JP2018162169A - Method for producing cyanofluoroboric acid salt - Google Patents

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佐藤  誠
武範 磯村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a cyanofluoroboric acid salt at a high yield.SOLUTION: In the presence of a trialkylsilyl halide represented by (R)SiX (1) (wherein, R1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may be the same group or a different group, and X is a halogen atom), a tetrafluoroboric acid salt represented by (M)[BF](2) (wherein, (M)is a monovalent cation) is reacted with a cyanide represented by (M)CN(3) (wherein, (M)is a monovalent cation) to produce a cyanofluoroboric acid salt represented by (M)[BF(CN)](4) (wherein, (M)is the softer cation in HSAB theory of (M)in the formula (2) and (M)in the formula (3), and (a) is an integer of 1 to 3).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、シアノフルオロホウ酸塩の新規な製造方法に関する。   The present invention relates to a novel process for producing cyanofluoroborate.

近年、多く用いられるようになったリチウム一次電池、リチウム二次電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、エレクトロクロミック表示素子、色素増感型太陽電池などの電気化学デバイスにおける非水系の電解液、又は有機合成等の媒体として、長期の信頼性、耐久性、および安全性の点から、イオン液体であるシアノフルオロホウ酸塩の検討が数多くなされている。   In recent years, non-aqueous electrolytes in electrochemical devices such as lithium primary batteries, lithium secondary batteries, electrolytic capacitors, electric double layer capacitors, electrochromic display elements, dye-sensitized solar cells, etc. As a medium for organic synthesis and the like, many studies have been made on cyanofluoroborate, which is an ionic liquid, from the viewpoint of long-term reliability, durability, and safety.

シアノフルオロホウ酸塩は、上記の通り有用な化合物であるが、シアノ基を含む化合物であり、その製造方法についても様々な検討がなされている。従来の製造方法では、毒物であるシアン化アルカリを原料として、製造する方法が主流であった(例えば、特許文献1、非特許文献1参照)。   Although cyanofluoroborate is a useful compound as described above, it is a compound containing a cyano group, and various investigations have been made on its production method. In a conventional manufacturing method, a method of manufacturing using alkali cyanide, which is a poison, as a raw material has been the mainstream (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).

具体的には、特許文献1には、塩化リチウムの存在下、テトラフルオロホウ酸ナトリウムとシアン化ナトリウムとを溶融させて反応させる方法が知られている。また、特許文献2には、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイドの存在下、三臭化ホウ素とシアン化カリウムとを反応させる方法が知られている。   Specifically, Patent Document 1 discloses a method in which sodium tetrafluoroborate and sodium cyanide are melted and reacted in the presence of lithium chloride. Patent Document 2 discloses a method of reacting boron tribromide and potassium cyanide in the presence of tetra-n-butylammonium bromide.

しかしながら、これら方法においては、得られるシアノフルオロホウ酸塩の収率が低いといった点で改善の余地があった。特に、特許文献2においては、収率を高くするためには反応時間を長く(例えば、1週間以上)しなければならず、シアノフルオロホウ酸塩の生産性の向上が求められていた。   However, these methods have room for improvement in that the yield of the obtained cyanofluoroborate is low. In particular, in Patent Document 2, in order to increase the yield, the reaction time must be lengthened (for example, one week or longer), and improvement in the productivity of cyanofluoroborate has been demanded.

一方、シアン化アルカリを原料とせずにシアノフルオロホウ酸塩を製造する方法も検討されている(例えば、特許文献2、非特許文献1、2参照)。   On the other hand, a method for producing cyanofluoroborate without using alkali cyanide as a raw material has been studied (see, for example, Patent Document 2 and Non-Patent Documents 1 and 2).

具体的には、特許文献2には、フルオロホウ酸塩とトリアルキルシリルシアニドと反応させる方法が示されている。しかしながら、この方法においても、反応時間が長く、収率が低いという点で改善の余地があった。   Specifically, Patent Document 2 discloses a method of reacting a fluoroborate with a trialkylsilyl cyanide. However, this method also has room for improvement in that the reaction time is long and the yield is low.

上記収率を改善するという点で、非特許文献1、2には、トリメチルシリルクロライドの存在下、テトラフルオロホウ酸ナトリウムとトリメチルシリルシアニドとを反応させる方法が示されている。この方法においては、トリメチルシリルシアニドを反応溶媒、および原料として使用しており、反応系内に大過剰のトリメチルシリルシアニドが存在することとなる。そのため、収率は向上するが、以下の点で改善の余地があった。   In terms of improving the yield, Non-Patent Documents 1 and 2 disclose a method of reacting sodium tetrafluoroborate with trimethylsilylcyanide in the presence of trimethylsilyl chloride. In this method, trimethylsilyl cyanide is used as a reaction solvent and a raw material, and a large excess of trimethylsilyl cyanide is present in the reaction system. Therefore, although the yield is improved, there is room for improvement in the following points.

すなわち、該トリメチルシリルシアニドが反応系内に過剰に存在すると、目的のシアノフルオロホウ酸塩にトリメチルシリルシアニドが溶媒和した固体が生成し、トリメチルシリルシアニドの除去が困難な場合があった。また、過剰のトリメチルシリルシアニドを除去し、無害化、あるいは回収する等の後処理が煩雑になるという点で改善の余地があった。加えて、トリメチルシリルシアニドが高価であるため、得られるシアノフルオロホウ酸塩のコストが高くなるという点で、工業的な生産という点でも改善の余地があった。   That is, when the trimethylsilyl cyanide is excessively present in the reaction system, a solid in which trimethylsilyl cyanide is solvated with the target cyanofluoroborate is formed, and it may be difficult to remove trimethylsilyl cyanide. In addition, there is room for improvement in that post-treatment such as removing excess trimethylsilylcyanide to make it harmless or recovering it becomes complicated. In addition, since trimethylsilylcyanide is expensive, there is room for improvement in terms of industrial production in that the cost of the obtained cyanofluoroborate is increased.

特許4718438号Japanese Patent No. 4718438 特表2014−529335号公報Special table 2014-529335 gazette

Journal of Fluorine Chemistry 2015,177 46−54Journal of Fluorine Chemistry 2015, 177 46-54 Inorganic Chemistry 2015,54, 3413−3421Inorganic Chemistry 2015, 54, 3413-3421

したがって、本発明の目的は、低コストであって、高収率でシアノフルオロホウ酸塩を製造できる方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of producing cyanofluoroborate at a low cost and in a high yield.

