JP3194780B2 - 4級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法 - Google Patents
4級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法Info
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Description
いは電池用の有機電解液の電解質として有用な、4級ア
ルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法
に関する。
級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類(以
下、R4NBF4と略記する)は、4級アルキルアンモニウム
クロライドまたはブロマイドと、硼フッ化水素酸の水溶
液とを反応させることにより得られていたが、R4NBF4の
溶解度が大きいために、収量が著しく劣る場合が多い。
このような場合、反応液にエタノールなどの水溶性の有
機物を加えることによりR4NBF4の溶解度を下げるか、ま
たはその溶液を濃縮することにより、その析出量を増や
して、収率を高めるのが一般的である。しかしながら、
このようにして得られたR4NBF4には、原料に含まれてい
る塩素分または臭素分を多量に含んでいるので、そのま
までは電解コンデサーあるいは電池用の有機電解液の電
解質として供することはできない。この場合、この品質
をさらに高めるために、メタノールなどの溶媒に溶かし
て、再結晶を繰り返すことで、不純物を取り除いてい
る。
酸化物の水溶液と、硼フッ化水素酸の水溶液とを反応さ
せたのち、水分を蒸発させることにより得る方法も考え
られる。しかしこの場合、濃縮中に加水分解がいくらか
起こるため、フッ素の一部が水酸基に置き換わった不純
物を含むものが得られる。この場合も前者と同様に、再
結晶を繰り返して、品質を高める必要がある。このよう
に、いずれの製造方法も、収率が低く、製造工程が長い
ため、経済的ではない。
だけでなく、多くの工程を必要とするため、工業的に実
施するには適切ではない。本発明の目的は、収率を高
め、製造工程を短くし得る製造方法を提供すると共に、
高品位のR4NBF4を市場に提供することにある。
示す)で表される4級アルキルアンモニウムテトラフル
オロボレート類(R4NBF4)を製造するに当り、 (式中、R1 およびR2 は炭素数1〜5のアルキル基を
示し、XはCl又はBrを示す)で表される4級アルキルア
ンモニウムハライドと、フッ化水素とを反応させること
により得られる (式中、R1 およびR2 は炭素数1〜5のアルキル基を
示し、nは1〜4で必ずしも整数ではない)で表される
4級アルキルアンモニウムフロライドのフッ化水素塩
と、3フッ化ホウ素またはその錯化合物とを反応させ
る。
キルアンモニウム源として、4級アルキルアンモニウム
フロライドのフッ化水素塩(以下、R4NF・nHF と略称す
る。nは1〜4で必ずしも整数ではない)を使用する。
このR4NF・nHF と、3フッ化ホウ素(以下、BF3 と略称
する)またはその錯化合物とを反応させると、揮発性で
あるために取り除くことが容易な、フッ化水素(以下、
HFと略称する)および有機物のみを副成する。これらの
揮発性副生物を除くことにより、極めて品位が高いR4NB
F4を定量的に得ることができる。
あるが、以下に本発明の好適な列をその作用等とともに
詳しく説明する。
アルキル基は、炭素数が1〜5と比較的小さな、メチ
ル、エチル、n-プロピル、iso-プロピル、n-ブチル、is
o-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、iso-ペンチル、t-ペ
ンチルを指す。4級アルキルアンモニウム塩の中の4個
のアルキル基の組み合わせは、上記のアルキル基の中の
1種類だけのもの、および2種類が組合わされたものを
指す。
る。まず乾燥した4級アルキルアンモニウムクロライド
またはブロマイドと、過剰量のHFとを反応させて、液体
である、過剰のHFを含んだR4NF・nHF を調製する。ここ
で使用するHF 量は、いくら多くてもかまわないが、少
ないとR4NF・nHF に塩素分や臭素分が残る場合がある。
このためHFは、4級アルキルアンモニウムクロライドま
たはブロマイド1部に対して、1部以上を用いる必要が
ある。好ましくは2〜4部用いるのが良い。過剰のHF
は、R4NF・nHF の分解温度以下(通常170 ℃以下) に加
熱しながら、乾燥空気や窒素などの不活性ガスを吹き込
むことにより蒸発させて取り除く。この工程で、従来の
製造方法で問題となっていた塩素分または臭素分は、揮
発性の塩化水素または臭化水素として蒸発するため、完
全に除去できる。したがって、このようにして得られた
R4NF・nHF には、不純物を含まない。R4NF・nHF のHF含
量を表すnは、過剰のHFを除去する時の温度と時間によ
って任意に変えることができる。R4NF・nHF の取り扱い
易さと、残留塩素量または臭素量を考慮すると、nは2
〜4の間に調製するのが良い。
はBF3 の有機錯化合物とを反応させて行い、それらの反
