JP2010159242A - 含フッ素ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物及びその製造方法、並びにイオン性化合物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】収率が高く、取り扱いが容易な含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法を提供する。
【解決手段】含フッ素スルホニルイミド酸又は含フッ素スルホニルイミド酸塩を、硫酸ジアルキル又は炭酸ジアルキルによりアルキル化することを特徴とする含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法を選択する。
【選択図】なし
【解決手段】含フッ素スルホニルイミド酸又は含フッ素スルホニルイミド酸塩を、硫酸ジアルキル又は炭酸ジアルキルによりアルキル化することを特徴とする含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法を選択する。
【選択図】なし
Description
本発明は、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物及びその製造方法、並びにイオン性化合物の製造方法に関するものである。
スルホン酸誘導体であるＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドとして、アルキル基がメチル基（ＣＨ３）であり、ペルフルオロアルキル基がトリフルオロメチル基（ＣＦ３）又はノナフルオロブチル基（Ｃ４Ｆ９）であるＮ−メチルビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド及びＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミドが知られている。
そして、Ｎ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドの製造方法としては、下記の非特許文献１及び非特許文献２が知られている。具体的に、非特許文献１には、オルト酢酸トリメチル（ＣＨ３Ｃ（ＯＣＨ３）３）をメチル化剤として、ビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド酸をメチル化するＮ−メチルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドの製造方法が開示されている。なお、非特許文献１には、ペルフルオロアルキル基として、トリフルオロメチル基（ＣＦ３）及びノナフルオロブチル基（Ｃ４Ｆ９）が開示されている。
また、非特許文献２には、ジアゾメタン（ＣＨ２Ｎ２）をメチル化剤として、ビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド酸をメチル化するＮ−メチルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドの製造方法が開示されている。なお、非特許文献２には、ペルフルオロアルキル基として、ノナフルオロブチル基（Ｃ４Ｆ９）が開示されている。
さらに、Ｎ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドとして、アルキル基がメチル基（ＣＨ３）及びエチル基（Ｃ２Ｈ５）であるＮ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミド及びＮ−エチルビス（フルオロスルホニル）イミドが知られており、その製造方法としては非特許文献３に記載のビス（フルオロスルホニル）イミド銀塩とヨウ化アルキルとの反応による方法が知られている。
ＣＨＥＭ．ＣＯＭＭＵＮ．，２００３，２３３４−２３３５
Ｃｈｅｍｉｋｅｒ−Ｚｅｉｔｕｎｇ，９６．Ｊａｈｒｇａｎｇ（１９７２）Ｎｒ．１０
Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４，Ｎｏ．１０，１９６５，１４４６−１４４９
ところで、非特許文献１に開示されているＮ−メチルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドの製造方法では、メチル化剤であるオルト酢酸トリメチルが原料であるビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド酸によって分解されるという副反応が生じるため、収率が低いという問題があった。また、上記副反応により生成するジメチルエーテルは可燃性であるため、取り扱い上、特段の注意が必要であった。
また、非特許文献２に開示されているＮ−メチルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドの製造方法では、メチル化剤であるジアゾメタンが爆発性を有する気体であるため、取り扱い上、特段の注意が必要であった。また、非特許文献３に開示されているＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドの製造方法は、原料として使用するビス（フルオロスルホニル）イミド銀塩が高価であり、コストの面で問題があった。
さらに、これまでに知られている含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は少なく、炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド、炭素数が２以上のアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド、及び炭素数が３以上のアルキル基を有するＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドが合成された事例は、報告されていなかった。
ところで、イオン液体は、特に電池やキャパシタの電解質、反応溶媒や触媒等として期待されている。このイオン液体の従来の製造方法は、例えば下記反応式に示すように、含フッ素スルホニルイミド酸の塩と、イミダゾリウム臭化物塩のような第４級アミンのハロゲン化物塩とを塩交換する方法が一般的である。
しかしながら、上記反応式に示すような従来のイオン液体の製造方法では、目的物であるイオン液体が塩を溶解させるため、副生成物の塩（ＭＸ）を完全に除去するのは困難であった。したがって、従来のイオン液体の製造方法では、イオン液体を高純度・高収率で製造することが困難であるという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、特に炭素数２，３のペルフルオロアルキル基又は炭素数２以上のアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド並びに炭素数３以上のアルキル基を有するＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドを提供することを目的とする。
また、本発明は、収率が高く、取り扱いが容易な含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法を提供することを目的とする。
なお、本発明において含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物とは、Ｎ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド及びＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドを意味する。
なお、本発明において含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物とは、Ｎ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド及びＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドを意味する。
さらに、本発明は、純度及び収率が高いイオン性化合物の製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。
［１］ 下記式（１）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＲ ・・・（１）
但し、上記式（１）において、Ｒｆは、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。
また、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