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。先ず、安価な原料であるシアン化物(例えば、シアン化ナトリウムのようなシアン化アルカリ)を使用して、高収率でシアノフルオロホウ酸塩を製造できる方法の検討を行った。その結果、シアン化物(シアン化アルカリ)と反応させるもう一方の原料としてテトラフルオロホウ酸塩とを反応させるに際し、トリアルキルシリルハライドを反応系内に存在させることにより、高い収率でシアノフルオロホウ酸塩が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems. First, using a cyanide which is an inexpensive raw material (for example, an alkali cyanide such as sodium cyanide), a method capable of producing cyanofluoroborate in a high yield was examined. As a result, when reacting tetrafluoroborate as the other raw material to be reacted with cyanide (alkali cyanide), trialkylsilyl halide is present in the reaction system, so that cyanofluoroboron can be obtained in high yield. The present inventors have found that an acid salt can be obtained and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、
下記式(1)
(RSiX (1)
(式中、
は炭素数1〜6のアルキル基であり、同一であっても、異なる基であってよく、
Xはハロゲン原子である。)
で示されるトリアルキルシリルハライド(以下、単に「トリアルキルシリルハライド」とする場合もある。)の存在下、
下記式(2)
(M[BF (2)
(式中、
(Mは一価のカチオンである。)
で示されるテトラフルオロホウ酸塩(以下、単に「テトラフルオロホウ酸塩」とする場合もある。)と、
下記式(3)
(MCN (3)
(式中、
(Mは一価のカチオンである。)
で示されるシアン化物(以下、単に「シアン化物」とする場合もある。)と、を反応させることにより、
下記式(4)
(M[BF(CN)4−a (4)
(式中、
(Mは、前記式(2)における(Mと前記式(3)における(Mのうち、HSAB則において軟らかい方のカチオンであり、
aは1〜3の整数である。)
で示されるシアノフルオロホウ酸塩(以下、単に「シアノフルオロホウ酸塩」とする場合もある。)を製造する方法である。
That is, the present invention
Following formula (1)
(R 1 ) 3 SiX (1)
(Where
R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may be the same or different,
X is a halogen atom. )
In the presence of a trialkylsilyl halide represented by the following (hereinafter sometimes simply referred to as “trialkylsilyl halide”),
Following formula (2)
(M 1 ) + [BF 4 ] (2)
(Where
(M 1 ) + is a monovalent cation. )
A tetrafluoroborate salt (hereinafter sometimes referred to simply as “tetrafluoroborate”),
Following formula (3)
(M 2 ) + CN (3)
(Where
(M 2 ) + is a monovalent cation. )
By reacting with a cyanide represented by the following (hereinafter sometimes simply referred to as “cyanide”),
Following formula (4)
(M 3 ) + [BF a (CN) 4-a ] (4)
(Where
(M 3 ) + is a cation that is softer in the HSAB rule among (M 1 ) + in the formula (2) and (M 2 ) + in the formula (3).
a is an integer of 1 to 3. )
Is a method for producing a cyanofluoroborate salt (hereinafter sometimes simply referred to as “cyanofluoroborate salt”).

本発明によれば、安価な原料を使用して、高収率でシアノフルオロホウ酸塩を製造することができる。そのため、リチウムイオン電池等の電解質等に有用であるシアノフルオロホウ酸塩のコストを低減することができるため、その工業的利用価値は高い。   According to the present invention, cyanofluoroborate can be produced in high yield using an inexpensive raw material. Therefore, since the cost of cyanofluoroborate useful for electrolytes such as lithium ion batteries can be reduced, its industrial utility value is high.

本発明は、トリアルキルシリルハライドの存在下、テトラフルオロホウ酸塩とシアン化物とを反応させることにより、シアノフルオロホウ酸塩を製造する方法である。以下、順を追って説明する。   The present invention is a method for producing a cyanofluoroborate by reacting a tetrafluoroborate with a cyanide in the presence of a trialkylsilyl halide. In the following, description will be given in order.

(トリアルキルシリルハライド)
本発明の反応は、下記式(1)
(RSiX (1)
で示されるトリアルキルシリルハライドの存在下で行う。
(Trialkylsilyl halide)
The reaction of the present invention is represented by the following formula (1):
(R 1 ) 3 SiX (1)
In the presence of a trialkylsilyl halide represented by

式中、Rは炭素数1〜6のアルキル基であり、同一であっても、異なる基であってよい。中でも、入手が容易なことや反応収率等を考慮すると、Rは炭素数1〜4のアルキル基であることが好ましい。 In the formula, R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms and may be the same or different. Among these, in view of easy availability and reaction yield, R 1 is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

また、式中、Xはハロゲン原子である。中でも、反応性を考慮すると、塩素、臭素、ヨウ素であることが好ましい。   In the formula, X is a halogen atom. Of these, chlorine, bromine and iodine are preferable in consideration of reactivity.

具体的なトリアルキルシリルハライドを例示すると、トリメチルシリルクロライド、トリメチルシリルブロマイド、トリメチルシリルヨーダイド、トリエチルシリルクロライド、トリエチルシリルブロマイド、トリエチルシリルヨーダイド、トリ−n−プロピルシリルクロライド、トリ−n−プロピルシリルブロマイド、トリ−n−プロピルシリルヨーダイド、トリ−n−ブチルシリルクロライド、トリ−n−ブチルシリルブロマイド、トリ−n−ブチルシリルヨーダイドが挙げられ、入手が容易なことや反応収率等を考慮すると、トリメチルシリルクロライド、トリエチルシリルクロライドであることが好ましい。これらトリアルキルシリルハライドは、市販のものを使用することができる。   Specific trialkylsilyl halides are exemplified by trimethylsilyl chloride, trimethylsilyl bromide, trimethylsilyl iodide, triethylsilyl chloride, triethylsilyl bromide, triethylsilyl iodide, tri-n-propylsilyl chloride, tri-n-propylsilyl bromide, Examples include tri-n-propylsilyl iodide, tri-n-butylsilyl chloride, tri-n-butylsilyl bromide, tri-n-butylsilyl iodide, considering the availability and reaction yield. , Trimethylsilyl chloride, and triethylsilyl chloride are preferable. As these trialkylsilyl halides, commercially available products can be used.

本発明において、前記トリアルキルシリルハライドの使用量は、特に制限されるものではないが、十分に反応を進行させるためには、下記に詳述するシアン化物1モルに対して、1.0〜3.0モルとすることが好ましく、1.2〜3.0モルとすることがより好ましく、1.5〜2.0モルとすることがさらに好ましい。   In the present invention, the amount of the trialkylsilyl halide used is not particularly limited, but in order to sufficiently proceed the reaction, 1.0 to 1.0 mol per 1 mole of cyanide described in detail below. It is preferable to set it as 3.0 mol, It is more preferable to set it as 1.2-3.0 mol, It is further more preferable to set it as 1.5-2.0 mol.

(テトラフルオロホウ酸塩)
本発明においては、下記式(2)
(M[BF (2)
で示されるテトラフルオロホウ酸塩を原料として使用する。
(Tetrafluoroborate)
In the present invention, the following formula (2)
(M 1 ) + [BF 4 ] (2)
Is used as a raw material.

前記式中、(Mは一価のカチオンである。この一価のカチオンは、有機カチオン、無機カチオンの何れであってもよい。中でも、入手が容易なことや安価であることから、アルカリ金属イオンが好ましく、リチウムイオン(Li)、ナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)から選ばれるカチオンであることが好ましい。 In the above formula, (M 1 ) + is a monovalent cation. This monovalent cation may be either an organic cation or an inorganic cation. Among these, alkali metal ions are preferable because they are easily available and inexpensive, and cations selected from lithium ions (Li + ), sodium ions (Na + ), and potassium ions (K + ) are preferable.

