JP2023541873A - ビス（フルオロスルホニル）イミド塩の精製 - Google Patents

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Abstract

本発明は、工業スケールで経済的に実現可能であり、高純度の生成物が得られる、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を精製するための方法に関する。前記方法は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給する工程、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を少なくとも１つの第１の溶媒に溶解する工程、少なくとも１つの第２の溶媒によってビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化する工程、及び結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離する工程、を含み、任意選択的には結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドをさらにアルカリ塩と反応させることで、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を得ることができる。【選択図】なし

Description

本出願は、第ＣＮ２０２０／１１４４３６号の国際手続で２０２０年９月１０日に出願された優先権を主張し、この出願の全内容はあらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、ビス（フルオロスルホニル）イミド（ＦＳＩ）塩の精製に関する。より具体的には、本発明は、工業スケールで経済的に実現可能であり、高純度の製品が得られる、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を精製するための新規な方法及びビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を製造するための新規な方法を提供する。
ビス（フルオロスルホニル）イミド（一般に「ＦＳＩＨ」によって表される）及びその塩、特にビス（フルオロスルホニル）イミドのリチウム塩（一般に「ＬｉＦＳＩ」によって表される）は、様々な技術分野において中間体化合物又は最終化合物として有用である。
ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩、及びビス（フルオロスルホニル）イミドのリチウム塩の製造は、文献に広く記載されている。記載されている様々な技術の中でも、大部分は、ＨＦ、又はＫＦ、ＣｓＦ、ＡｓＦ３、ＳｂＦ３、ＣｕＦ２、ＺｎＦ２、ＳｎＦ２、ＰｂＦ２、ＢｉＦ３などの金属フッ化物を用いたフッ素化反応を使用する。例えば発煙硫酸及びフッ化アンモニウムの存在下でクロロスルホニルイソシアネートを使用する、或いは尿素及びフルオロスルホン酸を使用する、他の技術も開発されてきた。
ビス（フルオロスルホニル）イミド及びその塩は、バッテリー電解質においてとりわけ有用である。このタイプの使用のために、不純物の存在が重要な問題である。
金属不純物の汚染を抑えるために、先行技術文献である米国特許出願公開第２０１３／０３３１６０９号明細書は、クロロスルホニルイミド化合物を式ＮＨ４Ｆ（ＨＦ）Ｐ（式中、ｐは０～１０である）のフッ素化剤と反応させることを含む、フルオロスルホニルイミドアンモニウム塩を製造するプロセスを提案している。こうして得られたフルオロスルホニルイミドアンモニウム塩は、カチオン交換反応に供されて、別のフルオロスルホニルイミド塩を生成し得る。このプロセスは、工業的に効率的であり、且つ金属不純物を提供しないと言われている。
同様に、先行技術文献である特開２０１６－１２４７３５号公報及び特開２０１６－１４５１４７号公報は、クロロスルホニルイミド化合物とＮＨ４Ｆ（ＨＦ）Ｐ（式中、ｐは０～１０である）との反応を含む、フルオロスルホニルイミド化合物を製造する方法を開示している。前記フルオロスルホニルイミド化合物は、アルカリ金属化合物と反応して、フルオロスルホニルイミドのアルカリ金属塩を生成し得る。
先行技術文献である欧州特許第３３８１９２３号明細書は、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドを高収率且つ高純度で製造する方法を開示しており、これは簡単でコスト効率が高いと考えられる。前記方法は、溶媒中でビス（クロロスルホニル）イミドをフッ素化試薬と反応させ、続いてアルカリ試薬で処理し、それによってアンモニウムビス（フルオロスルホニル）イミドを生成し、次いでアンモニウムビス（フルオロスルホニル）イミドをリチウム塩基と反応させて、リチウムビス（フルオロスルホニル）イミドを製造することからなる。
先行技術文献である国際公開第２０１６／０９３３９９号パンフレットには、スルホニルイミドのリチウム塩を製造及び精製するための方法がさらに開示されている。前記方法は、クロロスルホン酸とクロロスルホニルイソシアネートとを反応させてクロロスルホニルイミドを調製し、次いで前記クロロスルホニルイミドをフッ素化アンモニウムと反応させてフルオロスルホニルイミドアンモニウム塩を調製し、その後前記フルオロスルホニルイミドアンモニウム塩をリチウム化合物と反応させてリチウムスルホニルイミド塩を得てから、最後に特定の溶媒の助けを借りて、前記リチウムスルホニルイミド塩を精製することからなる。
先行技術文献である欧州特許第２６７４３９５号明細書は、優れた効率で、金属不純物の混入を最大限に抑制してフルオロスルホニルイミドアンモニウム塩を製造する方法を開示している。前記方法は、特定のクロロスルホニルイミドアンモニウム塩をフッ化水素と反応させることからなる。次いで、その結果得られたフルオロスルホニルイミドアンモニウム塩をアルカリ金属化合物と反応させてフルオロスルホニルイミドアルカリ金属塩を得ることができる。
先行技術である国際公開第２０２０／０９９５２７号パンフレットは、工業スケールで経済的に実行可能であり、且つ高純度の生成物が得られるビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩の製造方法を開示している。前記方法は、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩をフッ化アンモニウムと反応させてビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩を生成し、少なくとも１つの析出溶媒を添加することにより結晶化し、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩を分離し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩とアルカリ塩とを反応させてビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を得ることからなる。
これらの文献では、生成物が高純度で得られると主張されているものの、工業スケールで経済的に実現可能であり、且つ高純度の生成物が得られるビス（フルオロスルホニル）イミド塩を製造するための新規な方法を提供するためには、依然として改善の余地があると考えられる。
本出願人は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を精製するための新規な方法、及び高純度のビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を製造するための新規な方法を、工業スケールで、他の利用可能な方法と比較して合理的なコストで以降で提供する。
本発明の１つの主題は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩の精製方法であって、
