JP2023034081A - Fluorine-containing cyclic sulfonyl imide salt - Google Patents

Fluorine-containing cyclic sulfonyl imide salt Download PDF

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Kazuteru Maeda
大介 野田
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Abstract

To provide a fluorine-containing cyclic sulfonyl imide salt having high heat resistance and low metal corrosiveness.SOLUTION: A fluorine-containing cyclic sulfonyl imide salt is represented by the general formula (1) {where each R may be the same or different to represent a fluorine atom or a trifluoromethyl group, n is an integer of 1-4, and M is Li, Na or K}. T1/T2 is 500 or more, which is the ratio between the sum T1 of integral values of peaks of the compound represented by the general formula (1) in 19F-NMR and the sum T2 of integral values of peaks of impurities characterized by appearing in the region of -115 ppm to -125 ppm as a single or plurality of doublet peak(s).SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、帯電防止剤、有機電解質等のイオン電導材料や難燃剤として有用な含フッ素環状スルホニルイミド塩に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to fluorine-containing cyclic sulfonylimide salts useful as antistatic agents, ion-conducting materials such as organic electrolytes, and flame retardants.

N、N-ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドや、ビス(フルオロスルホニル)イミド等の含フッ素スルホニルイミド塩、及びその誘導体は、イオン電導材料や難燃剤として有用な化合物であることが知られている(例えば、以下の非特許文献1参照)。
ところで、含フッ素スルホニルイミド塩を製造する方法としては、FSO2CF2COOHの電解カップリング反応により合成したFO2SCF2CF2SO2Fとアンモニアを反応させ、含フッ素環状スルホニルイミドのアンモニウム塩を得た(環化反応の)後、アルカリ金属の水酸化物や炭酸塩と反応させて(カチオン交換反応)を経る方法が知られている(以下の特許文献1参照)。
Fluorine-containing sulfonylimide salts such as N,N-bis(trifluoromethanesulfonyl)imide and bis(fluorosulfonyl)imide, and their derivatives are known to be compounds useful as ion-conducting materials and flame retardants. (For example, see Non-Patent Document 1 below).
By the way, as a method for producing a fluorine-containing sulfonylimide salt , FO2SCF2CF2SO2F synthesized by an electrolytic coupling reaction of FSO2CF2COOH is reacted with ammonia to obtain an ammonium salt of a fluorine-containing cyclic sulfonylimide . After obtaining (cyclization reaction), a method of reacting with an alkali metal hydroxide or carbonate (cation exchange reaction) is known (see Patent Document 1 below).

国際公開第2006/106960号WO2006/106960

旭硝子研究報告 60巻(2010年)13-21頁Asahi Glass Research Report Vol.60 (2010) pp.13-21

特許文献1には、電解カップリング反応により合成したFO2SCF2CF2SO2Fを含む反応粗生成物は、蒸留等による後処理により精製してもよいと記載されているが、最終生成物である含フッ素スルホニルイミド塩中に含まれる特定の副生成物の含有量を低下させるための具体的な、後処理については記載されていないし、示唆もされていない。
特許文献1に従い下記一般式(1):

Figure 2023034081000001
{式中、Rは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、nは、1~4の整数であり、そしてMは、Li、Na又はKである。}で表される含フッ素環状スルホニルイミド塩(以下、本書中、該化合物群の内の1の化合物を含めて化合物(1)ともいう。)を製造した場合、19F-NMRにおいて-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的なフッ素含有不純物が混入し、結果として化合物(1)の所望の耐熱特性が得られず、更に製造工程、及び最終製品として金属部材と接触した際に金属表面を腐食することで帯電防止剤、イオン電導材料や難燃剤等としての利用が制限される。 Patent Document 1 describes that the reaction crude product containing FO 2 SCF 2 CF 2 SO 2 F synthesized by the electrolytic coupling reaction may be purified by post-treatment such as distillation. No specific post-treatment for reducing the content of specific by-products contained in the fluorine-containing sulfonylimide salt, which is the product, is neither described nor suggested.
According to Patent Document 1, the following general formula (1):
Figure 2023034081000001
{wherein each R may be the same or different and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, n is an integer of 1 to 4, and M is Li, Na or K is. } (hereinafter also referred to as compound (1), including one compound in the compound group) represented by 19 F-NMR -115 ppm ~ Fluorine-containing impurities characteristically appearing as single or multiple doublet peaks in the region of −125 ppm are mixed in, resulting in the failure to obtain the desired heat resistance properties of compound (1), further manufacturing steps, and As a final product, it corrodes the metal surface when it comes into contact with a metal member, which limits its use as an antistatic agent, an ion-conducting material, a flame retardant, and the like.

上記事情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、耐熱性が高く、かつ、金属腐食性も低い含フッ素環状スルホニルイミド塩を提供することである。 In view of the above circumstances, the problem to be solved by the present invention is to provide a fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt having high heat resistance and low metal corrosiveness.

本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意検討し実験を重ねた結果、特定の不純物が低減された含フッ素環状スルホンイミドのアルカリ金属塩が金属腐食性を低減できるともに耐熱特性に優れることを予想外に見出し、本発明を完成するに至ったものである。 The inventors of the present invention, as a result of intensive studies and repeated experiments in order to solve the above problems, have found that an alkali metal salt of a fluorine-containing cyclic sulfonimide with reduced specific impurities can reduce metal corrosiveness and has excellent heat resistance. This unexpected finding led to the completion of the present invention.

即ち、本発明は以下のとおりのものである。
[1]下記一般式(1):

Figure 2023034081000002
{式中、Rは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、nは、1~4の整数であり、そしてMは、Li、Na又はKである。}で表される含フッ素環状スルホニルイミド塩であって、19F-NMRにおける前記一般式(1)で表される化合物のピークの積分値の和T1と、-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物のピークの積分値の和T2、との比T1/T2が、500以上であることを特徴とする、含フッ素環状スルホニルイミド塩。
[2]前記一般式(1)中、nが1~3の整数である、前記[1]に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。
[3]前記一般式(1)中、nが2である、前記[2]に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。
[4]前記一般式(1)中、Rがフッ素原子である、前記[1]~[3]のいずれかに記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。
[5]前記一般式(1)中、MはLiである、前記[1]~[4]のいずれかに記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。
[6]以下の構造式:
Figure 2023034081000003
で表される、前記[1]~[5]のいずれかに記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。 That is, the present invention is as follows.
[1] the following general formula (1):
Figure 2023034081000002
{wherein each R may be the same or different and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, n is an integer of 1 to 4, and M is Li, Na or K is. }, wherein the sum T1 of the integrated values of the peaks of the compound represented by the general formula (1) in 19 F-NMR and the unit in the region of -115 ppm to -125 ppm A fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt, characterized in that the ratio T1/T2 to the sum T2 of integrated values of impurity peaks characterized by appearing as one or more doublet peaks is 500 or more. .
[2] The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to [1] above, wherein n is an integer of 1 to 3 in general formula (1).
[3] The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to [2], wherein n is 2 in the general formula (1).
[4] The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of [1] to [3], wherein R is a fluorine atom in general formula (1).
[5] The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of [1] to [4], wherein M is Li in general formula (1).
[6] the following structural formula:
Figure 2023034081000003
The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of [1] to [5] above, represented by

本発明に係る含フッ素環状スルホニルイミド塩は、耐熱性が高く、かつ金属腐食性が低いことで、広い温度領域で種々の金属部材と接触する用途に使用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to the present invention has high heat resistance and low metal corrosiveness, so that it can be used for applications in contact with various metal members in a wide temperature range.

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

本発明の1の実施形態は、下記一般式(1):

Figure 2023034081000004
{式中、Rは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、nは、1~4の整数であり、そしてMは、Li、Na又はKである。}で表される含フッ素環状スルホニルイミド塩であって、19F-NMRにおける前記一般式(1)で表される化合物のピークの積分値の和T1と、-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物のピークの積分値の和T2、との比T1/T2が、500以上であることを特徴とする含フッ素環状スルホニルイミド塩である。
以下、化合物(1)について詳細に説明する。 One embodiment of the present invention is represented by the following general formula (1):
Figure 2023034081000004
{wherein each R may be the same or different and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, n is an integer of 1 to 4, and M is Li, Na or K is. }, wherein the sum T1 of the integrated values of the peaks of the compound represented by the general formula (1) in 19 F-NMR and the unit in the region of -115 ppm to -125 ppm A fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt characterized in that the ratio T1/T2 of the sum T2 of the integrated values of peaks of impurities characterized by appearing as one or more doublet peaks is 500 or more. be.
The compound (1) will be described in detail below.

<含フッ素環状スルホニルイミド塩(化合物(1))>
一般式(1)中、nは、入手又は製造が容易であり、経済性に優れる観点から1~4の整数であり、同様の観点から、1~3の整数であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、2であることが最も好ましい。
Rはそれぞれ同一であっても異なっていてもよく、入手又は製造が容易であり、経済性に優れる観点から、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、フッ素原子が最も好ましい。
Mは、入手又は製造が容易であり、経済性に優れる観点から、Li、Na又はK(すなわち、アルカリ金属イオン)であり、Li又はNaが好ましく、Liが最も好ましい。
化合物(1)は単独であっても、複数種組み合わせて用いてもよい。
化合物(1)の具体例としては、以下の構造式:

Figure 2023034081000005
で表される化合物が挙げられ、好ましい。 <Fluorinated Cyclic Sulfonylimide Salt (Compound (1))>
In the general formula (1), n is an integer of 1 to 4 from the viewpoint of easy availability or production and excellent economic efficiency, and from the same viewpoint, it is preferably an integer of 1 to 3, 1 or Two is more preferred, and two is most preferred.
Each R may be the same or different, and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, most preferably a fluorine atom, from the viewpoints of availability or easy production and excellent economic efficiency.
M is Li, Na or K (that is, an alkali metal ion), preferably Li or Na, and most preferably Li, from the viewpoint of ease of availability or production and excellent economic efficiency.
Compound (1) may be used singly or in combination.
Specific examples of compound (1) include the following structural formula:
Figure 2023034081000005
A compound represented by is preferred.

