JP2972709B2 - Method for producing nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt - Google Patents

Method for producing nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt

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JP2972709B2
JP2972709B2 JP10093936A JP9393698A JP2972709B2 JP 2972709 B2 JP2972709 B2 JP 2972709B2 JP 10093936 A JP10093936 A JP 10093936A JP 9393698 A JP9393698 A JP 9393698A JP 2972709 B2 JP2972709 B2 JP 2972709B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、含窒素ヘテロ環三
級アミンと炭酸ジエステルとを反応させることにより、
対応するモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム炭酸塩
とし、さらにこれに有機酸を混合して脱炭酸することに
り電解液用のモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム
有機酸塩を製造する方法に関する。本発明の方法で得ら
れる含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩は、水
及び有機系の電解液のための電解質として使用される有
用な有機化合物である。 【0002】 【従来の技術】四級アンモニウムの有機酸塩の合成方法
としては、一般に三級アミン類をアルキルハライド、ジ
アルキル硫酸などで加熱下で四級化したのち、ハライド
アニオン、硫酸アニオンを有機酸に交換する方法が知ら
れている。例えば、アルキルハライドを四級化試薬とし
て用いた場合、四級化反応は次式で示される。 【0003】 【化1】 【0004】また、四級アンモニウムハライド塩のアニ
オン交換反応を行う場合、次式に示す反応で平衡的にア
ニオン交換を行う方法が知られている。 【0005】 【化2】 【0006】ここでAは交換したいアニオン種である。
交換したいHAがかなり強い酸の場合には式の右辺に平
衡が偏っており、目的とするアニオン交換反応を十分進
行させることができる場合があるが、有機酸の様な比較
的弱い酸ではこのような反応でアニオン交換反応を行わ
せることは極めて難しい。 【0007】他の方法としては四級アンモニウムハライ
ド塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の有機酸塩と
を反応させる方法、四級アンモニウムハライド塩と有機
酸銀と反応させる方法などが考えられるが、これらの方
法においては、目的とする四級アンモニウム有機酸塩中
の原料アニオンを完全に除去することはかなり困難であ
り、高純度の四級アンモニウム有機酸塩を得る製造法と
しては不適当である。また有機酸銀を用いる方法は高価
で工業的製造としては不適当である。 【0008】以上の観点から、高純度の四級アンモニウ
ム有機酸塩を製造する方法としては次式に示すように、
一度四級アンモニウム無機酸塩を水酸化四級アンモニウ
ムに転換したのち(反応a)、有機酸によって中和する
方法(反応b)が最も一般的な方法である。 【0009】 【化3】 【0010】 【発明が解決しようとする課題】前記(反応a)による
水酸化四級アンモニウムの製造法としては種々の方法が
知られているが、いずれの方法も工業的製法としては高
価であり、特に水酸化四級アンモニウム中の無機酸含有
量をppmオーダーで制御した高純度品を製造する場合
には製造コストはかなり高いものとなる。本発明は、従
来の水酸化四級アンモニウムを経る方法に比べて効率的
な生産が可能となり、かつ目的生成物の純度の高いモノ
−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩を製造する
新しい技術を提供しようとするものである。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明は、含窒素ヘテロ
環四級アンモニウムの有機酸塩を製造する方法におい
て、 (a)含窒素ヘテロ環三級アミンを炭酸ジエステルと反
応させることにより、対応するモノ−含窒素ヘテロ環
級アンモニウム炭酸塩を製造する第1工程、 (b)生成するモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム
炭酸塩を有機酸と混合して、発生する炭酸ガスを系外に
除去せしめて対応する有機酸にアニオン交換する第2工