（ａ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給する工程、
（ｂ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を、ニトリル、アルコール、水、及びエステルからなる群から選択される少なくとも１つの第１の溶媒に溶解する工程、
（ｃ）環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの第２の溶媒によってビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離する工程、
を含む方法である。
本発明の別の主題は、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩の製造方法であって、
（ａ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給する工程、
（ｂ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を、ニトリル、アルコール、水、及びエステルからなる群から選択される少なくとも１つの第１の溶媒に溶解する工程、
（ｃ）環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの第２の溶媒によってビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離する工程、
（ｄ）結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩とアルカリ塩とを反応させて、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を得る工程、
を含む方法である。
本出願のさらに別の主題は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩と、環状及び非環状エーテルからなる群から選択される溶媒との溶媒和物であるビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩に関する。
本開示では、「．．．から．．．までを含んだ」という表現は、両端値を含むものとして理解されるべきである。「含む」という表現は、「～からなる」又は「～から実質的になる」を等しく含むと理解されるべきである。別段の明記がない限り、方法の工程は好ましくは室温及び／又は大気圧で行われる。別段の明記がない限り、「ｐｐｍ」は重量単位のパーツ・パー・ミリオンを意味する。
本発明による方法（ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩の精製方法、及びビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩の製造方法）の工程（ａ）は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給することからなる。
工程（ａ）において、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩は、好ましくは固体状態で供給される。これは、溶媒中の溶液で供給されてもよいが、この溶媒が工程（ｂ）で使用される第１の溶媒と異なる場合には、この溶媒は、当業者に公知の任意の方法によって、典型的には蒸発、例えば蒸留によって少なくとも部分的に除去される。ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩は、工程（ａ）において純粋な液体の形態で供給されてもよい。
ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩は、８０重量％～９７重量％、例えば８２％、８４％、８６％、８８％、９０％、９２％、９４％、又は９６％、好ましくは８５～９５％、より好ましくは９０～９５重量％の、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を含む。
一実施形態によれば、工程（ａ）で供給されるビス（フルオロスルホニル）イミドの塩は、下記式を有する：
［Ｆ－ＳＯ２－Ｎ－－ＳＯ２－Ｆ］ Ｘ＋
（式中、Ｘは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、及びＮＨ４からなる群からの１つを表す）。Ｘは、より具体的には、Ｌｉ及びＮＨ４から選択することができる。さらに具体的には、ＸはＮＨ４であってよい。
工程（ａ）で供給される粗製塩は、市販されており、或いは当業者に公知の任意の方法に従って調製することができる。一実施形態によれば、これは、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩を、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、及びＮＨ４Ｆ（ＨＦ）ｎ（式中のｎは０～１０である）から選択されるフッ素化剤、好ましくはＮＨ４Ｆ（ＨＦ）ｎ（式中のｎは０～１０である）であるフッ素化剤、より好ましくはＮＨ４Ｆ、ＮＨ４Ｆ．ＨＦ、及びＮＨ４Ｆ（ＨＦ）２から選択されるフッ素化剤と反応させ、任意選択的にはその後、得られた反応媒体に環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの溶媒を添加することによって調製され、好ましくは、溶媒は、後述する第２の溶媒と同じである。別の実施形態によれば、これは、エステル、エーテル、ニトリル、芳香族炭化水素系溶媒、及びアルコールなどの有機溶媒中、０～１００℃の温度で、ビス（フルオロスルホニル）イミド（ＨＦＳＩ）を少なくとも１種のアルカリ塩（Ｆ－、ＯＨ－、Ｃｌ－、ＳＯ４ ２－、及びＣＯ３ ２－から選択されるアニオンとの、リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム、又はアンモニウムの塩）と反応させることによって調製される。
より具体的には、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩は、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩をフッ化アンモニウムと反応させることにより、国際公開第２０２０／０９９５２７号パンフレットに記載の方法に従って効率的に調製することができる。この好ましい実施形態は、以降で詳しく説明する。
ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩は、式：
（Ｃｌ－ＳＯ２－Ｎ－－ＳＯ２－Ｃｌ） Ｘ＋
（式中、Ｘは、Ｈ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ及びＮＨ４からなる群からの１つを表す）
によって表され得る。
好ましい実施形態によれば、原料は、式（Ｃｌ－ＳＯ２）２－ＮＨ（一般的にＣＳＩＨで表される）のビス（クロロスルホニル）イミドである。ＣＳＩＨは、市販されているか、又は公知の方法により、例えば、
－ クロロスルホニルイソシアネートＣｌＳＯ２ＮＣＯをクロロスルホン酸ＣｌＳＯ２ＯＨと反応させること；
－ 塩化シアンＣＮＣｌを無水硫酸ＳＯ３及びクロロスルホン酸ＣｌＳＯ２ＯＨと反応させること；
－ スルファミン酸ＮＨ２ＳＯ２ＯＨを塩化チオニルＳＯＣｌ２及びクロロスルホン酸ＣｌＳＯ２ＯＨと反応させること；
によって製造される。