［２］ 上記式（１）で表されるＲｆが、炭素数２又は３のペルフルオロアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［３］ 上記式（１）で表されるＲｆが炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基であり、Ｒが炭素数２以上のアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［４］ 上記式（１）で表されるＲｆがフッ素であり、Ｒが炭素数３以上のアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［１］ 下記式（１）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＲ ・・・（１）
但し、上記式（１）において、Ｒｆは、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。
また、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
［２］ 上記式（１）で表されるＲｆが、炭素数２又は３のペルフルオロアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［３］ 上記式（１）で表されるＲｆが炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基であり、Ｒが炭素数２以上のアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［４］ 上記式（１）で表されるＲｆがフッ素であり、Ｒが炭素数３以上のアルキル基であることを特徴とする前項［１］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
［５］ 下記式（２）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は下記式（３）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を、下記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は下記式（５）で表される炭酸ジアルキルによりアルキル化することを特徴とする含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＨ ・・・（２）
（ＲｆＳＯ２）２Ｎ・Ｍ ・・・（３）
（ＲＯ）２ＳＯ２ ・・・（４）
（ＲＯ）２ＣＯ ・・・（５）
但し、上記式（２）及び上記式（３）において、Ｒｆは、フッ素又は炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。また、上記式（３）において、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのいずれか一種の元素である。さらに、上記式（４）及び上記式（５）において、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
［６］ 上記式（２）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は上記式（３）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩に対してモル比１〜５０倍の上記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は上記式（５）で表される炭酸ジアルキルを加えてアルキル化することを特徴とする前項［５］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［７］ 含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の溶解度が１００ｇ／ｌ以下の溶媒を加えて、前記アルキル化することを特徴とする前項［６］又は［７］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［８］ 前記アルキル化を酸性条件下で行うことを特徴とする前項［５］乃至［７］のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［９］ 前記アルキル化後に水を加えて、未反応の前記硫酸ジアルキルを分解することを特徴とする前項［５］乃至［８］のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＨ ・・・（２）
（ＲｆＳＯ２）２Ｎ・Ｍ ・・・（３）
（ＲＯ）２ＳＯ２ ・・・（４）
（ＲＯ）２ＣＯ ・・・（５）
但し、上記式（２）及び上記式（３）において、Ｒｆは、フッ素又は炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。また、上記式（３）において、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのいずれか一種の元素である。さらに、上記式（４）及び上記式（５）において、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
［６］ 上記式（２）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は上記式（３）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩に対してモル比１〜５０倍の上記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は上記式（５）で表される炭酸ジアルキルを加えてアルキル化することを特徴とする前項［５］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［７］ 含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の溶解度が１００ｇ／ｌ以下の溶媒を加えて、前記アルキル化することを特徴とする前項［６］又は［７］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［８］ 前記アルキル化を酸性条件下で行うことを特徴とする前項［５］乃至［７］のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［９］ 前記アルキル化後に水を加えて、未反応の前記硫酸ジアルキルを分解することを特徴とする前項［５］乃至［８］のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
［１０］ アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物を、前項［１］乃至［４］に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物によりアルキル化することを特徴とするイオン性化合物の製造方法。
［１１］ 前記アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物が、トリアルキルアミン、アルキルイミダゾール、アルキルピリジン、アルキルピロリジン又はアルキルピペリジンなどの第３級アミン類であることを特徴とする前項［１０］に記載のイオン性化合物の製造方法。
［１１］ 前記アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物が、トリアルキルアミン、アルキルイミダゾール、アルキルピリジン、アルキルピロリジン又はアルキルピペリジンなどの第３級アミン類であることを特徴とする前項［１０］に記載のイオン性化合物の製造方法。
本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物によれば、ハロゲン及びアルカリ金属フリーな純度の高いイオン液体の原料として期待されるＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミド及びＮ−アルキルビス（フルオロスルホニル）イミドを提供することができる。
本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法によれば、上記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は上記式（５）で表される炭酸ジアルキルをアルキル化剤として用いるため、上記式（１）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物を収率よく製造することができる。また、可燃性ガスの使用及び発生がなく、取り扱い上、特段の注意が必要ないため、取り扱いが容易な製造方法を提供することができる。