程、からなる2段階の工程を経ることを特徴とする電解
液用のモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩
の製造方法を提案するものである。 【0012】 【発明の実施の形態】本発明の原料となる含窒素ヘテロ
環三級アミンとしては、N−メチルピロリジン、N−エ
チルピロリジン、N−メチルピペリジン、N−エチルピ
ペリジン、N−n−ブチルピペリジン、N−メチルヘキ
サメチレンイミン、N−エチルヘキサメチレンイミン、
N−メチルモルホリン、N−ブチルモルホリン、N,
N′−ジメチルピペラジン、N,N′−ジエチルピペラ
ジン、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕−5−ノ
ネン、1,8−ジアザビシクロ〔5,4,0〕−7−ウ
ンデセンなどの含窒素ヘテロ環脂肪族アミン類、ピリジ
ン、4−ジメチルアミノピリジン、ピコリン類、N−メ
チルイミダゾール、N−メチルベンズイミダゾール、キ
ノリン、4,4−ジピリジルなどの含窒素ヘテロ環芳香
族アミン類などを挙げることができる。 【0013】炭酸エステルとしては炭酸ジメチル、炭酸
エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピルなどを挙
げることができるが、炭酸ジメチルなどのようにアルキ
ル基の炭素数が少ない方が四級反応が速やかに進行し好
ましい原料といえる。 【0014】有機酸としては、特に制約はないが、炭酸
に比較して強酸性のものほど交換は速やかに完結する。
又、炭酸と同等以下の弱い酸でも系内の炭酸根を炭酸ガ
スとして除去することにより平衡をずらすことでアニオ
ン交換は可能である。有機酸の具体的な例として、蟻
酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、
エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、
ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン
酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、
ステアリン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、イソ酪
酸、イソ吉草酸、イソカプロン酸、エチル酪酸、メチル
吉草酸、イソカプリル酸、プロピル吉草酸、エチルカプ
ロン酸、イソカプリン酸、ツベルキュロステアリン酸、
ピバリン酸、2,2−ジメチルブタン酸、2,2−ジメ
チルペンタン酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2
−ジメチルヘプタン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、
2−メチル−2−エチルブタン酸、2−メチル−2−エ
チルペンタン酸、2−メチル−2−エチルヘキサン酸、
2−メチル−2−エチル−ヘプタン酸、2−メチル−2
−プロピルペンタン酸、2−メチル−2−プロピルヘキ
サン酸、2−メチル−2−プロピルヘプタン酸、アクリ
ル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、3−ブテン酸、ペ
ンテン酸、ヘキセン酸、ヘプテン酸、オクテン酸、ノネ
ン酸、デセン酸、ウンデセン酸、ドデセン酸、ツズイン
酸、フィステリン酸、ゴシュユ酸、パルミトレイン酸、
ペトロセリニン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセ
ン酸、ガドレイン酸、メタクリル酸、3−メチルクロト
ン酸、チグリン酸、メチルペンテン酸、シクロペンタン
カルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、トリフロロ酢
酸、フェニル酢酸、クロロ酢酸、グリコール酸、乳酸な
どの脂肪族モノカルボン酸類、 【0015】シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリ
デカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘ
キサデカン二酸、ヘプタデカン二酸、オクタデカン二
酸、ノナデカン二酸、エイコサン二酸、メチルマロン
酸、エチルマロン酸、プロピルマロン酸、ブチルマロン
酸、ペンチルマロン酸、ヘキシルマロン酸、ジメチルマ
ロン酸、メチルエチルマロン酸、ジエチルマロン酸、メ
チルプロピルマロン酸、メチルブチルマロン酸、エチル
プロピルマロン酸、ジプロピルマロン酸、エチルブチル
マロン酸、プロピルブチルマロン酸、ジブチルマロン
酸、メチルコハク酸、エチルコハク酸、2,2−ジメチ
ルコハク酸、2,3−ジメチルコハク酸、2−メチルグ
ルタル酸、3−メチルグルタル酸、3−メチル−3−エ
チルグルタル酸、3,3−ジエチルグルタル酸、マレイ