一実施形態によれば、その結果、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩が、工程（ａ）において、フッ素化剤としてのフッ化アンモニウム（ＮＨ４Ｆ）と反応することで、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製アンモニウム塩が供給される。本発明内において、「フッ化アンモニウム」という表現は、フッ化アンモニウムのＨＦ付加物、例えばＮＨ４Ｆ（ＨＦ）ｎも含み、式中のｎは１～１０、好ましくは１～４、より好ましくはＮＨ４Ｆ．ＨＦ又はＮＨ４Ｆ（ＨＦ）２である。フッ素化剤は、市販品であるか又は公知の方法によって製造され得る。
好ましい実施形態によれば、フッ化アンモニウムは無水物である。水分含量は、好ましくは、５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは５００ｐｐｍ未満であり得る。
使用されるフッ化アンモニウムの量は、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩１モルあたり、１～１０当量、より好ましくは１～７当量、さらに好ましくは２～５当量に含まれる。
反応は、好ましくは、有機溶媒中で実施され得る。前記有機溶媒は、非プロトン性有機溶媒、好ましくは、
－ 環状及び非環状カーボネート、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
－ 環状及び非環状エステル、例えばガンマ－ブチロラクトン、ガンマ－バレロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酢酸イソプロピル、プロピオン酸プロピル、酢酸ブチル、
－ 環状及び非環状エーテル、例えばジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル－ｔ－ブチルエーテル、ジメトキシメタン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，３－ジオキサン、４－メチル－１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、
－ アミド化合物、例えばＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルオキサゾリジノン、
－ スルホキシド及びスルホン化合物、例えばスルホラン、３－メチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、
－ シアノ、ニトロ、クロロ又はアルキル置換アルカン又は芳香族炭化水素、例えばアセトニトリル、バレロニトリル、アジポニトリル、ベンゾニトリル、ニトロメタン、ニトロベンゼン
から選択され得る。
好ましい実施形態によれば、有機溶媒は、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、バレロニトリル及びアセトニトリルからなる群から選択される。
好ましい実施形態によれば、有機溶媒は、無水である。水分含量は、好ましくは、５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、さらにより好ましくは５０ｐｐｍ未満であり得る。
反応は、０℃～２００℃、好ましくは３０℃～１００℃の温度で実施され得る。好ましくは、反応は、大気圧で行われるが、大気圧より下又は上、例えば８００ｍｂａｒ～１．２ｂａｒで作業することは、排除されない。
反応は、バッチ方式、半バッチ方式又は連続方式で実施され得る。好ましい実施形態によれば、フッ化アンモニウムは最初に有機溶媒に添加される。次いで、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩が反応媒体に添加され得る。
ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩をフッ化アンモニウムと反応させることにより、結果としてビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩を得ることができる。この反応の後、ただし工程（ｂ）の前に、本発明による方法は、塩基性化合物を反応媒体に添加することに存する工程（ａ’）を含んでいてもよい。前記塩基性化合物は、固体、純粋な液体、水溶液若しくは有機溶液又はガスであり得る。前記塩基性化合物は、ガス状アンモニア、アンモニア水、アミン、アルカリ若しくはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、ギ酸塩、酢酸塩、ステアリン酸塩、パルミチン酸塩、プロピオン酸塩又はシュウ酸塩からなる群から選択され得る。アミンの中で、脂肪族アミン（エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、２－エチルヘキシルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン及びトリブチルアミンなど）、アルキレンジアミン（エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン及びペンタエチレンヘキサミンなど）、アルカノールアミン（モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン及びトリイソプロパノールアミンなど）、脂環式アミン（シクロヘキシルアミン及びジシクロヘキシルアミンなど）、芳香族アミン（ベンジルアミン及びメタキシレンジアミンなど）、これらのアミンのエチレンオキシド付加物、ホルムアミジン、グアニジン、アミジン及び複素環式アミン（ジアザビシクロウンデセン、ジアザビシクロノネン、ピペリジン、モルホリン、ピペラジン、ピリミジン、ピロール、イミダゾール、イミダゾリン、トリアゾール、チアゾール、ピリジン及びインドールなど）を含む任意のタイプのアミンが好都合であり得る。本発明による工程（ａ’）で使用される塩基性化合物は、好ましくはガス状アンモニア又はアンモニア水である。
工程（ａ’）で添加される塩基性化合物の量は、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアンモニウム塩の調製に使用されるビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩の初期量を基準として好ましくは０．１～１０当量、好ましくは０．５～５当量、より好ましくは０．５～３当量である。
工程（ａ’）の間、温度は、好ましくは０℃～１００℃、より好ましくは１５℃～９０℃に維持される。有利には、この工程（ａ’）は、工程（ａ）と同じ温度で行うことができる。
任意選択的には、本発明による方法は、工程（ａ）と工程（ａ’）との間に中間の分離工程を含み得る。この中間分離工程は、当業者に公知の任意の典型的な分離手段によって、例えば濾過（例えば加圧下又は真空下）又はデカンテーションによって行うことができる。代わりに、又はそれに加えて、そのような中間分離工程は、工程（ａ’）の後且つ工程（ｂ）の前に行われてもよい。
本発明による方法の工程（ｂ）は、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を、ニトリル、アルコール、水、及びエステルからなる群から選択される少なくとも１つの第１の溶媒に溶解することからなる。第１の溶媒は、好ましくは、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩に対して良溶媒であり、粗製塩中の不純物の一部（ＳＯ４ ２－など）に対して貧溶媒である。
ニトリルは、少なくとも１個のシアノ基で置換されており、且つ２～２０個の炭素原子、特に２～１０個の炭素原子、より具体的には２～７個の炭素原子を有するアルカン又は芳香族炭化水素から特に選択することができる。本発明の枠組みにおいては、１つ又は２つのみのシアノ基を有するニトリルが好ましい。特にアセトニトリル、バレロニトリル、アジポニトリル、及びベンゾニトリルを挙げることができる。一実施形態によれば、少なくとも１つの第１の溶媒は、ニトリル、特に上で列挙したものから選択され、より具体的にはアセトニトリルである。
