JP5461401B2 - Method for producing bis (fluorosulfonyl) imide anion compound - Google Patents

Method for producing bis (fluorosulfonyl) imide anion compound Download PDF

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Description

本発明は、電池電解質やイオン液体の合成などに使用されるビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物の製造方法およびその製造方法により得られるビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物を含むイオン対化合物に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound used for the synthesis of battery electrolytes and ionic liquids and the like, and an ion-pair compound containing a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound obtained by the production method. is there.

フッ素元素を含むアニオン化合物は多く報告されており有用であるが、その合成方法は電解フッ素を使用するなど特殊な装置を必要とするものが殆どである。フッ素元素を含むアニオンであるビス(フルオロスルホニル)イミドアニオンの製造方法は、開示されているものでは、フルオロスルホン酸やフルオロイソシアネートなどの非常に高価な原料を使用する方法や、収率の低い反応を用いる方法である場合が多い。あるいは、取り扱いが容易でないガスを用いており、一般的な工業的技術での製造としてはコスト的にも好ましくない。   Many anionic compounds containing elemental fluorine have been reported and are useful, but most of the synthesis methods require special equipment such as electrolytic fluorine. The production method of the bis (fluorosulfonyl) imide anion, which is an anion containing fluorine element, is disclosed as a method using a very expensive raw material such as fluorosulfonic acid or fluoroisocyanate, or a reaction with a low yield. In many cases, it is a method that uses. Alternatively, a gas that is not easy to handle is used, which is not preferable in terms of cost for production by a general industrial technique.

例えば、特開平8−511274号公報では、フルオロスルホン酸と尿素の反応が開示されているが、強酸性の原料を使用しており非常に取り扱いにくい。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-511274 discloses a reaction between fluorosulfonic acid and urea, but uses a strongly acidic raw material and is very difficult to handle.

また、ビス(クロロスルホニル)イミド化合物を合成し、塩素原子をフッ素原子に変換する方法も開示されているが、原料としてコストが高いクロロスルホニルイソシアネートを用いており、不純物として残存ハロゲンが含まれているなどの問題点がある。   In addition, a method of synthesizing a bis (chlorosulfonyl) imide compound and converting a chlorine atom to a fluorine atom is disclosed, but high-cost chlorosulfonyl isocyanate is used as a raw material, and residual halogen is contained as an impurity. There are problems such as being.

特表2004−522681号公報では80℃以下の穏やかな条件でフッ素化する例が報告されているが、実質的にニトロメタンなどの高価な溶媒を用いており、使用するフッ化物塩もNaFやKFの場合で8当量用いていることから工業的に有利とは言い難い。また、出発原料の98%を転化するのに30時間以上を要している。   In Japanese translations of PCT publication No. 2004-522681, an example of fluorination under mild conditions of 80 ° C. or lower is reported. However, an expensive solvent such as nitromethane is substantially used, and the fluoride salt used is NaF or KF. In this case, since 8 equivalents are used, it is not industrially advantageous. In addition, it takes 30 hours or more to convert 98% of the starting material.

また、Martinら(Z.Anorg.Allg.Chem.631,55(2005))には、尿素、フルオロスルホン酸よりなる原料を用いる合成方法が開示されているが、不純物のフルオロスルホン酸が残存するという問題がある。また、スルファミン酸、塩化チオニル、フルオロスルホン酸よりなる合成方法も開示されているが、フッ化物と塩化物の混合物が多く存在している。さらには、工業的に使用することが難しいフルオロスルホン酸の代わりにクロロスルホン酸を用いた反応も開示されているが、反応に24時間以上も要しており、フッ素化反応においても反応浴を120℃さらには170℃〜180℃にすることが必要であり、副反応により生成物の純度が十分とはいえず、精製に多くのステップを含んでおり、収率が低いことが推察される。
特開平8−511274号公報 特表2004−522681号公報 Z. Anorg. Allg. Chem. 631, 55(2005)
Martin et al. (Z. Anorg. Allg. Chem. 631, 55 (2005)) discloses a synthesis method using raw materials composed of urea and fluorosulfonic acid, but impurities such as fluorosulfonic acid remain. There is a problem. Moreover, although the synthesis method which consists of sulfamic acid, thionyl chloride, and fluorosulfonic acid is also disclosed, many mixtures of a fluoride and a chloride exist. Furthermore, a reaction using chlorosulfonic acid instead of fluorosulfonic acid, which is difficult to use industrially, is disclosed, but the reaction takes 24 hours or more, and a reaction bath is also used in the fluorination reaction. It is necessary to set the temperature to 120 ° C. and further to 170 ° C. to 180 ° C., and the purity of the product cannot be said to be sufficient due to the side reaction, and it is assumed that the yield is low because it includes many steps for purification. .
JP-A-8-511274 JP-T-2004-522681 Z. Anorg. Allg. Chem. 631, 55 (2005)

このように、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物を合成するためには、従来の製造方法では高いコストや低い収率の反応を用いることが必要であり、得られたビス(フルオロスルホニル)イミド化合物の純度も高純度ではなかった。   Thus, in order to synthesize a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound, it is necessary to use a high cost and low yield reaction in the conventional production method, and the obtained bis (fluorosulfonyl) imide compound The purity of was not high.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、原料としてスルファミン酸、クロロスルホン酸およびハロゲン化剤を用いて得られたビス(クロロスルホニル)イミド化合物をフッ素置換することにより、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物を十分な収率かつ高純度で得られることを見出し、本発明のビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物の製造方法を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have carried out fluorine substitution on a bis (chlorosulfonyl) imide compound obtained using sulfamic acid, chlorosulfonic acid and a halogenating agent as raw materials. Thus, it was found that the bis (fluorosulfonyl) imide anion compound can be obtained in sufficient yield and high purity, and the production method of the bis (fluorosulfonyl) imide anion compound of the present invention has been completed.

本発明によれば、反応のコントロールを行い、ハロゲン交換フッ素化反応においてアルカリ金属フッ化物塩と共に塩基性触媒を用いることにより効率的なフッ素化が可能となり、フッ素以外の残存ハロゲン原子がほとんどない高純度のビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物を十分な収率やコストで得ることができる。   According to the present invention, the reaction is controlled, and by using a basic catalyst together with an alkali metal fluoride salt in a halogen exchange fluorination reaction, efficient fluorination is possible, and there is almost no residual halogen atom other than fluorine. A pure bis (fluorosulfonyl) imide anion compound can be obtained with sufficient yield and cost.

本発明で使用する、スルファミン酸は特に限定しないが、乾燥処理を施したものが好ましい。乾燥処理としては特に限定されないが、加熱乾燥、減圧乾燥、乾燥気体中での保管を挙げることができる。   The sulfamic acid used in the present invention is not particularly limited, but preferably subjected to a drying treatment. Although it does not specifically limit as a drying process, Heat drying, reduced pressure drying, and the storage in a dry gas can be mentioned.