含フッ素環状スルホニルイミド塩は、19F-NMRにおける化合物(1)のピークの積分値の和T1と、フッ素含有不純物、特に、-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物のピークの積分値の和T2、との比T1/T2が、500以上であることが好ましい。このような特徴を有する不純物の具体的な化学構造は定かではないが、二重線ピークとして現れることから、例えばH-CF2-X-Y(Xは水素およびフッ素を有さない連結基、Yは特に限定されない官能基)のようなフッ素含有の不純物であると予想され、プロトン性水素原子を有することから、熱的な不安定性および金属腐食性に関与していると推測できる。19F-NMRにおけるT1/T2が上記範囲にあると、化合物(1)の耐熱性がより高まり金属腐食性が低減される傾向にある。同様の観点から、T1/T2は800以上であることがより好ましく、1000以上であることが更に好ましく、2000以上であることがより更に好ましい。19F-NMRにおけるT1/T2の上限値は特に限定されないが、50000以下であってもよく、30000以下であってもよく、10000以下であってもよい。
含フッ素環状スルホニルイミド塩における比T1/T2の測定方法は、19F-NMRにより測定を行うが、より詳細には、実施例に記載の方法により測定する。
含フッ素環状スルホニルイミド塩の純度は、好ましくは98質量%以上であり、より好ましくは99質量%以上である。
The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt has the sum T1 of the integrated values of the peaks of the compound (1) in 19 F-NMR and fluorine-containing impurities, especially single or multiple doublets in the region of −115 ppm to −125 ppm It is preferable that the ratio T1/T2 to the sum T2 of the integrated values of impurity peaks, which is characteristic of appearing as peaks, is 500 or more. Although the specific chemical structure of the impurity having such characteristics is not clear, it appears as a doublet peak, so for example H--CF 2 --X--Y (X is a linking group having no hydrogen and fluorine; Y is expected to be a fluorine-containing impurity such as a non-limiting functional group), which has a protic hydrogen atom and can be speculated to be involved in thermal instability and metal corrosiveness. When T1/T2 in 19 F-NMR is within the above range, compound (1) tends to have higher heat resistance and lower metal corrosiveness. From the same point of view, T1/T2 is more preferably 800 or more, still more preferably 1000 or more, and even more preferably 2000 or more. Although the upper limit of T1/T2 in 19 F-NMR is not particularly limited, it may be 50,000 or less, 30,000 or less, or 10,000 or less.
The ratio T1/T2 in the fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt is measured by 19 F-NMR, more specifically by the method described in Examples.
The purity of the fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt is preferably 98% by mass or higher, more preferably 99% by mass or higher.

<含フッ素環状スルホニルイミド塩(化合物(1))の製造方法>
前記したように、化合物(1)を製造する方法として、後述の晶析工程を除き、従来公知の方法、例えば、特許文献1に記載の方法を採用することができる。以下に、Rがフッ素原子であり、mが1である場合を例にとり、化合物(1)の反応スキームを示す。かかる方法は、以下の反応スキームに示すように、下記一般式(2):
HO2C-(CR2m-SO2F (2)
{式中、Rは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、mは、1又は2である。}で表されるフルオロスルホニル基含有カルボン酸化合物(以下、該化合物群の内の1の化合物を含めて化合物(2)ともいう。)から出発して、電解カップリング反応工程により化合物(3)を得て、次いで、環化工程により化合物(4)(以下、化合物群の内の1の化合物を含めて化合物(4)ともいう。)を得て、最後にカチオン交換工程を経て、化合物(1)を製造する方法である。

Figure 2023034081000006
<Method for producing fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt (compound (1))>
As described above, as a method for producing compound (1), a conventionally known method, for example, the method described in Patent Document 1 can be employed, except for the crystallization step described below. The reaction scheme of compound (1) is shown below, taking the case where R is a fluorine atom and m is 1 as an example. Such methods include the following general formula (2), as shown in the reaction scheme below:
HO2C- ( CR2 ) m- SO2F (2)
{In the formula, each R may be the same or different and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and m is 1 or 2. } (hereinafter also referred to as compound (2), including one compound in the group of compounds), through an electrolytic coupling reaction step to give compound (3) Obtained, then through a cyclization step to obtain compound (4) (hereinafter also referred to as compound (4) including one compound in the group of compounds), and finally through a cation exchange step to obtain a compound ( 1).
Figure 2023034081000006

しかしながら、従来技術の方法によっては、19F-NMRにおいて-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物の含有量が低減され、所望の耐熱性及び低い金属腐食性を達成する化合物(1)は得られないことから、以下に詳細に説明する方法により製造することが推奨される。 However, prior art methods reduce the content of impurities that are characteristic of appearing as single or multiple doublet peaks in the −115 ppm to −125 ppm region in 19 F-NMR, resulting in the desired heat resistance. It is not possible to obtain compound (1) which achieves high resistance to corrosion and low corrosion to metals, therefore it is recommended to prepare it by the method detailed below.

<電解カップリング反応工程>
化合物(2)を電解カップリング反応させることにより、ビス(フルオロスルホニル)化合物(化合物(3))を製造することができる。化合物(2)は市販のものを使用しても、公知の方法、例えば、テトラフルオロエチレンにSO3を付加して、サルトンを得、NEt3の存在下でサルトン開環物を得、これを加水分解して、サルトン加水分解物として化合物(2)を得る方法を使用してもよい。
<Electrolytic coupling reaction step>
A bis(fluorosulfonyl) compound (compound (3)) can be produced by subjecting compound (2) to an electrolytic coupling reaction. Even if a commercially available compound (2) is used, a known method, for example, adding SO3 to tetrafluoroethylene to obtain a sultone, obtaining a sultone ring-opening product in the presence of NEt3 , A method of hydrolysis to obtain compound (2) as a sultone hydrolyzate may also be used.

電解カップリング反応工程の反応温度は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、-50℃~70℃であることが好ましい。反応温度が-50℃以上であると、電気抵抗が低下し発熱が抑制できるため、温度制御が容易となるので好ましい。反応温度が70℃以下であると、化合物(2)、及び化合物(3)の分解が抑制でき、化合物(3)の収率がより高まる傾向にあるので好ましい。同様の観点から、反応温度は-40℃~50℃であることがより好ましく、-30℃~40℃であることが最も好ましい。 The reaction temperature in the electrolytic coupling reaction step is not particularly limited as long as it is within a generally used range, but it is preferably -50°C to 70°C. A reaction temperature of −50° C. or higher is preferable because the electrical resistance is lowered and heat generation can be suppressed, thereby facilitating temperature control. When the reaction temperature is 70° C. or lower, decomposition of compound (2) and compound (3) can be suppressed, and the yield of compound (3) tends to increase, which is preferable. From the same point of view, the reaction temperature is more preferably -40°C to 50°C, most preferably -30°C to 40°C.

電解カップリング反応工程においては、溶媒を用いてもよい。
上記溶媒としては、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、及び1,2-ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、及びアニソール等のエーテル基含有溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル基含有溶媒、水、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、及び2-ブタノール等の水酸基含有溶媒、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル基含有溶媒等が挙げられる。中でも、化合物(3)の収率が高まる傾向にあることから、アセトニトリル、プロピオニトリル、ブチロニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル溶媒、水、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、及び2-ブタノール等の水酸基含有溶媒、及びジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート等の炭酸エステル基含有溶媒が好ましい。
これらの溶媒は単独で用いてもよいし、複数種を組み合わせてもよく、化合物(3)の収率がより高まる傾向にあることから、水とニトリル溶媒との混合溶媒、又は水と炭酸エステル基含有溶媒との混合溶媒が好ましく、水とニトリル溶媒との混合溶媒がより好ましく、水とアセトニトリルとの混合溶媒が最も好ましい。溶媒中のアセトニトリルの量は、0.5~90質量%が好ましい。
A solvent may be used in the electrolytic coupling reaction step.
The solvent is not particularly limited as long as it is commonly used, but specific examples include aromatic solvents such as benzene, toluene, chlorobenzene, and 1,2-dichlorobenzene, 1,2-dimethoxy ethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyltetrahydropyran, cyclopentylmethyl ether, and anisole Ether group-containing solvents, nitrile group-containing solvents such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, and benzonitrile, water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, and hydroxyl group-containing solvents such as 2-butanol , dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate, and propylene carbonate. Among them, since the yield of compound (3) tends to increase, nitrile solvents such as acetonitrile, propionitrile, butyronitrile, and benzonitrile, water, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol , and 2-butanol, and carbonate group-containing solvents such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethylmethyl carbonate and propylene carbonate.
These solvents may be used alone or in combination, and since the yield of compound (3) tends to increase, a mixed solvent of water and a nitrile solvent, or water and a carbonate ester A mixed solvent of a group-containing solvent is preferred, a mixed solvent of water and a nitrile solvent is more preferred, and a mixed solvent of water and acetonitrile is most preferred. The amount of acetonitrile in the solvent is preferably 0.5-90% by weight.