適切なアルコールは、特に、少なくとも１個の－ＯＨ基を有し、少なくとも１個のフルオロ原子で任意選択的に置換されていてもよい１～５個の炭素原子を有する、一級及び二級アルコールから選択することができる。本発明の枠組みにおいては、－ＯＨ基を１つのみ有するアルコールが好ましい。より具体的には、一級アルコール、特にフッ素化アルコールが好ましい。適切なアルコールとしては、特に、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、及び２，２，２－トリフルオロエタノールを挙げることができる。一実施形態によれば、少なくとも１つの第１の溶媒は、アルコール、特に上で列挙したものから選択され、より具体的には２，２，２－トリフルオロエタノールである。
エステルは、少なくとも１つのＯ＝Ｃ－Ｏ基によって置換されており、且つ２～２０個の炭素原子、特に２～１０個の炭素原子、より具体的には２～７個の炭素原子を有するアルカン又は芳香族炭化水素から特に選択することができる。本発明の枠組みにおいては、Ｏ＝Ｃ－Ｏ基を１つ又は２つのみ有するエステルが好ましい。特に酢酸ｎ－ブチル及び酢酸イソプロピル（ｉＰＡｃ）を挙げることができる。一実施形態によれば、少なくとも１つの第１の溶媒は、エステル、特に上で列挙したものから選択され、より具体的には酢酸ｎ－ブチルである。
第１の溶媒とビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩は、任意の順序で接触させることができ：最初に塩を添加してから溶媒を反応器に添加するか、又はその逆によって、接触させることができる。特定の実施形態では、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩が最初に反応器に導入され、その後、続いて溶媒がその中に添加される。
完全な溶解への到達を助けるために、好ましくは１００～１０００ｒｐｍ、より好ましくは３００～５００ｒｐｍの撹拌速度で撹拌を行うことができる。
代わりに、又はそれに加えて、反応媒体（第１の溶媒とその中に溶解した粗製塩とからなる）又は溶媒のみを、溶解を促進するために加熱することで、３０℃～８０℃に含まれる温度、特には４０℃～７０℃、より具体的には５０℃～６５℃、さらに具体的には５５℃～６０℃に含まれる温度に到達させることができる。
工程（ｂ）において、第１の溶媒対ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩の質量比は、１０：１～１：１、好ましくは８：１～１．５：１、より好ましくは６：１～２：１、さらに好ましくは５：１～２：１の範囲であってよい。
任意選択的には、本発明による方法は、工程（ｂ）と工程（ｃ）との間に、未溶解の不純物（硫酸塩及び／又はフルオロ硫酸塩など）を除去するための中間の分離工程を含み得る。この中間分離工程は、当業者に公知の任意の典型的な分離手段によって、例えば濾過（例えば加圧下又は真空下）又はデカンテーションによって行うことができる。
工程（ｃ）は、環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの第２の溶媒によってビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離することからなる。第２の溶媒は、好ましくは、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩に対しては貧溶媒であり、その中の不純物に対しては良溶媒である。
本発明の枠組みにおいては、環状及び非環状エーテルは、少なくとも１つのエーテル基、好ましくは１つ又は２つのエーテル基と、２～１０個の炭素原子、好ましくは２～８個の炭素原子、より好ましくは２～６個の炭素原子とを有する。
環状エーテルとしては、特に、１，３－ジオキサン、４－メチル－１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、テトラヒドロフラン、及び２－メチルテトラヒドロフランを挙げることができる。非環状エーテルとしては、特にジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル－ｔ－ブチルエーテル、ジメトキシメタン、１，２－ジメトキシエタンを挙げることができる。より好ましくは、本発明に従って使用されるエーテルは、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルｔ－ブチルエーテル、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，４－ジオキサンから選択される。好ましい実施形態によれば、第２の溶媒は環状エーテルである。これは、上に挙げたものの中からより具体的に選択することができ、より好ましくは１，４－ジオキサンである。
工程（ｃ）の結晶化は、溶解したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を含む第１の溶媒に第２の溶媒を添加することによって行うことができる。添加は、好ましくは滴下で行われる。添加は、１～２０時間、特に１～１０時間、特に２～５時間の範囲の時間で行うことができる。添加の完了後、温度は、工程（ｂ）で設定した温度と同じ値にさらに１～２０時間、特に１～１０時間、特に２～５時間の範囲の時間維持することができる。
一実施形態によれば、工程（ｃ）は、前記第２の溶媒を滴下すること、及び任意選択的に反応媒体（添加された第２の溶媒と、第１の溶媒と、その中に溶解しているビス（フルオロスルホニル）イミドの塩からなる前記反応媒体）の温度を下げることに存する。これにより結晶化を促進することができる。塩を含有する反応混合物の温度は、塩の溶解温度よりも低い値まで下げられ得る。好ましくは、温度は、溶媒の沸点～－２０℃、より好ましくは７０℃～－１０℃、さらにより好ましくは３０℃～０℃に含まれる値まで下げられる。温度の低下中、圧力は、好ましくは、一定に保たれ得る。しかしながら、圧力を同時に下げることは、排除されない。これにより、反応混合物の有機溶媒の一部が蒸発する可能性がある。圧力は、大気圧から１０－２ｍｂａｒ、好ましくは１ｍｂａｒ～５００ｍｂａｒ、より好ましくは５ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒに含まれる値まで下げられ得る。第２の溶媒が好ましくは最初に添加され、その後に温度が下げられる。しかしながら、他の方法で進めること、又は２つの行為を同時に行うことを除外するものではない。
本発明の別の実施形態によれば、方法の工程（ｃ）は、塩を含む反応混合物の温度を下げずに前記第２の溶媒を添加することに存する。
混合を促進するために、撹拌速度を１００～１０００ｒｐｍ、好ましくは３００～５００ｒｐｍにして撹拌を行うことができる。撹拌は、その後２～２４時間、特に３～１２時間維持することができる。
本発明による工程（ｃ）では、ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩に対する第２の溶媒の質量比は、１０：１～１：１、好ましくは８：１～１．５：１、より好ましくは６：１～２：１、さらに好ましくは５：１～２：１の範囲とすることができる。
本発明による工程（ｃ）において、ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩の分離は、当業者に公知の任意の典型的な分離手段、例えば濾過によって行われ得る。濾過は、当業者に公知の任意の手段により、大気圧、加圧下又は真空下で実施され得る。濾過媒体のメッシュサイズは、好ましくは、２マイクロメートル以下、より好ましくは０．４５マイクロメートル以下、さらにより好ましくは０．２２マイクロメートル以下であり得る。ＰＴＦＥ膜を特に使用することができる。分離された生成物は、適切な溶媒、好ましくは第１の溶媒と同じ溶媒、第２の溶媒と同じ溶媒、又は第１の溶媒と第２の溶媒との混合物で１回又は複数回洗浄され得る。ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩に対する適切な溶媒の質量比は、０．１：１～３：１、好ましくは０．５：１～２．５：１、より好ましくは約１：１の範囲であってよい。
