニトリル中における、CF2=CF−OCF2CF2SO2ClのCF3SO2N
HNaとの反応による、モノマー CF2=CF−OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3 の生成が開示されている。
NaHの混合物を室温で4時間反応させることにより製造されるCF3SO2NN
a2が開示されている。XueのCF3SO2NNa2組成物は式
SO2N(Na)SO2CF3を収率4%で生成し、生成物の残りは2種の飽和種
であり、双方共に大量に存在した。
74)99−106、には200℃においてCF3SO2NAg2・NH3から製造
されるCF3SO2NAg2の合成が開示されている。CF3SO2NAg2・NH3
は、水溶液中においてCF3SO2NH2およびAgNO3から、アンモニア水溶液
を滴下して加えながら生成される。
,96.Jahrgang(1972)No.10,582−583には、Rが
ペルフルオロアルキルであるRSO2NH2を合成するための方法が開示されてい
る。
RSO2NMb)3-bM’c(I)、 式中Rはアリール、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロ
ゲン、あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状
の1〜10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキ
ル基である)であり、M’はアルカリ土類金属であり、b=1または2であり、
c=0または1であり、bがそれぞれ1または2でありc=0である時Mはアル
カリ土類またはアルカリ金属であり、b=1かつc=1である時Mはアルカリ金
属であり、但しb=2である時c≠1である、 によって示される二金属スルホニルアミド塩である組成物である。
、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてRはアリール、
フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、あるいはフッ
素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜10炭素を有
し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基である)である
、 を有するスルホニルアミドまたはその一金属スルホニルアミド塩、 および、 少くとも1種の非プロトン性液を接触させ、 それにより反応混合物を生成し、そして 該反応混合物を反応させて該(RSO2NH)3-aM”から該(RSO2NMb)3- b M’cへの少くとも50モル%の転化を達成する、 ことを包含する二金属スルホニルアミド塩の生成方法を提供する。
り、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてRはアリール
、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、あはフッ素
化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の10炭素を有し、場
合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基である)である、 を有するスルホニルアミドまたはその一金属スルホニルアミド塩、 および、 少くとも1種の非プロトン性液を接触させ、 それにより反応混合物を生成し、 該混合物を反応させ、 該(RSO2NMb)3-bM’cの沈殿を生成させ、そして 該沈殿を該液から分離して少くとも50モル%の該(RSO2NMb)3-bM’cを
包含する組成物を得る、 ことを包含する二金属スルホニルアミド塩の生成方法を提供する。
分を反応させて少くとも1種の生成物を生成することを意味することを意図する
。「反応させる」は、場合により攪拌することおよび/または加熱または冷却す
ることを含んでもよい。
I)は、不飽和および飽和フルオロスルホニルイミドを含み、かつ電気化学的電
池中に用いるのに極めて適当なフルオロスルホニルイミドを包含するペンダント
基を有するイオノマーを含む、スルホニルイミド類の製造において驚くべき高い
効率を有する。特に、リチウムイミドはリチウムおよびリチウムイオン電池にお
いて電解質として機能することができる。本発明以前は、しかしながら、(I)
は、好ましい態様であるCF3SO2NNa2として、背景項に記述したXueの
方法により入手可能であり、これは公知の方法により製造されたCF3SO2NH
Naを室温下THF溶媒中でNaHと混和し4時間攪拌することからなるもので
あった。Xueの生成物は式
のうちぬきんでて最も有用なものは式 CF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3 (IV) の不飽和化合物であるが、これはXueの方法によってはわずか4%の収率で製
造され、大部分の工業的事業のためには小さすぎる量である。不飽和モノマー(
IV)はイオノマーに包含させ電気化学的最終用途において応用する上で相当な
工業的価値をもつ可能性を有する。環状スルホン(III)は当業において公知
の反応によって容易に入手可能である。環状スルホン(III)からモノマー(
IV)を製造する方法を見出すことには相当の誘因がある。
ロフラン(THF)中においてNaHと混和され、CF3SO2NNa2を生成す
る。本発明者はXueの記述に従って行い、通常の分析方法によって、Xueの
方法は10%未満の転化率でCF3SO2NNa2を生成し、残りの反応生成物の
大部分は未転化の出発物質であることを確認した。
少くとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属水素化物および非プロトン性液
と接触させて、50%から好ましい100%までの間の任意の望まれる転化率ま
で反応させることが許される反応混合物を生成することにより、Xueの方法に
おけるよりもはるかに高い純度、すなわち50%を越える、好ましくは90%を
越える、最も好ましくは95%を越える純度で二金属スルホニルアミド塩(I)
を製造することができることを見出した。スルホニルアミドまたはその一金属塩
(II)においては、a=1または2であり、a=1である時M”はアルカリ土
類金属であり、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてR
はアリール、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、
あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜
10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基で
ある)である。水素化物は1種以上のアルカリまたはアルカリ土類水素化物の混
合物、またはアルカリおよびアルカリ土類水素化物の混合物であってよい。もし
それが好まれるならば、反応は異なった水素化物を異なった時期に反応容器に加
えて段階的に進めてもよい。
あり、水素化物は好ましくは水素化ナトリウムである。CF3SO2NH2が好ま
しい出発物質である。好ましい非プロトン性液はアセトニトリルである。好まし
くは、CF3SO2NNa2を生成する反応は、出発物質の一方が完全に消費され
反応が停止するまで継続する。より好ましくは、反応が終了した時にいずれかの
出発物質の痕跡量のみが残るように化学量論的な調節を行う。水素化物は好まし
くは化学量論的量よりも僅かに少なく加える。
(I)を製造する方法において用いられる非プロトン性溶媒に可溶性であるが、
二金属スルホニルアミド塩(I)そのものはそうではない。この溶解度の差を利
用し反応生成物を反応混合物から分離して、スルホニルアミド塩を少くとも50
モル%、好ましくは少くとも90モル%、最も好ましくは少くとも95モル%包
含する組成が得られ、その塩は上記で定義した式(RSO2NMb)3-bM’(I
)により示される二金属スルホニルアミド塩である。ろ過、遠心分離、および蒸
留を含む、固形物を液体から分離するための当業において公知の任意の便利な方
法を用いることができる。
はこれは必ずしも実用的ではない。純アセトニトリル中においては、100%の
転化が室温下約4時間で達成される。しかしながら、純THF中においては10
0%の転化には6日間の反応を要する。後者の場合、反応物が完全に反応する以
前に反応生成物を分離することが望まれるかもしれない。上述の溶解度差に基く
分離法は、転化率が低い段階で二金属スルホニルアミド塩(I)を高純度で単離
するための実用的方法を提供する。
、フッ化スルホニルまたは環状スルホンからイミドを製造する際の(I)の使用
に対しては大きな障害にならないことが見出されている。それが不可欠ではない
が、本発明の方法において好まれるCF3SO2NNa2は実質的にNaHによる
汚染をうけない。これはその製造の際に僅かに化学量論量より少ない量のNaH
を使用し、これによって反応が転化完了に到達した際にNaHが消費し尽くされ
るであろうことを確保することによって達成される。可溶性反応中間体CF3S
O2NHNaの過剰量は、好ましくは新しい溶媒を一定量用い洗浄/ろ過を繰返
すことにより容易に分離される。
順序で混和してよいが、しかし溶液を生成するためにスルホニルアミドまたはそ
の一金属塩(II)をまず非プロトン性液と混合して、溶液が生成された後続い
て水素化物を添加してスラリーを生成することが好ましいことが見出された。第
一段階として水素化物を非プロトン性溶媒と混合する方法は、貧弱な反応すなわ
ち期待よりも転化がおそい結果となった。
性液の融点と沸点の間にあるであろう。本発明の実施においては、本発明の方法
を室温で実行すれば十分であることが見出されている。しかしながら、やや温度
を上げればより速い反応が得られる。本発明の最も好ましい態様においては、ア
セトニトリルが溶媒として0℃〜80℃、好ましくは室温〜80℃、最も好まし
くは室温〜60℃の温度で用いられる。
無水であるべきである。過剰の水は反応を逆進行させ、たとえばCF3SO2NH
NaおよびNaOHを生成し、イミドではなくスルホナートを製造する経路を提
供する。好ましい態様においては、約500PPM以下の含水量を有するアセト
ニトリルを用いれば十分であり、約50PPM以下の水含有量であればより好ま
しいことが見出されている。アセトニトリルは吸湿性が強いので、取扱いにおい
ては雰囲気からの水汚染を避けるよう注意を払うべきである。
るべきである。約25ppmの水蒸気濃度は極めて好適であることが見出されて
いる。より高い水蒸気濃度レベルも許容しうるが、雰囲気の水蒸気濃度がより高
いほど、後続の反応の間に起る汚染がより大きくなることを理解すべきである。
一般則としては、どのような形態であれ、水分は少ないほどよい。
濃度を有する無水の雰囲気をいう。それは非酸化性の雰囲気を意味することを意
図しない。すなわち、本発明における反応は乾燥窒素または他の化学的不活性ガ
ス中と同様に乾燥空気中でも実施することができる。しかしながら、乾燥窒素ガ
スが好ましい。
中でアセトニトリル中に5〜10重量%の範囲の濃度で溶解する。より高濃度で
は、不溶性のCF3SO2NNa2製品が生成し始めるに従い、これがディスパー
ジョンを形成するかもしれず、よい攪拌を維持することがより困難になるかもし
れない。それゆえ、約10重量%を超える濃度においては、単純な攪拌よりも、
超音波攪拌、またはMicrofluidics,Inc.,Newton,M
Aから市販されているMicroFluidizer(商標)を用いて達成され
うるようなミクロ流動化のような他の型式の攪拌が好ましいかもしれない。
攪拌を継続する。当業において公知の任意の便利な方法により測定される、水素
ガス発生速度が反応の効果的指標であることが見出されている。水素ガス流の停
止は反応の完了を示す。水素ガス発生速度測定のための適当な装置を図1に示し
、下記に説明を行う。
量論量のNaHよりも僅かに過剰の添加は、CF3SO2NH2、またはこれに代
わるCF3SO2NHNaからCF3SO2NNa2への完全な転化を確保する。し
かしながらこの場合、そのようにして製造されたCF3SO2NNa2はなお不溶
性のNaHで汚染されたままであり(残存NaHは本発明のCF3SO2NNa2