加熱乾燥では、スルファミン酸を60℃以上、好ましくは80℃以上で加熱することにより乾燥することができる。減圧乾燥では、圧力10kPa・s以下が好ましく、加熱することで乾燥が促進される。また、乾燥空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの乾燥した気体の環境に長時間放置することでも乾燥される。これら乾燥方法は単独でもよく、加熱乾燥および減圧乾燥に乾燥気体を導入するなど組み合わせて実施することもできる。   In heat drying, sulfamic acid can be dried by heating at 60 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher. In vacuum drying, the pressure is preferably 10 kPa · s or less, and drying is accelerated by heating. It can also be dried by leaving it in a dry gas environment such as dry air, nitrogen, argon or helium for a long time. These drying methods may be used alone or in combination with, for example, introducing a dry gas into heat drying and vacuum drying.

これらの乾燥に使用する容器は特に限定されず、乾燥機により乾燥されたものを反応容器に導入しても良い。また、あらかじめ反応容器にスルファミン酸を導入し、加熱、減圧および乾燥気体の導入のうちの一又は二以上を適宜行ってもよい。   The container used for these drying is not specifically limited, You may introduce into a reaction container what was dried with the dryer. Alternatively, sulfamic acid may be introduced into the reaction vessel in advance, and one or more of heating, decompression and introduction of dry gas may be appropriately performed.

乾燥されたスルファミン酸の水分は1%(重量%、以下同様)以下であることが好ましく、さらには0.1%以下であることが好ましい。   The moisture content of the dried sulfamic acid is preferably 1% (% by weight, hereinafter the same) or less, and more preferably 0.1% or less.

本発明で使用するクロロスルホン酸は特に限定されないが、水分を遮断した状態で保管され、純度が95%以上であるものが好ましく、さらには純度が98%以上のものが特に好ましい。水分が混入する状態で保管された物は純度低下をもたらし、純度が95%未満であると、収率の低下をもたらす。   The chlorosulfonic acid used in the present invention is not particularly limited, but is preferably stored in a state where moisture is blocked and preferably has a purity of 95% or more, more preferably 98% or more. The thing stored in the state in which the water | moisture content mixes brings about a purity fall, and when the purity is less than 95%, it will bring about the fall of a yield.

本発明で使用するハロゲン化剤は特に限定されないが、取り扱いの容易さなどから三塩化リン、五塩化リン、塩化チオニルが好ましく、さらには、副生物の除去の容易さから塩化チオニルが特に好ましい。   Although the halogenating agent used in the present invention is not particularly limited, phosphorus trichloride, phosphorus pentachloride and thionyl chloride are preferable from the viewpoint of easy handling, and thionyl chloride is particularly preferable from the viewpoint of easy removal of by-products.

ハロゲン化剤も同様に水分を遮断した状態で保管され、純度が95%以上であるものが好ましく、さらには純度が98%以上のものが好ましい。   Similarly, the halogenating agent is stored in a state where moisture is blocked, and preferably has a purity of 95% or more, more preferably 98% or more.

スルファミン酸、クロロスルホン酸、ハロゲン化剤の配合量は、スルファミン酸1モルに対して、クロロスルホン酸を0.9〜1.1モル加えることが好ましい。さらには、クロロスルホン酸を0.95〜1.05モル加えることが特に好ましい。クロロスルホン酸が0.9モルを下回ると未反応中間体が残り純度や収率が低くなり、1.1モルを上回るとクロロスルホン酸が残存し、強酸性物質を除去することが必要になる。   The blending amount of sulfamic acid, chlorosulfonic acid, and halogenating agent is preferably 0.9 to 1.1 mol of chlorosulfonic acid with respect to 1 mol of sulfamic acid. Furthermore, it is particularly preferable to add 0.95 to 1.05 mol of chlorosulfonic acid. If the chlorosulfonic acid is less than 0.9 mol, the unreacted intermediate remains and the purity and yield are low. If the chlorosulfonic acid exceeds 1.1 mol, the chlorosulfonic acid remains and it is necessary to remove the strongly acidic substance. .

ハロゲン化剤はスルファミン酸1モルに対して2.0〜4.0モルを加えることが好ましく、さらには2.2〜3.0モル加えることが特に好ましい。ハロゲン化剤が2.0モルを下回ると収率や純度が低下する。ハロゲン化剤が4.0モルを上回るとコストが高くなる。   The halogenating agent is preferably added in an amount of 2.0 to 4.0 mol, more preferably 2.2 to 3.0 mol, per 1 mol of sulfamic acid. When the halogenating agent is less than 2.0 mol, the yield and purity are lowered. If the halogenating agent exceeds 4.0 mol, the cost increases.

スルファミン酸、クロロスルホン酸、ハロゲン化剤は反応器へ導入する順序は特に限定されないが、80℃以下で導入することが好ましい。80℃を超える温度で導入すると原料の揮散により、着色、収率の低下、純度の低下をもたらし、さらには、安全性の観点から60℃以下で導入することがさらに好ましい。   The order of introducing the sulfamic acid, chlorosulfonic acid, and halogenating agent into the reactor is not particularly limited, but it is preferable to introduce them at 80 ° C. or lower. When introduced at a temperature exceeding 80 ° C., the volatilization of the raw material causes coloring, a decrease in yield, and a decrease in purity. Furthermore, it is more preferable to introduce at 60 ° C. or less from the viewpoint of safety.

原料を導入する際には、水分の混入を防ぐことが好ましく、乾燥気体で反応容器を置換することが好ましい。導入時に使用する乾燥気体は特に限定されないが、水分が1%以下であることが好ましく、さらには水分が0.1%以下であることが特に好ましい。乾燥気体の種類としては、乾燥空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが例示され、この中で、酸素を含まない気体が、続けて実施するフッ素置換反応に対して好ましい。   When introducing the raw material, it is preferable to prevent moisture from entering, and it is preferable to replace the reaction vessel with a dry gas. The dry gas used at the time of introduction is not particularly limited, but the moisture is preferably 1% or less, and more preferably 0.1% or less. Examples of the dry gas include dry air, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, and the like. Among these, a gas containing no oxygen is preferable for the fluorine substitution reaction to be performed continuously.

導入されたスルファミン酸、クロロスルホン酸、ハロゲン化剤は攪拌混合され、加熱されることで反応が実施される。反応は原料の導入温度から随時反応到達温度に昇温される。反応容器の加熱方法は特に限定されないが、蒸気による加熱、熱媒による加熱、電気式ヒータによる加熱などが例示される。内容物は沸騰、還流状態が適度にコントロールされた加熱が好ましい。昇温に要する時間は24時間以下であることが好ましく、さらには12時間以下であることが好ましい。昇温に要する時間が24時間を越えると、収率が低下する。   The introduced sulfamic acid, chlorosulfonic acid, and halogenating agent are mixed with stirring, and the reaction is carried out by heating. The reaction is heated from the introduction temperature of the raw material to the reaction reaching temperature as needed. The method for heating the reaction vessel is not particularly limited, and examples include heating with steam, heating with a heat medium, and heating with an electric heater. The contents are preferably heated with boiling and reflux conditions appropriately controlled. The time required for the temperature rise is preferably 24 hours or less, and more preferably 12 hours or less. When the time required for temperature rise exceeds 24 hours, the yield decreases.

