JP5852656B2 - 官能化フルオロアルキルフルオロリン酸塩 - Google Patents

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Description

本発明は、特にイオン液体としての、官能化フルオロアルキルフルオロリン酸塩に、その製造に、およびその使用に関する。
イオン液体または液体塩は、有機カチオンおよび一般的な無機アニオンからなるイオン種である。それらはいかなる中性分子をも含有せず、通常は373Kより低い融点を有する。
イオン液体の特性、例えば、融点、熱的および電気化学的安定性、粘性は、アニオンの性質に強く影響される。他方、極性および親水性または親油性は、カチオン/アニオン対の好適な選択により変化させることができる。それゆえ、追加的な潜在的な使用を促進する多様な特性を有する新規のイオン液体に対する基本的な要求がある。
EP 0 929 558、WO 02/085919およびEP 1 162 204は、パーフルオロアルキルフルオロリン酸アニオン(略して、FAP)を含有する塩を開示する。これらの塩は、高度な電気化学的および熱的安定性により区別され、および同時に低い粘性を有する。FAPアニオンをベースとする塩は、実質的には不活性であり、かつ、例えば、PF アニオンを含有する塩よりも、加水分解に対する、より大きな安定性を有する。
しかし、極めて低い生分解性の化合物による環境汚染を低減させるために、反応が実行された後に容易に分解されることができる、例えば反応媒体として利用可能な化合物を獲得することが、頻繁に所望される。
よって、より容易な分解性を有する、新規化合物に対する要求がある。本発明による官能化フルオロアルキルフルオロリン酸アニオンと組み合わせられる有機カチオンの場合、これらは特に好ましくはイオン液体である。
したがって本発明の目的は、化学反応に対する酸触媒として、電解質における添加剤としてまたは、有機カチオンの場合、イオン液体として好適な新規化合物を提供することである。
本発明の目的は、本発明による化合物、その製造方法およびその使用により達成される。
よって、本発明は第1に、式I
Ktz+ z[P(R5−nX] I、
式中、Rはそれぞれの場合において、互いに独立して、1〜8個のC原子を有する、直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、
Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
Acは、結果として式Ib
x[Kt]z+ y[(RPF5−n(OC(O)−R’−C(O)O)F5−nP(R2− Ib、
式中
zが1を示す場合には、xは2を示しおよびyは1を示し、
zが2を示す場合には、xは1を示しおよびyは1を示し、
zが3を示す場合には、xは2を示しおよびyは3を示し、ならびに
zが4を示す場合には、xは1を示しおよびyは2を示し、およびR’は、単結合または1〜4個のC原子を有するアルキレン基を示す、
を有する化合物をもたらす脂肪族ジカルボン酸のカルボキシル基をまた含む、カルボキシル基OC(O)Rを示し、
Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Rは、Hまたは1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、OH、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、または2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これらは複数の二重結合を含有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、
および
Ktは、安定化(溶媒和)プロトン、金属カチオンまたは有機カチオンを示し、
Halは、F、Cl、BrまたはIを示し、
zは、1、2、3または4を示し、および
nは、1、2または3を示す、で表される化合物、および/またはその互変異性体、または立体異性体、ならびに全ての比率でのそれらの混合物に関する。
数zは、カチオンの帯電の程度を表し、およびそれゆえ、本発明による化合物に存在するアニオンの数を表す。全体で、化合物の電気的中性が確保されるべきである。数zは、1、2、3または4を示す。
本発明による式Iで表される化合物により、それぞれの使用に適応させることができる特性を有するイオン液体を提供できる。式Iで表される化合物は、すでに公知のパーフルオロアルキルフルオロリン酸アニオンよりも加水分解的に安定でなく、それゆえ生物分解性により簡単に到達できる。
さらに、式Iで表される化合物は、自体疎水性である傾向にあり、水または塩基との反応により、親水性である傾向にある、パーフルオロアルキルホスフィン酸アニオン以外の、同一のカチオンを有する化合物へと変換されることができる。本発明による化合物のこれらの独特の特性のため、特定の特性を有する種々の化合物を、必要に応じ、例えば抽出方法における使用のために、製造することができる。疎水性イオン液体の親水性イオン液体へのin−situ変換により、式Iで表される疎水性イオン液体における合成後の不水溶性生成物の単純な単離方法の開発を可能とする。
1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基は、1〜8個のC原子を有する部分的にフッ素化またはパーフッ素化された直鎖または分枝のアルキル基であり、つまり、パーフッ素化アルキル基の場合、このアルキル基の全てのH原子はFにより置き換えられている。1〜8個のC原子を有する部分的にフッ素化されたアルキル基の場合、アルキル基は少なくとも1つのF原子を有し、1、2、3または4個のH原子が存在し、かつこのアルキル基の他のH原子はFにより置き換えられている。。公知の直鎖または分枝のアルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、n−ヘキシル、n−ヘプチルまたはn−オクチルである。部分的にフッ素化された直鎖または分枝のアルキル基Rの好ましい例は、CF−CHF−CF−、CFH−CF−、CF−CF−CH−、CF−CF−CH−CH−またはCF−CF−CF−CF−CF−CF−CH−CH−である。