の所期の用途においては問題を生ずるようには思われないが)このNaHから分
離するのは困難である。一方もし目標がもっとも高純度のCF3SO2NNa2を
極力得ようとするものであるならば、NaHがすべて消費されることを確保する
ように、化学量論量より低い、僅かに不足量のNaHを用いることができる。不
足量のNaHを用いることはCF3SO2NH2またはCF3SO2NHNaからの
、完全より低いCF3SO2NNa2への転化という結果をもたらす。可溶性の残
存CF3SO2NH2またはCF3SO2NHNaは、不溶性のCF3SO2NNa2か
ら容易に洗い去られる。
当な温度はその具体的な組成に依存する。好まれるCF3SO2NNa2は、好ま
しくは80℃を越えない、最も好ましくは65℃を越えない温度で乾燥すべきで
ある。好まれるCF3SO2NNa2を含む本発明の組成物のあるものは、分解閾
値まで加熱されたときに激しい分解を起すことが観察されている。この化合物は
水分に敏感であり、無水条件下で扱うべきである。この物質には激しい自然分解
の強い可能性がある。室温における自然分解が観察されている。この物質を決し
て乾燥状態で扱わないことが強く推奨される。
ホニルアミド(II)1モルは水素化物2モルと混和されて二金属スルホニルア
ミド塩1モルに完全に転化する。反応は第1段階でアミド(II)からその一金
属塩(II)への転化をもたらすように進み、続いて二金属スルホニルアミド塩
(I)を生成する追加的反応が起る。すなわち一金属塩(II)はアミド(II
)が出発物質として用いられたときに生成する中間体である。
能であり、本発明の方法において出発物質として用いることができる。
の効率を妨げるとは考えられていない一方、残留一金属アミド/塩は不活性では
なく、相当な妨害作用を及ぼすが、Rがフェニル基である場合は例外である。き
わめて高感受性の不飽和基を有する化合物を含むフッ化スルホニルをイミド化す
る一定の場合に、PhSO2NHNaは本発明のCF3SO2NNa2と同様の挙動
をとることが見出されており、二重結合を攻撃しない。
を包含する。アセトニトリルは他の非プロトン性溶媒よりも相当大幅に転化を促
進することが見出されている。純アセトニトリル中では、本質的に定量的な転化
が約4時間で達成される。THF中わずか5%のアセトニトリルの存在下、本質
的に定量的な転化が約25時間で達成される。これらの結果はXueが記述した
条件下で必要とされる6日間と著しい対照をなす。
高い転化率には至るであろうが、溶媒の選択が転化の速度に影響することが見出
されている。アセトニトリルがきわめて好ましい。他の脂肪族および芳香族ニト
リルは、適当ではあっても、Xueが用いたTHFより特に優れているようには
みえないが、しかしTHFの代替用に用いることができる。適当なニトリルとし
ては、より高級なアルキルニトリル、アジポニトリルのようなジニトリル、ベン
ゾニトリル、などが含まれる。他の適当な溶媒としては、エーテル類、DMF、
DMSO,DMAC,およびアミド類が含まれる。適当な溶媒の組合せもまた本
発明の実施のために適当である。
成物を提供する。
度の形は、続いて以下に例示する各種のイミド化反応を実施し純粋な製品を高収
率で生成するために適する。イミド化された製品の純度は本発明により製造され
た(I)の純度に直接依存する。本発明に記述されたいずれの製造法も、95%
を越える純度で(I)を提供することができる。
性溶媒およびスルホニルアミドまたはその一金属塩(RSO2NH)3-aM”と接
触させ、それによって反応混合物を生成するが、式中a=1または2であり、a
=1である時M”はアルカリ土類金属であり、a=2である時M”はアルカリ金
属または水素であり、そしてRはアリール、フルオロアリール、またはXCF2
−(ここでXはH、ハロゲン、あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されて
いない直鎖状または環状の1〜10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル
酸素で置換されたアルキル基である)である。好ましくは水素化物は水素化ナト
リウムであり、M”は水素であり、そしてRは1〜4炭素を有するペルフルオロ
アルキルである。最も好ましくは、RはCF3−である。本法においては、Rが
より大きいほど、反応はより遅く転化速度はより低い。
含む、アミド塩を形成する金属の混合物を含んでもよい。すなわち、例えば、も
し2モルのCF3SO2NH2を1モルのCaH2と、続いて2モルのNaHと混和
したならば、得られる生成物は(CF3SO2NNa)2Caを包含するであろう
。本法においては他の多くの金属混合物を得ることができ、方法にとり入れられ
る。
間の温度で攪拌される。好ましい態様においては、室温で十分であることが見出
されている。混合物は少くとも約50%の転化率に達するのに必要な時間反応さ
せる。転化率は、当業において公知の任意の方法により発生する水素ガスの容積
を測定することにより便利に測定される。好ましくは反応は、もはや水素ガスの
発生が観察されなくなり、反応の完結が示されるまで進行させる。過剰のNaH
が用いられる一つの態様においては、この点は、NMRによって溶媒中のフッ素
シグナルが検知できなくなる点に相当することが見出されている。
の残余の出発物質から、通常洗浄およびろ過の組合せによって分離する。本発明
の実施においてCF3SO2NNa2はTHFのようなエーテル溶媒には僅かな可
溶性を示すが,好まれる溶媒であるアセトニトリル中にはほとんど不溶であるこ
とが見出されている。それゆえ分離を容易にするためにアセトニトリルはさらに
好ましい。
O2NNa2モル濃度を有する好ましい組成物は、フッ化スルホニル含有フッ素化
化合物からイミドを生成することに加えてフルオロ環状スルホンからきわめて望
ましいフルオロモノマーを生成する目的に、驚くほど好適である。CF3SO2N
Na2組成物はフッ化スルホニル官能性を有する広い範囲の各種不飽和化合物を
二重結合を保護する必要なしに対応するナトリウムイミドに転換しうる。すなわ
ち、それらから重合可能なイオン性モノマーが1段階反応で製造できる。このイ
オン性モノマーは、フッ化ビニリデンとコポリマーを生成し、続いてリチウムイ
ミド型にイオン交換して、リチウムおよびリチウムイオン電池に用いるために特
に好適な固体ポリマー電解質を生成するために特に有用である。
ニル官能性を有するポリマーを対応するナトリウムイミドに転換する場合にも有
用である。特に驚くべき様相においては、部分フッ素化されたモノマー単位を包
含する、非常に特に、フッ化ビニリデンモノマー単位をフッ化フルオロビニルエ
ーテルスルホニル(fluorovinylether sulfonyl fluoride)モノマー単位と組合
せて有するポリマーを、非常に反応性が高い主鎖(backbone)が攻撃を受けるこ
となく、対応するイミドに転換することができる。これはこの反応を実施するた
めの唯一の方法を示している。フッ化ビニリデンモノマー単位を有するポリマー
に対して、フッ化スルホニルのイミド化を、ポリマー主鎖への攻撃なしに実施す
ることができる公知の方法はない。
的に適した転化速度で高転化率かつ高純度で製造する上で極めて効果的である。
本発明は以下の具体的態様においてさらに例示を行う。
rtland,Oregon、(TCI)から購入し、乾燥し、約10-3Tor
rの真空下、水冷(〜20℃)コールドフィンガー(cold-finger)および80
℃の油浴を用い、昇華を二サイクル行って精製した。無水のアセトニトリルはE
M Science Gibbstown,New Jerseyから購入し、
乾燥状態を確保するためP2O5とスラリー化して蒸留し、ドライボックス中モレ
キュラーシーブ上で、使用時まで保管した。水素化ナトリウム(95%)はAl
drich Chemicalから購入した。
tmosphere Company,Hawthorne,Californ
ia)内で、丸底フラスコに30.003gの昇華させたCF3SO2NH2およ
び750mlの乾燥アセトニトリルを装入した。反応混合物を磁気攪拌棒で攪拌
しながら9.003gの水素化ナトリウムを60分間かけて徐々に加えた。反応
混合物の温度は添加過程で21.6℃から50.5℃に上昇した。混合物を室温
で20時間攪拌した。約4〜5時間後反応媒体は不透明で「クリーム状」の外観
を呈し、水素の発生を示すそれ以上の発泡は観察されなかった。
通してろ過した。白色固体を100mlの無水アセトニトリルで3回洗浄し、ろ
過器からシュレンクフラスコに移し、なおドライボックス内で真空下(10-2T
orr)室温で5時間乾燥した。ろ液の約10%がろ過器からシュレンクフラス
コへ移す際に失われた。シュレンクフラスコを密閉し、ドライボックスから出し
て油ポンプ真空下(10-3Torr)室温でさらに15時間真空状態においた。
次にシュレンクフラスコを50℃に設定した油浴に浸して4時間保持し、そして
浴を65℃に加熱し、シュレンクフラスコをその中にさらに20時間油ポンプ真
空下(10-3Torr)におきながら保持した。この後、CF3SO2NNa2は
ドライボックス内でのみ扱った。
しながら分解した。実施例2 実施例1のドライボックス内で、フラスコにMeu゜doerffer et
al、前掲、の方法によりC4F9SO2FおよびNH3から製造したC4F9SO 2 NH25.142gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル10
0mlを装入した。0.784gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐
々に加えた。混合物を室温で24時間攪拌し観察は行わなかった。不溶性のC4
F9SO2NNa2がフラスコの底に沈殿していた。反応混合物をガラスろ過器(
目の細いもの)を通してろ過し、白色残留物を50mlの無水アセトニトリルで
3回洗浄した。残留物をろ過器から集め、シュレンクフラスコに入れた。この後
、その物質をドライボックスから取出して油ポンプ真空下(10-3Torr)2
4時間65℃の油浴温度で乾燥した。C4F9SO2NNa2はドライボックス中で
のみ扱った。4.37gの生成物が単離された。実施例3 実施例1の試薬および装置を用い、ドライボックス内で3.123gの昇華さ
せたCF3SO2NH2を100mlの無水アセトニトリルに丸底フラスコ中で溶
解した。1.127gの水素化ナトリウムを徐々に加え第一反応混合物を生成し
た。水素化ナトリウムの添加は第一反応混合物を室温で磁気攪拌棒で攪拌しなが
ら10分かけて行った。3時間後、溶液中のフッ素は19FNMRにより検出され
ず、CF3SO2NH2からCF3SO2NNa2への完全な転化が示され、それによ
ってCF3SO2NNa2およびアセトニトリルに若干の残余のNaHが加わった
混合物が生成した。
よって製造したCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F(PSE
PVE)をP2O5とスラリー化し、蒸留した。10.002gのこのように処理
したPSEPVEを、上記により製造したCF3SO2NNa2とアセトニトリル
の混合物に加えて第二反応混合物を生成した。第二反応混合物を室温で攪拌した
。10分後、混合物は透明となってCF3SO2NNa2が完全に反応したことが
示され、その後僅かに曇りNaF副生物の沈殿生成が示された。30分後フッ素
NMRによりPSEPVEのイミド化形の高い濃度が確認された。反応した混合
物を遠心分離し、ガラスろ過器(中程度の目の細かさ)を通してろ過した。残留
物を100mlの無水アセトニトリルで洗浄した。すべての揮発分を10-3To
rrの真空下室温で除き、僅かにベージュ色の残留物を10-3Torrで16時
間110℃に加熱した。収量は9.494gであった。
OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3が確認された。 CD3CN/Freon−11中の19 FNMR
Meu゜doerffer et al、前掲、の方法により製造したC4H9S
O2NH25.027gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル1
00mlを装入した。0.890gの水素化ナトリウム(Aldrich)を徐
々に加えて第一反応混合物を生成した。NaHの添加は室温で反応混合物を磁気