溶解、結晶化、及び分離の工程は、それぞれ１回行うことができ、或いは分離された結晶化塩の純度を改善するために、必要に応じて２回以上繰り返すことができる。
繰り返しの結晶化工程では、前の結晶化工程後に得られる溶媒和物に含まれる溶媒の量を考慮して、使用する第２の溶媒の量を減らす必要がある。
最後に、分離された結晶化塩は、純粋な乾燥製品を得るために任意選択的には乾燥される。乾燥工程は、２５～１３０℃、好ましくは５０～１００℃、より好ましくは６０～８０℃の範囲の温度で行うことができる。乾燥工程は、典型的には、減圧下において、及び／又は加熱により、及び／又は不活性ガス流、典型的には窒素流を用いて、当業者に公知の任意の手段によって実施され得る。
有利なことに、本発明による方法の工程（ｃ）の終了時に、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩は固体結晶として溶媒和物の形態で存在し、これは、工程（ａ）で供給されるビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩と比較してビス（フルオロスルホニル）イミドの塩の純度を高めることから、及び／又は吸湿性を低下させることから、有利である。
結晶化した塩は、工程（ｃ）で使用される第２の溶媒との溶媒和物の形態のビス（フルオロスルホニル）イミド塩から実質的になる。溶媒和物中では、ビス（フルオロスルホニル）イミド塩は、溶媒和物の５０～９０重量％、例えば５５重量％、６０重量％、６５重量％、７０重量％、７２重量％、７５重量％、８０重量％、８２重量％、又は８７重量％、好ましくは７０～８５重量％、より好ましくは７８～８３重量％、より好ましくは約８２重量％を構成し、第２の溶媒は、残りの量、例えば溶媒和物の１０～５０重量％、好ましくは１５～３０重量％、より好ましくは１７～２２重量％、より好ましくは約１８重量％を構成する。モル比の観点からは、ビス（フルオロスルホニル）イミド塩に対する第２の溶媒のモル比は、０．３：１～２：１、好ましくは０．４：１～１：１であってよく、より好ましくは約０．５：１の範囲である。
有利なことには、本発明による方法の工程（ｃ）の最後に得られるビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩は、そこに含まれる溶媒を考慮せずに、非常に高い純度を有する。これは、９８％を超える、好ましくは９９％を超える、より好ましくは９９．９％を超える、最も好ましくは９９．９％～１００％（溶媒を考慮しない質量パーセント）の塩の純度を示し得る。
本出願の１つの目的は、工程（ｃ）の終了時に得られる、得ることが可能な、又は得ることができるビス（フルオロスルホニル）イミドの中間結晶化塩に関する。
好ましくは、それは、以下のアニオンの含有量を示し得る：
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満のクロリド（Ｃｌ－）含有量；及び／又は
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満のフルオリド（Ｆ－）含有量；及び／又は
－ ５０００ｐｐｍ未満、好ましくは２０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のフルオロサルフェート（ＦＳＯ３ －）含有量；及び／又は
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは３００ｐｐｍ未満、より好ましくは２００ｐｐｍ未満のサルフェート（ＳＯ４ ２－）含有量。
好ましくは、それは、以下の金属元素の含有量：
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満の鉄（Ｆｅ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のクロム（Ｃｒ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のニッケル（Ｎｉ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の亜鉛（Ｚｎ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の銅（Ｃｕ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満のビスマス（Ｂｉ）含有量
を示し得る。
加えて、これは、
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のナトリウム（Ｎａ）含有量；及び／又は
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のカリウム（Ｋ）含有量
を示し得る。
本方法の工程（ｄ）では、ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩は、さらなる反応を再度受けることで、目的のビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を高純度で生成する。実際、工程（ｄ）は、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を得るために、ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩をアルカリ塩と反応させることからなる。
ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩は、アルカリ塩の性質に応じて、そのようなものとして又は溶媒に可溶化されて使用され得る。好ましい実施形態によれば、ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩は、本明細書では以下で「アルカリ化溶媒」と呼ばれる有機溶媒に可溶化される。前記アルカリ化溶媒は、非プロトン性有機溶媒、好ましくは、
－ 環状及び非環状カーボネート、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、
－ 環状及び非環状エステル、例えばガンマ－ブチロラクトン、ガンマ－バレロラクトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸エチル、酢酸イソプロピル、プロピオン酸プロピル、酢酸ブチル、
－ 環状及び非環状エーテル、例えばジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル－ｔ－ブチルエーテル、ジメトキシメタン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，３－ジオキサン、４－メチル－１，３－ジオキサン、１，４－ジオキサン、
－ アミド化合物、例えばＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ－メチルオキサゾリジノン、
－ スルホキシド及びスルホン化合物、例えばスルホラン、３－メチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、
－ シアノ、ニトロ、クロロ又はアルキル置換アルカン又は芳香族炭化水素、例えばアセトニトリル、バレロニトリル、アジポニトリル、ベンゾニトリル、ニトロメタン、ニトロベンゼン
から選択され得る。
好ましい実施形態によれば、アルカリ化溶媒は、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、バレロニトリル及びアセトニトリルからなる群から選択される。