1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフルオロアルキル基は、例えば、トリフルオロメチル、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル、ヘプタフルオロイソプロピル、n−ノナフルオロブチル、sec−ノナフルオロブチル、tert−ノナフルオロブチル、ドデカフルオロペンチル、1−、2−または3-トリフルオロメチルオクタフルオロブチル、1,1−、1,2−または2,2−ビス(トリフルオロメチル)ペンタフルオロプロピル、1−ペンタフルオロエチルヘキサフルオロプロピル、n−トリデカフルオロヘキシル、n−ペンタデカフルオロヘプチルまたはn−ヘプタデカフルオロオクチルである。パーフッ素化アルキル基Rの好ましい例は、ペンタフルオロエチル、ヘプタフルオロプロピル、ヘプタフルオロイソプロピル、ノナフルオロブチル、sec−ノナフルオロブチルまたはtert−ノナフルオロブチルである。
Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基、例えばメチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、sec−ブチルまたはtert−ブチル、さらにペンチル、1−、2−または3−メチルブチル、1,1−、1,2−または2,2−ジメチルプロピル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル、n−ノニル、n−デシル、n−ウンデシルまたはn−ドデシルを示す。それゆえ、1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基は、1〜12個のC原子を有する該アルキル基、加えてn−トリデシル、n−テトラセシル(tetracecyl)、n−ペンタデシル、n−ヘキサデシル、n−ヘプタデシル、n−オクタデシル、n−ノナデシルまたはn−エイコシルからなる。
2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニルは、ここで、さらに複数の二重結合が存在してもよく、例えば、アリル、2−または3−ブテニル、イソブテニル、sec−ブテニル、さらに4−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、−C17、−C1019〜−C2039;好ましくはアリル、2−または3−ブテニル、イソブテニル、sec−ブテニルであり、好ましいのはさらに、4−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニルまたはデカン−9−イルである。
Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基、例えば、フェニル、ナフチルまたはアントラセニルを示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよい。置換は、示される置換基により1回または多数回、好ましくは1回生じてもよい。フェニル基は、好ましくは4位で置換される。Arは、好ましくはフェニルに対応する。
Acは、カルボキシル基OC(O)Rを示し、ここでRは以下に定義されるものか、または換言すればカルボン酸のラジカルである。カルボン酸は本発明によると、カルボキシル基の数に関して制限されず、つまり、好ましくは1〜6個のC原子を有する、脂肪族ジカルボン酸、例えば、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸またはアジピン酸を、また好ましくは含む。ジカルボン酸は反応に利用可能な2個の反応性カルボキシル基を含有するため、式Iで表される化合物は同様に、上で記載される式Ibで表される化合物を含有する。
式IbにおけるR’は、単結合または1〜4個のC原子を有するアルキレン基、つまり−CH−、−(CH−、−(CH−または−(CH−を示す。R’は、極めて特に好ましくは単結合を、つまりシュウ酸形態の錯体を表す。
Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換、あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、ここでヘテロ原子は少なくとも1個のO、SまたはN原子である。複数のヘテロ原子が存在することもまた可能である。置換は、示される置換基により1回または多数回、好ましくは1回、生じてもよい。
2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基は、ここで、さらに、複数の二重結合が存在してもよく、例えば、アリル、2−または3−ブテニル、イソブテニル、sec−ブテニル、さらに4−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、−C17、−C1019〜−C2039;好ましくはアリル、2−または3−ブテニル、イソブテニル、sec−ブテニル、さらに好ましいのは4−ペンテニル、イソペンテニル、ヘキセニルまたはデセニルである。
Halは、F、Cl、BrまたはIを、好ましくはF、ClまたはBrを、極めて特に好ましくはFを示す。
数nは、1、2または3を、好ましくは2または3を、極めて特に好ましくは3を示す。
Rは、Hまたは1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これは部分的にHal、NH、NHAlk、NAlk、NO、CNまたはSOHにより置換されていてもよく、または2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を含有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は、群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい。
置換基Rの定義における直鎖または分枝のアルキル基は、好ましくは1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を表し、これはHal、NHまたはOHにより部分的に置換されていてもよく、および/またはここで、ヘテロ原子へと結合していないアルキル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は、群−O−、−NH−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい。