反応は溶液温度を100〜150℃に到達させることが好ましく、105〜140℃に到達させることがより好ましく、110〜130℃に到達させることが最も好ましい。溶液温度が100℃未満であると、反応が完結せずに、収率、純度が低下する傾向がある。溶液温度が150℃を超えると、導入された原料や反応生成物の熱分解のため着色し、純度や収率の低下が起こる。   In the reaction, the solution temperature is preferably reached at 100 to 150 ° C, more preferably at 105 to 140 ° C, and most preferably at 110 to 130 ° C. When the solution temperature is less than 100 ° C., the reaction is not completed, and the yield and purity tend to decrease. When the solution temperature exceeds 150 ° C., it is colored due to thermal decomposition of the introduced raw materials and reaction products, resulting in a decrease in purity and yield.

反応時間は、反応温度に到達後その温度を24時間以内維持することが好ましく、時間短縮とコスト削減の観点から反応時間は12時間以内とすることがより好ましく、6時間以内とすることが最も好ましい。24時間を越えると着色が強くなり、純度や収率が低下する。   The reaction time is preferably maintained within 24 hours after reaching the reaction temperature, and the reaction time is more preferably within 12 hours, most preferably within 6 hours from the viewpoint of time reduction and cost reduction. preferable. If it exceeds 24 hours, the coloring becomes strong, and the purity and yield decrease.

また、反応中は反応溶液および反応液上部の空隙に乾燥気体を導入することが好ましい。反応中に使用される乾燥気体は、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などの酸素を含まない気体が好ましく、水分が0.5%以下であることが好ましく、さらには水分が0.1%以下、酸素濃度が1%以下であることが好ましい。乾燥気体の水分が0.1%を超えると収率と純度が低下し、酸素濃度が1%を超えると着色し、純度が低下する。これら乾燥気体の導入量はスルファミン酸1モルに対して0.005〜10リットル/分であることが好ましい。   Further, during the reaction, it is preferable to introduce a dry gas into the reaction solution and the space above the reaction solution. The dry gas used during the reaction is preferably a gas that does not contain oxygen, such as nitrogen, argon, helium, and carbon dioxide, preferably has a moisture content of 0.5% or less, and more preferably has a moisture content of 0.1% or less. The oxygen concentration is preferably 1% or less. When the moisture content of the dry gas exceeds 0.1%, the yield and purity are lowered, and when the oxygen concentration exceeds 1%, coloring occurs and the purity is lowered. The amount of the dry gas introduced is preferably 0.005 to 10 liter / min with respect to 1 mol of sulfamic acid.

反応による副生成物の塩酸および二酸化硫黄は気体で除去されることが好ましく、導入される乾燥気体気流によって反応容器から除かれることが、収率、純度の点から好ましい。よって、最も好ましい乾燥気体は、窒素、アルゴン、ヘリウムである。   By-products such as hydrochloric acid and sulfur dioxide are preferably removed by gas, and are preferably removed from the reaction vessel by the introduced dry gas stream from the viewpoint of yield and purity. Therefore, the most preferred dry gas is nitrogen, argon or helium.

この反応では触媒はなくても良いが、添加することもできる。   In this reaction, there is no need for a catalyst, but it can also be added.

添加できる触媒としては、塩基触媒が好ましく、さらにはトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリ(ヒドロキシエチル)アミン、メチルピペリジン、ジメチルピペラジン、ジアザビシクロオクタンなどの脂肪族三級アミン化合物やトリメチルフォスフィン、トリエチルフォスフィンなどのトリアルキルフォスフィンが好ましい。触媒はスルファミン酸1モルに対して0.0001〜0.1モルの範囲で加えられることが好ましい。   As the catalyst that can be added, a base catalyst is preferable, and aliphatic tertiary amine compounds such as trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tri (hydroxyethyl) amine, methylpiperidine, dimethylpiperazine, diazabicyclooctane, Trialkylphosphine such as trimethylphosphine and triethylphosphine is preferable. The catalyst is preferably added in the range of 0.0001 to 0.1 mol with respect to 1 mol of sulfamic acid.

この反応では溶媒はなくても良いが、添加することもできる。添加できる溶媒としては特に限定されないが、芳香族プロトンを持たない化合物が好ましい。   In this reaction, a solvent is not necessary, but can be added. Although it does not specifically limit as a solvent which can be added, The compound which does not have an aromatic proton is preferable.

この反応で得られたビス(クロロスルホニル)イミド酸は、このままフッ素置換を行っても良く、また、一旦保管容器に移し保存してもよい。さらには、中和反応によりビス(クロロスルホニル)イミド酸塩としてフッ素置換を行っても良く、一旦保管容器中で保管しても良い。   The bis (chlorosulfonyl) imidic acid obtained by this reaction may be subjected to fluorine substitution as it is, or may be once transferred to a storage container for storage. Furthermore, fluorine substitution may be performed as a bis (chlorosulfonyl) imidoate by a neutralization reaction, and it may be once stored in a storage container.

中和に用いる化合物としては、カリウム、ナトリウム、リチウム、カルシウムなどのアルカリ金属の水酸化物や炭酸塩などがあるが、中和反応から生じる水を防ぐために、塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化リチウム、塩化カルシウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウムなどのハロゲン化物を用いて脱ハロゲン化水素を行うことが好まししい。   Compounds used for neutralization include hydroxides and carbonates of alkali metals such as potassium, sodium, lithium, and calcium. To prevent water generated from the neutralization reaction, potassium chloride, sodium chloride, lithium chloride, It is preferable to carry out dehydrohalogenation using halides such as calcium chloride, potassium bromide and potassium iodide.

ビス(クロロスルホニル)イミド酸またはビス(クロロスルホニル)イミド酸塩はフッ素置換によってビス(フルオロスルホニル)イミド塩化合物に変換することができる。   Bis (chlorosulfonyl) imidic acid or bis (chlorosulfonyl) imidate can be converted to a bis (fluorosulfonyl) imide salt compound by fluorine substitution.

フッ素置換に使用するフッ化物塩は特に限定されないが、フッ酸、フッ化アンモニウム、金属フッ化物、フッ化第四級アンモニウム塩などのフッ素原子を持つイオン対化合物を例示することができ、特にコストの点から金属フッ化物が好ましく、より好ましくは反応性からLiF、KF、CaF、CsF、RbFである。これらフッ化物塩はよく乾燥させたものを用いるのが好ましく、水分含有量が0.5%以下であることが好ましく、さらには0.2%以下が特に好ましく、0.1%以下であることが最も好ましい。水分が0.5%を超えると、フッ素置換の反応率が低下し、過剰のフッ化物塩を必要とすることからコストが増加する。The fluoride salt used for the fluorine substitution is not particularly limited, but ion pair compounds having a fluorine atom such as hydrofluoric acid, ammonium fluoride, metal fluoride, and quaternary ammonium fluoride salt can be exemplified. From this point, metal fluoride is preferable, and LiF, KF, CaF 2 , CsF, and RbF are more preferable because of reactivity. These fluoride salts are preferably dried well, preferably have a moisture content of 0.5% or less, more preferably 0.2% or less, and 0.1% or less. Is most preferred. If the water content exceeds 0.5%, the reaction rate of the fluorine substitution decreases, and an excessive fluoride salt is required, resulting in an increase in cost.

