JP2014185094A - Production method of carboxy sulfonium salt - Google Patents

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Maya Murakami
真耶 村上
Shunji Oyama
俊冶 大山
Takehiro Hiyama
武寛 檜山
Mikio Yamamoto
幹生 山本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for inexpensive and high-yield production of a carboxy sulfonium salt having excellent solubility to an aprotic solvent and being suitable for an electrolyte of an electrolytic solution for an electrochemical device.SOLUTION: A production method of a carboxy sulfonium salt represented by the formula (5) has a step 1 where a thiol or sulfide compound having an alkyl group with a carbon number of 1 to 5 and a halogenated alkyl compound having an alkyl group with a carbon number of 1 to 5 are reacted to obtain a halogenated sulfonium salt and a step 2 where the halogenated sulfonium salt obtained in the step 1 is reacted with a silver oxide and a specific carboxylic acid. In the formula (5), Rand Rrepresent a hydrogen atom or an alkyl group with a carbon number of 1 to 5, Rrepresents an alkyl group with a carbon number of 1 to 5, and Rrepresents a hydrogen atom, an alkyl group with a carbon number of 1 to 5, or an aromatic group in which a hydrogen at α-position of an aromatic ring with a carbon number of 6 to 16 is substituted by a carboxy group.

Description

本発明は、電解コンデンサ等の電気化学デバイスの電解質として用いられるカルボキシスルホニウム塩の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a carboxysulfonium salt used as an electrolyte of an electrochemical device such as an electrolytic capacitor.

近年、高性能化、小型化が進む電子機器用電源、電力貯蔵用電源、自動車用電源等に用いるデバイスとして、高いエネルギー密度を得ることのできる様々な二次電池やアルミ電解コンデンサ等の電気化学デバイスが注目されている。 Electrochemicals such as various secondary batteries and aluminum electrolytic capacitors that can obtain high energy density as devices used for power supplies for electronic equipment, power storage power supplies, power supplies for automobiles, etc. Devices are drawing attention.

電気化学デバイスに用いる電解液としては、該電気化学デバイスの出力密度及びエネルギー密度を向上させるため、耐電圧性の観点から水系の電解液よりも有機系の有機電解液が多用されてきている。
電解コンデンサ等の電気化学デバイスに用いられる電解液は、その電導度が低いと内部抵抗が大きくなり、充放電時に電圧が降下する等の不都合が生ずるため、高電導度であることが要求される。しかしながら、有機電解液は水系の電解液に比べて電導度が劣っており、電導度を向上させるために有機溶媒や電解質に関する研究が数多く行われてきた。
例えば、特許文献1、2には、γ−ブチロラクトンやプロピレンカーボネート等の非プロトン性溶媒中に、第4級アンモニウム塩や第4級ホスホニウム塩等を溶解させた電解液が開示されている。
As an electrolytic solution used in an electrochemical device, in order to improve the output density and energy density of the electrochemical device, an organic organic electrolytic solution is more frequently used than an aqueous electrolytic solution from the viewpoint of voltage resistance.
Electrolytic solutions used in electrochemical devices such as electrolytic capacitors are required to have high conductivity because the internal resistance increases when the electrical conductivity is low, and voltage drops during charging and discharging. . However, organic electrolytes are inferior in electrical conductivity to aqueous electrolytes, and many studies on organic solvents and electrolytes have been conducted in order to improve electrical conductivity.
For example, Patent Documents 1 and 2 disclose an electrolytic solution in which a quaternary ammonium salt, a quaternary phosphonium salt, or the like is dissolved in an aprotic solvent such as γ-butyrolactone or propylene carbonate.

電解コンデンサ等の電気化学デバイスの駆動用電解液としては、より広い温度範囲での使用を可能とするため、温度依存性が小さいことが要求される。即ち、低温においても、優れた電導度を維持することが要求される。電導度は電解液中の電解質濃度、つまりイオン濃度に比例する。このため、電解液中の電解質濃度は高い方が好ましい。
しかしながら、電解液中の電解質濃度を高くすると、低温で電解液中の電解質が析出しやすくなる。従って、低温での電解質が析出を防止するため、電解質の電解液に対する溶解度を高くする必要がある。
An electrolyte for driving an electrochemical device such as an electrolytic capacitor is required to have low temperature dependency in order to enable use in a wider temperature range. That is, it is required to maintain excellent conductivity even at low temperatures. The conductivity is proportional to the electrolyte concentration in the electrolyte solution, that is, the ion concentration. For this reason, the one where the electrolyte concentration in electrolyte solution is higher is preferable.
However, when the electrolyte concentration in the electrolytic solution is increased, the electrolyte in the electrolytic solution is likely to be deposited at a low temperature. Therefore, in order to prevent the electrolyte at low temperature from precipitating, it is necessary to increase the solubility of the electrolyte in the electrolytic solution.