化合物(2)の質量(α)と、上記溶媒の質量(β)との比率(β/α)は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、0.01~100であることが好ましい。β/αが上記範囲内であると、化合物(3)の収率がより高まる傾向にある。同様の観点から、β/αは0.05~50であることがより好ましく、0.1~10であることがさらに好ましい。 The ratio (β/α) between the mass (α) of the compound (2) and the mass (β) of the solvent is not particularly limited as long as it is within the range generally used, but it should be 0.01 to 100. is preferred. When β/α is within the above range, the yield of compound (3) tends to increase. From the same point of view, β/α is more preferably 0.05-50, more preferably 0.1-10.

電解カップリング反応工程において、化合物(2)の電解カップリング反応後、化合物(2)、化合物(3)、及び溶媒を含む反応生成物から、各々を分離する方法としては、一般的に用いられる分離除去方法であれば特に限定されず用いることができる。例えば、蒸留による揮発成分の分離除去、分液操作による液体成分の分離、濾過による不溶固体の分離除去等が挙げられる。
これらの方法は、単独で用いてもよいし、複数種の方法を組み合わせて用いてもよい。
In the electrolytic coupling reaction step, after the electrolytic coupling reaction of compound (2), compound (2), compound (3), and a method for separating each from the reaction product containing the solvent are generally used. Any separation and removal method can be used without particular limitation. Examples include separation and removal of volatile components by distillation, separation and removal of liquid components by liquid separation, and separation and removal of insoluble solids by filtration.
These methods may be used alone or in combination of multiple methods.

電解カップリング反応工程に用いる電極は、一般的に用いられる電極であれば特に限定されないが、溶媒の分解を抑制する観点から、白金電極であることが好ましい。 The electrode used in the electrolytic coupling reaction step is not particularly limited as long as it is a generally used electrode, but from the viewpoint of suppressing the decomposition of the solvent, it is preferably a platinum electrode.

電解カップリング反応工程の反応時間は、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、0.5~100時間が好ましく、1~50時間がより好ましい。
電解カップリング反応工程の圧力は、反応を行う温度によるが、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、10kPa~5000kPaが好ましい。
反応雰囲気は、通常用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常は大気雰囲気、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気等が用いられる。これらの中でも、より安全に化合物(3)を製造できる傾向にあることから、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気が好ましい。また、より経済性に優れる製造方法となる傾向にあることから、窒素雰囲気がさらに好ましい。
反応雰囲気は、単独で用いてもよいし、複数種の反応雰囲気を組み合わせて用いてもよい。
The reaction time of the electrolytic coupling reaction step is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 0.5 to 100 hours, more preferably 1 to 50 hours.
The pressure in the electrolytic coupling reaction step depends on the reaction temperature, but is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 10 kPa to 5000 kPa.
The reaction atmosphere is not particularly limited as long as it is an atmosphere that is normally used, but an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or the like is usually used. Among these, a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere are preferable because they tend to produce the compound (3) more safely. A nitrogen atmosphere is more preferable because it tends to be a more economical manufacturing method.
A single reaction atmosphere may be used, or a plurality of types of reaction atmospheres may be used in combination.

<環化工程>
化合物(3)と、アンモニアを反応させることにより、含フッ素環状スルホニルイミドアンモニウム塩(化合物(4))を製造することができる。
<Cyclization step>
A fluorine-containing cyclic sulfonylimide ammonium salt (compound (4)) can be produced by reacting the compound (3) with ammonia.

化合物(3)の物質量(γ)と、アンモニアの物質量(δ)とのモル比率(δ/γ)は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、2~50であることが好ましい。δ/γが2以上であると、化合物(4)の収率がより高まる傾向にあるため好ましい。δ/γが50以下であると、廃棄物が低減でき、経済性により優れる製法となる傾向にあるため好ましい。同様の観点から、δ/γは5~40であることがより好ましく、10~30であることが最も好ましい。 The molar ratio (δ/γ) between the substance amount (γ) of the compound (3) and the substance amount (δ) of ammonia is not particularly limited as long as it is within a generally used range, but it should be 2 to 50. is preferred. When δ/γ is 2 or more, the yield of compound (4) tends to increase, which is preferable. When δ/γ is 50 or less, waste can be reduced, and the production method tends to be more economical, which is preferable. From the same point of view, δ/γ is more preferably 5-40, most preferably 10-30.

環化工程においては、溶媒を使用してもよい。
上記溶媒としては、反応時に不活性であり、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、及び1,2-ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、及びアニソール等のエーテル基含有溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル基含有溶媒、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、及び2-ブタノール等の水酸基含有溶媒等が挙げられる。中でも、化合物(4)の収率が高まる傾向にあることから、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、及びアニソール等のエーテル基含有溶媒がより好ましい。同様の観点から、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、及び4-メチルテトラヒドロピランがより好ましく、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、及び4-メチルテトラヒドロピランがさらに好ましい。
これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、複数種の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
A solvent may be used in the cyclization step.
The solvent is not particularly limited as long as it is inert during the reaction and is generally used. Specific examples include aromatic solvents such as benzene, toluene, chlorobenzene, and 1,2-dichlorobenzene. Solvent, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyltetrahydropyran, cyclopentyl ether group-containing solvents such as methyl ether and anisole; nitrile group-containing solvents such as acetonitrile, propionitrile and benzonitrile; Examples include hydroxyl group-containing solvents. Among them, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl Ether group-containing solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyltetrahydropyran, cyclopentylmethyl ether, and anisole are more preferred. From the same viewpoint, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 4-methyltetrahydropyran are more preferred, and 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran and 4-methyltetrahydropyran are even more preferred.
These organic solvents may be used alone, or may be used in combination of multiple kinds of solvents.

化合物(3)の質量(ε)と、溶媒の質量(ζ)との比率(ζ/ε)は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、0.01~100であることが好ましい。ζ/εが上記範囲内であると、化合物(4)の収率がより高まる傾向にある。同様の観点から、ζ/εは0.05~50であることがより好ましく、0.1~10であることがさらに好ましい。 The ratio (ζ/ε) between the mass (ε) of the compound (3) and the mass (ζ) of the solvent is not particularly limited as long as it is within the range generally used, but is preferably 0.01 to 100. preferable. When ζ/ε is within the above range, the yield of compound (4) tends to be higher. From the same point of view, ζ/ε is more preferably 0.05-50, more preferably 0.1-10.

環化工程の反応温度は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、-90℃~20℃であることが好ましい。反応温度が-90℃以上であると、化合物(3)の反応性が高まり、化合物(4)の収率がより高まる傾向にあるので好ましい。反応温度が20℃以下であると、副生物が抑制でき、化合物(4)の収率がより高まる傾向にあるので好ましい。同様の観点から、反応温度は-80℃~10℃であることがより好ましく、-80℃~0℃であることが最も好ましい。 The reaction temperature in the cyclization step is not particularly limited as long as it is within a generally used range, but it is preferably -90°C to 20°C. A reaction temperature of −90° C. or higher is preferable because the reactivity of compound (3) is enhanced and the yield of compound (4) tends to be higher. A reaction temperature of 20° C. or lower is preferable because by-products can be suppressed and the yield of compound (4) tends to increase. From the same point of view, the reaction temperature is more preferably -80°C to 10°C, most preferably -80°C to 0°C.

環化工程の反応時間は、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、1~100時間が好ましく、5~50時間がより好ましい。
環化工程の圧力は、反応を行う温度によるが、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、10kPa~5000kPaが好ましい。
反応雰囲気は、通常用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常は大気雰囲気、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気等が用いられる。これらの中でも、より安全に化合物(4)を製造できる傾向にあることから、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気が好ましい。また、より経済性に優れる製造方法となる傾向にあることから、窒素雰囲気がさらに好ましい。
反応雰囲気は、単独で用いてもよいし、複数種の反応雰囲気を組み合わせて用いてもよい。
The reaction time in the cyclization step is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 1 to 100 hours, more preferably 5 to 50 hours.
The pressure in the cyclization step depends on the temperature at which the reaction is carried out, but is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 10 kPa to 5000 kPa.
The reaction atmosphere is not particularly limited as long as it is an atmosphere that is normally used, but an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or the like is usually used. Among these, a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere are preferable because they tend to produce the compound (4) more safely. A nitrogen atmosphere is more preferable because it tends to be a more economical manufacturing method.
A single reaction atmosphere may be used, or a plurality of types of reaction atmospheres may be used in combination.

環化工程において、化合物(3)とアンモニアとの反応後、化合物(4)、及び溶媒とを含む反応生成物から、各々を分離する方法としては、一般的に用いられる分離除去方法であれば特に限定されず用いることができる。例えば、蒸留による揮発成分の分離除去、分液操作による液体成分の分離、濾過による不要固体の分離除去等が挙げられる。
これらの方法は、単独で用いてもよいし、複数種の方法を組み合わせて用いてもよい。
In the cyclization step, after the reaction between compound (3) and ammonia, as a method for separating each from the reaction product containing compound (4) and a solvent, a generally used separation removal method can be used. It can be used without any particular limitation. Examples include separation and removal of volatile components by distillation, separation and removal of liquid components by liquid separation, and separation and removal of unnecessary solids by filtration.
These methods may be used alone or in combination of multiple methods.

<カチオン交換工程>
化合物(4)と、下記一般式(5):
pX (5)
{式中、Mは、Li、Na又はKであり、Xは、OH又はCO3であり、そしてpは、XがOHの場合、1であり、XがCO3の場合、2である。}で表されるアルカリ金属塩(以下、該化合物群の内の1の化合物を含めて化合物(5)ともいう。)とを、反応させることにより、化合物(1)を製造することができる。
<Cation exchange step>
Compound (4) and the following general formula (5):
MpX (5)
{wherein M is Li, Na or K, X is OH or CO3 , and p is 1 if X is OH and 2 if X is CO3 . } (hereinafter also referred to as compound (5) including one compound in the compound group), compound (1) can be produced.