アルカリ塩は、リチウム塩、ナトリウム塩及びカリウム塩からなる群から選択され得る。当然、工程（ａ）で供給されるビス（フルオロスルホニル）イミドの塩が既にアルカリ塩である場合は常に、工程（ｄ）で使用されるアルカリ塩のカチオンは、工程（ａ）で供給されるビス（フルオロスルホニル）イミドの塩のカチオンとは異なり、工程（ｄ）はカチオン交換反応である。好ましくは、アルカリ塩は、リチウム塩であり、本発明による方法によって得られるビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩は、ビス（フルオロスルホニル）イミドのリチウム塩である。
アルカリ塩の例としては、アルカリ水酸化物、アルカリ水酸化物水和物、アルカリ炭酸塩、アルカリ炭酸水素塩、アルカリ塩化物、アルカリフッ化物、アルコキシド化合物、アルキルアルカリ化合物、アルカリ酢酸塩、及びアルカリシュウ酸塩が挙げられる。好ましくは、アルカリ水酸化物又はアルカリ水酸化物水和物を工程（ｄ）で使用することができる。アルカリ塩がリチウム塩である場合、リチウム塩は、水酸化リチウムＬｉＯＨ、水酸化リチウム水和物ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ、炭酸リチウムＬｉ２ＣＯ３、炭酸水素リチウムＬｉＨＣＯ３、塩化リチウムＬｉＣｌ、フッ化リチウムＬｉＦ；ＣＨ３ＯＬｉ及びＥｔＯＬｉなどのアルコキシド化合物；ＥｔＬｉ、ＢｕＬｉ及びｔ－ＢｕＬｉなどのアルキルリチウム化合物；酢酸リチウムＣＨ３ＣＯＯＬｉ、並びにシュウ酸リチウムＬｉ２Ｃ２Ｏ４からなる群から選択され得る。好ましくは、水酸化リチウムＬｉＯＨ又は水酸化リチウム水和物ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏが工程（ｄ）で使用され得る。
前記アルカリ塩は、固体、純粋な液体又は水溶液若しくは有機溶液として工程（ｄ）で添加され得る。
使用されるアルカリ塩の量は、好ましくは、ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩１モルあたり０．５～５モル、より好ましくは０．９～２モル、さらに好ましくは１～１．５モルに含まれる。
反応は、０℃～５０℃、より好ましくは１５℃～３５℃の温度、さらにより好ましくは約室温で実施され得る。好ましくは、反応は、大気圧で実施されるが、大気圧よりも下又は上、例えば５ｍｂａｒ～１．５ｂａｒ、好ましくは５ｍｂａｒ～１００ｍｂａｒで作業することは、排除されない。
更なる処理は、非常に純粋なビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を回収するために実施され得る。反応媒体は、特に工程（ｄ）で使用されるアルカリ塩が水溶液である場合、二相性（水溶液／有機）溶液であってもよい。この場合、方法は、相分離工程を含み得、その工程中、水相は、除去され、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩は、有機相に回収される。追加の工程は、濾過、濃縮、抽出、再結晶、クロマトグラフィーによる精製、乾燥及び／又は配合を含み得る。
一般的に言えば、溶媒、試薬等を含めて、本発明による方法において使用される全ての原料は、好ましくは、非常に高い純度基準を示し得る。好ましくは、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｚｎなどの金属成分のそれらの含有量は、１０ｐｐｍ未満、より好ましくは２ｐｐｍ未満である。
有利には、本発明による方法によって得られるビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩は、非常に高い純度を有する。これは、９０％を超える、好ましくは９５％を超える、より好ましくは９８％を超える、さらに好ましくは９９％を超える、最も好ましくは９９．９％～１００％のアルカリ塩の純度を示し得る。
好ましくは、それは、以下のアニオンの含有量を示し得る：
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満のクロリド（Ｃｌ－）含有量；及び／又は
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満のフルオリド（Ｆ－）含有量；及び／又は
－ ５０００ｐｐｍ未満、好ましくは２０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のフルオロサルフェート（ＦＳＯ３ －）含有量；及び／又は
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは３００ｐｐｍ未満、より好ましくは２００ｐｐｍ未満のサルフェート（ＳＯ４ ２－）含有量。
好ましくは、それは、以下の金属元素の含有量を示し得る：
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満の鉄（Ｆｅ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のクロム（Ｃｒ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のニッケル（Ｎｉ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の亜鉛（Ｚｎ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の銅（Ｃｕ）含有量；及び／又は
－ １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満のビスマス（Ｂｉ）含有量。
加えて、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩がビス（フルオロスルホニル）イミドナトリウムでない場合、それは、
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のナトリウム（Ｎａ）含有量
を示し得る。
加えて、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩がビス（フルオロスルホニル）イミドカリウムでない場合、それは、
－ １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のカリウム（Ｋ）含有量
を示し得る。
その非常に高い純度のため、本発明による方法によって得られる、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩、好ましくはビス（フルオロスルホニル）イミドリチウムは、バッテリーのための電解質組成物において有利に使用され得る。
参照により本明細書に援用されるいずれかの特許、特許出願及び刊行物の開示が、それが用語を不明確にし得る程度まで本出願の記載と矛盾する場合、本明細書の記載が優先するものとする。
本発明を、図面に関連して実施例においてさらに詳しく説明する。実施例は説明目的で示されており、本明細書又は特許請求の範囲をいかなる形でも限定することを意図したものではない。
図１は、粗製ＮＨ４ＦＳＩ及び生成物のＮＨ４ＦＳＩ溶媒和物のＸＲＤスペクトルを示しており、ＮＨ４ＦＳＩ溶媒和物の結晶の生成を裏付けている。
以下の装置を実施例で使用する：ＰＴＦＥアンカーインペラを備えた容量２０００ｍｌの三口フラスコ、オーバーヘッドスターラー（最大速度１５００ｒｐｍ）、ガラス還流コンデンサー、加熱プレート（シリコーンオイル：最大１６０℃）、ガラスフィルター漏斗付きの０．２２μｍのＰＴＦＥメンブレンフィルター、真空ポンプ（ＰＣ３００１ ＶＡＲＩＯｐｒｏ）を備えたｂｕｃｈｉロータリーエバポレーター、最大ポンプ速度３３Ｌ／分。
実施例１