低温において高い電導度を有する電解液としては、電解質として非プロトン性溶媒への溶解性に優れる第3級スルホニウム塩を使用した電解液が報告されている。第3級スルホニウム塩を製造する方法として、特許文献3には、二級スルフィドに対し、ハロゲン化アルキルを作用させることでハロゲン化スルホニウム塩を作製し、得られたハロゲン化スルホニウム塩に対して、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド等を作用させることでアニオン交換を行う方法が開示されている。しかしながら、特許文献3に開示された方法により得られる電解質は、遊離酸としてトリフルオロメタンスルホン酸等の強酸を発生するおそれがある。このような遊離酸は電極等を劣化させるため、電池性能に影響する可能性が高い。 As an electrolytic solution having high conductivity at a low temperature, an electrolytic solution using a tertiary sulfonium salt excellent in solubility in an aprotic solvent as an electrolyte has been reported. As a method for producing a tertiary sulfonium salt, Patent Document 3 discloses that a halogenated sulfonium salt is produced by allowing an alkyl halide to act on a secondary sulfide. A method of performing anion exchange by reacting lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide or the like is disclosed. However, the electrolyte obtained by the method disclosed in Patent Document 3 may generate a strong acid such as trifluoromethanesulfonic acid as a free acid. Such a free acid is likely to affect battery performance because it degrades the electrode and the like.

また、特許文献4には、ハロゲン化スルホニウム塩に対し、1等量のカルボン酸銀を添加することでカルボキシスルホニウム塩を得る方法が開示されている。このようなカルボキシスルホニウム塩を電解質として用いた場合、特許文献3に開示された方法により得られる電解質のような遊離酸による影響は少ない。しかし、特許文献4に開示された方法では、カルボン酸銀を等量使用する必要があり、経済的ではなく、工業化が困難であった。特に、炭素数が多いカルボン酸銀は、高価であるため入手が容易でなく、工業的な製造には不向きであるという問題があった。 Patent Document 4 discloses a method for obtaining a carboxysulfonium salt by adding 1 equivalent of silver carboxylate to a halogenated sulfonium salt. When such a carboxysulfonium salt is used as an electrolyte, there is little influence of a free acid such as an electrolyte obtained by the method disclosed in Patent Document 3. However, in the method disclosed in Patent Document 4, it is necessary to use an equivalent amount of silver carboxylate, which is not economical and difficult to industrialize. In particular, silver carboxylate having a large number of carbon atoms has a problem that it is not readily available because it is expensive and is not suitable for industrial production.

特開昭63−173312号公報Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-17312 特開昭63−1014号公報JP 63-1014 A 特開2009−249313号公報JP 2009-249313 A 国際公開第11/083872号パンフレットInternational Publication No. 11/083872 Pamphlet

本発明は、非プロトン性溶媒への溶解性に優れ、電気化学デバイス用電解液の電解質に好適なカルボキシスルホニウム塩を、安価かつ高収率に製造する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for producing a carboxysulfonium salt excellent in solubility in an aprotic solvent and suitable for an electrolyte of an electrolytic solution for an electrochemical device at a low cost and in a high yield.

本発明は、下記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物とを反応させて下記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩を得る工程1、及び、前記工程1で得られたハロゲン化スルホニウム塩を、酸化銀及び下記式(4)で表されるカルボン酸と反応させる工程2を有する下記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩の製造方法である。 The present invention is a step 1 for obtaining a halogenated sulfonium salt represented by the following formula (3) by reacting a compound represented by the following formula (1) with a halogenated alkyl compound represented by the following formula (2). And the halogenated sulfonium salt obtained in the step 1 is reacted with silver oxide and a carboxylic acid represented by the following formula (4), and the carboxysulfonium salt represented by the following formula (5). It is a manufacturing method.

Figure 2014185094
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式(1)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を示し、それぞれ独立し、互いに同一であってもよいし、異なってもよい。 In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and may be the same or different from each other.

Figure 2014185094
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式(2)中、Rは、炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示す。 In formula (2), R 3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X represents a halogen atom.

Figure 2014185094
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式(3)中、R及びRは、それぞれ式(1)におけるR及びRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(2)におけるRと同じ原子又は基を示す。 In the formula (3), R 1 and R 2 each represent the same atom or group as R 1 and R 2 in formula (1), R 3 represents the same atom or group as R 3 in Formula (2) .

Figure 2014185094
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式(4)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、又は、炭素数が6〜16の芳香環のα位の水素がカルボキシ基で置換された芳香族基を示す。 In formula (4), R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aromatic group in which the hydrogen at the α-position of the aromatic ring having 6 to 16 carbon atoms is substituted with a carboxy group. .

Figure 2014185094
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式(5)中、R及びRは、それぞれ式(1)におけるR及びRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(2)におけるRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(4)におけるRと同じ原子又は基を示す。 In formula (5), R 1 and R 2 each represent the same atom or group as R 1 and R 2 in formula (1), R 3 represents the same atom or group as R 3 in Formula (2) , R 4 represents the same atom or group as R 4 in formula (4).