フッ化物塩の乾燥方法は特に限定されないが、加熱乾燥、熱風乾燥、減圧乾燥、乾燥気体による乾燥などを用いることができる。さらには、フッ素置換に使用する反応容器内で、減圧または過熱などにより直接乾燥を行っても良い。もしくは、有機溶媒へ分散させスラリー状とした後、モレキュラーシーブなどの脱水剤を混合することで乾燥を行っても良い。   The method for drying the fluoride salt is not particularly limited, and heat drying, hot air drying, reduced pressure drying, drying with a dry gas, and the like can be used. Furthermore, you may dry directly by pressure reduction or superheating in the reaction container used for fluorine substitution. Or after dispersing in an organic solvent to form a slurry, drying may be performed by mixing a dehydrating agent such as molecular sieve.

本反応で使用するフッ化物塩の形状は特に限定されないが、表面積が大きいものが好ましい。表面積を大きくする方法としてはスプレードライによる方法や、ビーズミル、ボールミルなどによる機械的な粉砕を例示することができる。このなかでスプレードライしたものが特に好ましい。   The shape of the fluoride salt used in this reaction is not particularly limited, but those having a large surface area are preferred. Examples of the method for increasing the surface area include a spray drying method and a mechanical pulverization method using a bead mill or a ball mill. Of these, those spray-dried are particularly preferred.

これらフッ化物塩は、単独または複数のフッ化物塩を組み合わせて用いることができる。これらフッ化物塩の量は特に限定されるものではないが、ビス(クロロスルホニル)イミド酸1モルに対して3.0〜9.0モルで用いることが好ましい。さらにはコストの点から3.0〜5.0モルで用いることが好ましい。ビス(クロロスルホニル)イミド酸塩1モルに対しては2.0〜6.0モルで用いることが好ましく、コストの点から2.0〜3.0モルで用いることが特に好ましい。   These fluoride salts can be used alone or in combination of a plurality of fluoride salts. Although the amount of these fluoride salts is not particularly limited, it is preferably used in an amount of 3.0 to 9.0 mol with respect to 1 mol of bis (chlorosulfonyl) imidic acid. Furthermore, it is preferable to use at 3.0-5.0 mol from the point of cost. It is preferably used in an amount of 2.0 to 6.0 mol with respect to 1 mol of bis (chlorosulfonyl) imidate, and particularly preferably 2.0 to 3.0 mol in terms of cost.

フッ素置換はビス(クロロスルホニル)イミド酸もしくはビス(クロロスルホニル)イミド酸塩をフッ化物塩と混合することにより実施される。混合方法は特に限定されないが、フッ化物塩との直接混合、フッ化物塩を分散させたスラリーへの混合、フッ化物塩を充填したカラムへの導入などを例示することができる。   Fluorine substitution is carried out by mixing bis (chlorosulfonyl) imidic acid or bis (chlorosulfonyl) imidate with a fluoride salt. The mixing method is not particularly limited, and examples thereof include direct mixing with a fluoride salt, mixing into a slurry in which the fluoride salt is dispersed, introduction into a column packed with fluoride salt, and the like.

フッ素置換では触媒を添加してもよい。添加できる触媒としては特に限定されないが、塩基触媒が特に好ましい。塩基触媒としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ヒドロキシエチルアミン、アニリンなどの一級アミン、ジメチルアミン、メチルエチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジヒドロキシエチルアミン、ピペリジン、ピペラジン、ジフェニルアミンなどの二級アミン、トリメチルアミン、ジエチルメチルアミン、エチルジメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、トリ(ヒドロキシエチル)アミン、メチルピペリジン、ジメチルピペラジンなどの三級アミン、ピリジン、イミダゾール、メチルイミダゾールなどの芳香族アミンが例示され、これらの塩も含まれる。さらには、反応性などの観点から、三級アミン、芳香族アミンが好ましく、コストの点や除去の容易性から、トリエチルアミン、ピリジンが特に好ましい。   In fluorine substitution, a catalyst may be added. The catalyst that can be added is not particularly limited, but a base catalyst is particularly preferable. Base catalysts include primary amines such as ammonia, methylamine, ethylamine, propylamine, hydroxyethylamine, aniline, dimethylamine, methylethylamine, diethylamine, dipropylamine, dibutylamine, dihydroxyethylamine, piperidine, piperazine, and diphenylamine. Tertiary amine, trimethylamine, diethylmethylamine, ethyldimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, tri (hydroxyethyl) amine, tertiary amines such as methylpiperidine, dimethylpiperazine, aromatics such as pyridine, imidazole, methylimidazole Examples are amines, and these salts are also included. Furthermore, a tertiary amine and an aromatic amine are preferable from the viewpoint of reactivity and the like, and triethylamine and pyridine are particularly preferable from the viewpoint of cost and ease of removal.

これら塩基触媒は、単独もしくは複数の塩基触媒を組み合わせて用いることができる。   These base catalysts can be used alone or in combination of a plurality of base catalysts.

塩基触媒は反応溶媒の有無にかかわらず用いることもでき、コストの点からビス(クロロスルホニル)イミド酸もしくはビス(クロロスルホニル)イミド酸塩1モルに対して0.0001〜1.2モルの範囲で添加することが好ましい。   The base catalyst can be used regardless of the presence or absence of a reaction solvent, and in the range of 0.0001 to 1.2 mol per 1 mol of bis (chlorosulfonyl) imidic acid or bis (chlorosulfonyl) imidate from the viewpoint of cost. It is preferable to add at.

フッ素置換は無溶媒もしくは溶媒を添加して実施することができる。   The fluorine substitution can be carried out without a solvent or by adding a solvent.

添加できる溶媒としては、特に限定されないが、ベンゼン、トルエン、キシレン、アニソールなどの芳香族溶媒、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチルなどのエステル溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン溶媒、メチルエチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテル溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール溶媒、アセトニトリル、ニトロメタン、ジメチルスルホシキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、ベンゾニトリルなどの非プロトン性極性溶媒などが例示される。さらに、反応速度および収率の点から非プロトン性極性溶媒およびエステル溶媒、エーテル溶媒が好ましく、コスト、溶媒除去の点から、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、酢酸エチルが特に好ましい。   Solvents that can be added are not particularly limited, but aromatic solvents such as benzene, toluene, xylene, and anisole, ester solvents such as ethyl acetate, propyl acetate, and butyl acetate, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone, methyl Ether solvents such as ethyl ether, diethyl ether, tetrahydrofuran and dioxane, alcohol solvents such as methanol, ethanol, propanol and butanol, aprotic polarities such as acetonitrile, nitromethane, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide and benzonitrile A solvent etc. are illustrated. Furthermore, aprotic polar solvents, ester solvents, and ether solvents are preferable from the viewpoint of reaction rate and yield, and acetonitrile, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dioxane, and ethyl acetate are particularly preferable from the viewpoint of cost and solvent removal. .

これら溶媒は単独もしくは複数の溶媒の混合にて用いることができる。   These solvents can be used alone or as a mixture of a plurality of solvents.

フッ素置換では反応温度は特に限定されないが、5〜100℃の範囲で制御することが好ましく、5〜70℃の範囲がさらに好ましい。反応温度が5℃未満となると、反応速度が遅くなり、反応時間を要する。反応温度が100℃を超えると着色が大きくなり、純度と収率が低下する。   In fluorine substitution, the reaction temperature is not particularly limited, but it is preferably controlled in the range of 5 to 100 ° C, more preferably in the range of 5 to 70 ° C. When the reaction temperature is less than 5 ° C., the reaction rate becomes slow and a reaction time is required. When reaction temperature exceeds 100 degreeC, coloring will become large and purity and a yield will fall.