攪拌棒で攪拌しながら10分間かけて行った。22時間の攪拌後、19FNMRに
より溶液中のフッ素は検知できず、完全な転化が示され、これにより若干の残余
のNaHで汚染された、アセトニトリル中のC4F9SO2NNa2の混合物が生成
した。
アセトニトリルの混合物に加え第二反応混合物を生成した。第二反応混合物を室
温で攪拌した。10分後、混合物は透明となり、C4H9SO2NNa2の完全な反
応が示され、次に僅かに曇ってNaF副生物の沈殿生成が示された。30分後に
測定した反応混合物のNMRによりPSEPVEのイミド化形が高濃度で存在す
ることが示された。反応混合物を遠心分離しガラスろ過器(中程度の目の細かさ
)を通してろ過した。残留物を100mlの無水アセトニトリルで洗浄した。真
空下すべての揮発分を除き、わずかにベージュ色の残留物を10-3Torrで1
6時間110℃に加熱した。収量は8.358gであった。
H23.051gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル100
mlを装入した。1.068gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐々
に加えた。混合物を室温で26時間ドライボックス内で攪拌し、フッ素NMRに
よりフッ素が検知されなくなるまで定期的に検査を行った。3.27gのC6H5 SO2FをAldrichから受入れたままで用いフラスコに加えた。このよう
にして生成した反応混合物を室温で144時間攪拌した。反応混合物を遠心分離
し、すべての揮発分を反応溶液から除いた。残留物を110℃で24時間10-3 Torrで乾燥した。残留物を100mlの無水アセトニトリルに再溶解し、ろ
紙でろ過した。すべての揮発分を溶液から除いた。残留物を110℃で16時間
10-3Torrで乾燥した。
a)SO2CF3が確認された。収量は4.284gであった。 CD3CN中の19 FNMR:−79.9ppm(CF3、3F) CD3CN中の1 HNMR: 7.90ppm(2H),7.54ppm(3H)
MS:ネガティブエレクトロンスプレー;288.09,M−Na実施例6 実施例1にならい、丸底フラスコに実施例1にならって製造したCF3SO2N
H23.082gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル100
mlを装入した。1.134gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐々
に加えた。混合物を室温で16時間ドライボックス内で攪拌した。NMRにより
フッ素は検知できなかった。2.025gのCH3SO2F(Aldrich、受
入れたままのもの)を加えた。このようにして生成した反応混合物を室温で2時
間攪拌した。反応混合物を遠心分離し、すべての揮発分を除いた。残留物を11
0℃で24時間10-3Torrで乾燥した。残留物を100mlの無水アセトニ
トリルに再溶解し、ろ紙でろ過した。すべての揮発分を溶液から除いた。残留物
を110℃で16時間10-3Torrで乾燥した。収量は4.20gであった。
Na)SO2CF3が確認された。 CD3CN中の19 FNMR:−79.7ppm(CF3、3F) CD3CN中の1 HNMR: 2.966ppm(3H)MS :ネガティブエレクトロンスプレー;226.06,M−Na実施例7 Aldrichから受入れたTHFに金属ナトリウムを加えて還流し、蒸留し
て、無水THFを調製した。実施例1にならい、実施例1において製造したCF 3 SO2NNa20.646gをこのようにして調製した無水THF50ml中に
懸濁した。環状スルホン
stryから購入した。この受入れた物質を多重回転帯蒸留(multiple spinnin
g band distillation)で処理し、P2O5から凝縮させた。懸濁液を磁気攪拌棒
で攪拌しながらこのように処理した環状スルホン0.900gを加えた。反応混
合物は透明となりCF3SO2NNa2が完全に反応したことが示され、そして微
粉が沈殿を始めNaF副生物の生成を示した。30分後、d8−THF中の19F
NMRにより構造CF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3が確認さ
れた。
て傾斜した。すべての揮発分を真空下で除き、微黄色の残留物を100℃で24
時間10-3Torrの油ポンプ真空下で乾燥した。収量は1.057gであった
。
ら0.981gの実施例7の環状スルホンを室温で加えた。次の2〜3時間のう
ちに反応混合物は透明となり、微粉が沈殿を始めた。120分後に測定したd8
−THF中の19FNMRはCF2=OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3の生
成を示した。
て傾斜した。すべての揮発分を真空下で除き、微黄色の残留物を100℃で24
時間10-3Torrの油ポンプ真空で乾燥した。生成物は1.685gのCF2
=OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3であった。 CD3CN中における19FNMR
燥した。実施例1の試薬および設備を用い、ドライボックス内で3.008gの
昇華させたCF3SO2NH2を90mlの乾燥させたベンゾニトリルに丸底フラ
スコ中で溶解した。第一反応混合物を生成するために、反応混合物を室温で磁気
攪拌棒で攪拌しながら、1.018gの水素化ナトリウムを徐々に加えた。反応
混合物の外観は10分後に変化した。白色の沈殿が生成しスラリーが濃厚になっ
た。まもなく反応混合物の色が黄色に変化した。60分後、反応混合物は赤色で
あった。6時間後なお、溶液中でフッ素が19FNMRにより検出できた。合計2
4時間後室温で、8.511gの実施例3のPSEPVEを加え、それによって
第二反応混合物を生成させた。第二反応混合物を室温で攪拌した。色相は赤から
黄色に変化した。2時間後CD3CN中における19FNMRによって構造CF2=
CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成が確
認された。実施例10 本実施例においては、反応により発生する水素ガスの容積を時間の関数として
測定するための装置を用いた。装置を図1に示す。磁気攪拌棒、2、を納めた三
口丸底フラスコ、1、の一つの口にフラスコへ固形物を供給するために用いる7
5度の角度を有する固形反応物添加装置SRAD、3、を取り付けた。第二の口
には熱電対検出端、4、をとりつけ、第三の口にはコック、5、をとりつけた。
コック、5、は4cmのTygon(商標)チューブ、6、を経て鉱油を含むA
ldrich Safe−purge(商標)バルブ、7、と連結した。Saf
e−purge(商標)バルブ、7、はゴム管、8、を経由して、水を満たした
600mlビーカー、10、中に倒立させて配置した水を満たした250mlメ
スシリンダー、9、と連結した。フラスコ、1、は磁気攪拌機、11、上に配置
した。操作時に液状反応物は任意の口からフラスコに装入し、SRAD,3,に
は望まれる量の固形反応物を装入し、フラスコ、1、に図に示したような下方に
向けた位置で再び取り付けた。ビーカー、10、には容量の約50%の水を満た
し、一方メスシリンダー、9.には水を完全に満たした。コック、5、を開き、
アダプター,3,を逆に向けて固形反応物をフラスコ中の反応物に送りこみ、そ
れにより反応を開始させた。反応からの水素は発生するに従い、メスシリンダー
から水を排除し、水素発生の速度および全体量を測定するための容積測定手段を
与える。
させたCF3SO2NH2を100mlの無水アセトニトリル中に図1の三口丸底
フラスコ中で溶解した。0.213gの水素化ナトリウムを注意深くSRAD中
に装入した。密閉したフラスコを注意深くドライボックスから取出し、図1の残
りの装置と接続した。すべての接続が完成した後に、反応フラスコへのコックを
開いた。反応混合物を室温で攪拌し、SRADを逆さにして、それによりNaH
をフラスコ中の溶液に供給した。直ちに反応を観察することができた。5分間の
間に80mlのガスが捕集された。反応混合物の温度は23℃から26℃に上昇
した。次の120分間の間にガスの生成はゆるやかになり、74mlのガスがメ
スシリンダー中に捕集された。この期間に反応混合物の外観は変化した。反応混
合物中の微細残査は,攪拌を止めれば容易にフラスコの底に沈降する、より濃厚
な沈殿となった。反応混合物を更に1時間室温で攪拌し、この間に10mlのガ
スが追加捕集された。フラスコをドライボックスに入れ、溶液の試料をNMRに
供した。フッ素は検出されず、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NN
a2への完全な転化が示された。実施例11 過剰のCF3SO2NH2およびNaOHを水中で反応させ、CF3SO2NNa
Hを製造した。水および過剰のCF3SO2NH2を真空下(10-3Torr)7
0℃で除き、残留物を110℃で16時間10-3Torrで乾燥した。実施例1
の手順に従い、ドライボックス内で、磁気攪拌棒を備えた250ml二口丸底フ
ラスコに1.034gのCF3SO2NNaHを装入した。この物質を100ml
の実施例1の無水アセトニトリルに溶解した。三口フラスコを二口フラスコに変
え熱電対を省いた以外は実施例10の手順に従った。反応混合物を室温で攪拌し
、SRADを逆さにして、それによりNaHをフラスコ中の溶液に供給した。直
ちには反応は観察できなかった。最初の150分間には、合計10mlの発生ガ
スが捕集できたのみであった。150分後、ガスの生成が始まった。次の105
分間の間にメスシリンダー中には135mlのガスが追加捕集された。この間に
、反応混合物の外観が変化した。反応混合物中の微細な残査は、攪拌を止めると
容易にフラスコの底に沈降するより濃厚な沈殿となった。反応混合物を更に14
時間室温で攪拌した。この間に10mlのガスが追加捕集された。フラスコをド
ライボックスに入れ、溶液の試料をNMRに供した。フッ素は検出できず、CF 3 SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2への完全な転化が示された。実施例12 実施例11の手順に従いフラスコに0.939gのCF3SO2NHNaを装入
し、これを100mlの無水アセトニトリルに溶解した。0.214gのNaH
をSRADに入れた。図1の残りの装置に連結した後、反応混合物を室温で攪拌
し、SRADを逆さにして、それによりNaHをフラスコ中の溶液に供給した。
直ちには反応は観察できなかった。最初の3時間の間には、合計5mlのガスが
発生したのみであった。次の60分間にはガスの発生が観察され、135mlの
ガスがメスシリンダー中に捕集された。この間に、反応混合物の外観が変化した
。反応混合物中の微細な残査は、攪拌を止めると容易にフラスコの底に沈降する
より濃厚な沈殿となった。ガスの発生速度は約4時間の反応の後大きく減少する
ことが観察された。反応混合物を更に14時間室温で攪拌した。この間に20m
lのガスが追加捕集された。フラスコをドライボックスに入れ、溶液の試料をN
MRに供した。フッ素は検出できず、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3S
O2NNa2への完全な転化が示された。実施例13 実施例11の手順に従い、250ml二口丸底フラスコに0.189gのNa
Hおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル50mlを装入した。
実施例11にならって製造したCF3SO2NHNa0.879gを実施例1にな
らって調製した無水アセトニトリル50mlに溶解し、実施例11のSRAD装
置に代えて備えた滴下漏斗に装入した。必要な連結を行った後、反応混合物を室
温で4時間攪拌した。ガスの生成は観察されなかった。CF3SO2NHNa溶液
を添加し反応混合物を引続き室温で攪拌した。18時間後、合計20mlの発生
ガスが捕集できたのみであった。反応混合物は鮮黄色であり、期待された外観で
はなかった。多量の黄色の沈殿が生成した。反応混合物は廃棄した。
に実施例1にならって調製した無水アセトニトリル75mlを装入した。0.1
89gのNaHをSRAD中に装入した。実施例10のCF3SO2NHNa0.