以下、本発明について詳述する。
本発明者らは、ジアルキルスルフィド化合物等とハロゲン化アルキル化合物とを反応させて得られるハロゲン化スルホニウム塩に、酸化銀と特定のカルボン酸とを組み合わせて反応させることにより、非プロトン性溶媒への溶解性に優れ、電気化学デバイス用電解液の電解質に好適なカルボキシスルホニウム塩を、安価かつ高収率に製造することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明のカルボキシスルホニウム塩の製造方法に用いるカルボン酸は、特許文献4に開示された方法に用いられるカルボン酸銀とは異なり、炭素数が多くなっても安価に入手することができる。
また、特許文献4に開示された方法では、水とアセトニトリルとの混合溶媒中で反応を進行させてカルボキシスルホニウム塩を製造しているため、得られるカルボキシスルホニウム塩に水が含まれやすい。水を含むカルボキシスルホニウム塩を電気化学デバイス用電解液に用いると電気化学デバイスが劣化するおそれがあるため、充分に水を除去する必要がある。一方、本発明のカルボキシスルホニウム塩の製造方法では、有機溶媒中で反応を進行させることができるため、このような問題が生じない。
更に、本発明のカルボキシスルホニウム塩の製造方法では、反応が定量的に進行し、ハロゲン化銀等の副生成物も容易に除去することができる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The present inventors have made a halogenated sulfonium salt obtained by reacting a dialkyl sulfide compound and the like with a halogenated alkyl compound in combination with silver oxide and a specific carboxylic acid, thereby reacting with an aprotic solvent. The present inventors have found that a carboxysulfonium salt that is excellent in solubility and suitable for an electrolyte of an electrolytic solution for electrochemical devices can be produced at low cost and in high yield, and the present invention has been completed.
Unlike the carboxylic acid silver used in the method disclosed in Patent Document 4, the carboxylic acid used in the method for producing a carboxysulfonium salt of the present invention can be obtained at a low cost even when the number of carbons increases.
Moreover, in the method disclosed in Patent Document 4, the reaction is allowed to proceed in a mixed solvent of water and acetonitrile to produce a carboxysulfonium salt, so that the resulting carboxysulfonium salt is likely to contain water. If a carboxysulfonium salt containing water is used in an electrolyte for an electrochemical device, the electrochemical device may be deteriorated, and thus water must be sufficiently removed. On the other hand, in the method for producing a carboxysulfonium salt of the present invention, such a problem does not occur because the reaction can proceed in an organic solvent.
Furthermore, in the method for producing a carboxysulfonium salt of the present invention, the reaction proceeds quantitatively, and byproducts such as silver halide can be easily removed.

本発明のカルボキシスルホニウム塩の製造方法は、前記式(1)で表される化合物と前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物とを反応させて前記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩を得る工程1を有する。 The method for producing a carboxysulfonium salt of the present invention comprises reacting a compound represented by the above formula (1) with a halogenated alkyl compound represented by the above formula (2) to react the halogen represented by the above formula (3). Step 1 to obtain a sulfonium fluoride salt.

前記式(1)で表される化合物としては、ジアルキルスルフィド化合物、アルキルチオール化合物、又は、硫化水素が挙げられる。
前記工程1にて、前記式(1)で表される化合物を用いず、ジフェニルスルフィドのような芳香族スルフィドや炭素数6以上の嵩高い置換基を有するジアルキルスルフィド化合物等を使用した場合、工程2においてアニオン交換反応が阻害され、得られるカルボキシスルホニウム塩の収率が低下する。
Examples of the compound represented by the formula (1) include dialkyl sulfide compounds, alkyl thiol compounds, and hydrogen sulfide.
In the step 1, when the compound represented by the formula (1) is not used, an aromatic sulfide such as diphenyl sulfide or a dialkyl sulfide compound having a bulky substituent having 6 or more carbon atoms is used. In 2, the anion exchange reaction is inhibited, and the yield of the resulting carboxysulfonium salt decreases.