応は次式で表される。 <BF3 との反応> R4NF・nHF + BF3 → R4NBF4 + nHF (1) <BF3 の有機錯化合物との反応> R4NF・nHF + BF3-S → R4NBF4 + nHF + S (2) (式中BF3-S はBF3 の有機錯化合物、Sは錯化合物を形
成していた有機化合物を示す。)いずれの場合も、副生
物として、揮発性の化合物だけを生成する。
機化合物にBF3 が配位したものを指す。例えば、 BF3−
エーテル類、 BF3−アルコール類、 BF3−ケトン類、 B
F3−アルデヒド類、 BF3−ニトリル類、 BF3−アミン
類、 BF3−アミド類、 BF3−イミド類、 BF3−エステル
類などで、式(2) の反応でBF3 を失って揮発性の有機化
合物を遊離する。
3 源(BF3と BF3−Sを指す)とを反応させるのが最も好
ましい。しかし、一般的にこの操作は非常に難しく、揮
発性のBF3 源を0〜5パーセント過剰に用いて合成す
る。この際に、さらに過剰量のBF3 源を用いても良い
が、乾燥時間が長くなるだけで何ら利点はない。なお、
反応による発熱はわずかであるため、冷却などの特別な
設備は必要としない。しかし、反応容器の材質は、腐食
性の強い原料および反応液による金属などの溶出に留意
する必要があり、ガラス、鉄、ステンレス材などは使用
できない。一般的には、樹脂製の容器がこの目的に使用
できるが、この後引き続いて、揮発性物質を除くために
加熱することを考慮すると、フッ素樹脂製の容器を用い
るのが良い。
解温度以下、通常100 〜170 ℃で行う。この際、どのよ
うな乾燥方法を用いてもかまわないが、有機化合物によ
る引火とHFによる腐食に対して充分配慮しなければなら
ない。例えば、反応容器に樹脂製の凝縮器と受器とを取
り付けて、通常の蒸留法にて大部分の有機物とHFとを留
去させたのち、さらに減圧、または乾燥空気、窒素など
の不活性ガスを吹き込んで乾燥させたり、固形物になっ
た状態で取り出して、通常の乾燥器に入れて乾燥するこ
とができる。
も使用目的に合う、十分な純度を有するが、さらに、メ
タノール、エタノールなどの溶媒に溶かして再結晶する
ことにより、形状が整った高純度のR4NBF4を得ることが
できる。
する。
g を入れた5リットルのフッ素樹脂製反応容器を氷−水
浴で冷やしながら、あらかじめ充分に冷却した液体HF
3.5リットルを徐々に注いで、過剰のHFを含む (C2H5)4N
F・nHF を合成した。この時、反応で生成した臭化水素
の白煙が激しく発生した。この反応容器を温度設定器を
備えたオイルバスに浸し、徐々に170 ℃まで加温して過
剰のHFの大部分を蒸発させた。さらに余分なHFを除去す
るために、浴温を170 ℃に保持したまま、乾燥窒素ガス
を2リットル/分の流量で12時間吹き込むと、室温で
固体の (C2H5)4NF・2.0HF 1275g を得た。この (C2H5)4
NF・2.0HF 191g(1.011モル)と、BF3 −メタノール(BF3
含量51%)142g(1.064モル) とを、500 ミリリットルのフ
ッ素樹脂製容器中で反応させて、(C2H5)4NBF4 がメタノ
ールとHFに溶解した液状物を得た。これを、150 ℃に加
温したオイルバスに浸して、大部分のメタノールとHFと
を留去させると、スラリー状を経て固形物となった。続
いて、窒素ガスを吹き込んで残留揮発性物質を完全に追
い出すと、臭素分および金属不純物を含まない純度98.8
% の(C2H5)4NBF4 の白色粉末219gを得た。さらにこれ
を、60℃加温したメタノール1リットルに溶かしたの
ち、0℃まで冷やして晶出、濾過、乾燥して、純度99.5
% の(C2H5)4NBF4 の針状結晶206g (収率94%)を得た。
0gを入れた10リットルのフッ樹脂製反応容器を、氷−水
浴で冷やしながら、あらかじめ充分に冷却した液体HF
7リットルを徐々に注いで過剰のHFを含む (C2H5)4NF・
nHF を合成した。この時、反応で生成した臭化水素の白
煙が激しく発生した。この反応容器を温度設定器を備え
たオイルバスに浸し、徐々に100 ℃まで加温して過剰の
HFの大部分を蒸発させた。さらに余分なHFを除くため
に、浴温を100 ℃に保持したまま、乾燥窒素ガスを2リ
ットル/分の流量で5時間吹き込んで、室温で液体の
(C2H5)4NF・3.7HF 2677g を得た。この (C2H5)4NF・3.7
HF 2556g(10.97 モル) と、BF3 −メタノール(BF3含量5
1%)1534g(11.50 モル) とを、5リットルのフッ素樹脂
製容器中で室温で反応させて、(C2H5)4NBF4 がメタノー
ルとHFに溶解した液状物を得た。これを、150 ℃に加温
したオイルバスに浸して、大部分のメタノールとHFとを
留去させると、スラリー状を経て固形物となった。この
固形物を取り出して、テフロン製バットに拡げ、120 ℃
に加温した熱風乾燥器に入れて一夜乾燥すると、臭素分
および金属不純物を含まない純度99.1% の(C2H5)4NBF4
の白色粉末2419g(収率100%) を得た。
F 196g (1.12モル) と、BF3-エチルエーテル(BF3含量47
%)166g (1.15モル) とを、500 ミリリットルのフッ素樹
脂製容器中で室温で反応させて、(C2H5)3(CH3)NBF4がエ
チルエーテルとHFに溶解した液状物を得た。これを、15
0 ℃に加温したオイルバスに浸して、大部分のメタノー