879gを実施例1にならって調製したアセトニトリル25mlに溶解し、実施
例10の熱電対に代えて備えた滴下漏斗に装入した。必要な接続を行った後に、
反応混合物を室温で攪拌し、NaHを直ちに溶媒に加えた。3時間の間に6ml
のガスが捕集された。CF3SO2NHNa溶液を加え反応混合物を引続き室温で
攪拌した。CF3SO2NHNa添加の1時間45分後にはさらに4mlのガスが
捕集されていた。反応混合物は微黄色に変った。CF3SO2NHNa添加の4時
間後、反応は始まったようであった。一ナトリウム塩溶液添加の6時間40分後
には、添加以来の合計80mlのガスが捕集されていた。反応混合物を更に14
時間30分攪拌した。合計116mlのガスが捕集された。103mlが期待捕
集量であった。フラスコをドライボックスに入れ、溶液からNMR用の試料を採
取した。−80.6ppmにフッ素シグナルの痕跡が検出されたのみであり、C
F3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2への転化が示された。
物を含むこのとき鮮黄色の溶液に加えた。反応混合物はオレンジ色となり、室温
で約15分間攪拌した後、反応混合物は透明となった。微細な沈殿物が生成した
。1時間後NMR試料を採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2 CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。比較例1 実施例1のドライボックス内で、フラスコに0.93gの実施例11からのC
F3SO2NHNa、0.135gのNaH(Aldrich)および20mlの
無水THF(Aldrich;金属Naを加えて蒸留した)を装入した。反応混
合物を4時間室温で攪拌し、次にガラスろ過器(目の細かいもの)を通してろ過
した。ろ液をフラスコに集めドライボックスから取出した。すべての溶媒を真空
下(10-3Torr)で除き、残留物を10-3Torrで24時間65℃に熱し
た。0.862g(5.04mmol)のCF3SO2NHNaが回収され、これ
は出発物質の92.6%に相当した。乾燥物をドライボックスに入れ、50ml
の無水アセトニトリルを加えたが、それはCF3SO2NNa2はTHFに微溶性
であるという疑いがあったからである。物質の大部分はアセトニトリルに溶解し
、痕跡量の固体が溶液中に観察されたのみであった。この残査を分離する試みは
なされなかった。THF中室温では10%未満のCF3SO2NHNaが4時間後
にCF3SO2NNa2に転化したと推定するのが安全であろう。実施例15 実施例11の手順に従い、ドライボックス内で、丸底フラスコに0.866g
の実施例11のCF3SO2NHNaを装入した。この物質を100mlの無水T
HF(Aldrich,金属Naを加えて蒸留し、ドライボックス内でモレキュ
ラーシーブ上に保存した)に溶解した。0.171gのNaHをSRADに装入
した。実施例10により必要な連結を行った後、反応混合物を室温で攪拌し、N
aHを溶液に加えた。目に見える反応は観察できなかった。標準状態において合
計113.3mlの捕集水素が得られればそれは反応完結を示すものと予想され
た。捕集ガスを時間の関数として表1に示した。
色の反応混合物に加えた。室温で10分間攪拌した後、反応混合物は透明となっ
た。微細な沈殿が生成した。1時間後にNMR試料を採取し、製品CF2=CFO
CF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成および過剰
のPSEPVEが示された。実施例16 実施例11の手順に従い、ドライボックス内で、丸底フラスコに0.633g
の実施例11のCF3SO2NHNaを装入した。この物質を実施例1にならって
調製した無水アセトニトリル100mlに溶解した。0.103gのNaHをS
RADに装入した。必要な連結を行った後、反応混合物を攪拌し、フラスコを5
0℃に設定した油浴に浸して加熱した。反応混合物を2時間加熱し、圧力はフラ
スコ内で均等化した。30分間は圧力はバブラーを通して放出されなかった。2
時間加熱した後、NaHを溶液に加えた。20分間は目に見える反応は観察でき
なかった。20分後、ガスが反応混合物から放出された。約83mlのガス放出
が完全な転化に対応すると計算された。
はさらに1時間油浴温度50℃で攪拌したがそれ以上ガスの累積は起らなかった
。反応フラスコをドライボックス内に入れ、白色残査上の透明溶液からNMR試
料を採取した。−80.6ppmにフッ素シグナルの痕跡のみがNMRスペクト
ルのノイズ中に検出され、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2
への転化が示された。
無色の反応混合物に加えた。反応混合物は黄色となり、室温で10分間攪拌した
後、反応混合物は無色となった。微細な沈殿が生成した。1時間後NMR試料を
採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)S
O2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。実施例17 実施例11の手順に従い、フラスコに1.195gのCF3SO2NHNaを装
入し、95mlのTHFおよび5mlの無水アセトニトリルの混合物に溶解した
。0.195gのNaHをSRADに装入した。実施例10の装置の残りに連結
した後、NaHをフラスコ中の反応物に加えた。直ちには反応は観察できなかっ
た。最初の1時間の間には合計4mlのガスが発生したのみであった。次の5時
間の間には、期待される157mlの水素ガスのうち、合計7mlのみが捕集さ
れた。反応混合物を室温で合計25時間攪拌しそれ以上の観察は行わなかった。
この間に160mlのガスが捕集された。
無色の反応混合物に加えた。反応混合物の色は変化せず、そして室温で10分攪
拌した後に反応混合物は透明となった。微細な沈殿が生成した。1時間後NMR
試料を採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(N
a)SO2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。実施例18 実施例1の試薬と装置を用い、ドライボックス内で、丸底フラスコに3.03
3gの昇華させたCF3SO2NH2を装入し、50mlの無水アセトニトリルに
溶解した。1.511gのCaH2(Aldrich;90〜95%)を加えた
。反応混合物を室温で48時間磁気攪拌棒で攪拌した。この期間の後、NMRに
より反応混合物中にフッ素は検知できず、CF3SO2NH2から(CF3SO2N
Ca)2への完全な転化が示された。
温で攪拌した。室温で24時間後製品への転化は観察できなかった。
スろ過器(中程度の目の細かさ)を通してろ過し、溶液を集めたフラスコをドラ
イボックスから取出した。すべての揮発物を真空下(10-3Torr)で除き、
ベージュ色の残留物を10-3Torrで16時間100℃に加熱した。
確認された。 収量は1.729gであった。 CD3CN中における 19FNMR
。
載の方法。
に包含する,請求項6記載の方法。
。
液および(RSO2NH)3-aM”を混合して溶液を生成する、請求項6記載の方
法。
ノマーへ包含させるために適当なモノマーとして有用なスルホニルイミドの製造
におけるイミド化剤としてきわめて有用な二金属スルホニルアミド塩の高収率製
造方法を目的とする。開示される生成物は電池、燃料電池、電解セル、イオン交
換膜、センサー、および電気化学的コンデンサーのような電気化学的用途に有用
である。
イミド化するための方法は当業において公知である。たとえば、DesMart
eau、米国特許第5,463,005号には、式
=1個以上の炭化フッ素基(炭化フッ素エーテルを含む)および/またはスルホ
ニル基、および/またはペルフルオロ非オキシ酸基、Y=ペルフルオロアルキル
またはF,そしてm=0または1である、 の置換されたペルフルオロオレフィンが開示されている。
セトニトリル中における、CF2=CF−OCF2CF2SO2ClのCF3SO2N
HNaとの反応による、モノマー CF2=CF−OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3 の生成が開示されている。
NaHの混合物を室温で4時間反応させることにより製造されるCF3SO2NN
a2が開示されている。XueのCF3SO2NNa2組成物は式
SO2N(Na)SO2CF3を収率4%で生成し、生成物の残りは2種の飽和種
であり、双方共に大量に存在した。
74)99−106、には200℃においてCF3SO2NAg2・NH3から製造
されるCF3SO2NAg2の合成が開示されている。CF3SO2NAg2・NH3
は、水溶液中においてCF3SO2NH2およびAgNO3から、アンモニア水溶液
を滴下して加えながら生成される。
,96.Jahrgang(1972)No.10,582−583には、Rが
ペルフルオロアルキルであるRSO2NH2を合成するための方法が開示されてい
る。
RSO2NMb)3-bM’c(I)、 式中Rはアリール、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロ
ゲン、あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状
の1〜10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキ
ル基である)であり、M’はアルカリ土類金属であり、b=1または2であり、
c=0または1であり、bがそれぞれ1または2でありc=0である時Mはアル
カリ土類またはアルカリ金属であり、b=1かつc=1である時Mはアルカリ金
属であり、但しb=2である時c≠1である、 によって示される二金属スルホニルアミド塩である組成物である。
、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてRはアリール、
フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、あるいはフッ
素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜10炭素を有
し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基である)である
、 を有するスルホニルアミドまたはその一金属スルホニルアミド塩、 および、 少くとも1種の実質的に無水の非プロトン性液を接触させ、 それにより反応混合物を生成し、そして 該反応混合物を反応させて(RSO2NMb)3-bM’cの沈殿を生成させ、そして 該沈殿を該液から分離する、 ことを包含する二金属スルホニルアミド塩の生成方法を提供する。
分を反応させて少くとも1種の生成物を生成することを意味することを意図する
。「反応させる」は、場合により攪拌することおよび/または加熱または冷却す
ることを含んでもよい。