前記式(1)で表されるジアルキルスルフィド化合物としては、例えば、ジメチルスルフィド、ジエチルスルフィド、ジプロピルスルフィド、ジブチルスルフィド、ジペンチルスルフィド、エチルメチルスルフィド、エチルプロピルスルフィド、エチルイソプロピルスルフィド、エチルブチルスルフィド、エチルイソブチルスルフィド、イソプロピルsec−ブチルスルフィド、エチルペンチルスルフィド、エチルイソペンチルスルフィド、ブチルペンチルスルフィド、イソブチルイソペンチルスルフィド等が挙げられる。なかでも、分子量が低くなり、得られるカルボキシスルホニウム塩が非プロトン性溶媒への溶解性に優れるものとなることから、ジメチルスルフィド、エチルメチルスルフィドが好ましい。
また、前記式(1)で表されるアルキルチオール化合物としては、例えば、メチルチオール、エチルチオール、n−プロピルチオール、イソプロピルチオール、n−ブチルチオール、イソブチルチオール、sec−ブチルチオール、tert−ブチルチオール、ペンチルチオール、イソペンチルチオール等が挙げられる。なかでも、分子量が低くなり、得られるカルボキシスルホニウム塩が非プロトン性溶媒への溶解性に優れるものとなることから、ジメチルチオール、エチルチオールが好ましい。
前記式(1)で表される化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the dialkyl sulfide compound represented by the formula (1) include dimethyl sulfide, diethyl sulfide, dipropyl sulfide, dibutyl sulfide, dipentyl sulfide, ethyl methyl sulfide, ethyl propyl sulfide, ethyl isopropyl sulfide, ethyl butyl sulfide, ethyl Examples thereof include isobutyl sulfide, isopropyl sec-butyl sulfide, ethyl pentyl sulfide, ethyl isopentyl sulfide, butyl pentyl sulfide, isobutyl isopentyl sulfide and the like. Of these, dimethyl sulfide and ethyl methyl sulfide are preferred because the molecular weight is low and the resulting carboxysulfonium salt is excellent in solubility in an aprotic solvent.
Examples of the alkyl thiol compound represented by the formula (1) include methyl thiol, ethyl thiol, n-propyl thiol, isopropyl thiol, n-butyl thiol, isobutyl thiol, sec-butyl thiol, tert-butyl thiol. , Pentylthiol, isopentylthiol and the like. Among these, dimethylthiol and ethylthiol are preferable because the molecular weight is low and the resulting carboxysulfonium salt is excellent in solubility in an aprotic solvent.
The compound represented by the formula (1) may be used alone or in combination of two or more.

前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物としては、例えば、ヨウ化メタン、ヨウ化エタン、ヨウ化プロパン、ヨウ化ブタン、ヨウ化ペンタン、2−ヨウ化ブタン、ヨウ化イソプロパン、ヨウ化イソペンタン、臭化メタン、臭化エタン、臭化プロパン、臭化ブタン、臭化ペンタン、2−臭化ブタン、臭化イソプロパン、臭化イソペンタン、塩化メタン、塩化エタン、塩化プロパン、塩化ブタン、塩化ペンタン、2−塩化ブタン、塩化イソプロパン、塩化イソペンタン等が挙げられる。なかでも、得られるカルボキシスルホニウム塩が非プロトン性溶媒への溶解性に優れるものとなることから、ヨウ化メタン、ヨウ化エタンが好ましい。これらのハロゲン化アルキル化合物は、単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) include methane iodide, ethane iodide, propane iodide, butane iodide, pentane iodide, 2-butane iodide, isopropane iodide, iodine Isopentane, methane bromide, ethane bromide, propane bromide, butane bromide, pentane bromide, 2-butane bromide, isopropane bromide, isopentane bromide, methane chloride, ethane chloride, propane chloride, butane chloride, Examples include pentane chloride, 2-butane chloride, isopropane chloride, and isopentane chloride. Especially, since the obtained carboxysulfonium salt becomes excellent in the solubility to an aprotic solvent, iodomethane and ethane iodide are preferable. These halogenated alkyl compounds may be used alone or in combination of two or more.

前記工程1における、前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物の使用量は、前記式(1)で表される化合物1モルに対して、好ましい下限が1.05モル、好ましい上限が1.5モルである。前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物の使用量が1.05モル未満であると、前記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩の収率が低下することがある。前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物の使用量が1.5モルを超えてもそれ以上の効果はなく、経済的でない。前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物の使用量のより好ましい上限は1.2である。 In the step 1, the amount of the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) is preferably 1.05 mol, and preferably the upper limit is 1 mol of the compound represented by the formula (1). 1.5 moles. When the amount of the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) is less than 1.05 mol, the yield of the halogenated sulfonium salt represented by the formula (3) may be lowered. When the amount of the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) exceeds 1.5 mol, there is no further effect and it is not economical. The upper limit with the more preferable usage-amount of the halogenated alkyl compound represented by said Formula (2) is 1.2.

前記工程1において、前記式(1)で表される化合物と前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物とを反応させる方法としては、例えば、まず、前記式(1)で表される化合物を極性溶媒中に溶解させ、前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物を添加する方法等が挙げられる。なお、前記式(1)で表される化合物と前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物とを混合する際には、安全性の観点等から前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物を少量ずつ滴下する方法を用いることが好ましい。前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物を一括で添加した場合には、反応液の温度が急激に上昇するおそれがある。
前記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物を滴下する際の温度は、0〜20℃であることが好ましく、ゆっくりと滴下することで発熱を抑制することができるため、滴下時間は0.5〜3時間であることが好ましい。
In the step 1, as a method of reacting the compound represented by the formula (1) with the halogenated alkyl compound represented by the formula (2), for example, first, it is represented by the formula (1). Examples thereof include a method of dissolving the compound in a polar solvent and adding the halogenated alkyl compound represented by the formula (2). When the compound represented by the formula (1) and the alkyl halide compound represented by the formula (2) are mixed, the halogen represented by the formula (2) is used from the viewpoint of safety. It is preferable to use a method in which the alkyl halide compound is dropped little by little. When the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) is added all at once, the temperature of the reaction solution may increase rapidly.
The temperature at the time of dropping the halogenated alkyl compound represented by the formula (2) is preferably 0 to 20 ° C., and since the heat generation can be suppressed by slowly dropping, the dropping time is 0. 0.5 to 3 hours is preferable.