本発明のイオン性化合物の製造方法によれば、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物をアルキル化剤として、アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物をアルキル化するため、イミドアニオンとのイオン性化合物を一段階の反応で合成することができる。また、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は、ハロゲン及びアルカリ金属フリーなイオン液体の合成原料であるため、高純度のイオン液体を高い収率で製造することができる。特に、炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドを原料としてイオン性化合物を合成した際に、融点が１００℃以下となる多種類のイオン液体を得ることができる。
以下、本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物について詳細に説明する。
本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は、下記式（６）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物から選択された少なくとも１種の化合物である。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＲ ・・・（６）
但し、上記式（６）において、Ｒｆは、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。
また、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＲ ・・・（６）
但し、上記式（６）において、Ｒｆは、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。
また、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。
上記式（６）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物において、Ｒが炭素数１のメチル基としては、Ｎ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミド（（ＦＳＯ２）２ＮＣＨ３）、Ｎ−メチルビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＣＨ３）、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）、Ｎ−メチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣＨ３）、Ｎ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）が挙げられる。
ここで、アルキル基（Ｒ）がメチル基の場合には、特に炭素数２又は３のペルフルオロアルキル基（Ｒｆ）であるものはこれまでに知られておらず、また、イオン液体を合成する原料として好ましい。すなわち、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）、Ｎ−メチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣＨ３）が特に好ましい。
また、上記式（６）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は、Ｒｆが炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基であり、かつＲが炭素数２以上のアルキル基であるものはこれまでに知られておらず、またイオン液体を合成する原料として好ましい。例えば、Ｒが炭素数２のエチル基としては、Ｎ−エチルビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）、Ｎ−エチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）、Ｎ−エチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）、Ｎ−エチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）が挙げられる。また、Ｒが炭素数３のプロピル基としては、Ｎ−プロピルビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＣ３Ｈ７）、Ｎ−プロピルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣ３Ｈ７）、Ｎ−プロピルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣ３Ｈ７）、Ｎ−プロピルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣ３Ｈ７）が挙げられる。
さらに、上記式（６）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は、Ｒｆがフッ素であり、かつＲが炭素数３以上のアルキル基であるものはこれまでに知られておらず、またイオン液体を合成する原料として好ましい。例えば、Ｒが炭素数３のプロピル基として、Ｎ−プロピルビス（フルオロスルホニル）イミド（（ＦＳＯ２）２ＮＣ３Ｈ７）、Ｒが炭素数４のブチル基として、Ｎ−ブチルビス（フルオロスルホニル）イミド（（ＦＳＯ２）２ＮＣ４Ｈ９）が挙げられる。
本発明では、アルキル基（Ｒ）が炭素数１のメチル基である場合には、炭素数２又は３のペルフルオロアルキル基（Ｒｆ）とし、また、アルキル基（Ｒ）が炭素数２以上の場合には、炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基（Ｒｆ）とし、アルキル基（Ｒ）が炭素数３以上の場合には、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基（Ｒｆ）とすることにより、これまでに知られていない含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物を提供することができる。さらに、これらを原料として一段階の反応でイオン性化合物を合成することにより、ハロゲン及びアルカリ金属フリーのイオン液体を得ることができる。
特に、炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドは、これを原料としてイオン性化合物を合成した際に、融点が１００℃以下となる多種類のイオン液体を得ることができることから、ハロゲン及びアルカリ金属フリーな純度の高いイオン液体の原料として有用である。
次に、本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法について、以下に説明する。
本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造法は、下記式（７）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は下記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を原料とし、この含フッ素スルホニルイミド酸又は含フッ素スルホニルイミド酸塩に対してモル比で１〜５０倍の下記式（９）で表される硫酸ジアルキル又は下記式（１０）で表される炭酸ジアルキルをアルキル化剤として加えてアルキル化することを特徴とする。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＨ ・・・（７）
（ＲｆＳＯ２）２Ｎ・Ｍ ・・・（８）
（ＲＯ）２ＳＯ２ ・・・（９）
（ＲＯ）２ＣＯ ・・・（１０）
（ＲｆＳＯ２）２ＮＨ ・・・（７）
（ＲｆＳＯ２）２Ｎ・Ｍ ・・・（８）
（ＲＯ）２ＳＯ２ ・・・（９）
（ＲＯ）２ＣＯ ・・・（１０）
上記式（７）で表される含フッ素スルホニルイミド酸を原料とし、上記式（９）で表される硫酸ジアルキルをアルキル化剤とした場合は、下記式（１１）に示すような化学反応が生じ、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドと硫酸（Ｈ２ＳＯ４）とが生成される。
また、上記式（７）で表される含フッ素スルホニルイミド酸を原料とし、上記式（１０）で表される炭酸ジアルキルをアルキル化剤とした場合は、下記式（１２）に示すような化学反応が生じ、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドと、二酸化炭素（ＣＯ２）及びアルコール（ＲＯＨ）とが生成される。