前記テトラフルオロホウ酸塩は、市販のものを使用することができる。   A commercially available tetrafluoroborate can be used.

(シアン化物)
本発明においては、もう一方の原料として、下記式(3)
(MCN (3)
で示されるシアン化物を使用する。
(Cyanide)
In the present invention, as the other raw material, the following formula (3)
(M 2 ) + CN (3)
The cyanide represented by is used.

前記式中、(Mは一価のカチオンである。この一価のカチオンは、有機カチオン、無機カチオンの何れであってもよい。中でも、入手が容易なことや安価であることから、アルカリ金属イオンが好ましく、リチウムイオン(Li)、ナトリウムイオン(Na)、カリウムイオン(K)から選ばれるカチオンであることが好ましい。 In the above formula, (M 2 ) + is a monovalent cation. This monovalent cation may be either an organic cation or an inorganic cation. Among these, alkali metal ions are preferable because they are easily available and inexpensive, and cations selected from lithium ions (Li + ), sodium ions (Na + ), and potassium ions (K + ) are preferable.

前記シアン化物は、市販のものを使用することができる。   As the cyanide, a commercially available product can be used.

本発明において、前記シアン化物の使用量は、特に制限されるものではなく、所望とする前記式(4)で示されるシアノフルオロホウ酸塩の組成に応じて適宜決定すればよい。中でも、後処理を容易にし、シアノ基への変換を高めるためには、前記テトラフルオロホウ酸塩1モルに対して、2.0〜5.0モルとすることが好ましい。さらには、より後処理を容易にし、シアノ基への変換を高め、収率を向上するためには、該テトラフルオロホウ酸塩1モルに対して、2.5〜5.0モルとすることが好ましく、3.0〜3.5モルとすることがより好ましい。   In the present invention, the amount of the cyanide used is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the desired composition of the cyanofluoroborate represented by the formula (4). Among these, in order to facilitate the post-treatment and increase the conversion to a cyano group, the amount is preferably 2.0 to 5.0 mol with respect to 1 mol of the tetrafluoroborate. Furthermore, in order to facilitate the post-treatment, increase the conversion to a cyano group, and improve the yield, the amount should be 2.5 to 5.0 mol with respect to 1 mol of the tetrafluoroborate. Is preferable, and it is more preferable to set it as 3.0-3.5 mol.

<反応工程;反応条件>
本発明において、前記トリアルキルシリルハライドの存在下、前記テトラフルオロホウ酸塩とシアン化物とを反応させるためには、各成分が反応系内で十分に接触するように撹拌混合することが好ましい。
<Reaction process; reaction conditions>
In the present invention, in order to make the tetrafluoroborate and cyanide react in the presence of the trialkylsilyl halide, it is preferable to stir and mix the components so that the components are sufficiently in contact in the reaction system.

本発明においては、一旦、3成分が同時に反応系内に存在しなければ反応が進行しない。すなわち、原料であるシアン化物とテトラフルオロホウ酸塩とのみを反応系内に入れても、シアノフルオロホウ酸塩は生成しない。また、該トリアルキルシリルハライドとシアン化物とのみを反応系内に入れても、シアノ化剤であるトリアルキルシリルシアニドは生成しない。そのため、該トリアルキルシリルハライドの存在下で反応が進行する理由は明らかではないが、本発明者等は以下のように推定している。   In the present invention, the reaction does not proceed unless the three components are simultaneously present in the reaction system. That is, even if only the cyanide and tetrafluoroborate as raw materials are put into the reaction system, cyanofluoroborate is not generated. Even if only the trialkylsilyl halide and cyanide are put in the reaction system, trialkylsilyl cyanide as a cyanating agent is not produced. Therefore, although the reason why the reaction proceeds in the presence of the trialkylsilyl halide is not clear, the present inventors presume as follows.

先ず、トリアルキルシリルハライドと原料の1つであるテトラフルオロホウ酸塩とが反応し、五配位ケイ素中間体が生成する。その後、この五配位ケイ素中間体がシアン化物と反応し、シアノ基を有する五配位ケイ素中間体が生成すると考えられる。生成したシアノ基を有する五配位ケイ素中間体は、トリアルキルシリルシアニドと類似の化合物である。そして、該五配位ケイ素中間体(以下、単に「類似化合物」とする場合もある。)とテトラフルオロホウ酸塩とが反応し、最終的にシアノフルオロホウ酸塩が得られるものと推定している。このように3成分が存在してはじめて本発明の反応は進行するが、従来には知られていない反応系である。   First, a trialkylsilyl halide and tetrafluoroborate, which is one of the raw materials, react to form a pentacoordinate silicon intermediate. Thereafter, this pentacoordinate silicon intermediate is considered to react with cyanide to produce a pentacoordinate silicon intermediate having a cyano group. The generated pentacoordinate silicon intermediate having a cyano group is a compound similar to trialkylsilyl cyanide. Then, it is estimated that the pentacoordinated silicon intermediate (hereinafter sometimes referred to simply as “analogous compound”) and tetrafluoroborate react with each other to finally obtain cyanofluoroborate. ing. Thus, the reaction of the present invention proceeds only after the presence of the three components, but is a reaction system that has not been conventionally known.

以上のような理由から、トリアルキルシリルハライド、テトラフルオロホウ酸塩、およびシアン化物の3成分は、反応溶媒中で撹拌混合して反応系内で十分に接触させることが好ましい。   For the reasons described above, it is preferable that the three components of trialkylsilyl halide, tetrafluoroborate, and cyanide are sufficiently mixed in the reaction system by stirring and mixing in the reaction solvent.

(反応溶媒;非プロトン性極性溶媒)
本発明において、使用する反応溶媒としては、各成分に影響を与えない溶媒であれば特に制限されるものではないが、非プロトン性極性溶媒を使用することが好ましい。
(Reaction solvent; aprotic polar solvent)
In the present invention, the reaction solvent to be used is not particularly limited as long as it does not affect each component, but an aprotic polar solvent is preferably used.

非プロトン性極性溶媒は、プロトン供与性の基は含まず、かつ極性基を有する溶媒であり、公知のものを使用することができる。非プロトン性極性溶媒中で反応を実施することにより(反応溶媒として非プロトン性極性溶媒を使用することにより)、より高い収率でシアノフルオロホウ酸塩を製造することができる。加えて、原料を希釈できるため、穏和な条件での反応を実施することができる。そして、得られるシアノフルオロホウ酸塩の着色を抑制し、かつ後処理を容易なものとすることができる。   The aprotic polar solvent is a solvent that does not contain a proton-donating group and has a polar group, and known solvents can be used. By carrying out the reaction in an aprotic polar solvent (by using an aprotic polar solvent as the reaction solvent), cyanofluoroborate can be produced in a higher yield. In addition, since the raw material can be diluted, the reaction can be carried out under mild conditions. And coloring of the cyanofluoroborate obtained can be suppressed, and an after-treatment can be made easy.