また、フッ素置換では水分の混入を防ぐことが好ましい。水分の混入を防ぐ方法としては特に限定されないが、密閉状態での反応を実施するか、乾燥気体を反応容器に導入する方法を用いることができる。使用できる乾燥気体としては、乾燥空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素などが例示され、水分が0.5%以下であることが好ましく、さらには水分が0.1%以下であることが好ましい。乾燥気体の水分が0.5%を超えると収率と純度が低下する。   In addition, it is preferable to prevent moisture from being mixed in the fluorine substitution. Although it does not specifically limit as a method of preventing mixing of water | moisture content, The method of implementing reaction in a sealed state or introduce | transducing dry gas into a reaction container can be used. Examples of the dry gas that can be used include dry air, nitrogen, argon, helium, carbon dioxide, and the like. The moisture is preferably 0.5% or less, and more preferably 0.1% or less. . If the moisture content of the dry gas exceeds 0.5%, the yield and purity are lowered.

反応により得られるビス(フルオロスルホニル)イミド酸塩はそのまま用いることもできる。また、精製によりさらに純度を高めても良い。   The bis (fluorosulfonyl) imido acid salt obtained by the reaction can be used as it is. Further, the purity may be further increased by purification.

精製の方法としては特に限定されないが、溶媒を用いた再沈、または再結晶、ビス(フルオロスルホニル)イミド酸の蒸留などを例示することができる。   Although it does not specifically limit as a purification method, Reprecipitation using a solvent or recrystallization, distillation of bis (fluorosulfonyl) imido acid, etc. can be illustrated.

以下に実施例を述べるが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

参考例1
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を50℃の加熱乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の水分は1500ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)38g(0.33モル)を仕込み、三塩化リン(和光純薬製 純度99%以上)106g(0.77モル)をゆっくりと滴下し、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入した。次いで、容器を4時間かけて110℃まで昇温し、10時間反応温度を維持したのち、室温まで冷却し、ビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−1を90g得た。
[ Reference Example 1 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% or more) was dried with a heat dryer at 50 ° C. for 1 hour, and the water content after drying was 1500 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid and chlorosulfonic acid (sum) 38 g (0.33 mol) with a purity of 97% or more manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd., and 106 g (0.77 mol) of phosphorus trichloride (99% or more with a purity of Wako Pure Chemical Industries) were slowly added dropwise, and dry nitrogen (dew point -60 C. or less) was introduced at 0.02 liter / min for 60 minutes. The vessel was then heated to 110 ° C. over 4 hours and maintained at the reaction temperature for 10 hours, and then cooled to room temperature, yielding 90 g of reactant A-1 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃、1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppm以下になったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)90g(1.55モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が100ppm以下になったアセトニトリル(和光純薬製 純度99%以上)1000g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppm以下になったトリエチルアミン(和光純薬製 純度98%以上)6g(0.06モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながら90gの反応物A−1を2時間かけて滴下したのち、温度25℃に48時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮した後、さらに60℃でエタノールに溶解し、冷却して生じた白色の結晶を35gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が2.5ppmであり、収率は52%であった。Next, 90 g (1.55 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content became 200 ppm or less by drying at 60 ° C. and 1.3 kPa for 3 hours and water by drying with molecular sieve 1000 g of acetonitrile (purity 99% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with a water content of 100 ppm or less, and 6 g (0.06 mol) of triethylamine (purity 98% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dried with molecular sieves and having a water content of 500 ppm or less. The flask was placed in a 2 liter flask, a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, and a heating device were set, and dry nitrogen (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 90 g of the reactant A-1 was dropped over 2 hours while cooling the solution, and then kept at a temperature of 25 ° C. for 48 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated, and further dissolved in ethanol at 60 ° C. and cooled to obtain 35 g of white crystals. The resulting white crystals infrared spectroscopy results 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity chlorine Was 2.5 ppm, and the yield was 52%.

参考例2
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を室温で1.6kPaの減圧下で8時間乾燥し、乾燥後の水分は600ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)38g(0.33モル)を仕込み、五塩化リン(和光純薬製 純度99%以上)130g(0.61モル)をゆっくりと滴下し、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入した。次いで、容器を4時間かけて110℃まで昇温し、この反応温度を16時間維持したのち、室温まで冷却し、ビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−2を115g得た。
[ Reference Example 2 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% or more) was dried at room temperature under a reduced pressure of 1.6 kPa for 8 hours, and the water content after drying was 600 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid and chlorosulfonic acid (sum) 38 g (0.33 mol) with a purity of 97% or more manufactured by Koyo Pure Chemical Co., Ltd., and 130 g (0.61 mol) of phosphorus pentachloride (99% or more of purity manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) are slowly added dropwise to dry nitrogen (dew point -60 C. or less) was introduced at 0.02 liter / min for 60 minutes. Next, the temperature of the vessel was raised to 110 ° C. over 4 hours, and after maintaining this reaction temperature for 16 hours, the vessel was cooled to room temperature to obtain 115 g of reactant A-2 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃において1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppm以下になったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)90g(1.55モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が100ppm以下になったジオキサン(和光純薬製 純度99%以上)1100g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppm以下になったトリエチルアミン(和光純薬製 純度98%以上)8g(0.08モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながら115gの反応物A−2を2時間かけて滴下したのち、温度25℃に48時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮を行い、さらに60℃でエタノールに溶解し、冷却して生じた白色の結晶40gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が15.2ppmであり、収率は59%であった。Next, 90 g (1.55 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content was reduced to 200 ppm or less by drying at 1.3 kPa at 60 ° C. for 3 hours and water was dried by molecular sieve. 1100 g of dioxane (purity 99% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with a water content of 100 ppm or less, 8 g (0.08 mol) of triethylamine (purity 98% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dried with molecular sieves and having a water content of 500 ppm or less. The flask was placed in a 2 liter flask, a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, and a heating device were set, and dry nitrogen (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 115 g of reactant A-2 was added dropwise over 2 hours while cooling the solution, and then maintained at a temperature of 25 ° C. for 48 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated, further dissolved in ethanol at 60 ° C., and cooled to obtain 40 g of white crystals. The resulting white crystals infrared spectroscopy results 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity chlorine Was 15.2 ppm and the yield was 59%.

