JP5463140B2 - イオン液体の製造方法 - Google Patents
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Description
大野弘幸監修「イオン性液体」シーエムシー出版(2003年)
で示される化合物を混合する水分除去工程を含むことを特徴としている。
本発明に係るイオン液体の製造方法の一実施形態について以下に説明する。
イオン液体は、イオン性液体、イオン性流体または常温溶融塩とも称される組成物であり、具体的には、カチオン部位とアニオン部位とを組み合わせてなる溶融塩を主成分とする組成物である。なお、本明細書等における「主成分」とは、組成物に含まれる全成分のうち、50質量%を越える成分であることを意味しており、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい。
本発明に係るイオン液体の製造方法は、溶融塩を含む溶融塩液から水分を除去する水分除去工程を包含している。また、本発明に係るイオン液体の製造方法は、溶融塩液を合成する合成工程、および水分除去工程で得られた混合物を精製する精製工程を包含している。これらの工程について、以下にそれぞれ説明する。
合成工程は、カチオン部位とアニオン部位とを組み合わせてなる溶融塩を合成する工程であり、従来公知の合成方法を用いることができる。溶融塩の合成方法として、具体的には、アニオン交換法、酸エステル法、および中和法などを挙げることができる。これらの中でも、合成できる溶融塩の種類が多く、工業的に製造することができる観点からアニオン交換法を用いることが好ましい。
水分除去工程は、溶融塩を含む溶融塩液中に含まれる水分を除去する工程である。水分除去工程においては、上記合成工程において溶融塩を合成することによって得られた溶融塩液中から水分を除去してもよい。上述したように、イオン液体中に水分が多く含まれていると、イオン液体の物性に影響を及ぼし、イオン液体を反応溶媒として用いる場合には、例えば、触媒金属に配位することによって、反応速度に影響を及ぼすなど、その反応性に問題が生じ、電解液として用いる場合には、副生成物が発生し、製品の劣化を引き起こす要因となる。
精製工程は、水分除去工程において生成したエステルまたはケトンおよびアルコールを、水分除去工程により得られた混合物から除去する工程である。
次に、本発明に好適に製造できるイオン液体について以下に説明する。
本発明に係る製造方法によって製造できるイオン液体のカチオン部位の構造は、鎖式構造であってもよく、環式構造であってもよい。
本発明の製造方法によって製造できるイオン液体のアニオン部位は、ハロゲン化物イオン、トリフラートアニオン、テトラフルオロボラートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、硝酸イオン、硫酸イオン、N(CF3SO2)2−、N(CN)2−、C(CN)3−、CH3OSO3−、または(C2H5)2PO4−、N(C2F5SO2)2−、N(CF3CO)2−、N(CF3SO2)(CF3CO)−、N(FSO2)2−またはCF3COO−であることが好ましく、N(CF3SO2)2−、N(CN)2−、テトラフルオロボラートアニオンまたはヘキサフルオロホスフェートアニオンであることがより好ましく、N(CN)2−であることがさらに好ましい。
(カチオン部位を含む塩の合成)
200mlの四つ口フラスコに1−メチルイミダゾール(1-Methylimidazole)16.42g(0.200mol)、1−クロロブタン(1-Chlorobutane)20.37g(0.220mol)、およびトルエン(Toluene)10.00gを仕込み、還流(約106℃)で17時間撹拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した後、超純水30.00gを仕込み、水冷にてさらに室温まで冷却した。
分液操作後、下層の水層に、96%ジシアナミドナトリウム(Sodium dicyanamide;NaDCA)18.55g(0.200mol)、超純水70.00gを添加し、室温にて3時間撹拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、反応液を200mlナスフラスコに移し、60℃、20mmHgにて2.5時間、減圧濃縮し、水を除去することによって、[BMIm]DCAを溶媒とする白色スラリーを得た。
次に、得られた白色スラリーにクロロホルム(Chloroform)20.40gを添加し、約0〜5℃まで冷却した後、30分間撹拌し、副生塩である塩化ナトリウム(Sodium chloride)および未反応のジシアナミドナトリウムを晶析熟成した。熟成終了後、内径55mmのブフナーロートを用いてろ過し、得られた結晶をクロロホルム(60.20g)にて洗浄した。ろ過によって得られたろ液は、200mlナスフラスコに移し、50℃、20mmHgで2時間、減圧濃縮し、クロロホルムを除去した。得られた濃縮液に、クロロホルム50.00gを添加し、約0〜5℃まで冷却した後、30分間撹拌することによって再度晶析熟成した後、ろ過した。ろ過によって得られた結晶をクロロホルム(34.50g)にて洗浄した。ろ過によって得られたろ液は、200mlナスフラスコに移し、50℃、20mmHgで1時間、減圧濃縮した後、さらに50℃、1〜2mmHgで1時間、減圧濃縮した。
得られた濃縮液に、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)4.81g(0.040mol)を添加し、80℃で3時間撹拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、50℃、20mmHgで30分間、減圧濃縮した。濃縮液を、さらに60℃、1〜2mmHgで2時間減圧濃縮し、目的物であるN−メチル−N’−ブチルイミダゾールジシアナミド(N-methyl-N’-butyl imidazolium dicyanamide;[BMIm]DCA)を収率90.4%(37.1g;0.181mol)で得た。なお、得られた[BMIm]DCAは、微黄色の液体であり、[BMIm]DCA中の塩化物イオン(Cl−)濃度は、2.66%であった。
[BMIm]DCAの含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。
(カチオン部位を含む塩の合成)
[BMIm]Clは、実施例1と同様の方法を用いて合成した。
60℃、20mmHgにて2時間、減圧濃縮した以外は、実施例1と同様にして[BMIm]DCAを溶媒とする白色スラリーを得た。