さらに、上記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を原料とし、上記式（９）で表される硫酸ジアルキルをアルキル化剤とした場合は、下記式（１３）に示すような化学反応が生じ、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドと硫酸塩（Ｍ２ＳＯ４）とが生成される。
更にまた、上記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を原料とし、上記式（１０）で表される炭酸ジアルキルをアルキル化剤とした場合は、硫酸存在下のような酸性条件下にて、下記式（１４）に示すような化学反応が生じ、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドと、二酸化炭素（ＣＯ２）と、アルコール（ＲＯＨ）及び硫酸塩（Ｍ２ＳＯ４）とが生成される。
但し、上記式（７）及び上記式（８）において、Ｒｆは、フッ素又は炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。すなわち、上記式（７）で表される含フッ素スルホニルイミド酸としては、ビス（フルオロスルホニル）イミド酸（（ＦＳＯ２）２ＮＨ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸（（ＣＦ３ＳＯ２）２ＮＨ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＨ）、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＨ）、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）が挙げられる。
また、上記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩としては、ビス（フルオロスルホニル）イミド酸塩（（ＦＳＯ２）２Ｎ・Ｍ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸塩（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ・Ｍ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸塩（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ・Ｍ）、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸塩（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２Ｎ・Ｍ）、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸塩（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ・Ｍ）が挙げられる。ここで、上記式（８）において、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのいずれか一種の元素である。すなわち、上記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩は、より具体的には、ビス（フルオロスルホニル）イミド酸リチウム（（ＦＳＯ２）２Ｎ・Ｌｉ）、ビス（フルオロスルホニル）イミド酸ナトリウム（（ＦＳＯ２）２Ｎ・Ｎａ）、ビス（フルオロスルホニル）イミド酸カリウム（（ＦＳＯ２）２Ｎ・Ｋ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸リチウム（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ・Ｌｉ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸ナトリウム（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ・Ｎａ）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸カリウム（（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ・Ｋ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸リチウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ・Ｌｉ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸ナトリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ・Ｎａ）、ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸カリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ・Ｋ）、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸リチウム（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２Ｎ・Ｌｉ）、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸ナトリウム（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２Ｎ・Ｎａ）、ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸カリウム（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２Ｎ・Ｋ）、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸リチウム（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ・Ｌｉ）、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸ナトリウム（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ・Ｎａ）、ビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸カリウム（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２Ｎ・Ｋ）が挙げられる。
また、上記式（９）及び上記式（１０）において、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。すなわち、上記式（９）で表される硫酸ジアルキルとしては、硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）、硫酸ジエチル（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２ＳＯ２）、硫酸ジプロピル（（Ｃ３Ｈ７Ｏ）２ＳＯ２）、硫酸ジブチル（（Ｃ４Ｈ９Ｏ）２ＳＯ２）等が挙げられる。また、上記式（１０）で表される炭酸ジアルキルとしては、炭酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＣＯ）、炭酸ジエチル（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２ＣＯ）、炭酸ジプロピル（（Ｃ３Ｈ７Ｏ）２ＣＯ）、炭酸ジブチル（（Ｃ４Ｈ９Ｏ）２ＣＯ）等が挙げられる。
なお、上記式（８）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を原料とする場合、すなわち、上記式（１３）及び上記式（１４）に示す場合は、酸性条件下でアルキル化を行うことが好ましい。これにより、含フッ素スルホニルイミド酸塩のアルキル化反応を促進することができる。
本発明の一例として、上記式（７）で表される含フッ素スルホニルイミド酸を原料とし、上記式（９）で表される硫酸ジアルキルをアルキル化剤とした場合の製造方法を具体的に説明する。
先ず、反応容器内に原料である含フッ素スルホニルイミド酸を投入し、次にアルキル化剤である硫酸ジアルキルを原料に対して過剰に添加する。次に、反応容器を約１００℃程度の温度に保ちつつ、１〜４時間程度撹拌しながらアルキル化させる。次に、生成物である含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドを濾別等によって単離する。