I)は、不飽和および飽和フルオロスルホニルイミドを含み、かつ電気化学的電
池中に用いるのに極めて適当なフルオロスルホニルイミドを包含するペンダント
基を有するイオノマーを含む、スルホニルイミド類の製造において驚くべき高い
効率を有する。特に、リチウムイミドはリチウムおよびリチウムイオン電池にお
いて電解質として機能することができる。本発明以前は、しかしながら、(I)
は、好ましい態様であるCF3SO2NNa2として、背景項に記述したXueの
方法により入手可能であり、これは公知の方法により製造されたCF3SO2NH
Naを室温下THF溶媒中でNaHと混和し4時間攪拌することからなるもので
あった。Xueの生成物は式
のうちぬきんでて最も有用なものは式 CF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3 (IV) の不飽和化合物であるが、これはXueの方法によってはわずか4%の収率で製
造され、大部分の工業的事業のためには小さすぎる量である。不飽和モノマー(
IV)はイオノマーに包含させ電気化学的最終用途において応用する上で相当な
工業的価値をもつ可能性を有する。環状スルホン(III)は当業において公知
の反応によって容易に入手可能である。環状スルホン(III)からモノマー(
IV)を製造する方法を見出すことには相当の誘因がある。
ロフラン(THF)中においてNaHと混和され、CF3SO2NNa2を生成す
る。本発明者はXueの記述に従って行い、通常の分析方法によって、Xueの
方法は10%未満の転化率でCF3SO2NNa2を生成し、残りの反応生成物の
大部分は未転化の出発物質であることを確認した。
少くとも1種のアルカリまたはアルカリ土類金属水素化物および非プロトン性液
と接触させて、50%から好ましい100%までの間の任意の望まれる転化率ま
で反応させることが許される反応混合物を生成することにより、Xueの方法に
おけるよりもはるかに高い純度、すなわち50%を越える、好ましくは90%を
越える、最も好ましくは95%を越える純度で二金属スルホニルアミド塩(I)
を製造することができることを見出した。スルホニルアミドまたはその一金属塩
(II)においては、a=1または2であり、a=1である時M”はアルカリ土
類金属であり、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてR
はアリール、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、
あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜
10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基で
ある)である。水素化物は1種以上のアルカリまたはアルカリ土類水素化物の混
合物、またはアルカリおよびアルカリ土類水素化物の混合物であってよい。もし
それが好まれるならば、反応は異なった水素化物を異なった時期に反応容器に加
えて段階的に進めてもよい。
あり、水素化物は好ましくは水素化ナトリウムである。CF3SO2NH2が好ま
しい出発物質である。好ましい非プロトン性液はアセトニトリルである。好まし
くは、CF3SO2NNa2を生成する反応は、出発物質の一方が完全に消費され
反応が停止するまで継続する。より好ましくは、反応が終了した時にいずれかの
出発物質の痕跡量のみが残るように化学量論的な調節を行う。水素化物は好まし
くは化学量論的量よりも僅かに少なく加える。
(I)を製造する方法において用いられる非プロトン性溶媒に可溶性であるが、
二金属スルホニルアミド塩(I)そのものはそうではない。この溶解度の差を利
用し反応生成物を反応混合物から分離して、スルホニルアミド塩を少くとも50
モル%、好ましくは少くとも90モル%、最も好ましくは少くとも95モル%包
含する組成が得られ、その塩は上記で定義した式(RSO2NMb)3-bM’(I
)により示される二金属スルホニルアミド塩である。ろ過、遠心分離、および蒸
留を含む、固形物を液体から分離するための当業において公知の任意の便利な方
法を用いることができる。
はこれは必ずしも実用的ではない。純アセトニトリル中においては、100%の
転化が室温下約4時間で達成される。しかしながら、純THF中においては10
0%の転化には6日間の反応を要する。後者の場合、反応物が完全に反応する以
前に反応生成物を分離することが望まれるかもしれない。上述の溶解度差に基く
分離法は、転化率が低い段階で二金属スルホニルアミド塩(I)を高純度で単離
するための実用的方法を提供する。
、フッ化スルホニルまたは環状スルホンからイミドを製造する際の(I)の使用
に対しては大きな障害にならないことが見出されている。それが不可欠ではない
が、本発明の方法において好まれるCF3SO2NNa2は実質的にNaHによる
汚染をうけない。これはその製造の際に僅かに化学量論量より少ない量のNaH
を使用し、これによって反応が転化完了に到達した際にNaHが消費し尽くされ
るであろうことを確保することによって達成される。可溶性反応中間体CF3S
O2NHNaの過剰量は、好ましくは新しい溶媒を一定量用い洗浄/ろ過を繰返
すことにより容易に分離される。
順序で混和してよいが、しかし溶液を生成するためにスルホニルアミドまたはそ
の一金属塩(II)をまず非プロトン性液と混合して、溶液が生成された後続い
て水素化物を添加してスラリーを生成することが好ましいことが見出された。第
一段階として水素化物を非プロトン性溶媒と混合する方法は、貧弱な反応すなわ
ち期待よりも転化がおそい結果となった。
性液の融点と沸点の間にあるであろう。本発明の実施においては、本発明の方法
を室温で実行すれば十分であることが見出されている。しかしながら、やや温度
を上げればより速い反応が得られる。本発明の最も好ましい態様においては、ア
セトニトリルが溶媒として0℃〜80℃、好ましくは室温〜80℃、最も好まし
くは室温〜60℃の温度で用いられる。
無水であるべきである。過剰の水は反応を逆進行させ、たとえばCF3SO2NH
NaおよびNaOHを生成し、イミドではなくスルホナートを製造する経路を提
供する。好ましい態様においては、500PPM以下の含水量を有するアセトニ
トリルを用いれば十分であり、50PPM以下の水含有量であればより好ましい
ことが見出されている。アセトニトリルは吸湿性が強いので、取扱いにおいては
雰囲気からの水汚染を避けるよう注意を払うべきである。
るべきである。25ppmの水蒸気濃度は極めて好適であることが見出されてい
る。より高い水蒸気濃度レベルも許容しうるが、雰囲気の水蒸気濃度がより高い
ほど、後続の反応の間に起る汚染がより大きくなることを理解すべきである。一
般則としては、どのような形態であれ、水分は少ないほどよい。
濃度を有する無水の雰囲気をいう。それは非酸化性の雰囲気を意味することを意
図しない。すなわち、本発明における反応は乾燥窒素または他の化学的不活性ガ
ス中と同様に乾燥空気中でも実施することができる。しかしながら、乾燥窒素ガ
スが好ましい。
中でアセトニトリル中に5〜10重量%の範囲の濃度で溶解する。より高濃度で
は、不溶性のCF3SO2NNa2製品が生成し始めるに従い、これがディスパー
ジョンを形成するかもしれず、よい攪拌を維持することがより困難になるかもし
れない。それゆえ、約10重量%を超える濃度においては、単純な攪拌よりも、
超音波攪拌、またはMicrofluidics,Inc.,Newton,M
Aから市販されているMicroFluidizer(商標)を用いて達成され
うるようなミクロ流動化のような他の型式の攪拌が好ましいかもしれない。
攪拌を継続する。当業において公知の任意の便利な方法により測定される、水素
ガス発生速度が反応の効果的指標であることが見出されている。水素ガス流の停
止は反応の完了を示す。水素ガス発生速度測定のための適当な装置を図1に示し
、下記に説明を行う。
量論量のNaHよりも僅かに過剰の添加は、CF3SO2NH2、またはこれに代
わるCF3SO2NHNaからCF3SO2NNa2への完全な転化を確保する。し
かしながらこの場合、そのようにして製造されたCF3SO2NNa2はなお不溶
性のNaHで汚染されたままであり(残存NaHは本発明のCF3SO2NNa2
の所期の用途においては問題を生ずるようには思われないが)このNaHから分
離するのは困難である。一方もし目標がもっとも高純度のCF3SO2NNa2を
極力得ようとするものであるならば、NaHがすべて消費されることを確保する
ように、化学量論量より低い、僅かに不足量のNaHを用いることができる。不
足量のNaHを用いることはCF3SO2NH2またはCF3SO2NHNaからの
、完全より低いCF3SO2NNa2への転化という結果をもたらす。可溶性の残
存CF3SO2NH2またはCF3SO2NHNaは、不溶性のCF3SO2NNa2か
ら容易に洗い去られる。
当な温度はその具体的な組成に依存する。好まれるCF3SO2NNa2は、好ま
しくは80℃を越えない、最も好ましくは65℃を越えない温度で乾燥すべきで
ある。好まれるCF3SO2NNa2を含む本発明の組成物のあるものは、分解閾
値まで加熱されたときに激しい分解を起すことが観察されている。この化合物は
水分に敏感であり、無水条件下で扱うべきである。この物質には激しい自然分解
の強い可能性がある。室温における自然分解が観察されている。この物質を決し
て乾燥状態で扱わないことが強く推奨される。
ホニルアミド(II)1モルは水素化物2モルと混和されて二金属スルホニルア
ミド塩1モルに完全に転化する。反応は第1段階でアミド(II)からその一金
属塩(II)への転化をもたらすように進み、続いて二金属スルホニルアミド塩
(I)を生成する追加的反応が起る。すなわち一金属塩(II)はアミド(II
)が出発物質として用いられたときに生成する中間体である。
能であり、本発明の方法において出発物質として用いることができる。
の効率を妨げるとは考えられていない一方、残留一金属アミド/塩は不活性では
なく、相当な妨害作用を及ぼすが、Rがフェニル基である場合は例外である。き
わめて高感受性の不飽和基を有する化合物を含むフッ化スルホニルをイミド化す
る一定の場合に、PhSO2NHNaは本発明のCF3SO2NNa2と同様の挙動
をとることが見出されており、二重結合を攻撃しない。
を包含する。アセトニトリルは他の非プロトン性溶媒よりも相当大幅に転化を促
進することが見出されている。純アセトニトリル中では、本質的に定量的な転化
が約4時間で達成される。THF中わずか5%のアセトニトリルの存在下、本質
的に定量的な転化が約25時間で達成される。これらの結果はXueが記述した
条件下で必要とされる6日間と著しい対照をなす。
高い転化率には至るであろうが、溶媒の選択が転化の速度に影響することが見出
されている。アセトニトリルがきわめて好ましい。他の脂肪族および芳香族ニト
リルは、適当ではあっても、Xueが用いたTHFより特に優れているようには
みえないが、しかしTHFの代替用に用いることができる。適当なニトリルとし