前記式(1)で表される化合物を溶解させる極性溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、アセトニトリル、ジエチルエーテル、アセトン等が挙げられる。なかでも、前記式(1)で表される化合物の溶解性が高いこと、及び、揮発しにくいため操作性に優れることから、アセトニトリルが好ましい。 Examples of the polar solvent for dissolving the compound represented by the formula (1) include methanol, ethanol, acetonitrile, diethyl ether, acetone and the like. Among these, acetonitrile is preferable because the compound represented by the formula (1) has high solubility and is excellent in operability because it is difficult to volatilize.

本発明のカルボキシスルホニウム塩の製造方法は、前記工程1で得られたハロゲン化スルホニウム塩を、酸化銀及び前記式(4)で表されるカルボン酸と反応させる工程2を有する。酸化銀及び前記式(4)で表されるカルボン酸は、特許文献4に開示された方法に用いられる酢酸銀に比べ安価に入手することができる。また、前記工程2によって、前記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩を高収率に入手することができる。 The manufacturing method of the carboxysulfonium salt of this invention has the process 2 which makes the halogenated sulfonium salt obtained at the said process 1 react with the carboxylic acid represented by silver oxide and said Formula (4). Silver oxide and the carboxylic acid represented by the formula (4) can be obtained at a lower cost than silver acetate used in the method disclosed in Patent Document 4. Moreover, the said process 2 can obtain the carboxysulfonium salt represented by the said Formula (5) in a high yield.

前記工程2における、前記酸化銀の使用量は、前記ハロゲン化スルホニウム塩1モルに対して、好ましい下限が1.0モル、好ましい上限が1.5モルである。前記酸化銀の使用量が1.0モル未満であると、未反応のハロゲン化スルホニウム塩が生成物中に含まれることがある。前記酸化銀の使用量が1.5モルを超えてもそれ以上の効果はなく、経済的でない。前記酸化銀の使用量のより好ましい上限は1.1である。 In the step 2, the silver oxide is preferably used in an amount of 1.0 mol and a preferable upper limit of 1.5 mol with respect to 1 mol of the halogenated sulfonium salt. When the amount of the silver oxide used is less than 1.0 mol, an unreacted halogenated sulfonium salt may be contained in the product. If the amount of silver oxide used exceeds 1.5 mol, there is no further effect and it is not economical. The upper limit with the more preferable usage-amount of the said silver oxide is 1.1.

前記式(4)で表されるカルボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、オルトフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等が挙げられる。なかでも、得られるカルボキシスルホニウム塩が非プロトン性溶媒への溶解性に優れるものとなることから、酢酸、プロピオン酸が好ましい。 Examples of the carboxylic acid represented by the formula (4) include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, orthophthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, and the like. Of these, acetic acid and propionic acid are preferred because the resulting carboxysulfonium salt has excellent solubility in an aprotic solvent.

前記工程2における、前記式(4)で表されるカルボン酸の使用量は、前記ハロゲン化スルホニウム塩1モルに対して、好ましい下限が1.0モル、好ましい上限が1.5モルである。前記式(4)で表されるカルボン酸の使用量が1.0モル未満であると、前記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩の収率が低下することがある。前記式(4)で表されるカルボン酸の使用量が1.5モルを超えると、前記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩を取得する際に乾燥時間が長くなることがある。前記式(4)で表されるカルボン酸の使用量のより好ましい上限は1.1である。 In the step 2, the amount of the carboxylic acid represented by the formula (4) used is preferably 1.0 mol and a preferable upper limit is 1.5 mol with respect to 1 mol of the halogenated sulfonium salt. When the amount of the carboxylic acid represented by the formula (4) is less than 1.0 mol, the yield of the carboxysulfonium salt represented by the formula (5) may be lowered. When the usage-amount of carboxylic acid represented by the said Formula (4) exceeds 1.5 mol, when obtaining the carboxysulfonium salt represented by the said Formula (5), drying time may become long. The upper limit with the more preferable usage-amount of the carboxylic acid represented by said Formula (4) is 1.1.