ルとHFとを留去させると、スラリー状を経て固形物とな
った。さらに、残っている揮発性物質を完全に追い出す
ために、窒素を吹き込むと、臭素分および金属不純物を
含まない純度98.7% の(C2H5)3(CH3)NBF4の白色粉末227g
を得た。さらにこれを60℃加温したメタノール1リット
ルに溶かしたのち、0℃まで冷却して晶析、濾過、乾燥
して純度99.5% の(C2H5)3(CH3)NBF4の針状結晶216g(収
率95%)を得た。
製容器に、実施例2と全く同様にして得た (C2H5)4NF・
3.9HF 250g (1.10モル) を入れ、室温でBF3 ガス103g
(1.18モル) を吹き込んで反応させた。この時(C2H5)4NB
F4 の結晶を含むスラリーを得た。これを、150 ℃に加
温したオイルバスに浸し、窒素を吹き込んでHFと余剰の
BF3 を追い出すと、臭素分および金属不純物を含まない
純度99.2%の(C2H5)4NBF4 の白色粉末233g(収率97%)を
得た。
酸1275g(7.24モル) と、(C2H5)4NBr粉末1465g (7.0モ
ル) とを室温で反応させて、わずかに(C2H5)4NBF4 の結
晶が分散したスラリー液を得た。続いて、(C2H5)4NBF4
の溶解度を下げるために、エタノール2リットルを加え
たのち、液温を徐々に0℃まで下げた。この時析出した
結晶を濾過、乾燥して、0.92% の臭素分を不純物として
含む(C2H5)4NBF4 の淡赤褐色粉末957gを得た。この臭素
分を除くために、60℃加温したメタノール2リットルに
溶かしたのち、0℃まで冷却して晶析、濾過した。この
操作を3回繰り返したのち乾燥すると、臭素分を含まな
い純度99.2% の(C2H5)4NBF4の針状結晶547g (収率36%)
を得た。
アンモニウムテトラフルオロボレート類の収率を高め得
るのみならず、その製造工程を短くし得る効果がある。
Claims (1)
- 【請求項1】 (式中、R1 およびR2 は炭素数1〜5のアルキル基を
示し、XはCl又はBrを示す)で表される4級アルキルア
ンモニウムハライドと、フッ化水素とを反応させること
により得られる (式中、R1 およびR2 は炭素数1〜5のアルキル基を
示し、nは1〜4で必ずしも整数ではない)で表される
4級アルキルアンモニウムフロライドのフッ化水素塩
と、3フッ化ホウ素またはその錯化合物とを反応させる
ことを特徴とする (式中、R1 およびR2 は炭素数1〜5のアルキル基を
示す)で表される4級アルキルアンモニウムテトラフル
オロボレート類の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11794192A JP3194780B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 4級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11794192A JP3194780B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 4級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法 |
Publications (2)
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---|---|
JPH05286981A JPH05286981A (ja) | 1993-11-02 |
JP3194780B2 true JP3194780B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=14724016
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11794192A Expired - Lifetime JP3194780B2 (ja) | 1992-04-09 | 1992-04-09 | 4級アルキルアンモニウムテトラフルオロボレート類の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3194780B2 (ja) |
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DE10325051A1 (de) | 2003-06-02 | 2004-12-23 | Merck Patent Gmbh | Ionische Flüssigkeiten mit Guanidinium-Kationen |
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CN111995528B (zh) * | 2020-10-27 | 2021-04-27 | 山东海科新源材料科技股份有限公司 | 一种四乙基四氟硼酸铵的制备方法及其所得产品 |
-
1992
- 1992-04-09 JP JP11794192A patent/JP3194780B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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