本発明において、該非プロトン性極性溶媒は、沸点が50〜130℃であることが好ましい。沸点が前記範囲の非プロトン性極性溶媒を使用することにより、得られるシアノフルオロホウ酸塩の着色を抑制し、また後処理において該溶媒の除去が容易になり、さらに反応中の温度を高めることができるため、収率を高くすることができる。後処理のし易さ、および収率を考慮すると、沸点が60〜110℃の非プロトン性極性溶媒を使用することがより好ましく、沸点が70〜90℃の非プロトン性極性溶媒を使用することがさらに好ましい。なお、非プロトン性極性溶媒は、複数種類の混合溶媒を使用することもできるし、単独で使用することもできる。操作性等を考慮すると、溶媒を単独で使用することが好ましい。   In the present invention, the aprotic polar solvent preferably has a boiling point of 50 to 130 ° C. By using an aprotic polar solvent having a boiling point in the above-mentioned range, coloring of the resulting cyanofluoroborate is suppressed, the removal of the solvent is facilitated in post-treatment, and the temperature during the reaction is further increased. Therefore, the yield can be increased. Considering the ease of post-treatment and the yield, it is more preferable to use an aprotic polar solvent having a boiling point of 60 to 110 ° C., and an aprotic polar solvent having a boiling point of 70 to 90 ° C. Is more preferable. In addition, the aprotic polar solvent can also use multiple types of mixed solvent, and can also be used independently. In consideration of operability and the like, it is preferable to use a solvent alone.

以上のような非プロトン性極性溶媒を具体的に例示すれば、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1,2−ジメトキシエタン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、および酢酸エチルが挙げられ、これら溶媒の混合溶媒を使用することもできる。   Specific examples of such aprotic polar solvents include tetrahydrofuran, dioxane, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, and ethyl acetate, and use a mixed solvent of these solvents. You can also

また、前記非プロトン性極性溶媒の中でも、前記テトラフルオロホウ酸塩を溶解させないものを使用することが好ましい。溶解させないとは、23℃において、1gのテトラフルオロホウ酸塩と25mlの溶媒とを混合したとしても、該テトラフルオロホウ酸塩の固体が目視で確認できる状態のことを指す。該テトラフルオロホウ酸塩((M[BF)が溶解する溶媒を使用すると、反応系内に((RSi)[BFと(Mの塩が生じ、(MCNは反応に全く関与できなくなる。さらには、生成した((RSi)[BFが不安定であるため、トリアルキルシリルフロライド((RSiF)と三フッ化ホウ素BFが生じ、収率が劇的に低下するおそれがある。そのため、前記に例示した非プロトン性極性溶媒の中でも、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンを使用することが好ましい。1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキサンを使用した場合には、反応条件にもよるが、トリシアノフルオロホウ酸塩(前記式(4)においてa=1)が生成し易くなる。また、アセトニトリルを使用した場合には、これも反応条件によるが、ジシアノジフルオロホウ酸塩(前記式(4)においてa=2)が生成し易くなる。 Of the aprotic polar solvents, those that do not dissolve the tetrafluoroborate are preferably used. “Undissolved” refers to a state in which even if 1 g of tetrafluoroborate and 25 ml of solvent are mixed at 23 ° C., the tetrafluoroborate solid can be visually confirmed. When a solvent in which the tetrafluoroborate ((M 1 ) + [BF 4 ] ) dissolves is used, ((R 1 ) 3 Si + ) [BF 4 ] and (M 1 ) + are introduced into the reaction system. A salt of X is formed, and (M 2 ) + CN cannot participate in the reaction at all. Furthermore, since the generated ((R 1 ) 3 Si + ) [BF 4 ] is unstable, trialkylsilyl fluoride ((R 1 ) 3 SiF) and boron trifluoride BF 3 are generated and collected. The rate may drop dramatically. Therefore, among the aprotic polar solvents exemplified above, it is preferable to use 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, or dioxane. When 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, or dioxane is used, tricyanofluoroborate (a = 1 in the above formula (4)) is likely to be formed, depending on the reaction conditions. Further, when acetonitrile is used, dicyanodifluoroborate (a = 2 in the above formula (4)) is likely to be formed, although this also depends on the reaction conditions.

(その他の反応条件)
本発明において、各成分を混合する順番は、特に制限されるものではない。例えば、反応系内に必要に応じて反応溶媒で希釈した3成分を同時に導入し、撹拌混合する方法が挙げられる。また、必要に応じて反応溶媒で希釈した1成分を順次反応系内に導入して撹拌混合することもできる。さらには、必要に応じて反応溶媒で希釈した2成分を予め反応系に導入して撹拌混合しておき、その中に、必要に応じて反応溶媒で希釈した1成分を添加することもできる。中でも、反応をより温和な条件で進めるためには、原料であるテトラフルオロホウ酸塩とシアン化物とを必要に応じて反応溶媒中で撹拌混合しておき、その中に必要に応じて反応溶媒で希釈したトリアルキルシリルハライドを添加する方法を採用することが好ましい。
(Other reaction conditions)
In the present invention, the order of mixing the components is not particularly limited. For example, there may be mentioned a method in which three components diluted with a reaction solvent are simultaneously introduced into the reaction system as necessary, followed by stirring and mixing. Further, if necessary, one component diluted with a reaction solvent can be sequentially introduced into the reaction system and mixed with stirring. Furthermore, if necessary, two components diluted with a reaction solvent can be introduced into the reaction system in advance and mixed with stirring, and one component diluted with a reaction solvent can be added to the mixture, if necessary. Above all, in order to proceed the reaction under milder conditions, the raw materials tetrafluoroborate and cyanide are mixed in the reaction solvent with stirring as necessary, and then the reaction solvent is added as necessary. It is preferable to employ a method of adding a trialkylsilyl halide diluted with 1.

また、反応中の温度(撹拌混合中の温度)は、特に制限されるものではないが、23℃以上使用する非プロトン性極性溶媒の還流温度以下であることが好ましい。高い収率を維持し、かつ得られるシアノフルオロホウ酸塩の着色を抑制するためには、反応温度は50〜110℃とすることがより好ましく、50〜90℃とすることがさらに好ましい。ただし、トリアルキルシリルハライドが非プロトン性極性溶媒より低沸点の場合は、揮発によるロスを考慮して、トリアルキルシリルハライドの還流温度以下で反応を実行することが好ましい。この場合、シアン化物が消費されれば(通常であれば、1〜3時間の反応時間でよい)、トリアルキルシリルシアニドと類似の化合物(類似化合物)が生成するものと考えられる。この類似化合物が生成されれば、それ以降は反応温度を非プロトン性極性溶媒の還流温度まで高めることができる。そのため、例えば、トリメチルシリルクロライドを使用した場合には、反応温度を50〜60℃でシアン化物が消費されるまで反応を行い、次いで、反応温度を、60℃を超え90℃以下として反応を終結させることが好ましい。   The temperature during the reaction (temperature during stirring and mixing) is not particularly limited, but is preferably 23 ° C. or higher and the reflux temperature of the aprotic polar solvent to be used. In order to maintain a high yield and suppress the coloring of the obtained cyanofluoroborate, the reaction temperature is more preferably 50 to 110 ° C, and further preferably 50 to 90 ° C. However, when the trialkylsilyl halide has a lower boiling point than the aprotic polar solvent, it is preferable to carry out the reaction at or below the reflux temperature of the trialkylsilyl halide in consideration of loss due to volatilization. In this case, if the cyanide is consumed (usually, a reaction time of 1 to 3 hours is sufficient), it is considered that a compound similar to trialkylsilyl cyanide (similar compound) is formed. Once this analogous compound is formed, the reaction temperature can thereafter be raised to the reflux temperature of the aprotic polar solvent. Therefore, for example, when trimethylsilyl chloride is used, the reaction is performed at a reaction temperature of 50 to 60 ° C. until cyanide is consumed, and then the reaction temperature is set to exceed 60 ° C. and 90 ° C. or less to complete the reaction. It is preferable.