ン酸、シトラコン酸、イタコン酸、メチレングルタル
酸、マレイン酸モノメチル、1,5−オクタンジカルボ
ン酸、5,6−デカンジカルボン酸、1,7−デカンジ
カルボン酸、4,6−ジメチル−4−ノネン−1,2−
ジカルボン酸、4,6−ジメチル−1,2−ノナンジカ
ルボン酸、1,7−ドデカンジカルボン酸、5−エチル
−1,10−デカンジカルボン酸、6−メチル−6−ド
デセン−1,12−ジカルボン酸、6−メチル−1,1
2−ドデカンジカルボン酸、6−エチレン−1,12−
ドデカンジカルボン酸、6−エチル−1,12−ドデカ
ンカルボン酸、7−メチル−7−テトラデセン−1,1
4−ジカルボン酸、7−メチル−1,14−テトラデカ
ンジカルボン酸、3−ヘキシル−4−デセン−1,2−
ジカルボン酸、3−ヘキシル−1,2−デカンジカルボ
ン酸、6−エチレン−9−ヘキサデセン−1,16−ジ
カルボン酸、6−エチル−1,16−ヘキサデカンジカ
ルボン酸、6−フェニル−1,12−ドデカンジカルボ
ン酸、7,12−ジメチル−7,11−オクタデカジエ
ン−1,18−ジカルボン酸、7,12−ジメチル−
1,18−オクタデカンジカルボン酸、6,8−ジフェ
ニル−1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,1−
シクロペンタンジカルボン酸、1,2−シクロペンタン
ジカルボン酸、1,1−シクロヘキサンジカルボン酸、
1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シクロヘキ
セン−1,2−ジカルボン酸、5−ノルボルネン−2,
3−ジカルボン酸、リンゴ酸、グルタミン酸、酒石酸な
どの脂肪族ジカルボン酸類、クエン酸などの脂肪族ポリ
カルボン酸類、 【0016】さらに安息香酸、トルイル酸、エチル安息
香酸、プロピル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ブチ
ル安息香酸、イソブチル安息香酸、第二ブチル安息香
酸、第三ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、アニス
酸、エトキシ安息香酸、プロポキシ安息香酸、イソプロ
ポキシ安息香酸、ブトキシ安息香酸、イソブトキシ安息
香酸、第二ブトキシ安息香酸、第三ブトキシ安息香酸、
アミノ安息香酸、N−メチルアミノ安息香酸、N−エチ
ルアミノ安息香酸、N−プロピルアミノ安息香酸、N−
イソプロピルアミノ安息香酸、N−ブチルアミノ安息香
酸、N−イソブチルアミノ安息香酸、N−第二ブチルア
ミノ安息香酸、N−第三ブチルアミノ安息香酸、N,N
−ジメチルアミノ安息香酸、N,N−ジエチルアミノ安
息香酸、ニトロ安息香酸、フロロ安息香酸、レゾルシン
酸等の芳香族モノカルボン酸類(o,m,p−各異性体
を含む)、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ニ
トロフタル酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、トリ
メシン酸、ピロメリット酸等の芳香族多価カルボン酸
類、 【0017】フェノール、p−フロロフェノール、β−
ナフトール、o−ニトロフェノール、p−ニトロフェノ
ール、p−アミノフェノール、カテコール、レゾルシ
ン、2−クロロフェノール、2,4−ジクロロフェノー
ル、4,4′−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロ
パンなどのフェノール類を例示することができる。 【0018】第1工程である四級化反応は、含窒素ヘテ
ロ環三級アミンと炭酸ジエステルとのモル比で0.2〜
5、より好ましくは0.3〜3とし、溶媒の存在下又は
非存在下、反応温度20〜200℃、より好ましくは3
0〜160℃で実施される。通常三級アミンが四級化物
に十分転化したところで、未反応のアミンもしくは炭酸
ジエステルを、溶媒を用いた場合には溶媒とともに留去
したのち、あるいは必要に応じて適当な有機溶媒で再結
晶して、第2工程に送られる。 【0019】第2工程では、通常、四級アンモニウム炭
酸塩に量論値又は小過剰量の有機酸を溶媒存在下又は非
存在下に滴下し、発生する炭酸ガスを減圧又は不活性ガ
スを反応系に吹き込むことで除去する。この際、起る反
応は含窒素ヘテロ環脂肪族三級アミンと炭酸ジメチルを
原料とした場合、次式で表される。 【0020】 【化4】 【0021】 【化5】 【0022】(式中、R1 2 3 は含窒素ヘテロ環脂
肪族三級アミンを構成する残基、Yは有機酸の共役塩基
を示す。) 【0023】反応後、副生アルコール及び溶媒を用いた
場合には溶媒とを留去したのち得られる固体が目的の含
窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩である。必要に
応じて適当な溶媒により再結晶などで高純度なものを得
ることができる。又、炭酸イオンを完全に除くために量