ては、より高級なアルキルニトリル、アジポニトリルのようなジニトリル、ベン
ゾニトリル、などが含まれる。他の適当な溶媒としては、エーテル類、ジメチル ホルムアミド( DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO),ジメチルアセト アミド( DMAC),およびアミド類が含まれる。適当な溶媒の組合せもまた本
発明の実施のために適当である。
成物を提供する。
度の形は、続いて以下に例示する各種のイミド化反応を実施し純粋な製品を高収
率で生成するために適する。イミド化された製品の純度は本発明により製造され
た(I)の純度に直接依存する。本発明に記述されたいずれの製造法も、95%
を越える純度で(I)を提供することができる。
性溶媒およびスルホニルアミドまたはその一金属塩(RSO2NH)3-aM”と接
触させ、それによって反応混合物を生成するが、式中a=1または2であり、a
=1である時M”はアルカリ土類金属であり、a=2である時M”はアルカリ金
属または水素であり、そしてRはアリール、フルオロアリール、またはXCF2
−(ここでXはH、ハロゲン、あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されて
いない直鎖状または環状の1〜10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル
酸素で置換されたアルキル基である)である。好ましくは水素化物は水素化ナト
リウムであり、M”は水素であり、そしてRは1〜4炭素を有するペルフルオロ
アルキルである。最も好ましくは、RはCF3−である。本法においては、Rが
より大きいほど、反応はより遅く転化速度はより低い。
含む、アミド塩を形成する金属の混合物を含んでもよい。すなわち、例えば、も
し2モルのCF3SO2NH2を1モルのCaH2と、続いて2モルのNaHと混和
したならば、得られる生成物は(CF3SO2NNa)2Caを包含するであろう
。本法においては他の多くの金属混合物を得ることができ、方法にとり入れられ
る。
間の温度で攪拌される。好ましい態様においては、室温で十分であることが見出
されている。混合物は少くとも約50%の転化率に達するのに必要な時間反応さ
せる。転化率は、当業において公知の任意の方法により発生する水素ガスの容積
を測定することにより便利に測定される。好ましくは反応は、もはや水素ガスの
発生が観察されなくなり、反応の完結が示されるまで進行させる。過剰のNaH
が用いられる一つの態様においては、この点は、NMRによって溶媒中のフッ素
シグナルが検知できなくなる点に相当することが見出されている。
の残余の出発物質から、通常洗浄およびろ過の組合せによって分離する。本発明
の実施においてCF3SO2NNa2はTHFのようなエーテル溶媒には僅かな可
溶性を示すが,好まれる溶媒であるアセトニトリル中にはほとんど不溶であるこ
とが見出されている。それゆえ分離を容易にするためにアセトニトリルはさらに
好ましい。
O2NNa2モル濃度を有する好ましい組成物は、フッ化スルホニル含有フッ素化
化合物からイミドを生成することに加えてフルオロ環状スルホンからきわめて望
ましいフルオロモノマーを生成する目的に、驚くほど好適である。CF3SO2N
Na2組成物はフッ化スルホニル官能性を有する広い範囲の各種不飽和化合物を
二重結合を保護する必要なしに対応するナトリウムイミドに転換しうる。すなわ
ち、それらから重合可能なイオン性モノマーが1段階反応で製造できる。このイ
オン性モノマーは、フッ化ビニリデンとコポリマーを生成し、続いてリチウムイ
ミド型にイオン交換して、リチウムおよびリチウムイオン電池に用いるために特
に好適な固体ポリマー電解質を生成するために特に有用である。
ニル官能性を有するポリマーを対応するナトリウムイミドに転換する場合にも有
用である。特に驚くべき様相においては、部分フッ素化されたモノマー単位を包
含する、非常に特に、フッ化ビニリデンモノマー単位をフッ化フルオロビニルエ
ーテルスルホニル(fluorovinylether sulfonyl fluoride)モノマー単位と組合
せて有するポリマーを、非常に反応性が高い主鎖(backbone)が攻撃を受けるこ
となく、対応するイミドに転換することができる。これはこの反応を実施するた
めの唯一の方法を示している。フッ化ビニリデンモノマー単位を有するポリマー
に対して、フッ化スルホニルのイミド化を、ポリマー主鎖への攻撃なしに実施す
ることができる公知の方法はない。
的に適した転化速度で高転化率かつ高純度で製造する上で極めて効果的である。
本発明は以下の具体的態様においてさらに例示を行う。
rtland,Oregon、(TCI)から購入し、乾燥し、約0.1Pa( 10-3Torr)の真空下、水冷(〜20℃)コールドフィンガー(cold-finge
r)および80℃の油浴を用い、昇華を二サイクル行って精製した。無水のアセ
トニトリルはEM Science Gibbstown,New Jerse
yから購入し、乾燥状態を確保するためP2O5とスラリー化して蒸留し、ドライ
ボックス中モレキュラーシーブ上で、使用時まで保管した。水素化ナトリウム(
95%)はAldrich Chemicalから購入した。
tmosphere Company,Hawthorne,Californ
ia)内で、丸底フラスコに30.003gの昇華させたCF3SO2NH2およ
び750mlの乾燥アセトニトリルを装入した。反応混合物を磁気攪拌棒で攪拌
しながら9.003gの水素化ナトリウムを60分間かけて徐々に加えた。反応
混合物の温度は添加過程で21.6℃から50.5℃に上昇した。混合物を室温
で20時間攪拌した。4〜5時間後反応媒体は不透明で「クリーム状」の外観を
呈し、水素の発生を示すそれ以上の発泡は観察されなかった。
通してろ過した。白色固体を100mlの無水アセトニトリルで3回洗浄し、ろ
過器からシュレンクフラスコに移し、なおドライボックス内で真空下1Pa(1
0-2Torr)室温で5時間乾燥した。ろ液の約10%がろ過器からシュレンク
フラスコへ移す際に失われた。シュレンクフラスコを密閉し、ドライボックスか
ら出して油ポンプ真空下0.1Pa(10-3Torr)室温でさらに15時間真
空状態においた。次にシュレンクフラスコを50℃に設定した油浴に浸して4時
間保持し、そして浴を65℃に加熱し、シュレンクフラスコをその中にさらに2
0時間油ポンプ真空下0.1Pa(10-3Torr)におきながら保持した。こ
の後、CF3SO2NNa2はドライボックス内でのみ扱った。
しながら分解した。実施例2 実施例1のドライボックス内で、フラスコにMeu゜doerffer et
al、前掲、の方法によりC4F9SO2FおよびNH3から製造したC4F9SO 2 NH25.142gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル10
0mlを装入した。0.784gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐
々に加えた。混合物を室温で24時間攪拌し観察は行わなかった。不溶性のC4
F9SO2NNa2がフラスコの底に沈殿していた。反応混合物をガラスろ過器(
目の細いもの)を通してろ過し、白色残留物を50mlの無水アセトニトリルで
3回洗浄した。残留物をろ過器から集め、シュレンクフラスコに入れた。この後
、その物質をドライボックスから取出して油ポンプ真空下0.1Pa(10-3T
orr)24時間65℃の油浴温度で乾燥した。C4F9SO2NNa2はドライボ
ックス中でのみ扱った。4.37gの生成物が単離された。実施例3 実施例1の試薬および装置を用い、ドライボックス内で3.123gの昇華さ
せたCF3SO2NH2を100mlの無水アセトニトリルに丸底フラスコ中で溶
解した。1.127gの水素化ナトリウムを徐々に加え第一反応混合物を生成し
た。水素化ナトリウムの添加は第一反応混合物を室温で磁気攪拌棒で攪拌しなが
ら10分かけて行った。3時間後、溶液中のフッ素は19FNMRにより検出され
ず、CF3SO2NH2からCF3SO2NNa2への完全な転化が示され、それによ
ってCF3SO2NNa2およびアセトニトリルに若干の残余のNaHが加わった
混合物が生成した。
よって製造したCF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2F(PSE
PVE)をP2O5とスラリー化し、蒸留した。10.002gのこのように処理
したPSEPVEを、上記により製造したCF3SO2NNa2とアセトニトリル
の混合物に加えて第二反応混合物を生成した。第二反応混合物を室温で攪拌した
。10分後、混合物は透明となってCF3SO2NNa2が完全に反応したことが
示され、その後僅かに曇りNaF副生物の沈殿生成が示された。30分後フッ素
NMRによりPSEPVEのイミド化形の高い濃度が確認された。反応した混合
物を遠心分離し、ガラスろ過器(中程度の目の細かさ)を通してろ過した。残留
物を100mlの無水アセトニトリルで洗浄した。すべての揮発分を0.1Pa ( 10-3Torr)の真空下室温で除き、僅かにベージュ色の残留物を0.1P a( 10-3Torr)で16時間110℃に加熱した。収量は9.494gであ
った。
OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3が確認された。 CD3CN/Freon−11中の19 FNMR
Meu゜doerffer et al、前掲、の方法により製造したC4H9S
O2NH25.027gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル1
00mlを装入した。0.890gの水素化ナトリウム(Aldrich)を徐
々に加えて第一反応混合物を生成した。NaHの添加は室温で反応混合物を磁気
攪拌棒で攪拌しながら10分間かけて行った。22時間の攪拌後、19FNMRに
より溶液中のフッ素は検知できず、完全な転化が示され、これにより若干の残余
のNaHで汚染された、アセトニトリル中のC4F9SO2NNa2の混合物が生成
した。
アセトニトリルの混合物に加え第二反応混合物を生成した。第二反応混合物を室
温で攪拌した。10分後、混合物は透明となり、C4H9SO2NNa2の完全な反
応が示され、次に僅かに曇ってNaF副生物の沈殿生成が示された。30分後に
測定した反応混合物のNMRによりPSEPVEのイミド化形が高濃度で存在す
ることが示された。反応混合物を遠心分離しガラスろ過器(中程度の目の細かさ
)を通してろ過した。残留物を100mlの無水アセトニトリルで洗浄した。真
空下すべての揮発分を除き、わずかにベージュ色の残留物を0.1Pa(10-3 Torr)で16時間110℃に加熱した。収量は8.358gであった。
H23.051gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル100
mlを装入した。1.068gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐々