反応中の雰囲気は、特に制限されるものではないが、乾燥雰囲気、例えば、乾燥空気雰囲気下で実施することが好ましい。また、窒素、又はアルゴン等の不活性ガス雰囲気下で実施することが好ましい。反応時の圧力も特に制限されるものではなく、減圧下、常圧下(大気圧下)、加圧下で実施することができる。ただし、本反応ではトリアルキルシリルフロライドがガスとして副生するため、密閉系の反応では内圧が上がるおそれがあり、また、反応を効率的に進行させるためには、副生するガスを系外に排出する方が有利である。そのため、反応は減圧下、または大気圧下での実施が好ましく、反応溶媒の揮発を考慮すると、大気圧下での実施が特に好ましい。   The atmosphere during the reaction is not particularly limited, but it is preferably carried out in a dry atmosphere, for example, a dry air atmosphere. Moreover, it is preferable to implement in inert gas atmosphere, such as nitrogen or argon. The pressure during the reaction is not particularly limited, and the reaction can be carried out under reduced pressure, normal pressure (atmospheric pressure), or increased pressure. However, since trialkylsilyl fluoride is by-produced as a gas in this reaction, the internal pressure may increase in a closed reaction, and in order to make the reaction proceed efficiently, the by-produced gas is out of the system. It is more advantageous to discharge it. Therefore, the reaction is preferably carried out under reduced pressure or atmospheric pressure, and is preferably carried out under atmospheric pressure in view of the volatilization of the reaction solvent.

反応時間は、原料化合物の消費量や目的とするシアノフルオロホウ酸塩の生成量等の反応の進行度を勘案して決定すればよいが、本発明の方法によれば0.5〜10時間であれば十分に高い収率でシアノフルオロホウ酸塩化合物を得ることができる。反応の進行度は、11B−NMR分光法による分析で容易に確認することができる。 The reaction time may be determined in consideration of the progress of the reaction, such as the consumption of the raw material compound and the amount of the desired cyanofluoroborate produced, but 0.5 to 10 hours according to the method of the present invention. If so, a cyanofluoroborate compound can be obtained in a sufficiently high yield. The progress of the reaction can be easily confirmed by analysis by 11 B-NMR spectroscopy.

<シアノフルオロホウ酸塩>
上記の方法に従えば、下記式(4)
(M[BF(CN)4−a (4)
で示されるシアノフルオロホウ酸塩を製造できる。
<Cyanofluoroborate>
According to the above method, the following formula (4)
(M 3 ) + [BF a (CN) 4-a ] (4)
Can be produced.

前記式中、(Mは、前記式(2)における(Mと前記式(3)における(Mのうち、HSAB則において軟らかい方のカチオンであり、aは1〜3の整数である。 In the formula, (M 3 ) + is a cation that is softer in the HSAB rule among (M 1 ) + in the formula (2) and (M 2 ) + in the formula (3), and a is 1 It is an integer of ~ 3.

ここで、HSAB則とは、Hard and Soft Acids and Basesの略であり、R. G. Pearsonにより提唱された規則である。すなわち、酸塩基を軟らかいものと硬いものとに分類し、定性的に「軟らかい酸は軟らかい塩基と結合し易く、硬い酸は硬い塩基と結合し易い」ことを指摘し、酸塩基を分類したものである。硬い酸塩基の一般的特徴は、中心原子が小さく、電気陰性度が大きく、分極率が小さく、高い電荷密度をもっていることであり、軟らかい酸塩基は逆の性質をもっている。   Here, the HSAB rule is an abbreviation for Hard and Soft Acids and Bases. G. This is a rule proposed by Pearson. In other words, acid bases are classified into soft ones and hard ones, and qualitatively pointed out that "soft acids are easy to bond with soft bases and hard acids are easy to bond with hard bases". It is. The general characteristics of a hard acid base are that the central atom is small, the electronegativity is large, the polarizability is small, and the charge density is high, and the soft acid base has the opposite properties.

該HSAB則によると、シアノフルオロホウ酸アニオンは軟らかい塩基であり、軟らかい酸(カチオン)との親和性が高い。そのため、(Mは、(Mと(Mのうち、該HSAB則においてより軟らかいカチオンとなる。具体的にアルカリ金属イオンを例に説明する。アルカリ金属イオンの軟らかさの序列は、K>Na>Liである。したがって、LiからNaへの変換、およびNaからKへの変換は容易に行うことができるが、その逆のKからLiへの変換、およびNaからLiへの変換は難しい。 According to the HSAB rule, the cyanofluoroborate anion is a soft base and has a high affinity with a soft acid (cation). Therefore, (M 3 ) + becomes a softer cation in the HSAB rule among (M 1 ) + and (M 2 ) + . Specifically, an alkali metal ion will be described as an example. The order of softness of the alkali metal ions is K + > Na + > Li + . Therefore, the conversion from Li + to Na + and the conversion from Na + to K + can be easily performed, but the reverse conversion from K + to Li + and conversion from Na + to Li + is possible. Is difficult.

そのため、(Mと(Mとが共にアルカリ金属イオンである場合には、
(Mは、
(Mと(Mとの少なくとも一方がKの場合には、Kとなり、
(Mと(Mとの両方がNaであるか、一方がNaであり、他方がLiである場合には、Naとなり、
(Mと(Mとの両方がLiの場合には、Liとなる。
Therefore, when both (M 1 ) + and (M 2 ) + are alkali metal ions,
(M 3 ) + is
When at least one of (M 1 ) + and (M 2 ) + is K + , K +
If both (M 1 ) + and (M 2 ) + are Na + , or one is Na + and the other is Li + , then Na +
When both (M 1 ) + and (M 2 ) + are Li + , Li + is obtained.

以上のように、(Mと(Mとが共にアルカリ金属イオンである場合、(MはLiとなり難いが、K、Naである(MをLi((M)とする場合には、次の方法を採用することができる、例えば、先ず、シアノフルオロホウ酸カリウム、またはシアノフルオロホウ酸ナトリウムと硝酸銀(I)により、より軟らかい酸との塩であるシアノフルオロホウ酸銀(I)とする。次いで、シアノフルオロホウ酸銀(I)とハロゲン化リチウムとを反応させて、ハロゲン化銀(I)の沈殿を生成させることにより、シアノフルオロホウ酸リチウムとすることができる。 As described above, when both (M 1 ) + and (M 2 ) + are alkali metal ions, (M 3 ) + is unlikely to be Li + , but is K + and Na + (M 3 ) +. Is Li + ((M 4 ) + ), the following method can be employed. For example, first, potassium cyanofluoroborate or sodium cyanofluoroborate and silver nitrate (I) Let it be silver cyanofluoroborate (I) which is a salt with a soft acid. Next, by reacting silver (I) cyanofluoroborate with lithium halide to produce a silver (I) halide precipitate, lithium cyanofluoroborate can be obtained.