論値より少し過剰な有機酸を使用した場合には、過剰の
有機酸を再結晶などの処理によって除くことができる。 【0024】 【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。 実施例1 (第1工程)攪拌式オートクレーブに炭酸ジメチル6
8.8g、N−メチルピロリジン65.0g及び溶媒と
してメタノール60.0gを充填し、反応温度120
℃、反応圧力3kg/cm2 Gで6時間反応した。反応
後、オートクレーブを冷却し、反応液を取り出してガス
クロマトグラフで分析したところ、N−メチルピロリジ
ンの転化率は98.1%であった。未反応物及び溶媒を
留去したところ130.6gの固体が回収された(理論
値の97.6%)、元素分析並びにH−MNRなどか
ら、この固体はN,N−ジメチルピロリジニウムメチル
カーボネートであることが確認された。 【0025】(第2工程)N,N−ジメチルピロリジニ
ウムメチルカーボネート10.0gを水30.0gに溶
解させ、これにアジピン酸8.3gを徐々に添加したと
ころ、炭酸ガスが激しく発生した。より完全に炭酸ガス
を除去するために40℃/20mmHgで2時間脱気し
た。イオンクロマトグラフィーにより炭酸イオンが20
ppm以下であることを確認後、水を留去した。残渣を
メチルエチルケトンから再結晶すると高純度のモノ−
N,N−ジメチルピロリジニウムアジペイト12.7g
(N−メチルピロリジンに対し88.5%収率)を得
た。得られたモノ−N,N−ジメチルピロリジニウムア
ジペイトのイオン分析を行ったところ、Cl- 、B
- 、SO4 2- 、NO3 - などの不純物はいずれも1p
pm以下であり、極めて高純度な塩であることが確認さ
れた。 【0026】実施例2 実施例1の第2工程において、N,N−ジメチルピロリ
ジニウムメチルカーボネート10.0gとフェノール
5.4gを使用した以外は実施例1と同様の操作を行っ
てジメチルピロリジニウムフェノレート10.7g(N
−メチルピロリジンに対し94.7%収率)を得た。 【0027】実施例3 (第1工程)攪拌式オートクレーブに炭酸ジメチル8.
8g、ピリジン10.0g及び溶媒としてメタノール1
0.0gを充填し、反応温度115℃、反応圧力5.0
kg/cm2 Gで12時間反応した。反応生成液を実施
例1と同様に後処理して16.8gの固体を得た(理論
値の78.5%)。元素分析、H−NMRなどから、こ
の固体はN−メチルピリジニウムメチルカーボネートで
あることが確認された。 (第2工程)N−メチルピリジニウムメチルカーボネー
ト10.0gと酢酸3.1gを使用した以外は実施例1
(第2工程)と同様にして、N−メチルピリジニウムア
セテート8.7g(ピリジンに対して75.4%収率)
を得た。 【0028】実施例4 実施例3(第1工程)で合成したN−メチルピリジニウ
ムメチルカーボネートを用い、これと等モルのマレイン
酸とを混合して実施例3(第2工程)の方法によりモノ
−N−メチルピリジニウムマレートを合成した。再結晶
によって理論収率の96.0%(ピリジンに対し75.
4%収率)の目的物を得た。 【0029】実施例5 (第1工程)攪拌式オートクレーブに炭酸ジメチル1
7.0g、1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕−5
−ノネン10.0%及び溶媒としてメタノール20.0
gを充填し、反応温度115℃、反応圧力5kg/cm
2 Gで12時間反応した。反応生成物を実施例1と同様
に後処理して12.6gの粘性液体を得た(理論値の7
2.8%)。元素分析、H−NMR,MSなどから、こ
の粘性液体は1−メチル−1−アゾニア−5−アザビシ
クロ〔4,3,0〕−5−ノネンメチルカーボネートで
あることが確認された。 【0030】(第2工程)1−メチル−1−アゾニア−
5−アザビシクロ〔4,3,0〕−5−ノネンメチルカ
ーボネート8.0gとマレイン酸4.3gを使用した以
外は実施例1と同様の操作を行ったところ1−メチル−
1−アゾニア−5−アザビシクロ〔4,3,0〕−5−
ノネンモノマレート8.7g(1,5−ジアザビシクロ
〔4,3,0〕−5−ノネンに対し66.7%収率)を
得た。 【0031】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明の方法に
よれば、効率的に各種の電解液用のモノ−含窒素ヘテロ
環四級アンモニウム有機酸塩を製造することが可能であ
るが、同時に目的とする塩を高純度で得ることができる
点も本発明の大きな特徴である。
Description: TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a reaction between a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine and a carbonic acid diester.