このプロセスは、撹拌手段、熱調節のためのダブルジャケット、コンデンサー、圧力調整手段、及び液体又はガスの添加手段を備えたＮ２下の５００ｍＬの反応器中で実施した。室温で４００ｇのエチルメチルカーボネートを入れ、８１ｇの無水ＮＨ４Ｆを懸濁させた。７７ｇの融解ＣＳＩＨを１時間の間に徐々に添加し、混合物を１５時間の間に撹拌しながら８０℃で加熱した。それを室温まで冷却し、２５ｇのＮＨ４（ａｑ）（アンモニア水）を添加した。得られた混合物を１時間にわたり室温で撹拌し、次いで濾過した。
３３２ｇの得られた生成物を４８ｇに濃縮した。３００ｇのＴＦＥを溶液に添加し、１７０ｇの溶液まで濃縮し、この操作を２回繰り返した。１７０ｇの溶液を三口フラスコに移した。オーバーヘッドスターラーを５００ｒｐｍに設定した。溶液の温度を６０℃に設定し、ＮＨ４ＦＳＩをＴＦＥに確実に完全に溶解させた。次いで、１３９．５ｇの１，４－ジオキサンを反応器に３時間かけて滴下した。１，４－ジオキサンの添加が完了した後、溶液温度をさらに２時間６０℃に維持した。フラスコの内容物を約２時間で室温まで放冷し、約１２時間一晩撹拌を維持した。フラスコ内の内容物を０．２２μｍのＰＴＦＥ膜を使用して濾過し、固体のＮＨ４ＦＳＩを回収した。回収した固体のケーキを６０ｇの１，４－ジオキサンで洗浄した。回収した固体を、ロータリーエバポレーターを使用して、７０℃、２０ｍｂａｒで溶媒がそれ以上蒸発しなくなるまで乾燥することで、２８．８ｇの白色固体を得た。収率は７８．２％である。
実施例２
三口フラスコに、国際公開第２０２０／０９９５２７号パンフレットの実施例１のパートＩＩの終わりに得られた１４８ｇの粗製アンモニウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＮＨ４ＦＳＩ）を添加し、続いて６６６ｇの２，２，２－トリフルオロエタノール（ＴＦＥ）を添加する。オーバーヘッドスターラーは３５０ｒｐｍに設定する。溶液の温度を６０℃に設定し、ＮＨ４ＦＳＩをＴＦＥに確実に完全に溶解させる。次いで、６６６ｇの１，４－ジオキサンを反応器に３時間で滴下する。１，４－ジオキサンの添加が完了した後、溶液温度をさらに３時間６０℃に維持する。フラスコの内容物を約３時間で室温まで放冷し、約１２時間一晩撹拌を維持する。フラスコ内の内容物を０．２２μｍのＰＴＦＥ膜を使用して濾過し、固体のＮＨ４ＦＳＩを回収する。回収した固体のケーキを３００．５ｇの１，４－ジオキサンで洗浄する。回収した湿った固体３５７．７ｇを、ロータリーエバポレーターを使用して、７０℃、２０ｍｂａｒで溶媒がそれ以上蒸発しなくなるまで乾燥することで、１６６．６ｇの白色固体を得た。これは、８０．５重量％のＮＨ４ＦＳＩと１９．５重量％の１，４－ジオキサンとを含むＮＨ４ＦＳＩの結晶化溶媒和物（ＮＨ４ＦＳＩ－Ｓ１と表される、そのＸＲＤスペクトルについての図１を参照のこと）であり、１９Ｆ－ＮＭＲ（Ｂｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅ ３００ＮＭＲ）によって確認される。下記式により計算される再結晶収率は９０．６％である。
Figure 2023541873000001
１回目から回収した１６１．３ｇの生成物に対して、次の量の化学物質を用いて、このプロセスの２回目を行う：５８５．２ｇのＴＦＥ、５５５．４ｇの結晶化用１，４ジオキサン、及び３００．１ｇの洗浄用１，４ジオキサン。乾燥後、１５２．０ｇの白色固体を得た。これは、７９．９重量％のＮＨ４ＦＳＩと２０．１重量％の１，４－ジオキサンとを含むＮＨ４ＦＳＩの結晶化溶媒和物（ＮＨ４ＦＳＩ－Ｓ２と表される、そのＸＲＤスペクトルについての図１を参照のこと）であり、１９Ｆ－ＮＭＲ（Ｂｒｕｋｅｒ Ａｖａｎｃｅ ３００ＮＭＲ）によって確認される。下記式により計算される再結晶収率は９３．５％である。
Figure 2023541873000002
下の表１は、粗製ＮＨ４ＦＳＩと、１回目の再結晶及び２回目の再結晶の後に得られた生成物であるＮＨ４ＦＳＩ溶媒和物のイオンクロマトグラフィー（ＤＩＯＮＥＸ ＩＣＳ－３０００）の結果を示している。
Figure 2023541873000003
実施例３
実施例２から得た１５２．０ｇの乾燥固体を酢酸ブチル５００ｇに溶解させた。ＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏの２５重量％水溶液１１３．２ｇ（すなわち２８．３ｇのＬｉＯＨ・Ｈ２Ｏ）を添加した。得られた二相混合物を室温で５時間撹拌し、次いでデカンテーションした。有機相を回収し、減圧（０．１ｂａｒ）下、６０℃で薄膜蒸発装置に入れた。得られたリチウムビス（フルオロスルホニル）イミド（ＬｉＦＳＩ）の純度は９９．９９重量％超であり、塩素とフッ素の含有量は２０ｐｐｍ未満であり、金属（ｍｅｎｔａｌ）元素の含有量は５ｐｐｍ未満であり、ＳＯ４ ２－やＦＳＯ３ －などの他の不純物は検出されなかった。
実施例４
実施例３から得たＬｉＦＳＩ固体に対して実施例２の２回目の再結晶プロセスを繰り返し、８０重量％のＬｉＦＳＩと２０重量％の１，４－ジオキサンとを含むＬｉＦＳＩの結晶化溶媒和物を製造した。
製造した１００ｇのＬｉＦＳＩ／ジオキサン溶媒和物を、７００ｇのＥＭＣ（エチルメチルカーボネート）に添加した。得られた溶液を、精密蒸留塔とコンデンサーと留出液受器とを備えたフラスコに供給した。フラスコ内の溶液を２０ｍｂａｒの減圧下で２５～３０℃まで加熱し、還流比を５：１に設定した。
ＬｉＦＳＩ溶液を精密蒸留によって濃縮したところ、留出液中のジオキサン含有量は１００ｐｐｍ未満である一方で、ＬｉＦＳＩの含有量は留出液の総重量に対して３０％であった。

Claims (15)

  1. ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩の精製方法であって、
    （ａ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給する工程、
    （ｂ）前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を、ニトリル、アルコール、水、及びエステルからなる群から選択される少なくとも１つの第１の溶媒に溶解する工程、
    （ｃ）環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの第２の溶媒によって前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離する工程、
    を含む方法。
  2. ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩の製造方法であって、
    （ａ）ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を供給する工程、
    （ｂ）前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩を、ニトリル、アルコール、水、及びエステルからなる群から選択される少なくとも１つの第１の溶媒に溶解する工程、
    （ｃ）環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの第２の溶媒によって前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を結晶化し、結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩を分離する工程、
    （ｄ）前記結晶化したビス（フルオロスルホニル）イミドの塩とアルカリ塩とを反応させて、ビス（フルオロスルホニル）イミドのアルカリ塩を得る工程、
    を含む方法。
  3. 工程（ａ）で供給される前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩が、前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩の８０重量％～９７重量％、好ましくは８５重量％～９５重量％、より好ましくは９０～９５重量％を構成する、請求項１又は２に記載の方法。