前記工程2において、前記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩と、前記酸化銀及び前記式(4)で表されるカルボン酸とを反応させる方法としては、例えば、前記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩と前記酸化銀とを反応させる工程2−1、及び、工程2−1で得られた反応液に前記式(4)で表されるカルボン酸を反応させる工程2−2を有する方法等が挙げられる。具体的には例えば、まず、前記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩を極性溶媒中に溶解させ、前記酸化銀と反応させた後、未反応の酸化銀及びハロゲン化銀を濾過により除去し、反応液に前記式(4)で表されるカルボン酸を添加する方法等が挙げられる。反応終了後、溶媒を留去することで、前記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩化合物を容易に得ることができる。 In the step 2, as a method of reacting the halogenated sulfonium salt represented by the formula (3), the silver oxide and the carboxylic acid represented by the formula (4), for example, the formula (3) Step 2-1 for reacting the halogenated sulfonium salt represented by formula (II) with the silver oxide, and Step 2 for reacting the carboxylic acid represented by the formula (4) with the reaction solution obtained in step 2-1. -2 and the like. Specifically, for example, first, the halogenated sulfonium salt represented by the formula (3) is dissolved in a polar solvent, reacted with the silver oxide, and then unreacted silver oxide and silver halide are filtered. The method of removing and adding the carboxylic acid represented by said Formula (4) to a reaction liquid etc. are mentioned. After completion of the reaction, the solvent is distilled off to easily obtain the carboxysulfonium salt compound represented by the formula (5).

前記式(3)で表される化合物を溶解させる極性溶媒としては、前記式(1)で表される化合物を溶解させる極性溶媒と同様のものを用いることができる。 As the polar solvent for dissolving the compound represented by the formula (3), the same polar solvent as that for dissolving the compound represented by the formula (1) can be used.

前記工程2における反応温度は、10〜60℃であることが好ましく、反応時間は0.5〜5時間であることが好ましい。 The reaction temperature in Step 2 is preferably 10 to 60 ° C., and the reaction time is preferably 0.5 to 5 hours.

本発明によれば、非プロトン性溶媒への溶解性に優れ、電気化学デバイス用電解液の電解質に好適なカルボキシスルホニウム塩を、安価かつ高収率に製造する方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing the carboxysulfonium salt excellent in the solubility to an aprotic solvent and suitable for the electrolyte of the electrolyte solution for electrochemical devices with a high yield can be provided.

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
(カルボキシスルホニウム塩(1a)の合成)
エチルメチルスルフィド7.6g(0.1mol)とアセトニトリル20gとをフラスコ中で撹拌し、ヨードメタン14.9g(0.105mol)を加えた。得られた混合液を還流下、25℃で撹拌し、2時間反応を行った。反応後、析出した結晶を濾別し、ジエチルエーテル100mLを用いて洗浄した後、70℃で3時間真空乾燥することで、21.3gのエチルジメチルスルホニウムヨーダイド塩の結晶を得た。得られた結晶4.4g(0.02mol)をメタノール100mLに溶解し、酸化銀4.91g(0.021mol)を加え、25℃で12時間撹拌した。析出した沈殿物を濾別し、濾液に酢酸1.2g(0.02mol)を添加し1時間攪拌した。反応液を70℃で5時間真空乾燥することで3.00g(0.02mol)の下記式(6)で表されるカルボキシスルホニウム塩(1a)を得た(収率98.2%)。
なお、得られたカルボキシスルホニウム塩(1a)は、下記の物性を有することから同定できた。
H−NMR(400MHz、溶媒:DMSO):3.41(q,J=1.6Hz,J=14.8Hz,J=7.6Hz,2H)、2.96(s,6H)、1.63(s,3H)、1.22(t,J=7.6Hz,3H)
Example 1
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1a))
7.6 g (0.1 mol) of ethyl methyl sulfide and 20 g of acetonitrile were stirred in a flask, and 14.9 g (0.105 mol) of iodomethane was added. The resulting mixture was stirred at 25 ° C. under reflux and reacted for 2 hours. After the reaction, the precipitated crystals were separated by filtration, washed with 100 mL of diethyl ether, and then vacuum-dried at 70 ° C. for 3 hours to obtain 21.3 g of ethyldimethylsulfonium iodide salt crystals. 4.4 g (0.02 mol) of the obtained crystal was dissolved in 100 mL of methanol, 4.91 g (0.021 mol) of silver oxide was added, and the mixture was stirred at 25 ° C. for 12 hours. The deposited precipitate was separated by filtration, and 1.2 g (0.02 mol) of acetic acid was added to the filtrate, followed by stirring for 1 hour. The reaction solution was vacuum-dried at 70 ° C. for 5 hours to obtain 3.00 g (0.02 mol) of a carboxysulfonium salt (1a) represented by the following formula (6) (yield 98.2%).
In addition, the obtained carboxysulfonium salt (1a) was identified from having the following physical properties.
1 H-NMR (400 MHz, solvent: DMSO): 3.41 (q, J = 1.6 Hz, J = 14.8 Hz, J = 7.6 Hz, 2H), 2.96 (s, 6H), 1. 63 (s, 3H), 1.22 (t, J = 7.6 Hz, 3H)

Figure 2014185094
Figure 2014185094

(実施例2)
(カルボキシスルホニウム塩(1b)の合成)
酢酸1.2g(0.02mol)に代えて、プロピオン酸1.5g(0.02mol)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして下記式(7)で表されるカルボキシスルホニウム塩(1b)を得た(収率97.8%)。
(Example 2)
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1b))
A carboxysulfonium salt represented by the following formula (7) in the same manner as in Example 1 except that 1.5 g (0.02 mol) of propionic acid was used instead of 1.2 g (0.02 mol) of acetic acid. 1b) was obtained (yield 97.8%).