また、前記には、(MをLiに変換する方法を示したが、様々なイオン交換反応(メタセシス反応)を行うことにより、その反応に応じた無機カチオン、および有機カチオン((M)とすることができる。 In addition, the method for converting (M 3 ) + to Li + has been described above, but by performing various ion exchange reactions (metathesis reactions), an inorganic cation and an organic cation (( M 4 ) + ).

また、精製工程等において、種々のカチオンを含む化合物と接触させることによっても、該HSAB則に従ってイオン交換を行うことが可能となる。例えば、下記に詳述するが、精製工程等において、シアノフルオロホウ酸塩((Mを含む)を、アルカリ金属含有化合物((Mを含む)と接触させることによっても、((M)が((M)に交換されたシアノフルオロホウ酸塩とすることができる。 Further, in the purification step or the like, ion exchange can be performed in accordance with the HSAB rule by contacting with a compound containing various cations. For example, as described in detail below, by contacting a cyanofluoroborate (including (M 3 ) + ) with an alkali metal-containing compound (including (M 4 ) + ) in a purification step or the like, ((M 3 ) + ) can be a cyanofluoroborate salt replaced with ((M 4 ) + ).

<精製工程>
本発明においては、以下の方法を採用して得られたシアノフルオロホウ酸塩を反応系外に取り出すことが好ましい。得られたシアノフルオロホウ酸塩は、水、有機溶媒、およびこれらの混合溶媒での洗浄、酸化処理、吸着処理、再沈殿、再結晶、抽出、クロマトグラフィーにより精製することが好ましい。これらの精製方法は組み合わせて行ってもよい。ただし、残存する前記該類似化合物は加水分解によりシアン化水素を発生する可能性があるため、適切な条件で加水分解し、無害化することが好ましい。
<Purification process>
In this invention, it is preferable to take out the cyanofluoroborate obtained by employ | adopting the following method out of a reaction system. The obtained cyanofluoroborate is preferably purified by washing with water, an organic solvent, and a mixed solvent thereof, oxidation treatment, adsorption treatment, reprecipitation, recrystallization, extraction, and chromatography. These purification methods may be performed in combination. However, since the remaining similar compound may generate hydrogen cyanide by hydrolysis, it is preferably hydrolyzed and rendered harmless under appropriate conditions.

シアノフルオロホウ酸塩を取り出す方法においては、反応系内に前記類似化合物が残存している可能性があるため、先ずは、該類似化合物を酸化処理して無害化することが好ましい。該酸化処理に用いる酸化剤としては、過酸化水素、過酢酸、メタクロロ過安息香酸(mCPBA)等の過酸化物、過マンガン酸カリウム、酸化マンガン等のマンガン化合物、二クロム酸カリウム等のクロム化合物、塩素酸カリウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、二酸化塩素などの含ハロゲン化合物、硝酸、クロラミン等の無機窒素化合物、酢酸、四酸化オスミウム等が挙げられる。これらの中でも、金属元素を含まず、分解物が水だけである過酸化水素がより好ましい。   In the method of taking out cyanofluoroborate, since the similar compound may remain in the reaction system, it is preferable to first render the similar compound harmless by oxidizing treatment. Examples of the oxidizing agent used for the oxidation treatment include peroxides such as hydrogen peroxide, peracetic acid and metachloroperbenzoic acid (mCPBA), manganese compounds such as potassium permanganate and manganese oxide, and chromium compounds such as potassium dichromate. , Halogen-containing compounds such as potassium chlorate, sodium bromate, potassium bromate, sodium perchlorate, sodium hypochlorite, chlorine dioxide, inorganic nitrogen compounds such as nitric acid and chloramine, acetic acid, osmium tetroxide, etc. . Among these, hydrogen peroxide which does not contain a metal element and whose decomposition product is only water is more preferable.

酸化処理では、反応が終了した反応系内に前記酸化剤を導入してやればよい。具体的な酸化処理を含む精製方法を例示すると、以下の方法を挙げることができる。先ず、反応が終了した反応混合物から残存しているシアン化物をろ過により取り除く。次いで反応溶媒を留去し、水、および前記酸化剤を導入する。次いで、粗シアノフルオロホウ酸塩、水、酸化剤を含む混合物を撹拌しながら、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸塩を徐々に添加する。このような操作を行うことにより、液性をアルカリ性に保ちつつ、酸化処理を安全に行うことができる。この処理により、シアン化物イオンは毒性の低いシアン酸イオンに酸化される。その後、この水溶液中のシアノフルオロホウ酸塩を有機溶媒により抽出し、該有機溶媒を減圧留去し、真空乾燥することで目的のシアノフルオロホウ酸塩を単離することができる。   In the oxidation treatment, the oxidizing agent may be introduced into the reaction system where the reaction has ended. Specific examples of the purification method including oxidation treatment include the following methods. First, the remaining cyanide is removed from the reaction mixture after the reaction is completed by filtration. Next, the reaction solvent is distilled off, and water and the oxidizing agent are introduced. Subsequently, carbonates, such as sodium carbonate and potassium carbonate, are gradually added while stirring the mixture containing crude cyanofluoroborate, water and an oxidizing agent. By performing such an operation, the oxidation treatment can be performed safely while keeping the liquidity alkaline. By this treatment, cyanide ions are oxidized to cyanate ions having low toxicity. Thereafter, the cyanofluoroborate in the aqueous solution is extracted with an organic solvent, the organic solvent is distilled off under reduced pressure, and the desired cyanofluoroborate can be isolated by vacuum drying.

なお、前記の通り、この精製工程における酸化処理で使用する酸化剤、および炭酸塩の種類によっては、(Mを含むシアノフルオロホウ酸塩を、(Mを含むシアノフルオロホウ酸塩に変換することができる。例えば、シアノフルオロホウ酸ナトリウム((M)を、カリウムを含む酸化剤、炭酸塩等で処理することにより、シアノフルオロホウ酸カリウム((M)とすることができる。 As described above, depending on the kind of the oxidizing agent and carbonate used in the oxidation treatment in this purification step, cyanofluoroborate containing (M 3 ) + can be converted to cyanofluoroborate containing (M 4 ) +. Can be converted to acid salts. For example, potassium cyanofluoroborate ((M 4 ) + ) can be obtained by treating sodium cyanofluoroborate ((M 3 ) + ) with an oxidizing agent containing potassium, carbonate, or the like.

以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。先ず、シアノフルオロホウ酸塩の分析方法について説明する。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. First, a method for analyzing cyanofluoroborate will be described.