  4. 前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩が、下記式：
    ［Ｆ－ＳＯ２－Ｎ－－ＳＯ２－Ｆ］Ｘ＋
    （式中、Ｘは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、及びＮＨ４からなる群からの１つを表し、好ましくはＮＨ４である）
    を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 工程（ａ）が、ビス（クロロスルホニル）イミド又はその塩を、ＬｉＦ、ＮａＦ、ＫＦ、ＣｓＦ、及びＮＨ４Ｆ（ＨＦ）ｎ（ｎは０～１０である）から選択されるフッ素化剤、好ましくはＮＨ４Ｆ（ＨＦ）ｎ（ｎは０～１０である）であるフッ素化剤と反応させ、得られた反応媒体に任意選択的に環状及び非環状エーテルからなる群から選択される少なくとも１つの溶媒を添加することからなる、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記第１の溶媒対前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩の質量比が、１０：１～１：１、好ましくは８：１～１．５：１、より好ましくは６：１～２：１、さらに好ましくは５：１～２：１の範囲である、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
  7. 工程（ｂ）において、前記第１の溶媒が、アセトニトリル、バレロニトリル、アジポニトリル、ベンゾニトリル、メタノール、エタノール、１－プロパノール、２－プロパノール、２，２，２－トリフルオロエタノール、酢酸ｎ－ブチル及び酢酸イソプロピルから選択され、好ましくは２，２，２－トリフルオロエタノールである、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
  8. 工程（ｃ）が、前記第２の溶媒を滴下すること、及び任意選択的に前記反応媒体の温度を下げることに存する、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 工程（ｃ）において、前記第２の溶媒が、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチル－ｔ－ブチルエーテル、ジメトキシメタン、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、１，３－ジオキサン、４－メチル－１，３－ジオキサン、及び１，４－ジオキサンから、より好ましくは、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、メチルｔ－ブチルエーテル、１，２－ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、２－メチルテトラヒドロフラン、及び１，４－ジオキサンから選択され、さらに好ましくは１，４－ジオキサンである、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第２の溶媒対前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの粗製塩の質量比が、１０：１～１：１、好ましくは８：１～１．５：１、より好ましくは６：１～２：１、さらに好ましくは５：１～２：１の範囲である、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 工程（ｃ）の最後に、前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの分離された結晶化塩が洗浄及び／又は乾燥される、請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法。
  12. 工程（ｄ）において、前記アルカリ塩が、リチウム塩、ナトリウム塩、及びカリウム塩からなる群から選択され、好ましくはリチウム塩である、請求項２～１１のいずれか一項に記載の方法。
  13. 式：
    ［Ｆ－ＳＯ２－Ｎ－－ＳＯ２－Ｆ］ Ｘ＋
    （式中、Ｘは、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｓ、及びＮＨ４からなる群からの１つを表し、好ましくはＮＨ４である）
    を有するビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩であって、
    ５０～９０重量％、好ましくは７８～８３重量％の前記ビス（フルオロスルホニル）イミドの塩と、１０～５０重量％、好ましくは１７～２２重量％の環状及び非環状エーテルからなる群から選択される溶媒とを含む溶媒和物である、ビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩。
  14. 請求項１～１２のいずれか一項に記載の方法の工程（ｃ）の終わりに得られる、請求項１３に記載のビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩。
  15. 以下の含有量を示す、請求項１３又は請求項１４に記載のビス（フルオロスルホニル）イミドの結晶化塩：
    － １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満のクロリド（Ｃｌ－）含有量；及び／又は
    － １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは２０ｐｐｍ未満のフルオリド（Ｆ－）含有量；及び／又は
    － ５０００ｐｐｍ未満、好ましくは２０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは５０ｐｐｍ未満、より好ましくは２５ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満、より好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは１ｐｐｍ未満のフルオロサルフェート（ＦＳＯ３ －）含有量；及び／又は
    － １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満、より好ましくは４００ｐｐｍ未満、より好ましくは３００ｐｐｍ未満、より好ましくは２００ｐｐｍ未満のサルフェート（ＳＯ４ ２－）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満の鉄（Ｆｅ）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のクロム（Ｃｒ）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは８００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のニッケル（Ｎｉ）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の亜鉛（Ｚｎ）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満の銅（Ｃｕ）含有量；及び／又は
    － １０００ｐｐｍ未満、好ましくは１００ｐｐｍ未満、より好ましくは１０ｐｐｍ未満のビスマス（Ｂｉ）含有量；及び／又は
    － １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のナトリウム（Ｎａ）含有量；及び／又は
    － １００００ｐｐｍ未満、好ましくは５０００ｐｐｍ未満、より好ましくは５００ｐｐｍ未満のカリウム（Ｋ）含有量。
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