次に、得られた白色スラリーにアセトン(Acetone)60.00gを添加し、約0〜5℃まで冷却した後、30分間撹拌し、副生塩である塩化ナトリウム(Sodium chloride)および未反応のジシアナミドナトリウムを晶析熟成した。熟成終了後、内径55mmのブフナーロートを用いてろ過し、得られた結晶をアセトン(30.00g)にて洗浄した。ろ過によって得られたろ液は、200mlナスフラスコに移し、50℃、20mmHgで1時間、減圧濃縮した後、さらに50℃、1〜2mmHgで1時間、減圧濃縮した。
得られた濃縮液に、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)4.81g(0.040mol)を添加し、80℃で3時間撹拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、50℃、20mmHgで30分間、減圧濃縮した。濃縮液を、さらに60℃、1〜2mmHgで2時間減圧濃縮し、目的物であるN−メチル−N’−ブチルイミダゾールジシアナミド(N-methyl-N’-butyl imidazolium dicyanamide;[BMIm]DCA)を収率97.2%(39.9g;0.194mol)で得た。なお、得られた[BMIm]DCAは、微黄色の液体であり、[BMIm]DCA中の塩化物イオン(Cl−)濃度は、0.16%であった。
[BMIm]DCAの含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。
(カオチン部位を含む塩の合成)
500mlの四つ口フラスコに、1−メチルイミダゾール(1-Methylimidazole)151.9g(1.850mol)、1−クロロブタン(1-Chlorobutane)188.4g(2.035mol)、およびトルエン(Toluene)80.0gを仕込み、還流(約106℃)にて25時間攪拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した後、超純水100.0gを仕込み、水冷にてさらに室温まで冷却した。
分液操作後、下層の水層を1000ml四つ口フラスコに移し、テトラフルオロホウ酸ナトリウム(sodium tetrafluoroborate)223.4g(2.035mol)、超純水250.0gを仕込み、室温にて1時間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、分液操作にて下層の水層を除去した。上層に超純水50.0gを仕込み、30分攪拌した。攪拌後、反応液はエマルジョンを形成したため、そのまま濾過を行い、アセトン(Acetone)50.0gを用いて500mlナスフラスコへ移し、60℃ 20mmHgにて3.5時間、減圧濃縮し、水およびアセトンを留去することによって、N−メチル−N’−ブチルイミダゾールテトラフルオロボレート(N-methyl-N’-butyl imidazolium Tetrafluoroborate;[BMIm]BF4)を溶媒とする淡黄色スラリーを得た。
次に、得られた淡黄色スラリーに、アセトン100.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化ナトリウム(Sodium chloride)、および未反応物であるテトラフルオロホウ酸ナトリウムを晶析熟成した。熟成終了後、内径55mmのブフナーロートを用いて濾過し、得られた結晶をアセトン70.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、500mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて3時間減圧濃縮し、目的物である[BMIm]BF4を含む濃縮液379.8gを得た。この濃縮液の含水率は0.1284%(1284ppm)であった。
得られた濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソ蟻酸メチル(Methyl orthoformate;OFM)0.45g(0.00428mol)を仕込み、80℃にて4時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、OFMが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、蟻酸メチル(Methyl formate)および未反応のOFMを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。OFM添加後の含水率は、0.0112%(112ppm)であった。また、メタノール、蟻酸メチルおよび未反応のOFMの濃縮後の含水率は0.0066%(66ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソ蟻酸n−プロピル(n-Propyl orthoformate;OFNP)0.81g(0.00428mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、OFNPが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、蟻酸n−プロピル(n-Propyl formate)および未反応のOFNPを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。OFNP添加後の含水率は0.0037%(37ppm)であった。また、メタノール、蟻酸n−プロピルおよび未反応のOFNPの濃縮後の含水率は0.0046%(46ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソ酢酸エチル(Ethyl orthoacetate;EOA)0.69g(0.00425mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、EOAが水によって加水分解されて生成したエタノール(Ethanol)、酢酸エチル(Ethyl acetate)および未反応のEOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。EOA添加後の含水率は0.0042%(42ppm)であった。