Corresponding mono - nitrogen-containing and heterocyclic quaternary ammonium carbonate, further thereto an organic acid were mixed for <br/> by Ri electrolyte to decarboxylation mono - nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid It relates to a method for producing a salt. Nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt obtained by the process of the present invention are useful organic compounds to be used as the electrolyte for the electrolytic solution of water-based and organic-based. [0002] As a method for synthesizing an organic acid salt of quaternary ammonium, generally, a tertiary amine is quaternized with an alkyl halide, dialkyl sulfate or the like under heating, and then a halide anion and a sulfate anion are converted to an organic acid salt. A method of exchanging for an acid is known. For example, when an alkyl halide is used as a quaternizing reagent, the quaternizing reaction is represented by the following formula. [0003] [0004] Further, when an anion exchange reaction of a quaternary ammonium halide salt is carried out, there is known a method in which anion exchange is carried out in an equilibrium manner by a reaction represented by the following formula. [0005] Here, A is an anion species to be exchanged.
When the HA to be exchanged is a very strong acid, the equilibrium is biased on the right side of the equation, and the desired anion exchange reaction may be able to proceed sufficiently. It is extremely difficult to perform an anion exchange reaction by such a reaction. Other methods include a method of reacting a quaternary ammonium halide salt with an organic acid salt of an alkali metal or an alkaline earth metal, and a method of reacting a quaternary ammonium halide salt with a silver organic acid. In these methods, it is quite difficult to completely remove the starting material anion in the desired quaternary ammonium organic acid salt, which is unsuitable as a production method for obtaining a high-purity quaternary ammonium organic acid salt. . The method using silver organic acid is expensive and unsuitable for industrial production. In view of the above, as a method for producing a high-purity quaternary ammonium organic acid salt, as shown in the following formula,
The most common method is to convert the quaternary ammonium inorganic acid salt into quaternary ammonium hydroxide once (reaction a) and then neutralize with an organic acid (reaction b). [0009] [0010] Various methods are known for producing quaternary ammonium hydroxide by the above (reaction a), but all methods are expensive as industrial methods. In particular, in the case of producing a high-purity product in which the content of the inorganic acid in the quaternary ammonium hydroxide is controlled on the order of ppm, the production cost is considerably high. The present invention enables efficient production in comparison with the method via a conventional hydroxide quaternary ammonium, and high purity of the target product mono
-To provide a new technique for producing a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt. According to the present invention, there is provided a method for producing an organic acid salt of a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium, comprising the steps of (a) reacting a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine with a carbonic acid diester. the corresponding mono - first step of producing a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate, (b) the resulting mono - mixed with nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate and organic acids, carbon dioxide gas generated electrolysis, characterized in that through the second step of anion-exchange organic acid corresponding to allowed removal out of the system, a two-step process consisting of
The present invention proposes a method for producing a mono- nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt for a liquid . DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine used as a raw material in the present invention includes N-methylpyrrolidine, N-ethylpyrrolidine, N-methylpiperidine, N-ethylpiperidine, Nn- Butylpiperidine, N-methylhexamethyleneimine, N-ethylhexamethyleneimine,
N-methylmorpholine, N-butylmorpholine, N,
Including N'-dimethylpiperazine, N, N'-diethylpiperazine, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene and the like. Examples include nitrogen-containing heterocyclic aliphatic amines, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, picolines, nitrogen-containing heterocyclic aromatic amines such as N-methylimidazole, N-methylbenzimidazole, quinoline, and 4,4-dipyridyl. be able to. Examples of the carbonate ester include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like. The lower the carbon number of the alkyl group such as dimethyl carbonate, the faster the quaternary reaction proceeds. It can be said to be a preferable raw material. The organic acid is not particularly limited, but the exchange is completed more quickly as the acid is stronger than carbonic acid.