<NMR測定>
11B−NMR、及び19F−NMRスペクトルは、JOEL RESONANCE社製フーリエ変換核磁気共鳴装置JNM-ECA400IIを用いて測定した。溶媒には、アセトン−D6を用いた。標準物質としては、11B−NMRスペクトルの測定ではテトラフェニルホウ酸ナトリウム(δ−6.42ppm)、19F−NMRスペクトルの測定ではヘキサフルオロベンゼン(δ−162.90ppm)を用いた。11B−NMRスペクトルを測定することにより、シアノフルオロホウ酸塩の生成状態を確認した。
<NMR measurement>
11 B-NMR and 19 F-NMR spectra were measured using a Fourier transform nuclear magnetic resonance apparatus JNM-ECA400II manufactured by JOEL RESONANCE. Acetone-D6 was used as the solvent. As a standard substance, sodium tetraphenylborate (δ-6.42 ppm) was used for measurement of 11 B-NMR spectrum, and hexafluorobenzene (δ-162.90 ppm) was used for measurement of 19 F-NMR spectrum. The production state of cyanofluoroborate was confirmed by measuring 11 B-NMR spectrum.

<GC分析>
GCによる分析は、アジレント・テクノロジー社製Agilent7890Aを用いて行った。分析カラムにはDB−1を用いた。昇温パターンは、40℃(5分保持)→300℃で、昇温速度は20℃/分である。検出器は水素炎イオン化検出器(FID)を用いた。
<GC analysis>
The analysis by GC was performed using Agilent 7890A manufactured by Agilent Technologies. DB-1 was used for the analytical column. The temperature increase pattern is 40 ° C. (5 minutes hold) → 300 ° C., and the temperature increase rate is 20 ° C./min. A flame ionization detector (FID) was used as a detector.

実施例1
反応工程
100mLのガラス製三つ口フラスコに、テトラフルオロホウ酸ナトリウム(和光純薬工業製:前記式(2)で示されるテトラフルオロホウ酸塩)5.00g(45.5mmol;1.0eq.)、シアン化ナトリウム(和光純薬工業製;前記式(3)で示されるシアン化物)7.37g(150.3mmol;3.3eq.)を仕込んだ後、温度計、ジムロート、ガス導入管を取り付け、セプタム付きの反応装置を組み立てた。反応溶媒として1,2−ジメトキシエタン50mLをセプタムからシリンジを用いて仕込み、窒素フロー下、スターラーピースで撹拌した。次に、トリメチルシリルクロライド(東京化成工業製;前記式(1)で示されるトリアルキルシリルハライド)24.74g(227.7mmol;5.0eq.)を同様にセプタムからシリンジを用いて仕込んだ。このとき、シアン化ナトリウム1モルに対して、トリメチルシリルクロライドを1.5モル使用した。フラスコを60℃のオイルバスにつけて反応を開始した。反応系内の温度(第一反応温度)を55℃として2時間反応させた後、反応系内の温度(第二反応温度)を75℃(還流)として5時間反応を行った。得られた反応混合物は橙色溶液であり、得られたシアノフルオロホウ酸塩(反応混合物におけるシアノフルオロホウ酸塩)の生成割合を11B−NMRにて確認したところ、ジシアノジフルオロ体が2.6モル%、トリシアノフルオロ体が97.4モル%であった。
Example 1
Reaction Step In a 100 mL glass three-necked flask, 5.00 g (45.5 mmol; 1.0 eq.) Of sodium tetrafluoroborate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: tetrafluoroborate represented by the above formula (2)) was added. ), Sodium cyanide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .; cyanide represented by the above formula (3)) 7.37 g (150.3 mmol; 3.3 eq.) Were charged, and a thermometer, a Dimroth, and a gas introduction tube were connected. Attach and assemble a reactor with a septum. As a reaction solvent, 50 mL of 1,2-dimethoxyethane was charged from a septum using a syringe and stirred with a stirrer piece under a nitrogen flow. Next, 24.74 g (227.7 mmol; 5.0 eq.) Of trimethylsilyl chloride (manufactured by Tokyo Chemical Industry; trialkylsilyl halide represented by the above formula (1)) was similarly charged from the septum using a syringe. At this time, 1.5 mol of trimethylsilyl chloride was used with respect to 1 mol of sodium cyanide. The reaction was started by placing the flask in an oil bath at 60 ° C. After reacting for 2 hours at a temperature in the reaction system (first reaction temperature) of 55 ° C., the reaction was carried out for 5 hours at a temperature in the reaction system (second reaction temperature) of 75 ° C. (reflux). The obtained reaction mixture was an orange solution, and the production ratio of the obtained cyanofluoroborate (cyanofluoroborate in the reaction mixture) was confirmed by 11 B-NMR. As a result, the dicyanodifluoro product was 2.6. The mol% and the tricyanofluoro product were 97.4 mol%.

精製工程
反応混合物から塩化ナトリウム、及び残存シアン化ナトリウムをろ過した後、溶媒を減圧留去し、橙色固体を得た。これに超純水50mLを加えて溶解させ、さらに30質量%過酸化水素水5mLを加えた。次いで、撹拌させながら、無水炭酸ナトリウム5.8g(54.7mmol)をゆっくり添加した。このとき、溶液の色が橙色から無色に変化し、若干の気泡の発生が見られた。Quantofix試験紙(過酸化物、シアン化物イオン)により、50倍希釈液を分析したところ、過酸化物が100mg/L検出されただけであり、シアン化物イオンは検出されなかった。その後、残存過酸化物を分解するため、チオ硫酸ナトリウム1.7g(10.8mmol)を加えた。この液を同様にQuantofix試験紙により分析し、過酸化物が完全に分解したことを確認した。さらに、この水溶液を酢酸エチル30mLで4回抽出し、得られた酢酸エチル溶液を飽和塩化ナトリウム水溶液で洗浄した。エバポレーターで酢酸エチルを留去し、白色固体を得た。真空乾燥(80℃、20時間)を行い、白色のトリシアノフルオロホウ酸ナトリウム5.12gを得た。収率は85.9%、11B−NMRによる純度は98.3%であった。NMRによる分析結果を以下に示す。
11B−NMR(128.3MHz):δ−17.7ppm(d、J=44Hz)。
19F−NMR(376.2MHz):δ−210.5ppm(q、J=44Hz)。
Purification Step After filtering sodium chloride and residual sodium cyanide from the reaction mixture, the solvent was distilled off under reduced pressure to obtain an orange solid. To this, 50 mL of ultrapure water was added and dissolved, and 5 mL of 30% by mass hydrogen peroxide was further added. Next, 5.8 g (54.7 mmol) of anhydrous sodium carbonate was slowly added while stirring. At this time, the color of the solution changed from orange to colorless, and some bubbles were observed. When the 50-fold diluted solution was analyzed using Quantofix test paper (peroxide, cyanide ion), only 100 mg / L of peroxide was detected, and no cyanide ion was detected. Thereafter, 1.7 g (10.8 mmol) of sodium thiosulfate was added to decompose the remaining peroxide. This liquid was similarly analyzed with a Quantofix test paper, and it was confirmed that the peroxide was completely decomposed. Further, this aqueous solution was extracted four times with 30 mL of ethyl acetate, and the resulting ethyl acetate solution was washed with a saturated aqueous sodium chloride solution. Ethyl acetate was distilled off with an evaporator to obtain a white solid. Vacuum drying (80 ° C., 20 hours) was performed to obtain 5.12 g of white sodium tricyanofluoroborate. The yield was 85.9%, and the purity by 11 B-NMR was 98.3%. The analysis results by NMR are shown below.
11 B-NMR (128.3 MHz): δ-17.7 ppm (d, J = 44 Hz).
19 F-NMR (376.2 MHz): δ-210.5 ppm (q, J = 44 Hz).