化合物(4)の物質量(η)と、化合物(5)の物質量(θ)とのモル比率(θ/η)は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、0.2~10であることが好ましい。θ/ηが0.2以上であると、化合物(1)の収率がより高まる傾向にあるため好ましい。θ/ηが10以下であると、廃棄物が低減でき、経済性により優れる製法となる傾向にあるため好ましい。同様の観点から、θ/ηは0.5~5であることがより好ましく、0.8~3であることが最も好ましい。 The molar ratio (θ/η) between the substance amount (η) of the compound (4) and the substance amount (θ) of the compound (5) is not particularly limited as long as it is within a generally used range, but is 0.2. ~10 is preferred. When θ/η is 0.2 or more, the yield of compound (1) tends to increase, which is preferable. When θ/η is 10 or less, waste can be reduced, and the manufacturing method tends to be more economical, which is preferable. From the same point of view, θ/η is more preferably 0.5-5, most preferably 0.8-3.

カチオン交換工程において、溶媒を使用してもよい。
上記溶媒としては、反応時に不活性であり、一般的に使用されるものであれば特に限定されないが、具体例としては、ベンゼン、トルエン、クロロベンゼン、及び1,2-ジクロロベンゼン等の芳香族系溶媒、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、及びアニソール等のエーテル基含有溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、及びベンゾニトリル等のニトリル基含有溶媒、メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール、1-ブタノール、及び2-ブタノール等の水酸基含有溶媒等が挙げられる。中でも、化合物(1)の収率が高まる傾向にあることから、1,2-ジメトキシエタン、1,2-ジエトキシエタン、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2-メチルテトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、4-メチルテトラヒドロピラン、シクロペンチルメチルエーテル、及びアニソール等のエーテル基含有溶媒がより好ましい。同様の観点から、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、1,4-ジオキサン、及び4-メチルテトラヒドロピランがより好ましく、1,2-ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、及び4-メチルテトラヒドロピランがさらに好ましい。
これらの有機溶媒は単独で用いてもよいし、複数種の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
A solvent may be used in the cation exchange step.
The solvent is not particularly limited as long as it is inert during the reaction and is generally used. Specific examples include aromatic solvents such as benzene, toluene, chlorobenzene, and 1,2-dichlorobenzene. Solvent, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyltetrahydropyran, cyclopentyl ether group-containing solvents such as methyl ether and anisole; nitrile group-containing solvents such as acetonitrile, propionitrile and benzonitrile; Examples include hydroxyl group-containing solvents. Among them, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, diethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetrahydrofuran, 2-methyl Ether group-containing solvents such as tetrahydrofuran, 1,4-dioxane, 4-methyltetrahydropyran, cyclopentylmethyl ether, and anisole are more preferred. From the same viewpoint, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,4-dioxane and 4-methyltetrahydropyran are more preferred, and 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran and 4-methyltetrahydropyran are even more preferred.
These organic solvents may be used alone, or may be used in combination of multiple kinds of solvents.

化合物(4)の質量(ι)と、溶媒の質量(κ)との比率(κ/ι)は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、0.01~100であることが好ましい。κ/ιが上記範囲内であると、化合物(1)の収率がより高まる傾向にある。同様の観点から、0.05~50であることがより好ましく、0.1~10であることがさらに好ましい。 The ratio (κ/ι) between the mass (ι) of the compound (4) and the mass (κ) of the solvent is not particularly limited as long as it is within a generally used range, but is preferably 0.01 to 100. preferable. When κ/ι is within the above range, the yield of compound (1) tends to be higher. From the same point of view, it is more preferably 0.05 to 50, even more preferably 0.1 to 10.

カチオン交換工程の反応温度は、一般的に用いられる範囲であれば特に限定されないが、0℃~150℃であることが好ましい。反応温度が0℃以上であると、化合物(4)の反応性が高まり、化合物(1)の収率がより高まる傾向にあるので好ましい。反応温度が150℃以下であると、副生物が抑制でき、化合物(1)の収率がより高まる傾向にあるので好ましい。同様の観点から、反応温度は20℃~140℃であることがより好ましく、40℃~130℃であることが最も好ましい。 The reaction temperature in the cation exchange step is not particularly limited as long as it is within the range generally used, but it is preferably 0°C to 150°C. A reaction temperature of 0° C. or higher is preferable because the reactivity of compound (4) is enhanced and the yield of compound (1) tends to be higher. A reaction temperature of 150° C. or lower is preferable because by-products can be suppressed and the yield of compound (1) tends to increase. From the same point of view, the reaction temperature is more preferably 20°C to 140°C, most preferably 40°C to 130°C.

カチオン交換工程の反応時間は、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、1~100時間が好ましく、5~50時間がより好ましい。
カチオン交換工程の圧力は、反応を行う温度によるが、通常用いられる範囲であれば特に限定されないが、10kPa~5000kPaが好ましい。
反応雰囲気は、通常用いられる雰囲気であれば特に限定されないが、通常は大気雰囲気、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気等が用いられる。これらの中でも、より安全に化合物(1)を製造できる傾向にあることから、窒素雰囲気、及びアルゴン雰囲気が好ましい。また、より経済性に優れる製造方法となる傾向にあることから、窒素雰囲気がさらに好ましい。
反応雰囲気は、単独で用いてもよいし、複数種の反応雰囲気を組み合わせて用いてもよい。
The reaction time of the cation exchange step is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 1 to 100 hours, more preferably 5 to 50 hours.
The pressure in the cation exchange step depends on the temperature at which the reaction is carried out, but is not particularly limited as long as it is within the range normally used, but is preferably 10 kPa to 5000 kPa.
The reaction atmosphere is not particularly limited as long as it is an atmosphere that is normally used, but an air atmosphere, a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or the like is usually used. Among these, a nitrogen atmosphere and an argon atmosphere are preferable because they tend to allow compound (1) to be produced more safely. A nitrogen atmosphere is more preferable because it tends to be a more economical manufacturing method.
A single reaction atmosphere may be used, or a plurality of types of reaction atmospheres may be used in combination.

化合物(1)の耐熱性を向上させる観点から、カチオン交換工程後に精製操作を施し19F-NMRにおいて-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物の含有量を低減させることが好ましい。精製方法は、一般的に用いられる精製方法であれば特に限定されないが、具体例としては、活性炭処理、加熱乾燥、晶析、昇華、電気透析、抽出等が挙げられる。中でも、このようなフッ素含有不純物の含有量をより低減できる精製方法であることから、活性炭処理、又は晶析が好ましく、同様の観点から、晶析が最も好ましい。 From the viewpoint of improving the heat resistance of compound (1), it is characteristic that it appears as a single or multiple doublet peaks in the region of -115 ppm to -125 ppm in 19 F-NMR by performing a purification operation after the cation exchange step. It is preferable to reduce the content of such impurities. The purification method is not particularly limited as long as it is a commonly used purification method, and specific examples include activated carbon treatment, heat drying, crystallization, sublimation, electrodialysis, extraction and the like. Among them, the activated carbon treatment or crystallization is preferred because it is a purification method capable of further reducing the content of such fluorine-containing impurities, and from the same point of view, crystallization is most preferred.

<晶析工程>
晶析工程は、化合物(1)の有する高い吸湿性を鑑み、得られる結晶の取り扱いの容易さから乾燥雰囲気下で行なうのが望ましい。乾燥雰囲気は特に限定されないが、乾燥空気、乾燥窒素、乾燥アルゴン等の気体の雰囲気下、気流下において行なうことができ、真空減圧下において行うこともできる。このような雰囲気は、単独で用いてもよいし、複数種の雰囲気を組み合わせて用いてもよい。
以下において、「貧溶媒」との語は、化合物(1)の溶液を冷却した際に結晶を生ずるに好適な溶媒、を示すものであり、必ずしも化合物(1)の溶解性が著しく低いことを意味するものではない。
本発明の晶析に用いる溶媒としては、化合物(1)の比較的高い溶解性と金属への低配位性との双方を満たす観点から、単座配位性の鎖状エーテル溶媒であることが望ましい。このような単座配位性の鎖状エーテル溶媒は、一般に金属への配位性、誘電率、双極子モーメント、いずれもその他の極性溶媒や環状エーテル等に比べて低い傾向にあり、このことが結晶中からの溶媒の除去に有利に働くものと考えられ、従ってこのような溶媒を晶析工程に用いた場合に、残存溶媒量が低減できる傾向にある。
晶析工程において、製造コストの観点からは単一の溶媒を用いることが望ましい。単座配位性の鎖状エーテル溶媒それ自体が晶析における貧溶媒として有効に機能することから、単一の溶媒のみを用いても高純度の含フッ素環状スルホニルイミド塩を得ることが充分可能であるが、複数の溶媒を混合することもでき、極性溶媒を良溶媒として添加することや、貧溶媒を更に添加することで結晶化を促すこともできる。複数の溶媒を混合した場合には、乾燥後の溶媒残存量が増大する傾向にあり、熱履歴や製造コストの観点では不利になる場合がある。また良溶媒である極性溶媒を添加した場合には、生じた結晶が晶析器内に固着する場合があり、回収率の低下、特殊な破砕機器の導入によるコストの増大といった懸念が生じる。
「単座配位性」の溶媒とは、金属への配位性を有する部位を一つ有する溶媒を意味する。配位性を有する部位としてはエーテル結合が挙げられる。
<Crystallization step>
In view of the high hygroscopicity of compound (1), the crystallization step is desirably carried out in a dry atmosphere because the obtained crystals are easy to handle. Although the drying atmosphere is not particularly limited, the drying can be carried out in an atmosphere of a gas such as dry air, dry nitrogen or dry argon, in an air stream, or in a vacuum and reduced pressure. Such an atmosphere may be used alone, or a combination of multiple types of atmospheres may be used.
Hereinafter, the term "poor solvent" refers to a solvent suitable for forming crystals when a solution of compound (1) is cooled, and does not necessarily mean that the solubility of compound (1) is extremely low. does not mean
The solvent used for crystallization in the present invention is preferably a monodentate chain ether solvent from the viewpoint of satisfying both relatively high solubility of compound (1) and low coordination with metals. desirable. Such monodentate coordinating acyclic ether solvents generally tend to have lower metal coordinating properties, dielectric constants, and dipole moments than other polar solvents and cyclic ethers. It is believed that it works favorably in the removal of the solvent from the crystal, and therefore when such a solvent is used in the crystallization process, the amount of residual solvent tends to be reduced.
In the crystallization step, it is desirable to use a single solvent from the viewpoint of production costs. Since the monodentate chain ether solvent itself functions effectively as a poor solvent in crystallization, it is sufficiently possible to obtain a highly pure fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt using only a single solvent. However, a plurality of solvents can be mixed, and crystallization can be promoted by adding a polar solvent as a good solvent or further adding a poor solvent. Mixing a plurality of solvents tends to increase the amount of solvent remaining after drying, which may be disadvantageous in terms of heat history and production costs. Also, when a polar solvent, which is a good solvent, is added, the resulting crystals may adhere to the inside of the crystallizer.
A "monodentate coordinating" solvent means a solvent that has one site with coordinating ability to a metal. An ether bond is mentioned as a site|part which has coordinating property.