Anion exchange is possible even for a weak acid equal to or less than carbonic acid by shifting the equilibrium by removing carbonate groups in the system as carbon dioxide gas. Specific examples of organic acids include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid,
Enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid,
Undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, myristic acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, heptadecanoic acid,
Stearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, isobutyric acid, isovaleric acid, isocaproic acid, ethylbutyric acid, methylvaleric acid, isocaprylic acid, propylvaleric acid, ethylcaproic acid, isocapric acid, tuberculostearic acid,
Pivalic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 2,2-dimethylhexanoic acid, 2,2
-Dimethylheptanoic acid, 2,2-dimethyloctanoic acid,
2-methyl-2-ethylbutanoic acid, 2-methyl-2-ethylpentanoic acid, 2-methyl-2-ethylhexanoic acid,
2-methyl-2-ethyl-heptanoic acid, 2-methyl-2
-Propylpentanoic acid, 2-methyl-2-propylhexanoic acid, 2-methyl-2-propylheptanoic acid, acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 3-butenoic acid, pentenoic acid, hexenoic acid, heptenoic acid, octenoic acid , Nonenic acid, decenoic acid, undecenoic acid, dodecenoic acid, tsudunic acid, fisteric acid, goshuyuic acid, palmitoleic acid,
Petroserinic acid, oleic acid, elaidic acid, vaccenic acid, gadolinic acid, methacrylic acid, 3-methylcrotonic acid, tiglic acid, methylpentenoic acid, cyclopentanecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, trifluoroacetic acid, phenylacetic acid, chloroacetic acid, glycol Aliphatic monocarboxylic acids such as acid and lactic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, undecandioic acid, dodecandioic acid, tridecane Diacid, tetradecandioic acid, pentadecandioic acid, hexadecandioic acid, heptadecandioic acid, octadecandioic acid, nonadecandioic acid, eicosandioic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, propylmalonic acid, butylmalonic acid, pentylmalonic acid , Hexylmalonic acid, di Methylmalonic acid, methylethylmalonic acid, diethylmalonic acid, methylpropylmalonic acid, methylbutylmalonic acid, ethylpropylmalonic acid, dipropylmalonic acid, ethylbutylmalonic acid, propylbutylmalonic acid, dibutylmalonic acid, methylsuccinic acid, Ethyl succinic acid, 2,2-dimethyl succinic acid, 2,3-dimethyl succinic acid, 2-methyl glutaric acid, 3-methyl glutaric acid, 3-methyl-3-ethyl glutaric acid, 3,3-diethyl glutaric acid, maleic Acid, citraconic acid, itaconic acid, methylene glutaric acid, monomethyl maleate, 1,5-octanedicarboxylic acid, 5,6-decanedicarboxylic acid, 1,7-decanedicarboxylic acid, 4,6-dimethyl-4-nonene- 1,2-
Dicarboxylic acid, 4,6-dimethyl-1,2-nonanedicarboxylic acid, 1,7-dodecanedicarboxylic acid, 5-ethyl-1,10-decanedicarboxylic acid, 6-methyl-6-dodecene-1,12-dicarboxylic acid Acid, 6-methyl-1,1
2-dodecanedicarboxylic acid, 6-ethylene-1,12-
Dodecanedicarboxylic acid, 6-ethyl-1,12-dodecanecarboxylic acid, 7-methyl-7-tetradecene-1,1
4-dicarboxylic acid, 7-methyl-1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 3-hexyl-4-decene-1,2-
Dicarboxylic acid, 3-hexyl-1,2-decanedicarboxylic acid, 6-ethylene-9-hexadecene-1,16-dicarboxylic acid, 6-ethyl-1,16-hexadecanedicarboxylic acid, 6-phenyl-1,12- Dodecanedicarboxylic acid, 7,12-dimethyl-7,11-octadecadien-1,18-dicarboxylic acid, 7,12-dimethyl-
1,18-octadecanedicarboxylic acid, 6,8-diphenyl-1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 1,1-
Cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,1-cyclohexanedicarboxylic acid,
1,2-cyclohexanedicarboxylic acid, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid, 5-norbornene-2,
Aliphatic dicarboxylic acids such as 3-dicarboxylic acid, malic acid, glutamic acid, and tartaric acid; aliphatic polycarboxylic acids such as citric acid; and benzoic acid, toluic acid, ethylbenzoic acid, propylbenzoic acid, isopropylbenzoic acid, Butylbenzoic acid, isobutylbenzoic acid, sec-butylbenzoic acid, tert-butylbenzoic acid, hydroxybenzoic acid, anisic acid, ethoxybenzoic acid, propoxybenzoic acid, isopropoxybenzoic acid, butoxybenzoic acid, isobutoxybenzoic acid, second Butoxybenzoic acid, tert-butoxybenzoic acid,
Aminobenzoic acid, N-methylaminobenzoic acid, N-ethylaminobenzoic acid, N-propylaminobenzoic acid, N-
Isopropylaminobenzoic acid, N-butylaminobenzoic acid, N-isobutylaminobenzoic acid, N-sec-butylaminobenzoic acid, N-tert-butylaminobenzoic acid, N, N
Aromatic monocarboxylic acids (including o, m, p-isomers) such as -dimethylaminobenzoic acid, N, N-diethylaminobenzoic acid, nitrobenzoic acid, fluorobenzoic acid, resorcinic acid, phthalic acid, isophthalic acid Aromatic polycarboxylic acids such as terephthalic acid, nitrophthalic acid, trimellitic acid, hemmellitic acid, trimesic acid and pyromellitic acid; phenol, p-fluorophenol, β-
Phenols such as naphthol, o-nitrophenol, p-nitrophenol, p-aminophenol, catechol, resorcinol, 2-chlorophenol, 2,4-dichlorophenol, 4,4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propane Can be exemplified. In the first step, the quaternization reaction, the molar ratio of the nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine to the carbonic acid diester is 0.2 to 0.2.