先ず、反応容器内に原料である含フッ素スルホニルイミド酸を投入し、次にアルキル化剤である硫酸ジアルキルを原料に対して過剰に添加する。次に、反応容器を約１００℃程度の温度に保ちつつ、１〜４時間程度撹拌しながらアルキル化させる。次に、生成物である含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドを濾別等によって単離する。
ここで、上記アルキル化剤の添加量は、原料に対してモル比で１〜５０倍とすることが好ましい。アルキル化剤の添加量がモル比で１倍未満であると、上記式（１１）に示す生成反応が十分に促進せず、また析出する生成物の処理が困難となるため好ましくない。一方、アルキル化剤の添加量がモル比で５０倍を超えると、製造の効率が低下したり、不要なコストが増大したりするため好ましくない。
これに対して、アルキル化剤の添加量が上記範囲であると、上記式（１１）に示す生成反応が十分に促進する。また、アルキル化剤である硫酸ジアルキルは、生成物である含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドに対して溶解度が１００ｇ／ｌ以下の貧溶媒であるため、本例のように原料に対してモル比で５〜３０倍のアルキル化剤が添加された反応系では、生成物が反応系に溶解せずに析出する。これにより、反応系から生成物の分離が容易となると共に、さらに、上記式（１１）に示す生成反応を促進させることが可能となる。したがって、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドを収率よく製造することができる。
また、反応温度は、０〜２００℃の範囲が好ましく、５０〜１５０℃の範囲がより好ましい。
また、反応時間は、０．５〜２００時間の範囲が好ましく、１〜５０時間の範囲がより好ましい。
また、反応時間は、０．５〜２００時間の範囲が好ましく、１〜５０時間の範囲がより好ましい。
また、生成物の反応系からの分離方法は、上記式（６）に示す含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドにおいて、Ｒｆが炭素数２〜４のペルフルオロアルキル基であり、かつＲが炭素数１のメチル基である場合には、生成物が固体として反応系から析出するため、濾過により容易に単離することができる。
一方、Ｒｆが炭素数４のペルフルオロブチル基であり、かつＲが炭素数２のエチル基である場合には、生成物は液体であるため、反応系から分液することにより単離することができる。
一方、Ｒｆが炭素数４のペルフルオロブチル基であり、かつＲが炭素数２のエチル基である場合には、生成物は液体であるため、反応系から分液することにより単離することができる。
また、本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法の別の例として、生成物である含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドに対する貧溶媒を反応系に加えても良い。この場合、生成物に対する貧溶媒として、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドの溶解度が１００ｇ／ｌ以下の溶媒であることが好ましく、１０ｇ／ｌ以下の溶媒であることがより好ましい。なお、具体的に生成物に対する貧溶媒としては、アセトニトリル（ＣＨ３ＣＮ）、ジメチルスルホキシド（ＣＨ３ＳＯ）等の非プロトン性極性溶媒やクロロホルム（ＣＨＣｌ３）等の塩素系溶媒等が挙げられる。
本例のように、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドの溶解度が１００ｇ／ｌ以下である貧溶媒を反応系に加えることにより、生成物が反応系に溶解せずに析出するため、反応系から生成物の分離が容易となると共に、さらに上記式（１１）に示す生成反応を促進させることができる。
さらに、本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法の別の例として、上記式（１１）〜（１４）に示す生成反応後に反応系に水を添加し、未反応のアルキル化剤を分解した後に生成物を単離しても良い。なお、生成反応後の反応系に水を添加すると、下記式（１５）に示すような化学反応により、未反応のアルキル化剤である硫酸ジアルキルが分解されて、アルコール及び硫酸が生成する。
ところで、上記式（６）において、Ｒｆがフッ素又は炭素数１あるいは２のペルフルオロアルキル基である場合などは、生成物の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドが反応系に残存する硫酸ジアルキルに対して溶解性があるため、反応系からの分離が困難となり、収率が低下してしまう。
しかしながら、上記のように生成物の反応系からの分離が困難な場合であっても、本例のように、反応後に水を添加して未反応の硫酸ジアルキル又は炭酸ジアルキルを分解することにより、反応系に残存する硫酸ジアルキル又は炭酸ジアルキルに溶解する生成物を、効果的に分離することができる。また、反応系に添加する水は、生成物であるＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドに対する貧溶媒としても働くため、反応系から生成物を効果的に析出させることができる。
以上説明したように、本発明の製造方法によれば、アルキル化剤として工業的に安価に生産される硫酸ジアルキル及び炭酸ジアルキルを用いており、このアルキル化剤を原料に対して過剰に添加するという簡略な工程によって含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドを収率よく製造することができる。また、生成物である含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミドの貧溶媒である硫酸ジアルキル（又は炭酸ジアルキル）、アセトニトリル、水等を反応系に添加するため、生成物の分離が容易な製造方法である。さらに、本発明の製造方法では、上記式（１１）〜（１５）に示すように、目的の生成物以外に硫酸、二酸化炭素、硫酸塩及びアルコールが生成するが、可燃ガス等が生成することはない。したがって、原料及び生成物に特段の注意が必要ないため、取り扱いが容易な製造方法を提供することができる。
次に、本発明の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物を用いたイオン液体の製造方法について、以下に説明する。
本発明のイオン液体の製造方法は、アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物を、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物によりアルキル化することを特徴とする。
アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物としては、トリアルキルアミン、アルキルイミダゾール、アルキルピリジン、アルキルピロリジン又はアルキルピペリジンなどの第３級アミン類であることが好ましい。トリアルキルアミンとしては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジエチルメチルアミン等が挙げられる。また、アルキルイミダゾールとしては、メチルイミダゾール、エチルイミダゾール、プロピルイミダゾール等が挙げられる。また、アルキルピリジンとしては、３−メチルピリジン、３−エチルピリジン等が挙げられる。また、アルキルピロリジンとしては、Ｎ−メチルピロリジン、Ｎ−エチルピロリジン等が挙げられる。また、アルキルピペリジンとしては、Ｎ−メチルピペリジン、Ｎ−エチルピペリジン等が挙げられる。
アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物として第３級アミンを用いた場合は、下記式（１６）に示すような化学反応が生じ、イミドアニオンとのイオン性化合物が一段階の反応で合成される。
また、アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物としてアルキルイミダゾールを用いた場合は、下記式（１７）に示すような化学反応が生じ、イミドアニオンとのイオン性化合物が一段階の反応で合成される。
なお、アルキル化剤としての含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物は、炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドが好ましい。炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドをアルキル化剤とした場合、融点が１００℃以下となる多種類のイオン液体を得ることができる。