単座配位性の鎖状エーテル溶媒としては、乾燥後の残存溶媒量低減の観点から、低沸点、すなわち炭素数が6以下のものが好ましく、エチルエーテル、プロピルメチルエーテル、プロピルエチルエーテル、プロピルエーテル、イソプロピルメチルエーテル、イソプロピルエチルエーテル、イソプロピルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、イソブチルメチルエーテル、イソブチルエチルエーテル、sec-ブチルメチルエーテル、sec-ブチルエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、tert-ブチルエチルエーテル、ペンチルメチルエーテル、イソペンチルメチルエーテル、sec-ペンチルメチルエーテル、tert-ペンチルメチルエーテル、ネオペンチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル等が挙げられる。化合物(1)の溶解性の観点からプロピルメチルエーテル、プロピルエチルエーテル、イソプロピルメチルエーテル、イソプロピルエチルエーテル、ブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、イソブチルメチルエーテル、イソブチルエチルエーテル、sec-ブチルメチルエーテル、sec-ブチルエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、tert-ブチルエチルエーテル、ペンチルメチルエーテル、イソペンチルメチルエーテル、sec-ペンチルメチルエーテル、tert-ペンチルメチルエーテル、ネオペンチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルがより好ましく、更に好ましくはブチルメチルエーテル、ブチルエチルエーテル、tert-ブチルメチルエーテル、tert-ブチルエチルエーテル、tert-ペンチルメチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテルである。単座配位性の鎖状エーテル溶媒は単独で用いてもよいし、複数種の単座配位性の鎖状エーテル溶媒を組み合わせて用いてもよい。
極性溶媒を良溶媒として添加する場合には、用いる良溶媒は特に限定されないが、化合物(1)をとりわけ好適に溶解し、比較的低沸点である観点から、アセトン、テトラヒドロフラン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、アセトニトリル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。良溶媒は単独で用いてもよいし、複数種の良溶媒を組み合わせて用いてもよい。
結晶化を促すために貧溶媒をことさらに添加する場合には、用いる貧溶媒は特に限定されないが、化合物(1)を溶解せず、単座配位性の鎖状エーテル溶媒と混和し、かつ低沸点であることが望ましく、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2-ジクロロエタン等が挙げられる。貧溶媒は単独で用いてもよいし、複数種の貧溶媒を組み合わせて用いてもよい。
From the viewpoint of reducing the amount of residual solvent after drying, the monodentate chain ether solvent preferably has a low boiling point, that is, has a carbon number of 6 or less. , isopropyl methyl ether, isopropyl ethyl ether, isopropyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, isobutyl methyl ether, isobutyl ethyl ether, sec-butyl methyl ether, sec-butyl ethyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-butyl ethyl ether, pentyl methyl ether, isopentyl methyl ether, sec-pentyl methyl ether, tert-pentyl methyl ether, neopentyl methyl ether, cyclopentyl methyl ether and the like. From the viewpoint of solubility of compound (1), propyl methyl ether, propyl ethyl ether, isopropyl methyl ether, isopropyl ethyl ether, butyl methyl ether, butyl ethyl ether, isobutyl methyl ether, isobutyl ethyl ether, sec-butyl methyl ether, sec- Butyl ethyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-butyl ethyl ether, pentyl methyl ether, isopentyl methyl ether, sec-pentyl methyl ether, tert-pentyl methyl ether, neopentyl methyl ether, cyclopentyl methyl ether are more preferred, and further Preferred are butyl methyl ether, butyl ethyl ether, tert-butyl methyl ether, tert-butyl ethyl ether, tert-pentyl methyl ether and cyclopentyl methyl ether. A single monodentate coordinating chain ether solvent may be used alone, or a plurality of types of monodentate coordinating chain ether solvents may be used in combination.
When a polar solvent is added as a good solvent, the good solvent to be used is not particularly limited, but acetone, tetrahydrofuran, dimethyl carbonate, and diethyl carbonate are preferred because they particularly preferably dissolve compound (1) and have a relatively low boiling point. , ethylene carbonate, propylene carbonate, acetonitrile, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate and the like. A single good solvent may be used, or a plurality of kinds of good solvents may be used in combination.
When a poor solvent is specifically added to promote crystallization, the poor solvent to be used is not particularly limited. It is preferably at the boiling point, and includes pentane, hexane, cyclohexane, heptane, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane and the like. A poor solvent may be used alone, or a plurality of types of poor solvents may be used in combination.

晶析工程は主に、単座配位性の鎖状エーテル溶媒による化合物(1)の溶解工程、晶析工程から構成されるが、晶析工程の直前に混合物中の不溶物を除去する工程を行なってもよい。この除去工程は、いずれも公知の、遠心分離、自然濾過、減圧濾過、加圧濾過等によって行なうことができる。濾過を行なう際には有機溶媒の使用に耐え得るものであれば、公知のいずれの濾過材を用いてもよく、濾過助剤を添加することもできる。濾過材の孔径としては好ましくは10μm以下、より好ましくは1μm以下である。 The crystallization step mainly consists of a step of dissolving compound (1) in a monodentate chain ether solvent and a crystallization step. You can do it. This removal step can be carried out by any of known methods such as centrifugation, natural filtration, vacuum filtration, and pressure filtration. When performing filtration, any known filter medium may be used as long as it can withstand the use of an organic solvent, and a filter aid may be added. The pore size of the filtering material is preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less.

化合物(1)の溶解工程では、晶析前の化合物(1)含有固体に対して、100~1000質量%、より好ましくは100~500質量%、さらに好ましくは100~300質量%の単座配位性の鎖状エーテル溶媒を加える。この工程は、マグネチックスターラーや撹拌羽根による撹拌、振盪や超音波振動等による溶解の促進を行なってもよい。溶解時の温度は特に限定されないが、0℃から溶媒の沸点+50℃の温度において行なうことができる。溶媒の沸点を超えて加熱を行なう場合には、公知の還流装置を用いることができる。 In the step of dissolving compound (1), 100 to 1000% by mass, more preferably 100 to 500% by mass, and still more preferably 100 to 300% by mass of monodentate coordination with respect to the compound (1)-containing solid before crystallization. Add a linear linear ether solvent. In this step, stirring with a magnetic stirrer or stirring blades, or acceleration of dissolution by shaking, ultrasonic vibration, or the like may be performed. The temperature during dissolution is not particularly limited, but the dissolution can be carried out at a temperature from 0°C to the boiling point of the solvent plus 50°C. When heating above the boiling point of the solvent, a known reflux apparatus can be used.

晶析工程は、例えば、上記溶解工程によって得られた化合物(1)の溶液を所望の温度で冷却することにより実施することができる。冷却に際しては、生じる結晶の高純度化の観点から、所望の温度まで穏やかに冷却していくことが好ましい。冷却温度としては-100℃~30℃が好ましく、より好ましくは-80℃~20℃、さらに好ましくは-50℃~20℃である。晶析時には、公知の手法として広く行なわれるように、種晶を添加してもよい。また冷却を開始する前及び冷却中に、溶媒を留去することによる濃縮を行なってもよく、冷却を行ないながら上記貧溶媒を添加することで結晶化を促すこともできる。 The crystallization step can be carried out, for example, by cooling the solution of compound (1) obtained in the dissolution step to a desired temperature. When cooling, it is preferable to cool gently to a desired temperature from the viewpoint of purifying the resulting crystals. The cooling temperature is preferably -100°C to 30°C, more preferably -80°C to 20°C, still more preferably -50°C to 20°C. During crystallization, seed crystals may be added as widely practiced as a known technique. In addition, concentration may be performed by distilling off the solvent before and during cooling, and crystallization can be promoted by adding the poor solvent while cooling.

