JP2589500B2 - 電解液用溶媒 - Google Patents

電解液用溶媒

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は電解液用溶媒に関するものであり、特に高誘
電率のシス−3,4−ジアルコキシテトラヒドロフランか
らなる電池又はコンデンサーの電解液用の溶媒に関する
ものである。
(従来の技術と問題点) 従来、電池やコンデンサーの電解液の溶媒としては、
誘電率の高い非プロトン性極性溶媒が好ましいことが知
られている[電気化学便覧(第4版)393〜423頁、電気
化学協会編、丸善株式会社発行、NIKKI NEW MATERIALS
1986年8月11日号参照]。誘電率の高い非プロトン性極
性溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が知られてい
るが、これらはヘテロ原子である窒素原子や硫黄原子を
含んでいたり、反応性のあるケトン基を有している。
一方、窒素原子や硫黄原子を含まず、エーテル結合の
みを有する化合物として、テトラヒドロフラン環の面に
対して2個のメトキシ基が互いに異なった方向、すなわ
ちトランス構造となっている(S,S)−(−)−3,4−ジ
メトキシテトラヒドロフランが知られており、このもの
は、(R,R)−(+)2,3−ジメトキシコハク酸エチルエ
ステルから製造されることが、Helvetica Chimica Act
a、60巻、303頁(1977年)に記載されているが、誘電率
は記載されていない。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、窒素原子や硫黄原子を含まず、エーテ
ル結合のみを有し、かつ高い誘電率を示す化合物を探索
中のところ、特定の幾何学的構造を有する新規なテトラ
ヒドロフラン誘電体が、非常に高い誘電率を示すことを
見い出し本発明を達成した。
即ち、本発明の要旨は、一般式[I] (式中R1及びR2は炭素数1〜20のアルキル基を示し、か
つ2個のアルコキシ基OR1及びOR2が、テトラヒドロフラ
ン環の面に対してシス構造となっている) で表わされるシス−3,4−ジアルコキシテトラヒドロフ
ランよりなる電池又はコンデンサーの電解液用溶媒に存
する。
以下、本発明を詳細に説明する。
前記[1]式で示される、シス−3,4−ジアルコキシ
テトラヒドロフランとして、例えば、 (R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒドロフラン、 (R,S)−3,4−ジエトキシテトラヒドロフラン、 (R,S)−3,4−ジプロピルオキシテトラヒドロフラン、 (R,S)−3,4−ジオクチルオキシテトラヒドロフラン、 (±)3−エトキシ−4−メトキシテトラヒドロフラ
ン、 (R,S)−3,4−ジドデシルオキシテトラヒドロフラン、 (R,S)−3,4−ジオクタデシルオキシテトラヒドロフラ
ン、 等が挙げられる。
これ等のテトラヒロドフラン誘導体は、以下に述べる
方法によって製造される。
まず式[2] で表わされるエリスリトールを脱水環化して、次式
[3] (式中2個のヒドロキシル基が、テトラヒドロフラン環
の面に対してシス構造となっている) で表わされる(R,S)−3,4−ジヒドロキシテトラヒドロ
フランを製造する。
エリスリトールの脱水環化反応は、それ自体周知の方
法に従って、例えばエリスリトール、水及び濃硫酸の混
合液を還流下加熱することによって行なわれ、反応後、
アニオン交換樹脂で硫酸を除去し、適当な溶媒で抽出す
ることにより、[3]式の化合物がほぼ定量的収率で得
られる。
上記で得られた[3]式で示される(R,S)−3,4−ジ
ヒドロキシテトラヒドロフランを、次いでアルカリ金属
化合物と反応させて、相当するアルカリ金属とした後、
無水エーテル、無水テトラヒドロフラン、ジオキサン等
の反応に不活性な溶媒中で、炭素数1〜20個を有するア
ルキル化剤を作用させることにより、前示[1]式で示
されるテトラヒドロフラン誘導体が得られる。
アルカリ金属化合物としては、金属ナトリウム、金属
カリウム、金属リチウム、水素化ナノリウム、ナトリウ
ムメトキシド、ナトリウムエトキシド等が挙げられ、
[3]式の化合物の水酸基1当量あたり1当量以上が使
用される。
アルキル化剤としては、炭素数1〜20個を有する周知
のハロゲン化アルキル又はジアルキル硫酸エステル類が
使用される。具体的には、例えばヨウ化メチル、ヨウ化
エチル、ヨウ化オクチル、臭化メチル、臭化エチル、臭
化プロピル、塩化メチル、塩化エチル、塩化オクチル、
塩化ドデシル等のハロゲン化アルキル、あるいはジメチ
ル硫酸、ジエチル硫酸、ジプロピル硫酸、ジブチル硫酸
等のジアルキル硫酸エステルが挙げられる。これ等のア
ルキル化剤は、通常[3]式の化合物に対して0.2〜20
モル比の範囲で使用される。
アルキル化反応は、−78℃〜200℃の範囲で実施さ