Figure 2014185094
Figure 2014185094

(実施例3)
(カルボキシスルホニウム塩(1c)の合成)
酢酸1.2g(0.02mol)に代えて、フタル酸3.3g(0.02mol)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして下記式(8)で表されるカルボキシスルホニウム塩(1c)を得た(収率98.9%)。
なお、得られたカルボキシスルホニウム塩(1c)は、下記の物性を有することから同定できた。
H−NMR(400MHz、溶媒:DMSO):8.16(d,J=3.6Hz,J=2.4Hz,2H)、7.51(d,J=3.6Hz,J=2.4Hz,2H)、3.29(q,J=7.6Hz,J=7.2Hz,J=7.6Hz,2H)2.86(s,6H)、1.32(t,J=7.6Hz,3H)
(Example 3)
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1c))
A carboxysulfonium salt represented by the following formula (8) in the same manner as in Example 1 except that 3.3 g (0.02 mol) of phthalic acid was used instead of 1.2 g (0.02 mol) of acetic acid. 1c) was obtained (yield 98.9%).
In addition, the obtained carboxysulfonium salt (1c) was identified from having the following physical properties.
1 H-NMR (400 MHz, solvent: DMSO): 8.16 (d, J = 3.6 Hz, J = 2.4 Hz, 2H), 7.51 (d, J = 3.6 Hz, J = 2.4 Hz) , 2H), 3.29 (q, J = 7.6 Hz, J = 7.2 Hz, J = 7.6 Hz, 2H) 2.86 (s, 6H), 1.32 (t, J = 7.6 Hz). , 3H)

Figure 2014185094
Figure 2014185094

(実施例4)
(カルボキシスルホニウム塩(1d)の合成)
エチルメチルスルフィド7.6g(0.1mol)に代えて、エチルプロピルスルフィド10.4g(0.02mol)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして下記式(9)で表されるカルボキシスルホニウム塩(1d)を得た(収率99.1%)。
Example 4
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1d))
A carboxy represented by the following formula (9) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 10.4 g (0.02 mol) of ethylpropyl sulfide was used instead of 7.6 g (0.1 mol) of ethyl methyl sulfide. The sulfonium salt (1d) was obtained (yield 99.1%).

Figure 2014185094
Figure 2014185094

(比較例1)
(カルボキシスルホニウム塩(2a)の合成)
エチルメチルスルフィドに代えて、ジフェニルスルフィド18.6g(0.1mol)を使用し、ヨードメタンに代えて、ヨードベンゼン4.29g(0.021mol)を使用し、酢酸1.2g(0.02mol)に代えて、安息香酸2.44g(0.02mol)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして下記式(10)で表されるカルボキシスルホニウム塩(2a)を得た(収率20%)。
(Comparative Example 1)
(Synthesis of carboxysulfonium salt (2a))
In place of ethyl methyl sulfide, 18.6 g (0.1 mol) of diphenyl sulfide was used, 4.29 g (0.021 mol) of iodobenzene was used in place of iodomethane, and 1.2 g (0.02 mol) of acetic acid was used. Instead, a carboxysulfonium salt (2a) represented by the following formula (10) was obtained in the same manner as in Example 1 except that 2.44 g (0.02 mol) of benzoic acid was used (yield 20%). ).

Figure 2014185094
Figure 2014185094

(比較例2)
(カルボキシスルホニウム塩(1a)の合成)
実施例1と同様にして得られたエチルジメチルスルホニウムヨーダイド塩の結晶4.4 g(0.02mol)と、酢酸銀3.34g(0.02mol)と、アセトニトリル60mLと、水30mLとを混合し、室温で1時間撹拌した。得られた反応液を濾過し、濾液を70℃で5時間真空乾燥することでカルボキシスルホニウム塩(1a)を得た(収率24%)。
(Comparative Example 2)
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1a))
Mixing 4.4 g (0.02 mol) of crystals of ethyldimethylsulfonium iodide obtained in the same manner as in Example 1, 3.34 g (0.02 mol) of silver acetate, 60 mL of acetonitrile, and 30 mL of water. And stirred at room temperature for 1 hour. The obtained reaction solution was filtered, and the filtrate was vacuum-dried at 70 ° C. for 5 hours to obtain a carboxysulfonium salt (1a) (yield 24%).