結晶化した化合物(1)の捕集は、いずれも公知の、遠心分離、自然濾過、減圧濾過、加圧濾過等によって行なうことができる。濾過を行なう際には有機溶媒の使用に耐え得るものであれば、公知のいずれの濾過材を用いてもよい。濾過材の孔径としては好ましくは、10μm以下、より好ましくは1μm以下である。また、高純度化のためには、結晶の捕集時に単座配位性の鎖状エーテル溶媒や貧溶媒、または別途調製した化合物(1)の該溶媒溶液等によって洗浄することが好ましい。洗浄時に用いる液は別途所望の温度に加熱または冷却して使用してもよい。 The crystallized compound (1) can be collected by any known method such as centrifugation, gravity filtration, vacuum filtration, pressure filtration, or the like. Any known filtering material may be used for filtration as long as it can withstand the use of organic solvents. The pore size of the filtering material is preferably 10 μm or less, more preferably 1 μm or less. For high purity, it is preferable to wash the crystals with a monodentate chain ether solvent, a poor solvent, or a separately prepared solvent solution of compound (1) when collecting the crystals. The liquid used for washing may be separately heated or cooled to a desired temperature before use.

製造コストの面においては不利であるが、更に高純度の結晶を得るためには、必要に応じて上記の晶析工程を複数回繰り返すこともできる。 Although it is disadvantageous in terms of production cost, the above crystallization step can be repeated multiple times as necessary in order to obtain crystals of higher purity.

製造工程の高効率化の観点から、結晶の捕集時に除去した液部及び洗浄液等は全て回収し、溶解工程又は晶析工程へと再利用することが望ましい。 From the viewpoint of improving the efficiency of the production process, it is desirable to recover all the liquid portion and washing liquid removed during the collection of the crystals and reuse them in the dissolution process or the crystallization process.

<乾燥工程>
次に、捕集後の含フッ素環状スルホニルイミド塩中の余剰の溶媒の除去のために乾燥工程を行なうことが好ましい。乾燥工程では、一般公知に行なわれるように、加熱減圧乾燥を行なうことができる。加熱温度は好ましくは40℃、より好ましくは60℃であるが、含フッ素環状スルホニルイミド塩の分解が進行しない限りにおいては100℃以上の温度で行なってもよく、含フッ素環状スルホニルイミド塩の熱安定性を考慮すると上限は200℃とするのが好ましい。減圧時の圧力は好ましくは100hPa以下、より好ましくは50hPa以下、さらに好ましくは10hPa以下であり、最も好ましくは1hPa以下である。乾燥を行なう際は、より速やかに乾燥を進行させる目的で、結晶の破砕、撹拌操作を加えてもよく、この場合は更なる熱履歴、時間、及びコストの低減が期待できる。上記の晶析方法によれば、得られる結晶は残存溶媒量が少なく、結晶同士の固着や容器への固着を抑制できることから、結晶の破砕や粉砕工程には特殊な製造装置は必要なく、一般に広く用いられる撹拌翼やミルを用いることができる。
<Drying process>
Next, it is preferable to carry out a drying step in order to remove excess solvent in the fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt after collection. In the drying step, heat-reduced-pressure drying can be performed as commonly known. The heating temperature is preferably 40°C, more preferably 60°C. Considering stability, the upper limit is preferably 200°C. The pressure during decompression is preferably 100 hPa or less, more preferably 50 hPa or less, still more preferably 10 hPa or less, and most preferably 1 hPa or less. During drying, crushing of crystals and stirring may be added for the purpose of speeding up the drying. In this case, further reductions in heat history, time and cost can be expected. According to the above crystallization method, the crystals obtained have a small amount of residual solvent, and the adhesion of crystals to each other and to the container can be suppressed. Widely used stirrer blades and mills can be used.

以下に本実施形態を具体的に説明した実施例を例示する。本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。 Examples that specifically describe the present embodiment will be exemplified below. The present invention is not limited to the following examples as long as the gist thereof is not exceeded.

<分析方法>
実施例及び比較例において使用した分析方法等は、以下のとおりのものであった。
<Analysis method>
Analysis methods and the like used in Examples and Comparative Examples were as follows.

(核磁気共鳴分析(NMR):19F-NMRによる分子構造解析)
実施例及び比較例で得られた生成物について、19F-NMR(376MHz)を用いて、下記測定条件にて分子構造解析を行った。
[測定条件]
測定装置:JNM-ECZ400S型核磁気共鳴装置(日本電子株式会社製)
観測核:19
溶媒:重クロロホルム、重ジメチルスルホキシド
基準物質:トリクロロフルオロメタン(19F、0.00ppm)
パルス幅:6.5μ秒
待ち時間:2秒
積算回数:1024回
(Nuclear Magnetic Resonance Analysis (NMR): Molecular Structural Analysis by 19 F-NMR)
The products obtained in Examples and Comparative Examples were subjected to molecular structure analysis using 19 F-NMR (376 MHz) under the following measurement conditions.
[Measurement condition]
Measuring device: JNM-ECZ400S type nuclear magnetic resonance device (manufactured by JEOL Ltd.)
Observation nucleus: 19F
Solvent: deuterated chloroform, deuterated dimethylsulfoxide Reference material: trichlorofluoromethane ( 19 F, 0.00 ppm)
Pulse width: 6.5 μs Waiting time: 2 seconds Accumulation times: 1024 times

(熱質量測定)
実施例、及び比較例で得られた生成物について、下記測定条件にて質量減少率を測定した。
アルミパン(「クリンプセル(オートサンプラ用)品番346-66963-91」、株式会社島津製作所製、尚、測定時にはカバーを使用しなかった。)に5mgの試料を秤量し、示差熱熱重量同時測定装置(「DTG-60A」、株式会社島津製作所製)を使用し、窒素気流下(流量50mL/分)、25℃~100℃まで昇温速度10℃/分で昇温し、100℃で30分間保持した後、測定温度範囲100℃~500℃、昇温速度10℃/分で加熱し、質量減少の様子を観察した。
上述の100℃で30分間保持した後の100℃からの昇温開始時の質量を基準(100質量%)として、測定温度範囲100℃~500℃、昇温速度10℃/分で加熱する過程で1質量%、2質量%の質量減少率が確認される温度(℃)を観測した。
(thermal mass measurement)
For the products obtained in Examples and Comparative Examples, the mass reduction rate was measured under the following measurement conditions.
Aluminum pan (“Crimp cell (for autosampler) part number 346-66963-91”, manufactured by Shimadzu Corporation, a cover was not used at the time of measurement) was weighed 5 mg of the sample, and simultaneous differential thermal thermogravimetric measurement was performed. Using an apparatus ("DTG-60A", manufactured by Shimadzu Corporation), under a nitrogen stream (flow rate 50 mL/min), the temperature was raised from 25 ° C. to 100 ° C. at a temperature increase rate of 10 ° C./min, and 30 at 100 ° C. After holding for 1 minute, the sample was heated at a measurement temperature range of 100° C. to 500° C. at a heating rate of 10° C./minute, and the state of mass reduction was observed.
The process of heating at a measurement temperature range of 100 ° C. to 500 ° C. and a heating rate of 10 ° C./min, with the mass at the start of heating from 100 ° C. after holding at 100 ° C. for 30 minutes as a reference (100 mass%). The temperature (° C.) at which a mass reduction rate of 1% by mass and 2% by mass was confirmed was observed.

(ICP発光分光分析法)
実施例で得られた金属浸漬試験後の溶液について、下記測定条件にて定量測定を行った。
[測定条件]
測定装置:SPS3520UV-DD(株式会社日立ハイテクサイエンス製)
測定原子:Co,Ni,Mn
サンプル調整条件:化合物(1)の水溶液2gを1質量%硝酸水溶液28gと混合し、測定試料とした。
高周波パワー:1.2kW
プラズマガス(アルゴン)流量:16L/分
補助ガス(アルゴン)流量:0.5L/分
キャリヤーガス(アルゴン)圧力:0.24MPa
キャリヤーガス(アルゴン)流量:0.3L/分
測光高さ:12mm
(ICP emission spectroscopy)
Quantitative measurement was performed under the following measurement conditions for the solutions obtained in the examples after the metal immersion test.
[Measurement condition]
Measuring device: SPS3520UV-DD (manufactured by Hitachi High-Tech Science Co., Ltd.)
Measurement atoms: Co, Ni, Mn
Sample preparation conditions: 2 g of an aqueous solution of compound (1) was mixed with 28 g of a 1% by mass nitric acid aqueous solution to prepare a measurement sample.
RF power: 1.2kW
Plasma gas (argon) flow rate: 16 L/min Auxiliary gas (argon) flow rate: 0.5 L/min Carrier gas (argon) pressure: 0.24 MPa
Carrier gas (argon) flow rate: 0.3 L/min Photometric height: 12 mm

<使用原材料>
実施例及び比較例で使用した原材料を以下に示す。
(フルオロスルホニル基含有カルボン酸化合物(2))
・2,2-ジフルオロ-2-(フルオロスルホニル)酢酸(富士フイルム和光純薬株式会社製)
<Raw materials used>
Raw materials used in Examples and Comparative Examples are shown below.
(Fluorosulfonyl Group-Containing Carboxylic Acid Compound (2))
・ 2,2-difluoro-2-(fluorosulfonyl)acetic acid (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

・アンモニア(住友精化株式会社製) ・Ammonia (manufactured by Sumitomo Seika Co., Ltd.)