れ、反応終了後、加水分解、中和及び抽出等の処理を行
なうことにより目的とするテトラヒドロフラン誘導体を
採取することができる。
(実施例) 以下本発明を実施例について更に詳細に説明するが、
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。
製造例1 (R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒドロフランの製造: (1)(R,S)−3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン
の製造 20gの50%硫酸中にエリスリトール10gを添加し、還流
下で15時間加熱反応させた。次いで反応液に40mlの水を
加えて希釈した後、ダイヤイオンSA−20(三菱化成工業
(株)製アニオン交換樹脂)のカラム(5cm×50cm)に
通して硫酸を除去した。流出液を濃縮し、得られたシロ
ップをソックスレー抽出器を用いて、クロロホルムで10
時間抽出処理し、抽出液を濃縮し、残渣を蒸留して、沸
点86〜88℃/0.1mmHgを示す(R,S)−3,4−ジヒドロキシ
テトラヒドロフラン3.5gを得た。
(2)(R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒドロフランの
製造 28.2g(0.6モル)の水素化ナトリウム(50%のオイル
分散)にヘキサン200mlを加えて分散させて放置した
後、上澄みを除去し、無水テトラヒドロフラン(THF)2
00mlを添加して再度分散させ、上澄みを除去し、再び無
水THF600mlを加えてヘキサンと置換した。
次いで、0〜5℃に氷冷した後、上記(1)で得た
(R,S)−3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン31.23g
(0.3モル)及びジメチル硫酸77.95g(0.62モル)を1
時間を要して徐々に滴加した。滴加後、5〜10℃で3時
間保持し、更に20〜30℃で3時間撹拌下反応させた。
反応終了後、ゲル状の副生モノメチル硫酸ナトリウム
を濾別し、濾液からTHFを留去し、残渣を蒸留して、沸
点92〜95℃(R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒドロフラ
ン24gを得た。
本物質の1H−NMR、13C−NMRのデータ及び元素分析値
は次の通りであった。1 H−NMR(CDCl3溶媒) 13C−NMR(CDCl3溶媒) 製造例2 48g(1モル)の水素化ナトリウム(50%オイル分
酸)をヘキサン250mlに分散させ、上澄みを除去し、無
水THF250mlを添加して再度分散させ、上澄みを除去し、
再び無水THF250mlを加えてヘキサンと置換した。
次いで、0℃に氷冷した後、これに実施例1の(1)
で得た(R,S)−3,4−ジヒドロキシテトラヒドロフラン
52g(0.5モル)を無水THF75mlに溶解した溶液を滴加
し、6時間後に、さらにヨウ化メチル149.2g(1モル)
を滴加し、室温で3日間撹拌下反応させた。
反応終了後、副生したヨウ化ナトリウムを濾去し、濾
液を濃縮して得られた沈澱物を濾取し、蒸留して、実施
例1における(R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒドロフ
ラン30.0gを得た。
誘電率の測定 製造例1で得た(R,S)−3,4−ジメトキシテトラヒド
ロフランの比誘電率を測定した結果は次の通りであっ
た。
測定機の機種:VHP−Automatic Capacitance Bridge4270
A セル:液体用誘電 Cell 測定温湿度:23℃、50%RH 測定結果: 本発明(シス体) トランス体 ε′ ε′ 103Hz 54.6 43.5 104Hz 54.6 32.4 105Hz 30.4 20.0 106Hz 30.3 16.2 (発明の効果) 上述のように、シス−3,4−ジアルコキシテトラヒド
ロフランは非常に高い誘電率を示すため、コンデンサ
ー、電池等の溶媒として好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−26763(JP,A) Makromol.Chem.,188 (4),(1987),P.711−8

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次の一般式[I] (式中R1及びR2は炭素数1〜20のアルキル基を示し、か
    つ2個のアルコキシ基OR1及びOR2が、テトラヒドロフラ
    ン環に対してシス構造となっている) で表わされるシス−3,4−ジアルコキシテトラヒドロフ
    ランからなる電池又はコンデンサーの電解液用溶媒。
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