JP2010235370A - ビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のフルオロ硫酸に尿素を反応させることなく混合して、未反応混合液を調製する工程と、加熱している第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに前記未反応混合液を滴下して反応させる工程と、を備えることを特徴とするビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法を採用する。
【選択図】なし
Description
[1] 第1のフルオロ硫酸に尿素を反応させることなく混合して、未反応混合液を調製する工程と、加熱している第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに前記未反応混合液を滴下して反応させる工程と、を備えることを特徴とするビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法
[2] 前記未反応混合液を滴下中の、前記第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドの反応温度が、100〜170℃の範囲であることを特徴とする前項[1]に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
[3] 前記第2のフルオロ硫酸に、ビス(フルオロスルホニル)イミド及び下記式(4)で表されるビス(フルオロスルホニル)イミド塩のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする前項[1]又は[2]に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
(FSO2)2N・M ・・・(4)
但し、上記式(4)において、Mは、Na、K、Li、アンモニウムからなる群から選ばれた陽イオンのいずれか一種である。
[4] 前記第2のフルオロ硫酸に、ビス(フルオロスルホニル)イミドを含む反応終了液を添加することを特徴とする前項[1]乃至[3]のいずれか一項に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
また、加熱するフルオロ硫酸にビス(フルオロスルホニル)イミド又はイミド塩を予め添加することにより、滴下初期に起こりやすい反応の蓄積を防止することができる。
したがって、イオン伝導材料及びイオン液体のアニオン源として有用な物質であるビス(フルオロスルホニル)イミドを安全かつ容易に製造することができる。
本発明のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法は、第1のフルオロ硫酸に尿素を反応させることなく混合して、未反応混合液を調製する工程(調製工程)と、加熱している第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに上記未反応混合液を滴下して反応させる工程(滴下反応工程)と、を備えている。以下、各工程について具体的に説明する。
先ず、フルオロ硫酸に尿素を反応させることなく混合して、尿素とフルオロ硫酸との未反応混合液(以下、未反応混合液という)を調製する。未反応混合液の調製は、例えば0〜30℃に冷却しているフルオロ硫酸に、尿素を少量ずつ添加することで容易に調製することができる。ここで、フルオロ硫酸の温度が100℃よりも高いと添加した尿素とフルオロ硫酸との反応が進行してしまう。したがって、本発明の調製工程では、尿素とフルオロ硫酸とを反応させずに混合して、フルオロ硫酸に尿素を溶解させることが重要である。
このようにして調製された未反応混合液は、常温で安定性も良く、取り扱いも非常に容易である。
次に、加熱しているフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに上記未反応混合液を滴下して、尿素とフルオロ硫酸とを反応させる。本発明では、上記調製工程によって尿素を予めフルオロ硫酸に溶解していることとなる。そして、フルオロ硫酸に溶解した尿素が滴下されて高温のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに接触することにより、尿素とフルオロ硫酸との反応が速やかに進行する。このように、フルオロ硫酸に溶解した尿素を滴下しながら順次反応させることによって、炭酸ガスの発生と反応熱を制御することができる。したがって、急激な炭酸ガスの発生および激しい発熱を伴って、反応が暴走的に進行することがない。
(FSO2)2N・M ・・・(6)
一方、第2のフルオロ硫酸の代わりにビス(フルオロスルホニル)イミドを加熱して反応させる場合には、フルオロ硫酸に添加剤を加えた場合と同様の効果が得られるために、新たに添加剤を添加する必要はない。
撹拌機、温度計を備えた3Lのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製の反応器に、フルオロ硫酸1.6kgを仕込み、冷却しながら尿素400gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。
撹拌機、温度計、ガス流量計を備えた5LのPTFEコーティングしたステンレス製の反応器にフルオロ硫酸1.2kgを仕込み、130℃で加熱しているところへ、尿素のフルオロ硫酸溶液を定量ポンプにて270g/Hrの速度で滴下した。尿素のフルオロ硫酸溶液を100g滴下した頃から炭酸ガスの発生が確認され、その後は定量的に炭酸ガスが発生し、滴下終了時で合計153Lのガスが発生した。滴下中の反応温度は、120〜135℃を保っていた。反応液を室温まで冷却後、水に溶解し、19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は41%であった。