(アルカリ金属塩(5))
・水酸化リチウム一水和物(富士フイルム和光純薬株式会社製)
(alkali metal salt (5))
・Lithium hydroxide monohydrate (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

(溶媒)
・アセトニトリル(富士フィルム和光純薬株式会社製、乾燥したモレキュラーシーブ3A 1/16(富士フィルム和光純薬株式会社製)を加え、脱水し、モレキュラーシーブ3A 1/16を除去することにより水分量を調整した)
・テトラヒドロフラン(富士フィルム和光純薬株式会社製、乾燥したモレキュラーシーブ3A 1/16(富士フィルム和光純薬株式会社製)を加え、脱水し、モレキュラーシーブ3A 1/16を除去することにより水分量を調整した)
(solvent)
Acetonitrile (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., dried molecular sieve 3A 1/16 (manufactured by Fujifilm Wako Purechemical Co., Ltd.) is added, dehydrated, and the water content is reduced by removing the molecular sieve 3A 1/16. It was adjusted)
- Tetrahydrofuran (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., dried molecular sieve 3A 1/16 (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added, dehydrated, and the water content is determined by removing the molecular sieve 3A 1/16. It was adjusted)

・活性炭素(富士フイルム和光純薬株式会社製) ・Activated carbon (manufactured by FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

<反応温度>
反応温度は、外部加熱冷却装置を用いず、室温である場合、室温であった。また、ウォーターバスやオイルバス等の外部加熱冷却装置を利用する場合、外部加熱冷却装置に用いられている媒体の温度が反応温度であった。
<Reaction temperature>
The reaction temperature was room temperature when it was room temperature without external heating and cooling. When using an external heating/cooling device such as a water bath or an oil bath, the reaction temperature was the temperature of the medium used in the external heating/cooling device.

[実施例1]
<電解カップリング反応工程>
200mLの三口フラスコに窒素雰囲気下、攪拌子、アセトニトリル(59g)、水(75g)を添加した後、0℃に冷却し、FO2SCF2CO2H(化合物(2)、25.7g、144.3mmоl)を加えた。陽極、及び陰極として、白金板電極(25mm×50mm)を6mmの間隔で設置し、溶液中に浸漬させた。0℃冷却下で攪拌を維持しつつ、電極に1.5Aの電流を4時間通電した。通電終了後、攪拌を止めると、反応液が2相に分離した。下層を分取すると7.9gの液体が得られた。得られた液体をサンプリングし、19F-NMRで測定すると、FO2SCF2CF2SO2F(化合物(3))が90.3質量%(収率37.1%)含まれていることが確認された。
上記操作により得られた粗製のFO2SCF2CF2SO2F(化合物(3))を常圧単蒸留で精製することにより、95.6質量%のFO2SCF2CF2SO2F(化合物(3))を含む液体6.9gが得られた。
FO2SCF2CF2SO2
19F-NMR:δ(ppm)46.1(2F)、-108.7(4F)
[Example 1]
<Electrolytic coupling reaction step>
After adding a stirrer, acetonitrile (59 g) and water (75 g) to a 200 mL three-necked flask under a nitrogen atmosphere, it was cooled to 0° C. and FO 2 SCF 2 CO 2 H (compound (2), 25.7 g, 144 .3 mmol) was added. As an anode and a cathode, platinum plate electrodes (25 mm×50 mm) were placed at intervals of 6 mm and immersed in the solution. A current of 1.5 A was applied to the electrodes for 4 hours while stirring was maintained under cooling at 0°C. When the stirring was stopped after the completion of the electrification, the reaction solution was separated into two phases. When the lower layer was fractionated, 7.9 g of liquid was obtained. A sample of the obtained liquid was measured by 19 F-NMR, and it was found to contain 90.3% by mass (37.1% yield) of FO 2 SCF 2 CF 2 SO 2 F (compound (3)). was confirmed.
The crude FO 2 SCF 2 CF 2 SO 2 F (compound (3)) obtained by the above operation is purified by simple atmospheric distillation to obtain 95.6% by mass of FO 2 SCF 2 CF 2 SO 2 F ( 6.9 g of liquid containing compound (3)) was obtained.
FO2SCF2CF2SO2F _ _ _
19 F-NMR: δ (ppm) 46.1 (2F), -108.7 (4F)

<環化工程>
3Lオートクレーブを-78℃に冷却し、アンモニアガス(250g、14680mmоl)、及びテトラヒドロフラン(222.3g)を添加した後、実施例1で得られたFO2SCF2CF2SO2F(208g、純度90.5質量%、707.3mmоl)のテトラヒドロフラン(222.3g)溶液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、室温で12時間攪拌した。攪拌終了後、反応液を加圧濾過し、不溶固体を除去し、濾液を減圧濃縮、乾燥し、肌色固体188.0gを得た。得られた固体をサンプリングし、19F-NMRで分析すると、以下の構造式:

Figure 2023034081000007
19F-NMR:δ(ppm)-115.4(4F)
で表される含フッ素環状スルホニルイミドアンモニウム塩(化合物(4))が96.2質量%(収率98.3%)含まれていることが確認された。
<カチオン交換工程>
1Lの三口フラスコに、窒素雰囲気下、攪拌子、テトラヒドロフラン(400g)、実施例2で得られた含フッ素環状スルホニルイミドのアンモニウム塩(187.0g、純度96.2質量%、691.4mmоl)、及び水酸化リチウム一水和物(32.2g、767.4mmоl)を添加し、70℃で4時間攪拌した。得られた反応液を減圧濃縮した後、水(500mL)、活性炭(65.8g)を添加し、105℃で3時間攪拌した。得られた反応液を加圧濾過し不溶固体を除去した後、減圧濃縮し肌色固体を得た。得られた肌色固体にテトラヒドロフラン(889g)を添加し、50℃で30分攪拌した後加圧濾過により不溶固体を除去し、減圧濃縮することで170.3gの白色固体を得た。得られた固体をサンプリングし、ICP発光分光分析法により分析を行ったところ、アンモニウムカチオンがリチウムカチオンに交換されていることを確認した。さらに、19F-NMRで分析すると、以下の構造式:
Figure 2023034081000008
19F-NMR:δ(ppm)-115.4(4F)
で表される含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))が99.1質量%(収率98.0%)含まれていることが確認された。 <Cyclization step>
A 3 L autoclave was cooled to −78° C., ammonia gas (250 g, 14680 mmol), and tetrahydrofuran (222.3 g) were added, then the FO 2 SCF 2 CF 2 SO 2 F obtained in Example 1 (208 g, purity A solution of 90.5 mass %, 707.3 mmol) in tetrahydrofuran (222.3 g) was added dropwise over 3 hours. After completion of dropping, the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. After stirring was completed, the reaction solution was filtered under pressure to remove insoluble solids, and the filtrate was concentrated under reduced pressure and dried to obtain 188.0 g of flesh-colored solids. The resulting solid was sampled and analyzed by 19 F-NMR, which revealed the following structural formula:
Figure 2023034081000007
19 F-NMR: δ (ppm) -115.4 (4F)
It was confirmed that 96.2% by mass (yield 98.3%) of the fluorine-containing cyclic sulfonylimide ammonium salt represented by (Compound (4)) was contained.
<Cation exchange step>
A 1 L three-necked flask was charged under a nitrogen atmosphere with a stirrer, tetrahydrofuran (400 g), the fluorine-containing cyclic sulfonylimide ammonium salt obtained in Example 2 (187.0 g, purity 96.2% by mass, 691.4 mmol), and lithium hydroxide monohydrate (32.2 g, 767.4 mmol) were added and stirred at 70° C. for 4 hours. After concentrating the obtained reaction solution under reduced pressure, water (500 mL) and activated carbon (65.8 g) were added, and the mixture was stirred at 105° C. for 3 hours. The resulting reaction solution was filtered under pressure to remove insoluble solids, and then concentrated under reduced pressure to obtain a skin-colored solid. Tetrahydrofuran (889 g) was added to the obtained flesh-colored solid, and the mixture was stirred at 50°C for 30 minutes, and the insoluble solid was removed by pressure filtration, followed by concentration under reduced pressure to obtain 170.3 g of white solid. The resulting solid was sampled and analyzed by ICP emission spectrometry, confirming that the ammonium cations were exchanged with lithium cations. Furthermore, analysis by 19 F-NMR revealed the following structural formula:
Figure 2023034081000008
19 F-NMR: δ (ppm) -115.4 (4F)
It was confirmed that 99.1% by mass (yield 98.0%) of the lithium salt of fluorine-containing cyclic sulfonimide represented by (compound (1)) was contained.

<晶析工程>
撹拌子を備えた100mLナスフラスコに、合成した化合物(1)を10gとtert-ブチルメチルエーテル27gとを秤量し、密栓を取り付けて30分撹拌した。得られた混合液を減圧濾過後、-20℃の冷凍庫で30分間冷却したところ、無色の結晶が生じた。デカンテーションによって液部を除去後、-35℃のtert-ブチルメチルエーテルを添加して薬さじで混ぜることにより結晶を洗浄し、液部をデカンテーションによって除去した。得られた結晶を無撹拌条件で60℃、40hPaの条件で3時間減圧乾燥した。乾燥後、4.9gの結晶が得られた。得られた結晶をサンプリングし、19F-NMRで分析すると、化合物(1)が99.2質量%(収率49.0%)含まれていることが確認された。19F-NMRにおいて、化合物(1)のピークの積分値の和T1と、-117.2ppmに単一の二重線として見られた不純物のピークの積分値の和T2との比T1/T2は、3170であった。
<Crystallization step>
10 g of the synthesized compound (1) and 27 g of tert-butyl methyl ether were weighed into a 100 mL eggplant flask equipped with a stirrer, and the mixture was stoppered and stirred for 30 minutes. After filtering the resulting mixture under reduced pressure, it was cooled in a freezer at -20°C for 30 minutes to yield colorless crystals. After removing the liquid portion by decantation, tert-butyl methyl ether at −35° C. was added and mixed with a spatula to wash the crystals, and the liquid portion was removed by decantation. The obtained crystals were dried under reduced pressure at 60° C. and 40 hPa for 3 hours without stirring. After drying, 4.9 g of crystals were obtained. A sample of the obtained crystal was analyzed by 19 F-NMR, and it was confirmed that it contained 99.2% by mass of compound (1) (yield 49.0%). In 19 F-NMR, the ratio T1/T2 of the sum T1 of the integrated values of the compound (1) peaks and the sum T2 of the integrated values of the impurity peaks seen as a single doublet at −117.2 ppm was 3170.