置換基Rの定義における直鎖または分枝のアルケニル基は、好ましくは2〜10個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を表す。二重結合は、例えばデカ−9−エニルの場合のように、好ましくは末端である。
Rは好ましくは、1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい。
Rは特に好ましくは、H、エチル、2,2,2−トリフルオロエチル、ヒドロキシエチル、デカ−9−エニル、−CH−CH−NH−(CH−NH、−(CH−C(O)−O−CH−CH、アミノエチルまたはメトキシエチルを表す。
Acの定義において、Rは好ましくは、1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を、特に好ましくは1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を表す。
は好ましくは、それぞれの場合において互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフルオロアルキル基を、特に好ましくは1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフルオロアルキル基を、極めて特に好ましくは2〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフルオロアルキル基を、特に極めて特に好ましくはペンタフルオロエチルまたはn−ノナフルオロブチルを表す。
全ての置換基Rは、好ましくは同一である。
Xは好ましくは、OR、AcまたはOArを、特に好ましくはORまたはAcを、極めて特に好ましくはORを表す。
式IにおけるAcは、特に好ましくはO−C(O)CHを示す。式Ibにおける(OC(O)−R’−C(O)O)は、好ましくはOC(O)−C(O)Oを示す。
式IにおけるOArは、特に好ましくはO−フェニルまたはパラ−ヒドロキシフェニルである。
式Iで表される化合物の場合において、末端OH基が存在する置換基Xの定義が選択される場合、このOH基が出発材料と再び反応し、したがって式Ic
x[Kt]z+ y[(RPF5−nO−A−OF5−nP(R2− Ic、
式中x、y、z、Kt、Rおよびnは、式Ibの場合において示される意味を有し、およびAはアリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンまたはアルケニレンを、Ar、HetおよびRの記載に相応して、例えば好ましくはフェニレンまたはエチレンを示す、
で表される化合物が生じることが可能であり得る。
この種の式Icで表される二量体化合物はまた、式Iによりカバーされる。式Icで表される化合物の製造を、下に記載されるような合成方法を介して制御することができる。
上に記載したように、式Iで表される化合物のカチオンは、安定化されたプロトン、金属カチオン、好ましくはアルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属カチオンまたは周期表の3〜12族からのカチオン、あるいは有機カチオンである。
安定化されたプロトンは、本発明によると、有機塩基または塩基性溶媒により安定化されるプロトンである。塩基性溶媒による安定化の場合、用語「溶媒和プロトン」はまた、用語「安定化されたプロトン」に対して用いることができる。
式Iで表される化合物におけるプロトンの安定化のための好適な有機塩基は好ましくは、芳香族アミン、ジアルキルホルムアミドまたはジアルキルアセトアミドの群から選択され、ここでジアルキルホルムアミドまたはジアルキルアセトアミドのアルキル基はそれぞれ、互いに独立して、1〜8個のC原子を有する。ジアルキルホルムアミドまたはジアルキルアセトアミドにおけるアルキル基は、好ましくは同一である。
好ましい芳香族アミンは、例えば、ピリジン、モルホリン、ピペラジン、イミダゾール、オキサゾールまたはチアゾールであり、このそれぞれは1〜8個のC原子を有するアルキル基またはジアルキルアミノ基により置換されていてもよく、それらはそれぞれ、互いに独立して、1〜8個のC原子を有する。芳香族アミンは、特に好ましくは、ピリジン、4−メチルピリジンまたは4−ジメチルアミノピリジンの群から選択される。
好ましいジアルキルホルムアミドは、例えば、ジメチルホルムアミド、ジエチルホルムアミド、ジプロピルホルムアミドである。特に好ましいジアルキルホルムアミドは、ジメチルホルムアミドである。
好ましいジアルキルアセトアミドは、例えば、ジメチルアセトアミド、ジエチルアセトアミドまたはジプロピルアセトアミドである。
プロトンは、特に好ましくは、上に記載したように、芳香族アミンまたはジアルキルホルムアミドにより安定化される。
プロトンは、極めて特に好ましくは、4−ジメチルアミノピリジンまたはジメチルホルムアミドにより安定化される。プロトンは、特に、極めて特に好ましくは、4−ジメチルアミノピリジンにより安定化される。
式Iで表される化合物におけるプロトンの安定化のために好適な塩基性溶媒は、好ましくは、水、互いに独立して、1〜4個のC原子を有するアルキル基を含有するジアルキルエーテル、1〜8個のC原子を有する脂肪族アルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、アルキル基は1〜8個のC原子を有するジメチルスルホキシドまたはN−アルキル−2−ピロリドンから選択される。
好ましいN−アルキル−2−ピロリドンは、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、N−プロピル−2−ピロリドンまたはN−ブチル−2−ピロリドンである。
本発明による式IまたはIbまたはIcで表される化合物の有機カチオンの選択に関し、自体、制限はない。有機カチオンは、好ましくは、アンモニウム、スルホニウム、オキソニウム、ホスホニウム、ウロニウム、チオウロニウム、グアニジニウムカチオンを含む群から選択されるか、または複素環式カチオンである。有機カチオンの例はまた、電荷度(degree of charging)z=4を有するポリアンモニウムイオンである。選択される有機カチオンは、式(1)〜(8)により表される。