に加えた。混合物を室温で26時間ドライボックス内で攪拌し、フッ素NMRに
よりフッ素が検知されなくなるまで定期的に検査を行った。3.27gのC6H5 SO2FをAldrichから受入れたままで用いフラスコに加えた。このよう
にして生成した反応混合物を室温で144時間攪拌した。反応混合物を遠心分離
し、すべての揮発分を反応溶液から除いた。残留物を110℃で24時間0.1 Pa( 10-3Torr)で乾燥した。残留物を100mlの無水アセトニトリル
に再溶解し、ろ紙でろ過した。すべての揮発分を溶液から除いた。残留物を11
0℃で16時間0.1Pa(10-3Torr)で乾燥した。
a)SO2CF3が確認された。収量は4.284gであった。 CD3CN中の19 FNMR:−79.9ppm(CF3、3F) CD3CN中の1 HNMR: 7.90ppm(2H),7.54ppm(3H)
MS:ネガティブエレクトロンスプレー;288.09,M−Na実施例6 実施例1にならい、丸底フラスコに実施例1にならって製造したCF3SO2N
H23.082gおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル100
mlを装入した。1.134gのNaH(Aldrich)を5分間かけて徐々
に加えた。混合物を室温で16時間ドライボックス内で攪拌した。NMRにより
フッ素は検知できなかった。2.025gのCH3SO2F(Aldrich、受
入れたままのもの)を加えた。このようにして生成した反応混合物を室温で2時
間攪拌した。反応混合物を遠心分離し、すべての揮発分を除いた。残留物を11
0℃で24時間10-3Torrで乾燥した。残留物を100mlの無水アセトニ
トリルに再溶解し、ろ紙でろ過した。すべての揮発分を溶液から除いた。残留物
を110℃で16時間10-3Torrで乾燥した。収量は4.20gであった。
Na)SO2CF3が確認された。 CD3CN中の19 FNMR:−79.7ppm(CF3、3F) CD3CN中の1 HNMR: 2.966ppm(3H)MS :ネガティブエレクトロンスプレー;226.06,M−Na実施例7 Aldrichから受入れたTHFに金属ナトリウムを加えて還流し、蒸留し
て、無水THFを調製した。実施例1にならい、実施例1において製造したCF 3 SO2NNa20.646gをこのようにして調製した無水THF50ml中に
懸濁した。環状スルホン
stryから購入した。この受入れた物質を多重回転帯蒸留(multiple spinnin
g band distillation)で処理し、P2O5から凝縮させた。懸濁液を磁気攪拌棒
で攪拌しながらこのように処理した環状スルホン0.900gを加えた。反応混
合物は透明となりCF3SO2NNa2が完全に反応したことが示され、そして微
粉が沈殿を始めNaF副生物の生成を示した。30分後、d8−THF中の19F
NMRにより構造CF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3が確認さ
れた。
て傾斜した。すべての揮発分を真空下で除き、微黄色の残留物を100℃で24
時間0.1Pa(10-3Torr)の油ポンプ真空下で乾燥した。収量は1.0
57gであった。
ら0.981gの実施例7の環状スルホンを室温で加えた。次の2〜3時間のう
ちに反応混合物は透明となり、微粉が沈殿を始めた。120分後に測定したd8
−THF中の19FNMRはCF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF2 CF2CF2CF3 の生成を示した。
て傾斜した。すべての揮発分を真空下で除き、微黄色の残留物を100℃で24
時間0.1Pa(10-3Torr)の油ポンプ真空で乾燥した。生成物は1.6
85gのCF2=CFOCF2CF2SO2N(Na)SO2CF2CF2CF2CF3
であった。 CD3CN中における19FNMR
燥した。実施例1の試薬および設備を用い、ドライボックス内で3.008gの
昇華させたCF3SO2NH2を90mlの乾燥させたベンゾニトリルに丸底フラ
スコ中で溶解した。第一反応混合物を生成するために、反応混合物を室温で磁気
攪拌棒で攪拌しながら、1.018gの水素化ナトリウムを徐々に加えた。反応
混合物の外観は10分後に変化した。白色の沈殿が生成しスラリーが濃厚になっ
た。まもなく反応混合物の色が黄色に変化した。60分後、反応混合物は赤色で
あった。6時間後なお、溶液中でフッ素が19FNMRにより検出できた。合計2
4時間後室温で、8.511gの実施例3のPSEPVEを加え、それによって
第二反応混合物を生成させた。第二反応混合物を室温で攪拌した。色相は赤から
黄色に変化した。2時間後CD3CN中における19FNMRによって構造CF2=
CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成が確
認された。実施例10 本実施例においては、反応により発生する水素ガスの容積を時間の関数として
測定するための装置を用いた。装置を図1に示す。磁気攪拌棒、2、を納めた三
口丸底フラスコ、1、の一つの口にフラスコへ固形物を供給するために用いる7
5度の角度を有する固形反応物添加装置SRAD、3、を取り付けた。第二の口
には熱電対検出端、4、をとりつけ、第三の口にはコック、5、をとりつけた。
コック、5、は4cmのTygon(商標)チューブ、6、を経て鉱油を含むA
ldrich Safe−purge(商標)バルブ、7、と連結した。Saf
e−purge(商標)バルブ、7、はゴム管、8、を経由して、水を満たした
600mlビーカー、10、中に倒立させて配置した水を満たした250mlメ
スシリンダー、9、と連結した。フラスコ、1、は磁気攪拌機、11、上に配置
した。操作時に液状反応物は任意の口からフラスコに装入し、SRAD,3,に
は望まれる量の固形反応物を装入し、フラスコ、1、に図に示したような下方に
向けた位置で再び取り付けた。ビーカー、10、には容量の約50%の水を満た
し、一方メスシリンダー、9.には水を完全に満たした。コック、5、を開き、
アダプター,3,を逆に向けて固形反応物をフラスコ中の反応物に送りこみ、そ
れにより反応を開始させた。反応からの水素は発生するに従い、メスシリンダー
から水を排除し、水素発生の速度および全体量を測定するための容積測定手段を
与える。
させたCF3SO2NH2を100mlの無水アセトニトリル中に図1の三口丸底
フラスコ中で溶解した。0.213gの水素化ナトリウムを注意深くSRAD中
に装入した。密閉したフラスコを注意深くドライボックスから取出し、図1の残
りの装置と接続した。すべての接続が完成した後に、反応フラスコへのコックを
開いた。反応混合物を室温で攪拌し、SRADを逆さにして、それによりNaH
をフラスコ中の溶液に供給した。直ちに反応を観察することができた。5分間の
間に80mlのガスが捕集された。反応混合物の温度は23℃から26℃に上昇
した。次の120分間の間にガスの生成はゆるやかになり、74mlのガスがメ
スシリンダー中に捕集された。この期間に反応混合物の外観は変化した。反応混
合物中の微細残査は,攪拌を止めれば容易にフラスコの底に沈降する、より濃厚
な沈殿となった。反応混合物を更に1時間室温で攪拌し、この間に10mlのガ
スが追加捕集された。フラスコをドライボックスに入れ、溶液の試料をNMRに
供した。フッ素は検出されず、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NN
a2への完全な転化が示された。実施例11 過剰のCF3SO2NH2およびNaOHを水中で反応させ、CF3SO2NNa
Hを製造した。水および過剰のCF3SO2NH2を0.1Pa(10-3Torr
)の真空下70℃で除き、残留物を110℃で16時間0.1Pa(10-3To
rr)で乾燥した。実施例1の手順に従い、ドライボックス内で、磁気攪拌棒を
備えた250ml二口丸底フラスコに1.034gのCF3SO2NNaHを装入
した。この物質を100mlの実施例1の無水アセトニトリルに溶解した。三口
フラスコを二口フラスコに変え熱電対を省いた以外は実施例10の手順に従った
。反応混合物を室温で攪拌し、SRADを逆さにして、それによりNaHをフラ
スコ中の溶液に供給した。直ちには反応は観察できなかった。最初の150分間
には、合計10mlの発生ガスが捕集できたのみであった。150分後、ガスの
生成が始まった。次の105分間の間にメスシリンダー中には135mlのガス
が追加捕集された。この間に、反応混合物の外観が変化した。反応混合物中の微
細な残査は、攪拌を止めると容易にフラスコの底に沈降するより濃厚な沈殿とな
った。反応混合物を更に14時間室温で攪拌した。この間に10mlのガスが追
加捕集された。フラスコをドライボックスに入れ、溶液の試料をNMRに供した
。フッ素は検出できず、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2へ
の完全な転化が示された。実施例12 実施例11の手順に従いフラスコに0.939gのCF3SO2NHNaを装入
し、これを100mlの無水アセトニトリルに溶解した。0.214gのNaH
をSRADに入れた。図1の残りの装置に連結した後、反応混合物を室温で攪拌
し、SRADを逆さにして、それによりNaHをフラスコ中の溶液に供給した。
直ちには反応は観察できなかった。最初の3時間の間には、合計5mlのガスが
発生したのみであった。次の60分間にはガスの発生が観察され、135mlの
ガスがメスシリンダー中に捕集された。この間に、反応混合物の外観が変化した
。反応混合物中の微細な残査は、攪拌を止めると容易にフラスコの底に沈降する
より濃厚な沈殿となった。ガスの発生速度は約4時間の反応の後大きく減少する
ことが観察された。反応混合物を更に14時間室温で攪拌した。この間に20m
lのガスが追加捕集された。フラスコをドライボックスに入れ、溶液の試料をN
MRに供した。フッ素は検出できず、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3S
O2NNa2への完全な転化が示された。実施例13 実施例11の手順に従い、250ml二口丸底フラスコに0.189gのNa
Hおよび実施例1にならって調製した無水アセトニトリル50mlを装入した。
実施例11にならって製造したCF3SO2NHNa0.879gを実施例1にな
らって調製した無水アセトニトリル50mlに溶解し、実施例11のSRAD装
置に代えて備えた滴下漏斗に装入した。必要な連結を行った後、反応混合物を室
温で4時間攪拌した。ガスの生成は観察されなかった。CF3SO2NHNa溶液
を添加し反応混合物を引続き室温で攪拌した。18時間後、合計20mlの発生
ガスが捕集できたのみであった。反応混合物は鮮黄色であり、期待された外観で
はなかった。多量の黄色の沈殿が生成した。反応混合物は廃棄した。
に実施例1にならって調製した無水アセトニトリル75mlを装入した。0.1
89gのNaHをSRAD中に装入した。実施例10のCF3SO2NHNa0.