(比較例3)
(カルボキシスルホニウム塩(1b)の合成)
実施例1と同様にして得られたエチルジメチルスルホニウムヨーダイド塩の結晶4.4 g(0.02mol)と、プロピオン酸銀3.62g(0.02mol)と、アセトニトリル60mLと、水30mLとを混合し、室温で1時間撹拌した。得られた反応液を濾過し、濾液を70℃で5時間真空乾燥することでカルボキシスルホニウム塩(1b)を得た(収率28%)。
(Comparative Example 3)
(Synthesis of carboxysulfonium salt (1b))
4.4 g (0.02 mol) of crystals of ethyldimethylsulfonium iodide salt obtained in the same manner as in Example 1, 3.62 g (0.02 mol) of silver propionate, 60 mL of acetonitrile, and 30 mL of water Mix and stir at room temperature for 1 hour. The obtained reaction solution was filtered, and the filtrate was vacuum-dried at 70 ° C. for 5 hours to obtain a carboxysulfonium salt (1b) (yield 28%).

実施例1〜4と比較例1とを比較すると、前記式(3)で表される化合物と前記式(4)で表される化合物とを用いた実施例1〜4は、比較例1と比較して高い収率でカルボキシスルホニウム塩を作製できていることがわかる。
また、実施例1と比較例2、実施例2と比較例3を比較すると、安価な酸化銀及び酢酸又はプロピオン酸を用いた実施例1、実施例2は、高価な酢酸銀又はプロピオン酸銀を用いた比較例2、比較例3よりも高い収率で、同じカルボキシスルホニウム塩を作製できていることがわかる。
When Examples 1-4 are compared with Comparative Example 1, Examples 1-4 using the compound represented by Formula (3) and the compound represented by Formula (4) are compared with Comparative Example 1. It can be seen that a carboxysulfonium salt can be produced at a high yield in comparison.
Further, when Example 1 and Comparative Example 2 are compared, and Example 2 and Comparative Example 3 are compared, Example 1 and Example 2 using inexpensive silver oxide and acetic acid or propionic acid are expensive silver acetate or silver propionate. It can be seen that the same carboxysulfonium salt can be produced in a higher yield than Comparative Example 2 and Comparative Example 3 in which

本発明によれば、非プロトン性溶媒への溶解性に優れ、電気化学デバイス用電解液の電解質に好適なカルボキシスルホニウム塩を、安価かつ高収率に製造する方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method of manufacturing the carboxysulfonium salt excellent in the solubility to an aprotic solvent and suitable for the electrolyte of the electrolyte solution for electrochemical devices with a high yield can be provided.

Claims (1)

下記式(1)で表される化合物と下記式(2)で表されるハロゲン化アルキル化合物とを反応させて下記式(3)で表されるハロゲン化スルホニウム塩を得る工程1、及び、
前記工程1で得られたハロゲン化スルホニウム塩を、酸化銀及び下記式(4)で表されるカルボン酸と反応させる工程2を有する
ことを特徴とする下記式(5)で表されるカルボキシスルホニウム塩の製造方法。
Figure 2014185094
式(1)中、R及びRは、水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を示し、それぞれ独立し、互いに同一であってもよいし、異なってもよい。
Figure 2014185094
式(2)中、Rは、炭素数1〜5のアルキル基を示し、Xはハロゲン原子を示す。
Figure 2014185094
式(3)中、R及びRは、それぞれ式(1)におけるR及びRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(2)におけるRと同じ原子又は基を示す。
Figure 2014185094
式(4)中、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基、又は、炭素数が6〜16の芳香環のα位の水素がカルボキシ基で置換された芳香族基を示す。
Figure 2014185094
式(5)中、R及びRは、それぞれ式(1)におけるR及びRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(2)におけるRと同じ原子又は基を示し、Rは、式(4)におけるRと同じ原子又は基を示す。
A step 1 in which a compound represented by the following formula (1) and a halogenated alkyl compound represented by the following formula (2) are reacted to obtain a halogenated sulfonium salt represented by the following formula (3);
Carboxysulfonium represented by the following formula (5), which comprises the step 2 of reacting the halogenated sulfonium salt obtained in the step 1 with silver oxide and a carboxylic acid represented by the following formula (4) Method for producing salt.
Figure 2014185094
In formula (1), R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and may be the same or different from each other.
Figure 2014185094
In formula (2), R 3 represents an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and X represents a halogen atom.
Figure 2014185094
In the formula (3), R 1 and R 2 each represent the same atom or group as R 1 and R 2 in formula (1), R 3 represents the same atom or group as R 3 in Formula (2) .
Figure 2014185094
In formula (4), R 4 represents a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an aromatic group in which the hydrogen at the α-position of the aromatic ring having 6 to 16 carbon atoms is substituted with a carboxy group. .
Figure 2014185094
In formula (5), R 1 and R 2 each represent the same atom or group as R 1 and R 2 in formula (1), R 3 represents the same atom or group as R 3 in Formula (2) , R 4 represents the same atom or group as R 4 in formula (4).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170205709A1 (en) * 2016-01-20 2017-07-20 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Resist composition and patterning process
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