また、エタノール、酢酸エチルおよび未反応のEOAの濃縮後の含水率は0.0031%(31ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソ酪酸メチル(Methyl ortho n-butyrate;MOB)0.63g(0.00425mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOBが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酪酸メチル(Methyl n-butyrate)および未反応のMOBを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOB添加後の含水率は0.0038%(38ppm)であった。また、メタノール、酪酸メチルおよび未反応のMOBの濃縮後の含水率は0.0072%(72ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソ蟻酸エチル(Ethyl orthoformate;OFE)0.63g(0.00425mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、OFEが水によって加水分解されて生成したエタノール(Ethanol)、蟻酸エチル(Ethyl formate)および未反応のOFEを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。OFE添加後の含水率は0.0085%(85ppm)であった。また、エタノール、蟻酸エチルおよび未反応のOFEの濃縮後の含水率は0.0054%(54ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、オルソオクタン酸メチル(Methyl ortho n-octanoate;OEC8)0.87g(0.00426mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、OEC8が水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、オクタン酸メチル(Methyl n-octanoate)および未反応のOEC8を、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。OEC8添加後の含水率は0.0041%(41ppm)であった。また、メタノール、オクタン酢メチルおよび未反応のOEC8の濃縮後の含水率は0.0153%(153ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、2,2−ジメトキシプロパン(2,2-Dimethoxypropane;DMP)0.45g(0.00432mol)を仕込み、80℃にて6時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、DMPが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、アセトン(Acetone)および未反応のDMPを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。DMP添加後の含水率は0.0189%(189ppm)であった。また、メタノール、アセトンおよび未反応のDMPの濃縮後の含水率は0.0164%(164ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、1,1−ジエトキシエタン(1,1-Diethoxyethane;DEE)0.51g(0.00432mol)を仕込み、80℃にて6時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、DEEが水によって加水分解されて生成したエタノール(Ethanol)、アセトアルデヒド(Acetaldehyde)および未反応のDEEを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。エタノール、アセトアルデヒドおよび未反応のDEEの濃縮後の含水率は0.0100%(100ppm)であった。
(水分除去工程および精製工程)
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、1,1−ジメトキシエタン(1,1-Dimethoxyethane;DME)0.39g(0.00433mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、DMEが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、アセトアルデヒド(Acetaldehyde)および未反応のDMEを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて3時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。メタノール、アセトアルデヒドおよび未反応のDMEの濃縮後の含水率は0.0058%(58ppm)であった。
(カオチン部位を含む塩の合成)
500mlの四つ口フラスコに、1−メチルイミダゾール(1-Methylimidazole)82.1g(1.000mol)、1−クロロブタン(1-Chlorobutane)101.8g(1.100mol)およびトルエン(Toluene)50.0gを仕込み、還流(約106℃)にて15時間攪拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した後、超純水100.0gを仕込み、水冷にてさらに室温まで冷却した。
分液操作後、[BMIm]Clを含む水層53.8g([BMIm]Cl 0.200mol相当)300ml三角フラスコに移し、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)63.2g(0.220mol)、超純水50.0gを仕込み、室温にて30分間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、分液操作にて上層の水層を除去した。下層に超純水50.0gを仕込み、室温にて30分攪拌し、分液操作にて上層の水層を除去した。イオン液体のカオチン部位を含む下層を100mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、水を留去することによって、N−メチル−N’−ブチルイミダゾールビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(N-methyl-N’-butyl imidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide;[BMIm]NTf2)を溶媒とする淡黄色溶液を得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)50.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化リチウム(Lithium chloride)、および未反応物であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを晶析熟成した。熟成終了後、結晶の析出は無かったが、そのまま内径55mmのブフナーロート用いて濾過し、アセトン20.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて2時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮し、目的物である[BMIm]NTf2を含む濃縮液73.8gを得た。この濃縮液の含水率は0.0111%(111ppm)であった。