アンモニウムカチオンは、例えば、式(1)により記載されることができ、スルホニウムカチオンは、例えば、式(2)により記載されることができ、またはオキソニウムカチオンは、例えば、式(3)により記載されることができ、
[N(R (1)
[S(R (2)または
[O(R (3)、
式中
は、それぞれの場合において互いに独立して、
− H、ここで式(2)における全ての置換基Rは、同時にHであることはできない、
− 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
− 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
ここで、Rは、ハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、あるいは−OR、−C(O)OR、−OC(O)R、−OC(O)OR、−C(O)NR または−SONR により部分的に置換されていてもよく、
およびここで、α位にないラジカルRの1個または2個の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−または−P(O)R−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、ここでRは、H、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表す、
を示す。
ホスホニウムカチオンは、例えば、式(4)
[P(R (4)
式中
は、それぞれの場合において互いに独立して、
− N(R1*
− 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
− 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
ここで、Rはハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、または−OR、−C(O)OR、−OC(O)R、−OC(O)OR、−C(O)NR または−SONR により部分的に置換されていてもよく、
およびここで、α位にないRの1個または2個の非隣接の炭素原子は−O−、−S−、−S(O)−または−SO−の群から選択される原子および/または原子団により置換されていてもよく、ここでRはH、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表し、およびR1*は非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換のフェニルを表す
を示す
により記載されることができる。
ウロニウムカチオンは、例えば、式(5)により記載されることができ、またはチオウロニウムカチオンは、例えば、式(6)により記載されることができ、
[C(NR)(OR)(NR)] (5)
または [C(NR)(SR)(NR)] (6)、
式中
〜Rはそれぞれ、互いに独立して
− HまたはN(R1*
− 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有するアルケニル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有するアルキニル、
− 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
ここで、1個または2個以上の置換基R〜Rはハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、あるいは−OH、−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、
およびここで、α位にないR〜Rの1個または2個の非隣接の炭素原子は、−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、ここでRはH、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表し、およびR1*は非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表す
を示す。
グアニジニウムカチオンは、例えば、式(7)により記載されることができ、
[C(NR)(NR1011)(NR1213)] (7)、
式中
〜R13はそれぞれ、互いに独立して、
− HまたはN(R1*
− 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
− 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
ここで、1個または2個以上の置換基R〜R13は、ハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、または−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、
およびここで、α位にないR〜R13の1個または2個の非隣接の炭素原子は、群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、ここで、Rは、H、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表し、およびR1*は、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または非置換のフェニルを表す、
を示す。
複素環式カチオンは、例えば、式(8)により記載されることができ、
[HetN] (8)
ここで、[HetN]
を含む群から選択される複素環式カチオンであり、
ここで、置換基R1’〜R4’はそれぞれ、互いに独立して、
− H、
− 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、これはまた、フッ素化またはパーフッ素化されていてもよい、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、これはまた、フッ素化またはパーフッ素化されいてもよい、
− 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、これはフッ素化されいてもよい、
− 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