以上説明したように、本発明のイオン液体の製造方法によれば、含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物をアルキル化剤として、アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物をアルキル化する構成を有している。このため、イミドアニオンとのイオン性化合物を一段階の反応で合成することができる。また、Ｎ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドは、ハロゲン及びアルカリ金属フリーなイオン液体の合成原料であるため、高純度のイオン液体を高い収率で製造することができる。特に、炭素数２，３のペルフルオロアルキル基を有するＮ−アルキルビス（ペルフルオロアルキルスルホニル）イミドを原料としてイオン性化合物を合成した際に、融点が１００℃以下となる多種類のイオン液体を得ることができる。
以下、実施例によって本発明の効果をさらに詳細に説明する。なお、本発明は実施例によって、なんら限定されるものではない。
（実施例１）
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）６５ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１４倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って４時間撹拌させた後、室温下で１時間撹拌させた。次に、反応液を濾過し、濾過上の結晶をアセトニトリル３０ｇで洗浄した後、４０℃で減圧乾燥した。これにより、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１７ｇ（収率８３％）を得た。
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）６５ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１４倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って４時間撹拌させた後、室温下で１時間撹拌させた。次に、反応液を濾過し、濾過上の結晶をアセトニトリル３０ｇで洗浄した後、４０℃で減圧乾燥した。これにより、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１７ｇ（収率８３％）を得た。
（実施例２）
原料に対するアルキル化剤の添加量をモル比で１倍にした他は実施例１と同様に反応を行ったところ、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１５ｇ（収率７５％）を得た。
原料に対するアルキル化剤の添加量をモル比で１倍にした他は実施例１と同様に反応を行ったところ、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１５ｇ（収率７５％）を得た。
（実施例３）
原料及びアルキル化剤に、さらにアセトニトリルを１０ｇ加えた他は実施例２と同様に反応を行ったところ、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１８ｇ（収率８８％）を得た。
原料及びアルキル化剤に、さらにアセトニトリルを１０ｇ加えた他は実施例２と同様に反応を行ったところ、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）１８ｇ（収率８８％）を得た。
（実施例４）
先ず、５００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）１００ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジエチル（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２ＳＯ２）２６５ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１０倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた。次に、１Ｌのフラスコに、水５５０ｇを仕込み、次いで、反応液を投入し、フラスコ内の温度を４０℃に保って２０時間撹拌させた。このように余剰の硫酸ジエチルを分解させた後、分液することにより、生成物としてＮ−エチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）９９ｇ（収率９４％）を得た。
先ず、５００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）１００ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジエチル（（Ｃ２Ｈ５Ｏ）２ＳＯ２）２６５ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１０倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた。次に、１Ｌのフラスコに、水５５０ｇを仕込み、次いで、反応液を投入し、フラスコ内の温度を４０℃に保って２０時間撹拌させた。このように余剰の硫酸ジエチルを分解させた後、分液することにより、生成物としてＮ−エチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）９９ｇ（収率９４％）を得た。
（実施例５）
先ず、５０ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＨ）５ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた後、室温下で１時間撹拌させた。次に、実施例４と同様の処理を行い、生成物としてＮ−メチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．７ｇ（収率９２％）を得た。
先ず、５０ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド酸（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＨ）５ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた後、室温下で１時間撹拌させた。次に、実施例４と同様の処理を行い、生成物としてＮ−メチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．７ｇ（収率９２％）を得た。
（実施例６）
先ず、５０ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＨ）５ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた後、減圧蒸留を行い、蒸留物５ｇを得た。次に、実施例４と同様の処理を行い、生成物としてＮ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．９ｇ（収率９５％）を得た。
先ず、５０ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＨ）５ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた後、減圧蒸留を行い、蒸留物５ｇを得た。次に、実施例４と同様の処理を行い、生成物としてＮ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．９ｇ（収率９５％）を得た。
（実施例７）
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）３．０ｇを仕込み、アルキル化剤として炭酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＣＯ）１４．０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で３０倍であった。次に、フラスコ内の温度を９０℃に保って６時間撹拌させた。続いて、反応液を濃縮し、Ｎ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）２．５ｇ（収率８３％）を得た。
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）３．０ｇを仕込み、アルキル化剤として炭酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＣＯ）１４．０ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で３０倍であった。次に、フラスコ内の温度を９０℃に保って６時間撹拌させた。続いて、反応液を濃縮し、Ｎ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）２．５ｇ（収率８３％）を得た。