得られた濃縮液73.8gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)0.20g(0.00166mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]NTf2の淡黄色液体を得た。
[BMIm]NTf2の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0032%(32ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0037%(37ppm)であった。
(アニオン交換反応)
実施例12にて得られた、[BMIm]Clを含む水層79.7g([BMIm]Cl 0.296mol相当)を300ml三角フラスコに移し、テトラフルオロホウ酸ナトリウム(Sodium Tetrafluoroborate)36.2g(0.330mol)、超純水50.0gを仕込み、室温にて30分間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、さらに超純水50.0gを追加し、分液操作にて上層の水層を除去した。下層に超純水20.0gを仕込み、室温にて30分攪拌した。攪拌後、液は分液せずに一層となったため、イオン液体のカオチン部位を含む溶液をアセトン(Accetone)20.0gを用いて100mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、水を留去することによって、N−メチル−N’−ブチルイミダゾールテトラフルオロボレート(N-methyl-N’-butyl imidazolium Tetrafluoroborate;[BMIm]BF4)を溶媒とする淡黄色スラリーを得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)50.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化ナトリウム(Sodium chloride)、および未反応物であるテトラフルオロホウ酸ナトリウムを晶析熟成した。熟成終了後、内径55mmのブフナーロート用いて濾過し、アセトン20.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、100mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて2時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4を含む濃縮液32.7gを得た。この濃縮液の含水率は0.0233%(233ppm)であった。
得られた濃縮液32.7gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)0.20g(0.00166mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
[BMIm]BF4の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0082%(82ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0087%(87ppm)であった。
(アニオン交換反応)
実施例12にて得られた、[BMIm]Clを含む水層134.5g([BMIm]Cl 0.500mol相当)を300ml三角フラスコに移し、96%ナトリウムジシアナミド(Sodium dicyanamide;NaDCA)49.0g(0.528mol)、超純水150.0gを仕込み、室温にて30分間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、液は一層となったため、イオン液体のカオチン部位を含む溶液を500mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、水を留去することによって、N−メチル−N’−ブチルイミダゾールジシアナミド(N-methyl-N’-butyl imidazolium Dicyanamide;[BMIm]DCA)を溶媒とする淡黄色スラリーを得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)100.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化ナトリウム(Sodium chloride)、および未反応物であるナトリウムジシアナミドを晶析熟成した。熟成終了後、内径55mmのブフナーロート用いて濾過し、アセトン100.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、300mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて2時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]DCAを含む濃縮液106.2gを得た。この濃縮液の含水率は0.2794%(2794ppm)であった。
得られた濃縮液106.2gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)4.00g(0.0333mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]DCAの淡黄色液体を得た。
[BMIm]NTf2の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0129%(129ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0089%(89ppm)であった。