5, more preferably from 0.3 to 3, in the presence or absence of a solvent, at a reaction temperature of from 20 to 200 ° C, more preferably from 3 to 3.
Performed at 0-160 ° C. Normally, when the tertiary amine is sufficiently converted to a quaternary compound, the unreacted amine or carbonic acid diester is distilled off together with the solvent, if used, or recrystallized with an appropriate organic solvent if necessary. And sent to the second step. In the second step, a stoichiometric or small excess amount of an organic acid is usually added dropwise to a quaternary ammonium carbonate in the presence or absence of a solvent, and the generated carbon dioxide is reduced in pressure or reacted with an inert gas. Remove by blowing into the system. At this time, the reaction that takes place is represented by the following formula when the nitrogen-containing heterocyclic aliphatic tertiary amine and dimethyl carbonate are used as raw materials. Embedded image Embedded image (Wherein, R 1 R 2 R 3 is a residue constituting a nitrogen-containing heterocyclic aliphatic tertiary amine, and Y is a conjugate base of an organic acid). When a solvent is used, the solid obtained after distilling off the solvent is the desired nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt. If necessary, a high-purity product can be obtained by recrystallization or the like using an appropriate solvent. When an organic acid slightly exceeding the stoichiometric value is used to completely remove carbonate ions, the excess organic acid can be removed by a treatment such as recrystallization. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 (First step) Dimethyl carbonate 6 was added to a stirring type autoclave.
8.8 g, 65.0 g of N-methylpyrrolidine and 60.0 g of methanol as a solvent were charged.
The reaction was conducted at a temperature of 3 ° C. and a reaction pressure of 3 kg / cm 2 G for 6 hours. After the reaction, the autoclave was cooled, and the reaction solution was taken out and analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of N-methylpyrrolidine was 98.1%. When unreacted materials and the solvent were distilled off, 130.6 g of a solid was recovered (97.6% of theory). From the results of elemental analysis and H-MNR, this solid was found to be N, N-dimethylpyrrolidinium methyl. It was confirmed to be carbonate. (Second step) 10.0 g of N, N-dimethylpyrrolidinium methyl carbonate was dissolved in 30.0 g of water, and 8.3 g of adipic acid was gradually added to the solution. . Degassing was performed at 40 ° C./20 mmHg for 2 hours to remove carbon dioxide more completely. 20 carbonate ions by ion chromatography
After confirming that the concentration was not more than ppm, water was distilled off. When the residue was recrystallized from methyl ethyl ketone,
12.7 g of N, N-dimethylpyrrolidinium adipate
(88.5% yield based on N-methylpyrrolidine). The resulting mono -N, was subjected to ion analysis of N- dimethyl pyrrolidinium azide Pate, Cl -, B
r -, SO 4 2-, NO 3 - Any impurities such as 1p
pm or less, and it was confirmed that the salt was extremely high purity. Example 2 The procedure of Example 1 was repeated except that 10.0 g of N, N-dimethylpyrrolidinium methyl carbonate and 5.4 g of phenol were used in the second step of Example 1. 10.7 g of dinium phenolate (N
94.7% yield based on -methylpyrrolidine). Example 3 (First step) Dimethyl carbonate was added to a stirred autoclave.
8 g, pyridine 10.0 g and methanol 1 as a solvent.
0.0 g, a reaction temperature of 115 ° C. and a reaction pressure of 5.0
The reaction was performed at kg / cm 2 G for 12 hours. The reaction product was worked up as in Example 1 to give 16.8 g of a solid (78.5% of theory). Elemental analysis, H-NMR, and the like confirmed that this solid was N-methylpyridinium methyl carbonate. (Second step) Example 1 except that 10.0 g of N-methylpyridinium methyl carbonate and 3.1 g of acetic acid were used.