（実施例８）
先ず、３００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）４５．１ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、濃硫酸２．３ｇを加えフラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた。続いて、水２００ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過をおこない、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）８．５ｇ（収率９０％）を得た。
先ず、３００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）４５．１ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。次に、濃硫酸２．３ｇを加えフラスコ内の温度を１００℃に保って２０時間撹拌させた。続いて、水２００ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過をおこない、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）８．５ｇ（収率９０％）を得た。
（実施例９）
先ず、３００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）４５．１ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。フラスコ内の温度を１００℃に保って１時間時間撹拌させたところ反応液全体がゲル化したため、以降無攪拌にて１９時間保持した。続いて、水２００ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過をおこない、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）５．２ｇ（収率５５％）を得た。
先ず、３００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）４５．１ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で１５倍であった。フラスコ内の温度を１００℃に保って１時間時間撹拌させたところ反応液全体がゲル化したため、以降無攪拌にて１９時間保持した。続いて、水２００ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過をおこない、Ｎ−メチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣＨ３）５．２ｇ（収率５５％）を得た。
（実施例１０）
・Ｎ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した１００ｍｌのフラスコに、硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）８６．４ｇ（６８５．５ｍｍｏｌ）、ビス（フルオロスルホニル）イミドカリウム（（ＦＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇ（４５．７ｍｍｏｌ）、ジオキサン（Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２）２Ｏ）４．０ｇ（４５．７ｍｍｏｌ）を仕込み１００℃加熱下２時間撹拌した。続いて、イオン交換水１５０ｇに注ぎ入れ、７０℃にて１時間攪拌させた。攪拌の後、分液することにより目的とするＮ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミド（下層）４．０ｇ（収率４５％）を得た。更に、クロロホルムを用いて水層（上層）を抽出した後、溶媒を濃縮することにより、回収目的物２．６ｇ（総収率７４％）を得た。
・Ｎ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した１００ｍｌのフラスコに、硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）８６．４ｇ（６８５．５ｍｍｏｌ）、ビス（フルオロスルホニル）イミドカリウム（（ＦＳＯ２）２ＮＫ）１０．０ｇ（４５．７ｍｍｏｌ）、ジオキサン（Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２）２Ｏ）４．０ｇ（４５．７ｍｍｏｌ）を仕込み１００℃加熱下２時間撹拌した。続いて、イオン交換水１５０ｇに注ぎ入れ、７０℃にて１時間攪拌させた。攪拌の後、分液することにより目的とするＮ−メチルビス（フルオロスルホニル）イミド（下層）４．０ｇ（収率４５％）を得た。更に、クロロホルムを用いて水層（上層）を抽出した後、溶媒を濃縮することにより、回収目的物２．６ｇ（総収率７４％）を得た。
（実施例１１）
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＫ）５．０ｇを仕込み、アルキル化剤として炭酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＣＯ）２１．８ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で３０倍であった。次に、濃硫酸２．４ｇを加えフラスコ内の温度を９５℃に保って２４時間撹拌させた。続いて、水５０．０ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過を行った後に、減圧乾燥を行い、Ｎ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．０ｇ（収率８３％）を得た。
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミドカリウム（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＫ）５．０ｇを仕込み、アルキル化剤として炭酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＣＯ）２１．８ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で３０倍であった。次に、濃硫酸２．４ｇを加えフラスコ内の温度を９５℃に保って２４時間撹拌させた。続いて、水５０．０ｇを加えて５０℃にて２時間攪拌させた後、室温まで冷却してろ過を行った後に、減圧乾燥を行い、Ｎ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）４．０ｇ（収率８３％）を得た。
（実施例１２）
・１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した５０ｍｌのフラスコに、Ｎ−エチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）３５．０ｇ（８５．６ｍｍｏｌ）を仕込み、８０℃に加熱下でメチルイミダゾール７．４ｇ（９０．２ｍｍｏｌ）を滴下し、更に７５℃にて１時間攪拌した。この後１００℃加熱下２〜３Ｔｏｒｒで３時間真空乾燥を行い１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド４１．６ｇ（収率９９％）を得た。なお、融点は、−３〜−４℃であった。
・１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した５０ｍｌのフラスコに、Ｎ−エチルビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）３５．０ｇ（８５．６ｍｍｏｌ）を仕込み、８０℃に加熱下でメチルイミダゾール７．４ｇ（９０．２ｍｍｏｌ）を滴下し、更に７５℃にて１時間攪拌した。この後１００℃加熱下２〜３Ｔｏｒｒで３時間真空乾燥を行い１−エチル−３−メチルイミダゾリウム・ビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド４１．６ｇ（収率９９％）を得た。なお、融点は、−３〜−４℃であった。
（実施例１３）
・１−エチル-３−メチルイミダゾリウム・ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した５０ｍｌのフラスコに、N-エチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）４０．０ｇ（７８．６ｍｍｏｌ）を仕込み、９０℃に加熱下メチルイミダゾール６．８ｇ（８２．９ｍｍｏｌ）を滴下し、更に９５℃にて1時間攪拌した。その後、１００℃に加熱下２〜３Ｔｏｒｒで３時間真空乾燥を行い１−エチル-３−メチルイミダゾリウム・ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド４５．５ｇ（収率９８％）を得た。なお、融点は、３２〜３３℃であった。