撹拌機、温度計を備えた5LのPTFE製の反応器に、フルオロ硫酸3.2kgを仕込み、冷却しながら尿素800gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。
撹拌機、温度計、ガス流量計を備えた5LのPTFEコーティングしたステンレス製の反応器にフルオロ硫酸2.4kg、ビス(フルオロスルホニル)イミド80gを仕込み、120℃で加熱しているところへ、尿素のフルオロ硫酸溶液を定量ポンプにて525g/Hrの速度で滴下した。滴下と同時に炭酸ガスの発生が確認され、その後も定量的に炭酸ガスが発生し、滴下終了時で合計299Lのガスが発生した。滴下中の反応温度は、120〜125℃を保っていた。反応液を室温まで冷却後、水に溶解し、19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は43%であった。
撹拌機、温度計を備えた5LのPTFE製の反応器に、フルオロ硫酸3.2kgを仕込み、冷却しながら尿素800gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。
撹拌機、温度計、ガス流量計を備えた5LのPTFEコーティングしたステンレス製の反応器にフルオロ硫酸2.4kg、ビス(フルオロスルホニル)イミドアンモニウム100gを仕込み、120℃で加熱しているところへ、尿素のフルオロ硫酸溶液を定量ポンプにて525g/Hrの速度で滴下した。滴下と同時に炭酸ガスの発生が確認され、その後も定量的に炭酸ガスが発生し、滴下終了時で合計292Lのガスが発生した。滴下中の反応温度は、120〜125℃を保っていた。反応液を室温まで冷却後、水に溶解し、19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は43%であった。
撹拌機、温度計を備えた5LのPTFE製の反応器に、フルオロ硫酸3.2kgを仕込み、冷却しながら尿素800gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。
撹拌機、温度計、ガス流量計を備えた5LのPTFEコーティングしたステンレス製の反応器にフルオロ硫酸2.4kg、ビス(フルオロスルホニル)イミドカリウム100gを仕込み、120℃で加熱しているところへ、尿素のフルオロ硫酸溶液を定量ポンプにて525g/Hrの速度で滴下した。滴下と同時に炭酸ガスの発生が確認され、その後も定量的に炭酸ガスが発生し、滴下終了時で合計292Lのガスが発生した。滴下中の反応温度は、120〜125℃を保っていた。反応液を室温まで冷却後、水に溶解し、19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は43%であった。
撹拌機、温度計を備えた5LのPTFE製の反応器に、フルオロ硫酸3.2kgを仕込み、冷却しながら尿素800gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。
撹拌機、温度計、ガス流量計を備えた5LのPTFEコーティングしたステンレス製の反応器にフルオロ硫酸2.4kg、実施例1で得た反応終了液400gを仕込み、120℃で加熱しているところへ、尿素のフルオロ硫酸溶液を定量ポンプにて660g/Hrの速度で滴下した。滴下と同時に炭酸ガスの発生が確認され、その後も定量的に炭酸ガスが発生し、滴下終了時で合計290Lのガスが発生した。滴下中の反応温度は、120〜125℃を保っていた。反応液を室温まで冷却後、水に溶解し、19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は43%であった。
撹拌機、温度計を備えた1LのPTFE製の反応器にフルオロ硫酸600gを仕込み、冷却しながら尿素100gを少量ずつ添加し、尿素のフルオロ硫酸溶液を調製した。この反応液を115℃のオイルバスで加熱したところ、反応液の温度が110℃付近から炭酸ガスの発生が確認され、その後、炭酸ガスの激しい噴出とともに反応液の温度が20分で172℃まで上昇した後、発熱と炭酸ガスの発生が収まり、反応が終了した。その後、反応液から減圧蒸留にてビス(フルオロスルホニル)イミドとフルオロ硫酸の混合物を260g抜き出した。抜き出し後の残渣は、フルオロ硫酸のアンモニウム塩であった。抜き出した成分について19F−NMRにて分析を行った。52.1ppmにビス(フルオロスルホニル)イミドのピークが確認された。内部標準添加法によりビス(フルオロスルホニル)イミドの尿素基準の収率は40%であった。
Claims (4)
- 第1のフルオロ硫酸に尿素を反応させることなく混合して、未反応混合液を調製する工程と、
加熱している第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドに前記未反応混合液を滴下して反応させる工程と、を備えることを特徴とするビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。 - 前記未反応混合液を滴下中の、前記第2のフルオロ硫酸またはビス(フルオロスルホニル)イミドの反応温度が、100〜170℃の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
- 前記第2のフルオロ硫酸に、ビス(フルオロスルホニル)イミド及び下記式(1)で表されるビス(フルオロスルホニル)イミド塩のいずれか一方又は両方を添加することを特徴とする請求項1又は2に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
(FSO2)2N・M ・・・(1)
但し、上記式(1)において、Mは、Na、K、Li、アンモニウムからなる群から選ばれた陽イオンのいずれか一種である。 - 前記第2のフルオロ硫酸に、ビス(フルオロスルホニル)イミドを含む反応終了液を添加することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法。
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