8.7 g of N-methylpyridinium acetate (75.4% yield based on pyridine) in the same manner as in the (second step).
I got Example 4 The N-methylpyridinium methyl carbonate synthesized in Example 3 (first step) was mixed with an equimolar amount of maleic acid, and the mixture was subjected to the method of Example 3 (second step). -N-methylpyridinium malate was synthesized. Recrystallization gives 96.0% of theory (75.7 relative to pyridine).
(4% yield). Example 5 (First step) Dimethyl carbonate 1 was added to a stirring type autoclave.
7.0 g, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5
10.0% nonene and 20.0% methanol as solvent
g at a reaction temperature of 115 ° C. and a reaction pressure of 5 kg / cm.
The reaction was performed at 2 G for 12 hours. The reaction product was worked up as in Example 1 to give 12.6 g of a viscous liquid (theoretical 7
2.8%). Elemental analysis, H-NMR, MS, and the like confirmed that the viscous liquid was 1-methyl-1-azonia-5-azabicyclo [4,3,0] -5-nonenemethyl carbonate. (Second step) 1-methyl-1-azonia
The same operation as in Example 1 was carried out except that 8.0 g of 5-azabicyclo [4,3,0] -5-nonenemethyl carbonate and 4.3 g of maleic acid were used.
1-azonia-5-azabicyclo [4,3,0] -5
8.7 g of nonene monomalate (66.7% yield based on 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene) was obtained. As described above, according to the method of the present invention, it is possible to efficiently produce mono- nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salts for various electrolytic solutions. However, a feature of the present invention is that the target salt can be obtained with high purity at the same time.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−211254(JP,A) 西独国特許出願公開24673(DE,A 1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 213/00 - 213/20 C07D 295/00 - 295/02 C07D 487/00 - 487/04 CA(STN) REGISTRY(STN)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-211254 (JP, A) West German Patent Application Publication 24673 (DE, A1) (58) Searched fields (Int. Cl. 6 , DB name) ) C07D 213/00-213/20 C07D 295/00-295/02 C07D 487/00-487/04 CA (STN) REGISTRY (STN)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩を製造す
る方法において、 (a)含窒素ヘテロ環三級アミンを炭酸ジエステルと反
応させ対応するモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム
炭酸塩を製造する第1工程、 (b)生成したモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム
炭酸塩を有機酸と混合して、発生する炭酸ガスを系外に
除去せしめて対応する有機酸にアニオン交換する第2工
程、を経ることを特徴とする電解液用のモノ−含窒素ヘ
テロ環四級アンモニウム有機酸塩の製造方法。 2.含窒素ヘテロ環三級アミンが含窒素ヘテロ環脂肪族
アミンであることを特徴とする請求項1記載の電解液用
のモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩の製
造方法。 3.含窒素ヘテロ環三級アミンが含窒素ヘテロ環芳香族
アミンであることを特徴とする請求項1記載の電解液用
のモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩の製
造方法。 4.有機酸がモノカルボン酸であることを特徴とする請
求項1ないし3のいずれか1項に記載の電解液用のモノ
含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩の製造方
法。 5.有機酸がジカルボン酸であることを特徴とする請求
項1ないし3のいずれか1項に記載の電解液用のモノ−
含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩の製造方法。
(57) [Claims] A process for producing a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt, comprising: (a) reacting a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine with a carbonic acid diester to produce a corresponding mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate. (B) a second step of mixing the generated mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate with an organic acid to remove generated carbon dioxide gas out of the system and exchanging anions with the corresponding organic acid; A method for producing a mono- nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt for an electrolytic solution, comprising the steps of: 2. 2. The electrolyte for an electrolytic solution according to claim 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is a nitrogen-containing heterocyclic aliphatic amine .
A method for producing a mono- nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt of the above. 3. 2. The electrolyte for an electrolytic solution according to claim 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is a nitrogen-containing heterocyclic aromatic amine .
A method for producing a mono- nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt of the above. 4. The mono for an electrolytic solution according to any one of claims 1 to 3, wherein the organic acid is a monocarboxylic acid.
- method for producing nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt. 5. 4. The mono-acid for an electrolytic solution according to claim 1, wherein the organic acid is a dicarboxylic acid.
A method for producing a nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt.
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