[実施例2]
晶析工程の替わりに以下の工程での洗浄とした以外は実施例1と同様に電解カップリング反応工程、環化工程、カチオン交換工程を行い、含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))を製造した。
6mLバイアルに、合成した化合物(1)を0.2g、シクロペンチルメチルエーテルを0.35g秤量し、分散液を得た。得られた分散液を濾過後、100℃、10hPaの条件で10時間減圧乾燥することにより、0.09gの化合物(1)を得た。19F-NMRにおいて、T1/T2は、581であった。
[Example 2]
The electrolytic coupling reaction step, the cyclization step, and the cation exchange step were carried out in the same manner as in Example 1 except that the following steps were used instead of the crystallization step to obtain a lithium salt of a fluorine-containing cyclic sulfonimide (compound (1 )) was manufactured.
In a 6 mL vial, 0.2 g of synthesized compound (1) and 0.35 g of cyclopentyl methyl ether were weighed to obtain a dispersion. After filtering the resulting dispersion, it was dried under reduced pressure under conditions of 100° C. and 10 hPa for 10 hours to obtain 0.09 g of compound (1). T1/T2 was 581 in 19 F-NMR.

[比較例1]
晶析工程を行わなかった以外は実施例1と同様に電解カップリング反応工程、環化工程、カチオン交換工程を行い、含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))を製造した。19F-NMRにおいて、T1/T2は、215であり、多量のフッ素含有不純物が含まれていた。
[Comparative Example 1]
An electrolytic coupling reaction step, a cyclization step, and a cation exchange step were carried out in the same manner as in Example 1, except that the crystallization step was not carried out, to produce a lithium salt of fluorine-containing cyclic sulfonimide (compound (1)). In 19 F-NMR, T1/T2 was 215, and a large amount of fluorine-containing impurities were contained.

実施例1、及び比較例1で得られた含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))の耐熱性を、下記方法に従い測定した。
[耐熱性評価]
アルミパンに5mgの試料を秤量し、示差熱熱質量同時測定装置(「DTG-60A」、株式会社島津製作所製)を使用し、乾燥空気気流下(流量50mL/分)、25℃~100℃まで昇温速度10℃/分で昇温し、100℃で30分間保持した後、測定温度範囲100℃~500℃、昇温速度10℃/分で加熱し、質量減少の様子を観察した。結果を以下の表1に示す。
The heat resistance of the fluorine-containing cyclic sulfonimide lithium salt (compound (1)) obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured according to the following method.
[Heat resistance evaluation]
Weigh 5 mg of sample in an aluminum pan, use a simultaneous differential thermal thermogravimetry device ("DTG-60A", manufactured by Shimadzu Corporation), under dry air flow (flow rate 50 mL / min), 25 ° C. to 100 ° C. The temperature was raised at a temperature increase rate of 10°C/min to 100°C for 30 minutes, then heated at a temperature increase rate of 10°C/min in a measurement temperature range of 100°C to 500°C, and the state of mass reduction was observed. The results are shown in Table 1 below.

Figure 2023034081000009
Figure 2023034081000009

表1より、T1/T2が大きく、フッ素含有不純物の含有量が低減された実施例1の含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))は、フッ素含有不純物の含有量が多い比較例1の含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))と比較して耐熱性が向上していることが分かる。これは、フッ素含有不純物の含有量が低減したことで、フッ素含有不純物に起因する化合物(1)の分解が抑制された結果、化合物(1)の耐熱性が向上したものと考えられる。 From Table 1, it can be seen that the fluorine-containing cyclic sulfonimide lithium salt (compound (1)) of Example 1, which has a large T1/T2 and a reduced content of fluorine-containing impurities, is a comparative example having a large content of fluorine-containing impurities. It can be seen that the heat resistance is improved as compared with the lithium salt of fluorine-containing cyclic sulfonimide of No. 1 (compound (1)). This is probably because the content of fluorine-containing impurities was reduced, and as a result of suppressing the decomposition of compound (1) caused by fluorine-containing impurities, the heat resistance of compound (1) was improved.

実施例1、及び比較例1で得られた含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))の金属腐食性を、下記方法に従い測定した。 The metal corrosivity of the fluorine-containing cyclic sulfonimide lithium salt (compound (1)) obtained in Example 1 and Comparative Example 1 was measured according to the following method.

<電極板浸漬試験>
実施例1、及び比較例1で得られた化合物(1)20gを超純水30gに溶解させた溶液を調製し、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2の円形電極板(直径16mm、厚さ0.2mm、質量0.043g、アルミニウム箔上にPVDF、カーボンブラックとの混合物を塗布し、プレス焼成した複合体)を浸漬させた。これを空気雰囲気下、室温で2週間静置した。浸漬後の溶液を濾過後、ICP発光分光分析法によって溶出金属量を定量した。結果を以下の表2に示す。
<Electrode plate immersion test>
A solution was prepared by dissolving 20 g of the compound (1) obtained in Example 1 and Comparative Example 1 in 30 g of ultrapure water, and a circular electrode plate of LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 (16 mm diameter, 0.1 mm thickness) was prepared. A composite of 2 mm, mass 0.043 g, coated with a mixture of PVDF and carbon black on an aluminum foil, and press-fired) was immersed. This was allowed to stand at room temperature for two weeks under an air atmosphere. After filtering the immersed solution, the amount of eluted metal was quantified by ICP emission spectrometry. The results are shown in Table 2 below.

Figure 2023034081000010
表2中、Ni、Co及びMnの溶出量は、浸漬処理後の溶液中の質量割合を示す。また、N.D.は定量限界未満の値であったことを示す。
Figure 2023034081000010
In Table 2, the elution amounts of Ni, Co and Mn indicate mass ratios in the solution after the immersion treatment. Also, N. D. indicates that the value was less than the limit of quantification.

T1/T2が大きく、フッ素含有不純物の含有量が低減された実施例の含フッ素環状スルホンイミドのリチウム塩(化合物(1))は、含有量の多い比較例1と比較して金属腐食性が1/2以下まで低減されていることが分かる。 The lithium salt of the fluorine-containing cyclic sulfonimide (compound (1)) of the example in which T1/T2 was large and the content of fluorine-containing impurities was reduced had metal corrosiveness as compared with Comparative Example 1 having a large content. It turns out that it is reduced to 1/2 or less.

本発明に係る含フッ素環状スルホニルイミド塩は、耐熱特性が高く、広い温度領域で使用可能なものであり、更に金属腐食性が低いため、帯電防止剤、有機電解質等のイオン電導材料や難燃剤として好適に利用可能である。 The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to the present invention has high heat resistance, can be used in a wide temperature range, and has low metal corrosiveness. It can be suitably used as

Claims (6)

下記一般式(1):
Figure 2023034081000011
{式中、Rは、それぞれ、同一であっても異なっていてもよく、フッ素原子又はトリフルオロメチル基であり、nは、1~4の整数であり、そしてMは、Li、Na又はKである。}で表される含フッ素環状スルホニルイミド塩であって、19F-NMRにおける前記一般式(1)で表される化合物のピークの積分値の和T1と、-115ppm~-125ppmの領域に単一の又は複数の二重線ピークとして現れることに特徴的な不純物のピークの積分値の和T2、との比T1/T2が、500以上であることを特徴とする、含フッ素環状スルホニルイミド塩。
The following general formula (1):
Figure 2023034081000011
{wherein each R may be the same or different and is a fluorine atom or a trifluoromethyl group, n is an integer of 1 to 4, and M is Li, Na or K is. }, wherein the sum T1 of the integrated values of the peaks of the compound represented by the general formula (1) in 19 F-NMR and the unit in the region of -115 ppm to -125 ppm A fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt, characterized in that the ratio T1/T2 to the sum T2 of integrated values of impurity peaks characterized by appearing as one or more doublet peaks is 500 or more. .
前記一般式(1)中、nが1~3の整数である、請求項1に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。 The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to claim 1, wherein n is an integer of 1 to 3 in the general formula (1). 前記一般式(1)中、nが2である、請求項2に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。 3. The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to claim 2, wherein n is 2 in the general formula (1). 前記一般式(1)中、Rがフッ素原子である、請求項1~3のいずれか1項に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。 The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of claims 1 to 3, wherein R is a fluorine atom in the general formula (1). 前記一般式(1)中、MはLiである、請求項1~4のいずれか1項に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。 The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of claims 1 to 4, wherein M is Li in the general formula (1). 以下の構造式:
Figure 2023034081000012
で表される、請求項1~5のいずれか1項に記載の含フッ素環状スルホニルイミド塩。
The following structural formula:
Figure 2023034081000012
The fluorine-containing cyclic sulfonylimide salt according to any one of claims 1 to 5, represented by
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