[実施例
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を50℃の加熱乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の水分は1500ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)35g(0.30モル)を仕込み、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)146g(1.08モル)を添加し、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入した。次いで、容器を8時間かけて130℃まで昇温し、4時間反応温度を維持したのち、室温まで冷却し、ビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−3を65g得た。
[Example 1 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% or more) was dried with a heat dryer at 50 ° C. for 1 hour, and the water content after drying was 1500 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid and chlorosulfonic acid (sum) 35 g (0.30 mol) with a purity of 97% or more, manufactured by Kojun Pharmaceutical Co., Ltd., 146 g (1.08 mol) of thionyl chloride (95% or more of purity manufactured by Wako Pure Chemical Industries) were added, and dry nitrogen (dew point -60 ° C or less) Was introduced at 0.02 liter / min for 60 minutes. The vessel was then heated to 130 ° C. over 8 hours and maintained at the reaction temperature for 4 hours, and then cooled to room temperature, yielding 65 g of reactant A-3 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃および1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppm以下になったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)65g(1.12モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が300ppm以下になったアセトニトリル(和光純薬製 純度99%以上)1000g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppm以下になったトリエチルアミン(和光純薬製 純度98%以上)2g(0.02モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながら65gの反応物A−3を2時間かけて滴下したのち、温度40℃に8時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮を行い、白色の結晶62gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果、845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が1.5ppmであり、収率は92%であった。Next, 65 g (1.12 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content was reduced to 200 ppm or less by drying at 60 ° C. and 1.3 kPa for 3 hours, and water by drying with molecular sieves. 1000 g of acetonitrile (purity 99% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) with a water content of 300 ppm or less, and 2 g (0.02 mol) of triethylamine (purity 98% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dried with molecular sieves and having a water content of 500 ppm or less. The flask was placed in a 2 liter flask, a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, and a heating device were set, and dry nitrogen (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 65 g of the reaction product A-3 was dropped over 2 hours while cooling the solution, and then kept at a temperature of 40 ° C. for 8 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated to obtain 62 g of white crystals. The resulting white crystals result of infrared spectrum analysis, 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity Chlorine was 1.5 ppm and the yield was 92%.

参考例3
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を50℃の加熱乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の水分は1500ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)36g(0.31モル)を仕込み、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)88g(0.65モル)、トリエチルアミン0.2g(0.002モル)を添加し、乾燥アルゴン(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入した。次いで、容器を8時間かけて105℃まで昇温し、反応温度を12時間維持したのち、室温まで冷却し、ビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−4を63g得た。
[ Reference Example 3 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% or more) was dried with a heat dryer at 50 ° C. for 1 hour, and the water content after drying was 1500 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid and chlorosulfonic acid (sum) 36 g (0.31 mol) of Koyo Pure Chemical Co., Ltd. with a purity of 97% or higher) were added, and 88 g (0.65 mol) of thionyl chloride (95% or higher purity of Wako Pure Chemical Industries) and 0.2 g (0.002 mol) of triethylamine were added. Then, dry argon (dew point −60 ° C. or lower) was introduced at 0.02 liter / min for 60 minutes. Next, the temperature of the vessel was raised to 105 ° C. over 8 hours, and the reaction temperature was maintained for 12 hours. Then, the vessel was cooled to room temperature to obtain 63 g of a reactant A-4 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃および1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppm以下になったフッ化リチウム(和光純薬製 純度98%以上)72g(1.24モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が300ppm以下になった酢酸エチル(和光純薬製 純度99%以上)1000g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppm以下になったトリエチルアミン(和光純薬製 純度98%以上)2g(0.02モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥アルゴン(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながら61gの反応物A−3を2時間かけて滴下したのち、25℃に20時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮を行い、エタノールに溶解し、塩化メチレンに沈殿させて白色の結晶52gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果、845cm−1、1192cm−1、1385cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドリチウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が5.3ppmであり、収率は77%であった。Next, by drying at 60 ° C. and 1.3 kPa for 3 hours with 72 g (1.24 mol) of lithium fluoride (purity 98% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content became 200 ppm or less, and molecular sieve 1000 g of ethyl acetate (purity 99% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) with a water content of 300 ppm or less, 2 g (0.02 mol) of triethylamine (purity 98% or more, manufactured by Wako Pure Chemical) after drying with molecular sieves, the water content was 500 ppm or less ) Was placed in a 2 liter flask, a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, and a heating device were set, and dry argon (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 61 g of the reactant A-3 was dropped over 2 hours while cooling the solution, and then kept at 25 ° C. for 20 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated, dissolved in ethanol, and precipitated in methylene chloride to obtain 52 g of white crystals. The resulting white crystals result of infrared spectrum analysis, 845cm -1, 1192cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1385Cm -1 and bis (fluorosulfonyl) imide lithium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity Chlorine was 5.3 ppm and the yield was 77%.

参考例4
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を50℃の加熱乾燥機で1時間乾燥し、乾燥後の水分は1500ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)100g(0.74モル)を仕込み50℃に加熱しながらクロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)36g(0.31モル)を滴下し、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入した。次いで、容器を8時間かけて100℃まで昇温し、12時間反応温度を維持したのち、室温まで冷却しビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−5を60g得た。
[ Reference Example 4 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.5% or more) was dried with a heat dryer at 50 ° C. for 1 hour, and the water content after drying was 1500 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid, thionyl chloride (Wako Pure) Chlorosulfonic acid (Wako Pure Chemicals purity 97% or more) 36 g (0.31 mol) was added dropwise while charging 100 g (0.74 mol) of pharmaceutical product purity 95% or more) and heating to 50 ° C., and dry nitrogen (dew point) −60 ° C. or less) was introduced at 0.02 liter / minute for 60 minutes. Next, the temperature of the vessel was raised to 100 ° C. over 8 hours, and after maintaining the reaction temperature for 12 hours, the vessel was cooled to room temperature to obtain 60 g of a reactant A-5 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、室温で10mmHgで3時間乾燥することで水分が1500ppm以下になったフッ化アンモニウム(和光純薬製 純度95%以上)12g(0.31モル)をアセトニトリル200gに溶解し、反応物A−5を中和した。さらに、60℃において1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppmになったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)40g(0.69モル)、モレキュラーシーブにより乾燥することで水分が300ppm以下になったアセトニトリル(和光純薬製 純度99%以上)2000gを2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥アルゴン(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながら中和した反応物A−5を2時間かけて滴下したのち、室温に20時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮を行い白色の結晶54gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が6.5ppmであり、収率は80%であった。Subsequently, 12 g (0.31 mol) of ammonium fluoride (purity 95% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content was reduced to 1500 ppm or less by drying at 10 mmHg for 3 hours at room temperature was dissolved in 200 g of acetonitrile, and the reaction product A- 5 was neutralized. Furthermore, 40 g (0.69 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content became 200 ppm by drying at 1.3 kPa for 3 hours at 60 ° C., and moisture by drying with molecular sieve. Add 2000 g of acetonitrile (purity 99% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) to 300 ppm or less into a 2 liter flask, set a reflux condenser, thermometer, stirrer, and heating device, and dry argon (dew point -60 ° C or less) Was introduced at 0.05 liter / min. Next, the reaction product A-5, which was neutralized while cooling the solution, was added dropwise over 2 hours, and then kept at room temperature for 20 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated to obtain 54 g of white crystals. The resulting white crystals infrared spectroscopy results 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity chlorine Was 6.5 ppm, and the yield was 80%.