・１−エチル-３−メチルイミダゾリウム・ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミドの合成
撹拌子、冷却管、温度計を附した５０ｍｌのフラスコに、N-エチルビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド（（Ｃ３Ｆ７ＳＯ２）２ＮＣ２Ｈ５）４０．０ｇ（７８．６ｍｍｏｌ）を仕込み、９０℃に加熱下メチルイミダゾール６．８ｇ（８２．９ｍｍｏｌ）を滴下し、更に９５℃にて1時間攪拌した。その後、１００℃に加熱下２〜３Ｔｏｒｒで３時間真空乾燥を行い１−エチル-３−メチルイミダゾリウム・ビス（ヘプタフルオロプロパンスルホニル）イミド４５．５ｇ（収率９８％）を得た。なお、融点は、３２〜３３℃であった。
（比較例１）
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、次いでメチル化剤としてオルト酢酸トリメチル（ＣＨ３Ｃ（ＯＣＨ３）３）５８ｇを加えた。なお、原料に対するメチル化剤の添加量は、モル比で１４倍であった。また、オルト酢酸トリメチルの添加と同時に、ジメチルエーテルが発生した。
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、次いでメチル化剤としてオルト酢酸トリメチル（ＣＨ３Ｃ（ＯＣＨ３）３）５８ｇを加えた。なお、原料に対するメチル化剤の添加量は、モル比で１４倍であった。また、オルト酢酸トリメチルの添加と同時に、ジメチルエーテルが発生した。
次に、フラスコ内の温度を６０度に保って３時間還流させた後、反応液の組成を１Ｈ−ＮＭＲ及び１９Ｆ−ＮＭＲで確認したところ、生成物の他に原料のビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸及び酢酸メチルが確認された。また、過剰分のオルト酢酸トリメチルは全て消失しており、酢酸メチルとジメチルエーテルに分解されていた。
次に、オルト酢酸トリメチル２９ｇを追加投入して２０時間還流させた後、酢酸メチルを減圧留去した。この濃縮物にアセトニトリル５０ｇを加えてスラリーとし、濾過した。これにより、生成物としてＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）８ｇ（収率４０％）を得た。
（比較例２）
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で０．５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って撹拌し、生成物であるＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）の反応率を１９Ｆ−ＮＭＲで追跡した。この結果、４０時間で反応率が２５％に達して以降、反応率の増加は確認されなかった。
先ず、１００ｍｌのフラスコに、原料としてビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド酸（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＨ）２０ｇを仕込み、アルキル化剤として硫酸ジメチル（（ＣＨ３Ｏ）２ＳＯ２）２ｇを加えた。なお、原料に対するアルキル化剤の添加量は、モル比で０．５倍であった。次に、フラスコ内の温度を１００℃に保って撹拌し、生成物であるＮ−メチルビス（ノナフルオロブタンスルホニル）イミド（（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）２ＮＣＨ３）の反応率を１９Ｆ−ＮＭＲで追跡した。この結果、４０時間で反応率が２５％に達して以降、反応率の増加は確認されなかった。
Claims (11)
- 下記式（１）で表される含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＲ ・・・（１）
但し、上記式（１）において、Ｒｆは、フッ素または炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。
また、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。 - 上記式（１）で表されるＲｆが、炭素数２又は３のペルフルオロアルキル基であることを特徴とする請求項１に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
- 上記式（１）で表されるＲｆが炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基であり、Ｒが炭素数２以上のアルキル基であることを特徴とする請求項１に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
- 上記式（１）で表されるＲｆがフッ素であり、Ｒが炭素数３以上のアルキル基であることを特徴とする請求項１に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物。
- 下記式（２）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は下記式（３）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩を、下記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は下記式（５）で表される炭酸ジアルキルによりアルキル化することを特徴とする含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
（ＲｆＳＯ２）２ＮＨ ・・・（２）
（ＲｆＳＯ２）２Ｎ・Ｍ ・・・（３）
（ＲＯ）２ＳＯ２ ・・・（４）
（ＲＯ）２ＣＯ ・・・（５）
但し、上記式（２）及び上記式（３）において、Ｒｆは、フッ素又は炭素数１〜４のペルフルオロアルキル基である。また、上記式（３）において、Ｍは、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋのいずれか一種の元素である。さらに、上記式（４）及び上記式（５）において、Ｒは、炭素数１以上のアルキル基である。 - 上記式（２）で表される含フッ素スルホニルイミド酸又は上記式（３）で表される含フッ素スルホニルイミド酸塩に対してモル比１〜５０倍の上記式（４）で表される硫酸ジアルキル又は上記式（５）で表される炭酸ジアルキルを加えてアルキル化することを特徴とする請求項５に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
- 含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の溶解度が１００ｇ／ｌ以下の溶媒を加えて、前記アルキル化することを特徴とする請求項５又は６に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
- 前記アルキル化を酸性条件下で行うことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
- 前記アルキル化後に水を加えて、未反応の前記硫酸ジアルキルを分解することを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一項に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物の製造方法。
- アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物を、請求項１乃至４に記載の含フッ素Ｎ−アルキルスルホニルイミド化合物によりアルキル化することを特徴とするイオン性化合物の製造方法。
- 前記アルキル化を受けてカチオンを生成する化合物が、トリアルキルアミン、アルキルイミダゾール、アルキルピリジン、アルキルピロリジン又はアルキルピペリジンなどの第３級アミン類であることを特徴とする請求項１０に記載のイオン性化合物の製造方法。
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| A521 | Request for written amendment filed |
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| A02 | Decision of refusal |
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