(カオチン部位を含む塩の合成)
300mlの四つ口フラスコに、トリフェニルホスフィン(Triphenylphosphine)39.3g(0.150mol)、1−ブロモオクタン(1-Bromooctane)31.9g(0.165mol)およびトルエン(Toluene)100.0gを仕込み、還流(約106℃)にて14時間攪拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した。
分液操作後、[TPPO]Brを含む溶液82.2g([TPPO]Br 0.150mol相当)を300mlナスフラスコに移し、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide)47.4g(0.165mol)、超純水50.0gを仕込み、室温にて1時間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、分液操作にて下層の水層を除去した。イオン液体のカオチン部位を含む上層をアセトン(Acetone)20.0gを用いて200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、溶媒を留去することによって、トリフェニルn−オクチルホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Triphenyl n-octylphosphonium bis (trifluoromethanesulfonyl imide;[TPPO]NTf2)を含む淡黄色溶液を得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)50.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である臭化リチウム(Lithium bromide)、および未反応物であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを晶析熟成した。熟成終了後、結晶の析出は無かったが、そのまま内径55mmのブフナーロートを用いて濾過し、アセトン20.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて2時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮し、目的物である[TPPO]NTf2を含む濃縮液78.2gを得た。この濃縮液の含水率は0.0732%(732ppm)であった。
得られた濃縮液78.2gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)4.00g(0.0333mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[TPPO]NTf2の淡黄色液体を得た。
[TPPO]NTf2の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0369%(369ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0027%(27ppm)であった。
(カオチン部位を含む塩の合成)
300mlの四つ口フラスコに、ピリジン(Pyridine)15.8g(0.200mol)、1−クロロヘキサン(1-Chlorohexane)26.5g(0.220mol)およびトルエン(Toluene)50.0gを仕込み、還流(約106℃)にて22時間攪拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した後、超純水50.5gを仕込み、水冷にてさらに室温まで冷却した。
分液操作後、[HPy]Clを含む溶液126.8g([HPy]Cl 0.200mol相当)を300mlナスフラスコに移し、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide)63.2g(0.220mol)を仕込み、室温にて1時間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、分液操作にて上層の水層を除去した。下層に超純水50.0gを仕込み、室温にて30分間攪拌し、分液操作にて上層の水層を除去した。イオン液体のカオチン部位を含む下層を200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、溶媒を留去することによって、N−n−ヘキシルピリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(N-n-hexyl Pyridinium bis (trifluoromethanesulfonyl imide;[HPy]NTf2)を含む淡黄色溶液を得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)50.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化リチウム(Lithium chloride)、および未反応物であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを晶析熟成した。熟成終了後、結晶の析出は無かったが、そのまま内径55mmのブフナーロート用いて濾過し、アセトン20.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて3時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮し、目的物である[HPy]NTf2を含む濃縮液93.4gを得た。この濃縮液の含水率は0.0069%(69ppm)であった。
得られた濃縮液93.4gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)0.20g(0.00166mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[HPy]NTf2の淡黄色液体を得た。
[HPy]NTf2の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0000%(0ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0000%(0ppm)であった。
(カオチン部位を含む塩の合成)