以上の反応条件と、得られた結果を表1にまとめた。   The above reaction conditions and the results obtained are summarized in Table 1.

比較例1
実施例1の反応工程において、トリメチルシリルクロライドを加えず、反応系内の温度を75℃として7時間撹拌混合した。反応混合物は無色溶液であり、シアン化ナトリウムは溶解せずに残っていた。反応混合物を11B−NMRにて分析したところ、原料のテトラフルオロ体以外の化学種は確認できず、反応は全く進行していなかった。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
In the reaction step of Example 1, trimethylsilyl chloride was not added, and the temperature in the reaction system was adjusted to 75 ° C. and stirred for 7 hours. The reaction mixture was a colorless solution and sodium cyanide remained undissolved. When the reaction mixture was analyzed by 11 B-NMR, chemical species other than the starting tetrafluoro compound could not be confirmed, and the reaction did not proceed at all. The results are shown in Table 1.

比較例2
実施例1の反応工程において、テトラフルオロホウ酸ナトリウムを加えず、反応系内の温度を55℃として7時間撹拌混合した。反応混合物は無色溶液であり、シアン化ナトリウムは溶解せずに残っていた。反応混合物をGCにて分析したところ、シアノ化剤であるトリメチルシリルシアニドの生成は確認できなかった。したがって、本発明の反応は、系中でシアン化ナトリウムとトリメチルシリルクロライドからシアノ化剤であるトリメチルシリルシアニドが生成する機構でなく、3成分が存在してはじめて反応が進行するものである。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
In the reaction step of Example 1, sodium tetrafluoroborate was not added, and the temperature in the reaction system was set to 55 ° C., followed by stirring and mixing for 7 hours. The reaction mixture was a colorless solution and sodium cyanide remained undissolved. When the reaction mixture was analyzed by GC, formation of trimethylsilyl cyanide as a cyanating agent could not be confirmed. Therefore, the reaction of the present invention is not a mechanism in which trimethylsilyl cyanide, which is a cyanating agent, is generated from sodium cyanide and trimethylsilyl chloride in the system, but the reaction proceeds only when three components are present. The results are shown in Table 1.

実施例2〜6
表1に示した原料、反応溶媒、反応温度(第一、第二反応温度)とした以外は、実施例1と同様の操作を行い、シアノフルオロホウ酸塩を得た。生成物が混合物の場合は、平均分子量を収率の基準とし、純度は両者を合わせたものとして算出した。結果を表1に示した。
Examples 2-6
A cyanofluoroborate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the raw materials, reaction solvents, and reaction temperatures (first and second reaction temperatures) shown in Table 1 were used. When the product was a mixture, the average molecular weight was used as a standard for yield, and the purity was calculated as the sum of both. The results are shown in Table 1.

Figure 2018162169
Figure 2018162169

実施例7〜14
表2に示した原料、反応溶媒、反応温度(第一、第二反応温度)とした以外は、実施例1と同様の操作を行い、シアノフルオロホウ酸塩を得た。精製工程では、無水炭酸ナトリウムの代わりに無水炭酸カリウム7.5g(54.3mmol)、チオ硫酸ナトリウムの代わりにチオ硫酸カリウム2.0g(10.5mmol)、飽和塩化ナトリウム水溶液の代わりに飽和塩化カリウム水溶液を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行った。結果を表2に示した。
Examples 7-14
Except having set it as the raw material shown in Table 2, the reaction solvent, and reaction temperature (1st, 2nd reaction temperature), operation similar to Example 1 was performed and the cyanofluoro borate was obtained. In the purification step, 7.5 g (54.3 mmol) of anhydrous potassium carbonate instead of anhydrous sodium carbonate, 2.0 g (10.5 mmol) of potassium thiosulfate instead of sodium thiosulfate, and saturated potassium chloride instead of saturated aqueous sodium chloride solution The same operation as in Example 1 was performed except that an aqueous solution was used. The results are shown in Table 2.

Figure 2018162169
Figure 2018162169

Claims (4)

下記式(1)
(RSiX (1)
(式中、
は炭素数1〜6のアルキル基であり、同一であっても、異なる基であってよく、
Xはハロゲン原子である。)
で示されるトリアルキルシリルハライドの存在下、
下記式(2)
(M[BF (2)
(式中、
(Mは一価のカチオンである。)
で示されるテトラフルオロホウ酸塩と、
下記式(3)
(MCN (3)
(式中、
(Mは一価のカチオンである。)
で示されるシアン化物と、を反応させることにより、
下記式(4)
(M[BF(CN)4−a (4)
(式中、
(Mは、前記式(2)における(Mと前記式(3)における(Mのうち、HSAB則において軟らかい方のカチオンであり、
aは1〜3の整数である。)
で示されるシアノフルオロホウ酸塩を製造する方法。
Following formula (1)
(R 1 ) 3 SiX (1)
(Where
R 1 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, which may be the same or different,
X is a halogen atom. )
In the presence of a trialkylsilyl halide represented by
Following formula (2)
(M 1 ) + [BF 4 ] (2)
(Where
(M 1 ) + is a monovalent cation. )
A tetrafluoroborate salt represented by
Following formula (3)
(M 2 ) + CN (3)
(Where
(M 2 ) + is a monovalent cation. )
By reacting with a cyanide represented by
Following formula (4)
(M 3 ) + [BF a (CN) 4-a ] (4)
(Where
(M 3 ) + is a cation that is softer in the HSAB rule among (M 1 ) + in the formula (2) and (M 2 ) + in the formula (3).
a is an integer of 1 to 3. )
A method for producing a cyanofluoroborate represented by the formula:
前記式(2)で示されるテトラフルオロホウ酸塩1モルに対して、前記式(3)で示されるシアン化物を2.0〜5.0モル使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。   The cyanide represented by the formula (3) is used in an amount of 2.0 to 5.0 moles per 1 mole of the tetrafluoroborate represented by the formula (2). the method of. 前記式(3)で示されるシアン化物1モルに対して、前記式(1)で示されるトリアルキルシリルハライドを1.0〜3.0モル使用することを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   The trialkylsilyl halide represented by the formula (1) is used in an amount of 1.0 to 3.0 moles per 1 mole of the cyanide represented by the formula (3). The method described. 反応溶媒として、非プロトン性極性溶媒を使用することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の方法。 The method according to claim 1, wherein an aprotic polar solvent is used as the reaction solvent.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115477308A (en) * 2022-08-28 2022-12-16 兰州理工大学 Method for preparing sodium tetrafluoroborate at normal temperature by one-step method

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