[実施例
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を60℃の減圧乾燥機で1.3kPaまで減圧した状態で3時間乾燥し、乾燥後の水分は150ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた500mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)88g(0.65モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)36g(0.31モル)を仕込み、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で60分導入した。次いで、容器を8時間かけて130℃まで昇温し、1時間反応温度を維持したのち、室温まで冷却しビス(クロロスルホニル)イミド酸65gを得た。
[Example 2 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (purity 99.5% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dried for 3 hours under a reduced pressure of 1.3 kPa with a vacuum dryer at 60 ° C., and the water content after drying was 150 ppm. It was. A 500 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid, thionyl chloride (Wako Pure) 88 g (0.65 mol) of drug product purity 95% or more and 36 g (0.31 mol) of chlorosulfonic acid (purity 97% or more product of Wako Pure Chemical Industries) were charged, and dry nitrogen (dew point -60 ° C. or less) was set to 0.00. Introduced at 05 liters / minute for 60 minutes. Next, the temperature of the container was raised to 130 ° C. over 8 hours, and after maintaining the reaction temperature for 1 hour, it was cooled to room temperature to obtain 65 g of bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃において1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppmになったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)72g(1.24モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が100ppmになったアセトニトリル(和光純薬製 純度99%以上)1500g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppmになったピリジン(和光純薬製 純度99%以上)1g(0.01モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで、溶液を冷却しながらビス(クロロスルホニル)イミド酸65gを2時間かけて滴下したのち、温度40℃に12時間保持した。その後、反応液をろ過、濃縮することで白色の結晶61gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果、845cm−1、1188cm−1、1382cm−1などの吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、電磁誘導プラズマ発光分析(ICP分析)の結果、不純物の塩素が55ppmであり、収率は96%であった。Next, 72 g (1.24 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content became 200 ppm by drying at 1.3 kPa for 3 hours at 60 ° C. and the molecular sieve were used to dry the water. 1 liter (0.01 mol) of pyridine (purity 99% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) having a moisture content of 500 ppm after being dried with molecular sieves and 1500 g of acetonitrile (purity 99% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries) The flask was placed, a reflux condenser, a thermometer, a stirring device, and a heating device were set, and dry nitrogen (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 65 g of bis (chlorosulfonyl) imidic acid was added dropwise over 2 hours while cooling the solution, and then kept at a temperature of 40 ° C. for 12 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated to obtain 61 g of white crystals. The resulting white crystals result of infrared spectrum analysis, 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectra of such 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, electromagnetic induction plasma emission analysis (ICP analysis) As a result, the impurity chlorine was 55 ppm, and the yield was 96%.

参考例5
スルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を室温下に6.7kPaで1時間乾燥し、乾燥後の水分は3000ppmであった。還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコを加熱乾燥し室温に冷却した後、乾燥したスルファミン酸30g(0.31モル)、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)150g(1.11モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)40g(0.34モル)を滴下し、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で導入した後、トリエチルアミンを1g(0.03モル)添加した。次いで、容器を12時間かけて140℃まで昇温し、1時間反応温度を維持したのち、室温まで冷却し、ビス(クロロスルホニル)イミド酸を含む反応物A−7を60g得た。
[ Reference Example 5 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (purity 99.5% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dried at 6.7 kPa for 1 hour at room temperature, and the moisture after drying was 3000 ppm. A 300 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube was dried by heating and cooled to room temperature, and then 30 g (0.31 mol) of dried sulfamic acid, thionyl chloride (Wako Pure) 150 g (1.11 mol) of purity 95% or more manufactured by Yakuhin, 40 g (0.34 mol) of chlorosulfonic acid (purity 97% or more by Wako Pure Chemical Industries) were added dropwise, and dry nitrogen (dew point -60 ° C or less) was 0. After introduction at 0.02 liter / min, 1 g (0.03 mol) of triethylamine was added. Next, the vessel was heated to 140 ° C. over 12 hours and maintained at the reaction temperature for 1 hour, and then cooled to room temperature to obtain 60 g of a reactant A-7 containing bis (chlorosulfonyl) imidic acid.

次いで、60℃において1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppmになったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)160g(2.75モル)の粉体を攪拌しながら乾燥窒素中で反応物A−7を2時間かけて滴下し混合した。次に反応物を0.05g(0.0006モル)のピリジンを含むアセトニトリル(和光純薬製 純度99%以上)2000gで洗浄し、ろ液をろ過、濃縮を行い白色の結晶50gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、誘導結合高周波プラズマ発光分析の結果、不純物の塩素が2.5ppmであり、収率は81%であった。Next, 160 g (2.75 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content was 200 ppm by drying at 1.3 kPa for 3 hours at 60 ° C. was stirred in dry nitrogen. The reaction product A-7 was added dropwise over 2 hours and mixed. Next, the reaction product was washed with 2000 g of acetonitrile (0.05% or more by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) containing 0.05 g (0.0006 mol) of pyridine, and the filtrate was filtered and concentrated to obtain 50 g of white crystals. The resulting white crystals infrared spectroscopy results 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, inductively coupled plasma emission spectrometry results, the impurity chlorine Was 2.5 ppm and the yield was 81%.

[実施例
還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた300mlのフラスコにスルファミン酸(和光純薬製 純度99.5%以上)30g(0.31モル)を50g、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)100g(0.74モル)、クロロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)36g(0.31モル)を仕込み、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.02リットル/分で60分導入し、次いで、容器を6時間かけて120℃まで昇温し、4時間120℃を維持した。その後、反応物を冷却し、塩化カリウム(和光純薬製 純度99.5%以上)を30g(0.4モル)加え、塩酸ガスを追い出し、ビス(クロロスルホニル)イミドカリウムを含む反応物A−8を70g得た。
[Example 3 ]
30 g (0.31 mol) of sulfamic acid (purity 99.5% or more, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 50 g, thionyl chloride in a 300 ml flask equipped with a reflux condenser, thermometer, stirring device, heating device, and dry gas introduction tube (Wako Pure Chemicals purity 95% or more) 100g (0.74mol), chlorosulfonic acid (Wako Pure Chemicals purity 97% or more) 36g (0.31mol) was charged, dry nitrogen (dew point -60 ℃ or less) Was introduced at 0.02 liter / min for 60 minutes, and then the vessel was heated to 120 ° C. over 6 hours and maintained at 120 ° C. for 4 hours. Thereafter, the reaction product is cooled, 30 g (0.4 mol) of potassium chloride (purity 99.5% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is added, hydrochloric acid gas is driven off, and the reaction product A- containing potassium bis (chlorosulfonyl) imide is added. 70 g of 8 was obtained.

次いで、60℃において1.3kPaで3時間乾燥することで水分が200ppmになったフッ化カリウム(和光純薬製 スプレードライ品)72g(1.24モル)とモレキュラーシーブにより乾燥することで水分が100ppmになった酢酸エチル(和光純薬製 純度99%以上)1500g、モレキュラーシーブで乾燥し水分が500ppmになったピリジン(和光純薬製 純度99%以上)1g(0.01モル)を2リットルのフラスコにいれ、還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置をセットし、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入した。次いで溶液を冷却しながらビス(クロロスルホニル)イミド酸65gを2時間かけて滴下したのち、温度60℃に6時間保持した。その後、反応液をろ過・濃縮することで白色の結晶61gを得た。得られた白色結晶は赤外スペクトル分析の結果、845cm−1、1188cm−1、1382cm−1など吸収スペクトルからビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムと同定され、電磁誘導プラズマ発光分析(ICP分析)の結果、不純物の塩素が55ppmであり、収率は95%であった。Next, 72 g (1.24 mol) of potassium fluoride (spray-dried product manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) whose water content became 200 ppm by drying at 1.3 kPa for 3 hours at 60 ° C. and the molecular sieve were used to dry the water. 2 liters of 1,500 g of ethyl acetate (purity 99% or higher, manufactured by Wako Pure Chemical), 100 ppm, and 1 g (0.01 mole) of pyridine (purified 99% or higher, manufactured by Wako Pure Chemical), dried with molecular sieves and having a water content of 500 ppm The reflux condenser, thermometer, stirring device, and heating device were set, and dry nitrogen (dew point: −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min. Next, 65 g of bis (chlorosulfonyl) imidic acid was added dropwise over 2 hours while cooling the solution, and then the temperature was maintained at 60 ° C. for 6 hours. Thereafter, the reaction solution was filtered and concentrated to obtain 61 g of white crystals. The resulting white crystals result of infrared spectrum analysis, 845cm -1, 1188cm -1, identified from the absorption spectrum, etc. 1382Cm -1 bis and (fluorosulfonyl) imide potassium, the result of electromagnetic induction plasma emission spectrometry (ICP analysis) The impurity chlorine was 55 ppm, and the yield was 95%.