879gを実施例1にならって調製したアセトニトリル25mlに溶解し、実施
例10の熱電対に代えて備えた滴下漏斗に装入した。必要な接続を行った後に、
反応混合物を室温で攪拌し、NaHを直ちに溶媒に加えた。3時間の間に6ml
のガスが捕集された。CF3SO2NHNa溶液を加え反応混合物を引続き室温で
攪拌した。CF3SO2NHNa添加の1時間45分後にはさらに4mlのガスが
捕集されていた。反応混合物は微黄色に変った。CF3SO2NHNa添加の4時
間後、反応は始まったようであった。一ナトリウム塩溶液添加の6時間40分後
には、添加以来の合計80mlのガスが捕集されていた。反応混合物を更に14
時間30分攪拌した。合計116mlのガスが捕集された。103mlが期待捕
集量であった。フラスコをドライボックスに入れ、溶液からNMR用の試料を採
取した。−80.6ppmにフッ素シグナルの痕跡が検出されたのみであり、C
F3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2への転化が示された。
物を含むこのとき鮮黄色の溶液に加えた。反応混合物はオレンジ色となり、室温
で約15分間攪拌した後、反応混合物は透明となった。微細な沈殿物が生成した
。1時間後NMR試料を採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2 CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。比較例1 実施例1のドライボックス内で、フラスコに0.93gの実施例11からのC
F3SO2NHNa、0.135gのNaH(Aldrich)および20mlの
無水THF(Aldrich;金属Naを加えて蒸留した)を装入した。反応混
合物を4時間室温で攪拌し、次にガラスろ過器(目の細かいもの)を通してろ過
した。ろ液をフラスコに集めドライボックスから取出した。すべての溶媒を真空
下0.1Pa(10-3Torr)で除き、残留物を0.1Pa(10-3Torr ) で24時間65℃に熱した。0.862g(5.04mmol)のCF3SO2 NHNaが回収され、これは出発物質の92.6%に相当した。乾燥物をドライ
ボックスに入れ、50mlの無水アセトニトリルを加えたが、それはCF3SO2 NNa2はTHFに微溶性であるという疑いがあったからである。物質の大部分
はアセトニトリルに溶解し、痕跡量の固体が溶液中に観察されたのみであった。
この残査を分離する試みはなされなかった。THF中室温では10%未満のCF 3 SO2NHNaが4時間後にCF3SO2NNa2に転化したと推定するのが安全
であろう。実施例15 実施例11の手順に従い、ドライボックス内で、丸底フラスコに0.866g
の実施例11のCF3SO2NHNaを装入した。この物質を100mlの無水T
HF(Aldrich,金属Naを加えて蒸留し、ドライボックス内でモレキュ
ラーシーブ上に保存した)に溶解した。0.171gのNaHをSRADに装入
した。実施例10により必要な連結を行った後、反応混合物を室温で攪拌し、N
aHを溶液に加えた。目に見える反応は観察できなかった。標準状態において合
計113.3mlの捕集水素が得られればそれは反応完結を示すものと予想され
た。捕集ガスを時間の関数として表1に示した。
色の反応混合物に加えた。室温で10分間攪拌した後、反応混合物は透明となっ
た。微細な沈殿が生成した。1時間後にNMR試料を採取し、製品CF2=CFO
CF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)SO2CF3の生成および過剰
のPSEPVEが示された。実施例16 実施例11の手順に従い、ドライボックス内で、丸底フラスコに0.633g
の実施例11のCF3SO2NHNaを装入した。この物質を実施例1にならって
調製した無水アセトニトリル100mlに溶解した。0.103gのNaHをS
RADに装入した。必要な連結を行った後、反応混合物を攪拌し、フラスコを5
0℃に設定した油浴に浸して加熱した。反応混合物を2時間加熱し、圧力はフラ
スコ内で均等化した。30分間は圧力はバブラーを通して放出されなかった。2
時間加熱した後、NaHを溶液に加えた。20分間は目に見える反応は観察でき
なかった。20分後、ガスが反応混合物から放出された。約83mlのガス放出
が完全な転化に対応すると計算された。
はさらに1時間油浴温度50℃で攪拌したがそれ以上ガスの累積は起らなかった
。反応フラスコをドライボックス内に入れ、白色残査上の透明溶液からNMR試
料を採取した。−80.6ppmにフッ素シグナルの痕跡のみがNMRスペクト
ルのノイズ中に検出され、CF3SO2NHNaから不溶性のCF3SO2NNa2
への転化が示された。
無色の反応混合物に加えた。反応混合物は黄色となり、室温で10分間攪拌した
後、反応混合物は無色となった。微細な沈殿が生成した。1時間後NMR試料を
採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(Na)S
O2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。実施例17 実施例11の手順に従い、フラスコに1.195gのCF3SO2NHNaを装
入し、95mlのTHFおよび5mlの無水アセトニトリルの混合物に溶解した
。0.195gのNaHをSRADに装入した。実施例10の装置の残りに連結
した後、NaHをフラスコ中の反応物に加えた。直ちには反応は観察できなかっ
た。最初の1時間の間には合計4mlのガスが発生したのみであった。次の5時
間の間には、期待される157mlの水素ガスのうち、合計7mlのみが捕集さ
れた。反応混合物を室温で合計25時間攪拌しそれ以上の観察は行わなかった。
この間に160mlのガスが捕集された。
無色の反応混合物に加えた。反応混合物の色は変化せず、そして室温で10分攪
拌した後に反応混合物は透明となった。微細な沈殿が生成した。1時間後NMR
試料を採取し、製品CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2SO2N(N
a)SO2CF3の生成および過剰のPSEPVEが示された。実施例18 実施例1の試薬と装置を用い、ドライボックス内で、丸底フラスコに3.03
3gの昇華させたCF3SO2NH2を装入し、50mlの無水アセトニトリルに
溶解した。1.511gのCaH2(Aldrich;90〜95%)を加えた
。反応混合物を室温で48時間磁気攪拌棒で攪拌した。この期間の後、NMRに
より反応混合物中にフッ素は検知できず、CF3SO2NH2から(CF3SO2N
Ca)2への完全な転化が示された。
温で攪拌した。室温で24時間後製品への転化は観察できなかった。
スろ過器(中程度の目の細かさ)を通してろ過し、溶液を集めたフラスコをドラ
イボックスから取出した。すべての揮発物を真空下0.1Pa(10-3Torr ) で除き、ベージュ色の残留物を0.1Pa(10-3Torr)で16時間10
0℃に加熱した。
確認された。 収量は1.729gであった。 CD3CN中における 19FNMR
。
Claims (23)
- 【請求項1】 スルホニルアミド塩を包含し、該塩がその少くとも50モル
%は、式(RSO2NMb)3-bM’c 式中Rはアリール、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロ
ゲン、あるいはフッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状
の1〜10炭素を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキ
ル基である)であり、M’はアルカリ土類金属であり、b=1または2であり、
c=0または1であり、bがそれぞれ1または2でありc=0である時Mはアル
カリ土類またはアルカリ金属であり、b=1かつc=1である時Mはアルカリ金
属であり、但しb=2である時c≠1である、 によって示されるスルホニルアミド塩である組成物。 - 【請求項2】 該スルホニルアミド塩の少くとも90モル%が式(RSO2
NMb)3-bM’cによって示される、請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 Rがペルフルオロアルキルである、請求項1記載の組成物。
- 【請求項4】 Rがトリフルオロメチルである、請求項3記載の組成物。
- 【請求項5】 MがNaでありb=2である、請求項1記載の組成物。
- 【請求項6】 不活性雰囲気中で、 少くとも1種のアルカリまたはアルカリ土類水素化物、 式 (RSO2NH)3-aM” (II) 式中a=1または2であり、a=1である時M”はアルカリ土類金属であ り、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてRはアリール
、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、あるいはフ
ッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜10炭素を
有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基である)であ
る、 を有するスルホニルアミドまたはその一金属スルホニルアミド塩 および、 少くとも1種の非プロトン性液を包含し、 それにより反応混合物を生成し、そして 該反応混合物が該(RSO2NH)3-aM”から該(RSO2NMb)3-bM’cへの
少くとも50モル%の転化を達成する、 スルホニルアミド塩の生成方法。 - 【請求項7】 水素化物が水素化ナトリウムである、請求項6記載の方法。
- 【請求項8】 Rがペルフルオロアルキルである、請求項6記載の方法。
- 【請求項9】 Rがトリフルオロメチルである、請求項8記載の方法。
- 【請求項10】 非プロトン性液がアセトニトリルを包含する、請求項6記
載の方法。 - 【請求項11】 混合物を室温〜60℃の範囲の温度に加熱する段階をさら
に包含する,請求項6記載の方法。 - 【請求項12】 転化率が少くとも90モル%である、請求項6記載の方法
。 - 【請求項13】 M”がHである、請求項6記載の方法。
- 【請求項14】 水素化物の添加と同時またはそれに先だって非プロトン性
液および(RSO2NH)3-aM”を混合して溶液を生成する、請求項6記載の方
法。 - 【請求項15】 不活性雰囲気中で、 少くとも1種のアルカリまたはアルカリ土類水素化物、 式(RSO2NH)3-aM” 式中a=1または2であり、a=1である時M”はアルカリ土類金属で あり、a=2である時M”はアルカリ金属または水素であり、そしてRはアリー
ル、フルオロアリール、またはXCF2−(ここでXはH、ハロゲン、あるいは
フッ素化されたかまたはフッ素化されていない直鎖状または環状の1〜10炭素
を有し、場合により1個以上のエーテル酸素で置換されたアルキル基である)で
ある、 を有するスルホニルアミドまたはその一金属スルホニルアミド塩 および、 少くとも1種の非プロトン性液を接触させ、 それにより反応混合物を生成し、 該混合物を反応させて(RSO2NMb)3-bM’cの沈殿を生成させ、 そして 該沈殿を該液から分離する、 ことを包含するスルホニルアミド塩の生成方法。 - 【請求項16】 水素化物が水素化ナトリウムである、請求項15記載の方
法。 - 【請求項17】 Rがペルフルオロアルキルである、請求項15記載の方法
。 - 【請求項18】 Rがトリフルオロメチルである、請求項17記載の方法。
- 【請求項19】 非プロトン性液がアセトニトリルを包含する、請求項15
記載の方法。 - 【請求項20】 混合物を室温〜60℃の範囲の温度に加熱する段階をさら
に包含する、請求項19記載の方法。 - 【請求項21】 転化率が少くとも90モル%である、請求項15記載の方
法。 - 【請求項22】 M”がHである、請求項15記載の方法。
- 【請求項23】 水素化物の添加と同時またはそれに先だって少くとも1種
の非プロトン性液および(RSO2NH)3-aM”を混合して溶液を生成する、請
求項15記載の方法。
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