200mlの四つ口フラスコに、トリエチルアミン(Triethylamine)20.2g(0.200mol)、1−ブロモヘキサン(1-Bromohexane)36.3g(0.220mol)およびトルエン(Toluene)50.0gを仕込み、還流(約106℃)にて23時間攪拌し、反応させた。反応後、反応液の温度を70℃以下まで冷却(風冷)した後、超純水50.0gを仕込み、水冷にてさらに室温まで冷却した。
分液操作後、[TEHA]Brを含む溶液94.0g([TEHA]Br 0.200mol相当)を300mlナスフラスコに移し、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide)63.2g(0.220mol)を仕込み、室温にて1時間攪拌し、アニオン交換反応を行った。反応後、分液操作にて上層の水層を除去した。下層に超純水50.0gを仕込み、室温にて30分間攪拌し、分液操作にて上層の水層を除去した。イオン液体のカオチン部位を含む下層を200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて1時間、減圧濃縮し、溶媒を留去することによって、トリエチルn−ヘキシルアンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(Triethyl n-hexyl ammonium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide;[TEHA]NTf2)を含む淡黄色溶液を得た。
次に、得られた淡黄色溶液に、アセトン(Acetone)50.0gを仕込み、約0〜5℃まで冷却した後、30分間攪拌し、副生成物である塩化リチウム(Lithium chloride)、および未反応物であるリチウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドを晶析熟成した。熟成終了後、結晶の析出は無かったが、そのまま内径55mmのブフナーロート用いて濾過し、アセトン20.0gにて洗浄した。濾過によって得られた濾液は、200mlナスフラスコに移し、60℃ 20mmHgにて2時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて1時間減圧濃縮し、目的物である[TEHA]NTf2を含む濃縮液73.7gを得た。この濃縮液の含水率は0.0085%(85ppm)であった。
得られた濃縮液73.7gに、オルソ酢酸メチル(Methyl orthoacetate;MOA)0.20g(0.00166mol)を仕込み、80℃にて3時間攪拌し、留去しきれなかったイオン液体中の水分と反応させた。反応後、MOAが水によって加水分解されて生成したメタノール(Methanol)、酢酸メチル(Methyl acetate)および未反応のMOAを、60℃ 20mmHgにて1時間、さらに60℃ 1〜2mmHgにて2時間減圧濃縮を行い、目的物である[TEHA]NTf2の淡黄色液体を得た。
[TEHA]NTf2の含水率は、カールフィッシャー法を用いて測定した。MOA添加後の含水率は、0.0030%(30ppm)であった。また、メタノール、酢酸メチルおよび未反応のMOAの濃縮後の含水率は0.0042%(42ppm)であった。
実施例3にて得られた、[BMIm]BF4を含む濃縮液(含水率0.1284%(1284ppm))の内の30.0gを50mlナスフラスコに移し、60℃ 1〜2mmHgにて6時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]BF4の淡黄色液体を得た。
実施例14にて得られた、[BMIm]DCAに超純水を添加し、含水率を0.3919%(3919ppm)に調整した。この[BMIm]DCA 30.0gを、60℃ 1〜2mmHgにて8時間減圧濃縮を行い、目的物である[BMIm]DCAの淡黄色液体を得た。
実施例14にて得られた、[BMIm]DCAに超純水を添加し、含水率を0.3528%(3528ppm)に調整した。この、[BMIm]DCA20.0gに、モレキュラーシーブス(3A)1.0gを仕込み、10分間攪拌後、一晩静置し、さらに一晩攪拌して、脱水処理を行った。
実施例14にて得られた、[BMIm]DCAに超純水を添加し、含水率を0.3528%(3528ppm)に調整した。この、[BMIm]DCA20.0gに、シリカゲル(青、中粒)1.0gを仕込み、10分間攪拌後、一晩静置し、さらに一晩攪拌して、脱水処理を行った。
Claims (11)
- 上記溶融塩を合成する合成工程をさらに含み、
上記水分除去工程において、上記合成工程によって得られる溶融塩液に、上記化合物を混合することを特徴とする請求項1に記載のイオン液体の製造方法。 - 上記一般式(1)で示される化合物は、アセタールまたはオルソエステル化合物であることを特徴とする請求項1または2に記載のイオン液体の製造方法。
- 上記アセタールまたは上記オルソエステル化合物は、ジメトキシメタン、ジエトキシメタン、1,1−ジメトキシエタン、1,1−ジエトキシエタン、1,1−ジメトキシプロパン、1,1−ジエトキシプロパン、2,2−ジメトキシプロパン、2,2−ジエトキシプロパン、1,1−ジメトキシブタン、1,1−ジエトキシブタン、2,2−ジメトキシブタン、2,2−ジエトキシブタン、オルソ蟻酸メチル、オルソ蟻酸エチル、オルソ酢酸メチルまたはオルソ酢酸エチルであることを特徴とする請求項3に記載のイオン液体の製造方法。
- 上記一般式(2)で示される化合物は、ケトン、アルデヒドまたはエステルであることを特徴とする請求項5に記載のイオン液体の製造方法。
- 上記一般式(2)で示される化合物および上記一般式(3)で示されるアルコールの沸点が、200℃以下であることを特徴とする請求項5に記載のイオン液体の製造方法。
- 上記複素環骨格を有するカチオンは、下記一般式(5)
下記一般式(6)
で示されるピリジニウムカチオン、
または、下記一般式(7)
で示されるトリアジン誘導体カチオンであることを特徴とする請求項8に記載のイオン液体の製造方法。 - 上記アニオン部位は、ハロゲン化物イオン、トリフラートアニオン、テトラフルオロボラートアニオン、ヘキサフルオロホスフェートアニオン、硝酸イオン、硫酸イオン、N(CF3SO2)2−、N(CN)2−、C(CN)3−、CH3OSO3−、(C2H5)2PO4−、N(C2F5SO2)2−、N(CF3CO)2−、N(CF3SO2)(CF3CO)−、N(FSO2)2−またはCF3COO−であることを特徴とする請求項1または2に記載のイオン液体の製造方法。
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