[比較例1]
還流冷却管、温度計、攪拌装置、加熱装置、乾燥気体導入管を備えた200mlのフラスコに、尿素(和光純薬製 純度99%以上)6g(0.10モル)、塩化チオニル(和光純薬製 純度95%以上)50g(0.41モル)を仕込み、フルオロスルホン酸(和光純薬製 純度97%以上)40g(0.40モル)を取り扱いに注意しながら滴下した。滴下終了後、乾燥窒素(露点−60℃以下)を0.05リットル/分で導入し、ゆっくりと110℃まで昇温し、4時間110℃を維持し、反応物B−1を得た。
[Comparative Example 1]
In a 200 ml flask equipped with a reflux condenser, a thermometer, a stirrer, a heating device, and a dry gas introduction tube, 6 g (0.10 mol) of urea (purity 99% or more manufactured by Wako Pure Chemical Industries), thionyl chloride (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 50 g (0.41 mol) (purity 95% or higher) was charged, and 40 g (0.40 mol) of fluorosulfonic acid (purity 97% or higher, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added dropwise with care in handling. After completion of the dropwise addition, dry nitrogen (dew point −60 ° C. or lower) was introduced at 0.05 liter / min, the temperature was slowly raised to 110 ° C., and maintained at 110 ° C. for 4 hours to obtain a reaction product B-1.

次いで、粉砕したフッ化カリウム(35g、0.47モル)を500mlのフラスコに入れ、塩化メチレン200mlを添加し、反応物B−1を塩化メチレン100mlに溶解し、フラスコ内へ添加した。混合物は3時間室温で攪拌した後、溶媒を留去させながら150℃まで加熱した。冷却後、フラスコ内の乾固物のIRスペクトルを測定したが、ビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムのピークが認められた。この乾固物にテトラヒドロフランを100ml加え、濾過した後、塩化メチレンに滴下して濃褐色の固形物17g得た。この結晶はIRスペクトルよりビス(フルオロスルホニル)イミドカリウムを含む混合物であることが分った。IRスペクトルの845cm−1、1188cm−1のピークとその他の不純物のピークより類推して純度は50%以下と推察され、収率はおよそ30%以下と推察された。Next, pulverized potassium fluoride (35 g, 0.47 mol) was placed in a 500 ml flask, 200 ml of methylene chloride was added, and the reaction product B-1 was dissolved in 100 ml of methylene chloride and added into the flask. The mixture was stirred for 3 hours at room temperature and then heated to 150 ° C. while distilling off the solvent. After cooling, the IR spectrum of the dried product in the flask was measured, and a peak of potassium bis (fluorosulfonyl) imide was observed. 100 ml of tetrahydrofuran was added to the dried solid, filtered, and then added dropwise to methylene chloride to obtain 17 g of a dark brown solid. This crystal was found to be a mixture containing potassium bis (fluorosulfonyl) imide from the IR spectrum. The IR spectrum 845cm -1, purity by analogy from the peak and the peak of the other impurities 1188Cm -1 is estimated to less than 50%, and the yield was estimated to about 30% or less.

本発明によるビス(フルオロスルホニル)イミド化合物の活用例としては、電池電解質やイオン性液体などのデバイス材料、医薬中間体などの製造、潤滑油や熱媒などの応用が挙げられる。   Examples of utilization of the bis (fluorosulfonyl) imide compound according to the present invention include device materials such as battery electrolytes and ionic liquids, production of pharmaceutical intermediates, and applications such as lubricating oil and heat medium.

Claims (2)

スルファミン酸、クロロスルホン酸およびハロゲン化剤より得られるビス(クロロスルホニル)イミドアニオン化合物を、フッ化物塩を用いてフッ素置換する反応を含むビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物の製造方法であって、
前記クロロスルホン酸をスルファミン酸1モルに対して0.95〜1.05モル使用し、
前記ハロゲン化剤をスルファミン酸1モルに対して2.0〜4.0モル使用し、
前記ビス(クロロスルホニル)イミドアニオン化合物をフッ素置換する反応において、フッ化物塩としてフッ化カリウムを、ビス(クロロスルホニル)イミド酸1モルに対して3.0〜4.0モル使用し、又はビス(クロロスルホニル)イミド酸塩1モルに対して2.0〜4.0モル使用し、塩基触媒として窒素含有化合物をビス(クロロスルホニル)イミド酸又はビス(クロロスルホニル)イミド酸塩1モルに対し0.03〜0.06モル使用する
ことを特徴とする、ビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物の製造方法。
A method for producing a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound comprising a reaction of fluorinating a bis (chlorosulfonyl) imide anion compound obtained from sulfamic acid, chlorosulfonic acid and a halogenating agent with a fluoride salt,
0.95 to 1.05 mol of the chlorosulfonic acid is used per 1 mol of sulfamic acid,
The halogenating agent is used in an amount of 2.0 to 4.0 mol with respect to 1 mol of sulfamic acid,
In the reaction of substituting the bis (chlorosulfonyl) imide anion compound with fluorine, 3.0 to 4.0 mol of potassium fluoride is used as a fluoride salt with respect to 1 mol of bis (chlorosulfonyl) imidic acid, or bis Using 2.0 to 4.0 moles per mole of (chlorosulfonyl) imidoate, and using a nitrogen-containing compound as a base catalyst for 1 mole of bis (chlorosulfonyl) imidic acid or bis (chlorosulfonyl) imidate A method for producing a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound, characterized by using 0.03 to 0.06 mol.
前記ビス(クロロスルホニル)イミドアニオン化合物をフッ素置換する反応において、溶媒として、アセトニトリル、N,N−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジオキサン、及び酢酸エチルから選択される1種又は2種以上を使用し、かつ反応温度を5〜70℃とする
ことを特徴とする、請求項1に記載のビス(フルオロスルホニル)イミドアニオン化合物の製造方法。
In the reaction of substituting the bis (chlorosulfonyl) imide anion compound with fluorine, one or more selected from acetonitrile, N, N-dimethylformamide, tetrahydrofuran, dioxane, and ethyl acetate are used as a solvent, and The method for producing a bis (fluorosulfonyl) imide anion compound according to claim 1, wherein the reaction temperature is 5 to 70 ° C.
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