− 飽和、部分的にまたは完全に不飽和のヘテロアリール、ヘテロアリール−C〜C−アルキルまたはアリール−C〜C−アルキル、
ここで、置換基R1’、R2’、R3’および/またはR4’は一緒に環系を形成してもよく、
ここで、1個、2個または3個の置換基R1’〜R4’はハロゲンにより部分的にまたは完全に置換されていてもよく、あるいは−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、
ここで置換基R1’〜R4’はハロゲンにより同時におよび完全に置換されることができず、およびヘテロ原子へと結合しない置換基R1’〜R4’の1個または2個の非隣接の炭素原子は−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、
ここで、RはH、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表し、R1*は非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表す
を示す。
式(1)〜(7)で表される化合物の好適な置換基RおよびR〜R13は、好ましくは、本発明に従って:H、直鎖または分枝のC−〜C20−、特に直鎖または分枝のC−〜C14−アルキル基、飽和のC−〜C−シクロアルキル基であり、これは直鎖または分枝のC−〜C−アルキル基により置換されていてもよく、あるいはフェニル、これは直鎖または分枝のC−〜C−アルキル基により置換されていてもよい、である。
式(2)、(3)または(4)で表される化合物における置換基RおよびRは、同一であってもまたは異なっていてもよい。式(2)で表される化合物の場合において、全ての置換基Rは好ましくは同一であるか、あるいは2個が同一でありかつ1個が異なる。式(3)で表される化合物の場合、全ての置換基Rは好ましくは同一である。式(4)で表される化合物の場合、3個または4個の置換基Rは好ましくは同一である。
置換基RおよびRは、特に好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、sec−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシルまたはテトラデシルである。
グアニジニウムカチオン[C(NR)(NR1011)(NR1213)]の4個以下の置換基はまた、単環式、二環式または多環式分子が生じるように、対となって結合してもよい。
一般性を制限することなく、かかるグアニジニウムカチオンの例は:
ここで、置換基R〜R10およびR13は、上で示される意味または特に好ましい意味を有し得る、
である。
所望される場合には、上で示されるグアニジニウムカチオンの炭素環または複素環はまた、直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−アルケニル、CN、NR 、F、Cl、Br、I、直鎖または分枝のC−〜C−アルコキシ、SCF、SOCFまたはSONR 、ここでRは上で示される意味を有する、置換または非置換フェニルあるいは非置換または置換複素環により置換されていてもよい。
チオウロニウムカチオン[C(NR)(SR)(NR)]の4個以下の置換基はまた、単環式、二環式または多環式分子が形成されるように、対となって結合してもよい。
一般性を制限することなく、かかるチロウロニウムカチオンの例を下に示す:
式中、Y=Sであり、
およびここで置換基R、RおよびRは上で示される意味、または特に好ましい意味を有することができる。
所望される場合には、上で示される分子の炭素環および複素環はまた、直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−アルケニル、CN、NR 、F、Cl、Br、I、直鎖または分枝のC−〜C−アルコキシ、SCF、SOCFあるいはSONR あるいは置換または非置換のフェニルあるいは非置換または置換の複素環により置換されていてもよく、ここでRは上で示される意味を有する。
置換基R〜R11はそれぞれ、互いに独立して、好ましくは1〜10個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基である。式(5)〜(7)で表される化合物における置換基RおよびR、RおよびR、RおよびR、R10およびR11ならびにR12およびR13は、同一であってもまたは異なってもよい。R〜R13は特に好ましくはそれぞれ、互いに独立して、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチル、sec−ブチル、フェニルまたはシクロヘキシル、極めて特に好ましくはメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルまたはn−ブチルである。
本発明による、式(8)で表される化合物の好適な置換基R1’およびR4’は、好ましくは:直鎖または分枝のC−〜C20、特に直鎖または分枝のC−〜C12−アルキル基、飽和C−〜C−シクロアルキル基、これは直鎖または分枝のC−〜C−アルキル基により置換されていてもよく、あるいはフェニル、これは直鎖または分枝のC−〜C−アルキル基により置換されていてもよい、である。
本発明による、式(8)で表される化合物の好適な置換基R2’およびR3’は、Hに加え、好ましくは:直鎖または分枝のC−〜C20、特に直鎖または分枝のC−〜C12−アルキル基である。
置換基R1’〜R4’はそれぞれ、互いに独立して、特に好ましくはメチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、sec−ブチル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、デシル、シクロヘキシル、フェニルまたはベンジルである。それらは、極めて特に好ましくはメチル、エチル、n−ブチルまたはヘキシルである。ピロリジン、ピペリジン、インドリン、ピロリジニウム、ピペリジニウムまたはインドリニウム化合物において、2個の置換基R1’およびR4’は、好ましくは異なっている。
置換基R2’またはR3’は、それぞれの場合において互いに独立して、特にH、メチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、シクロヘキシル、フェニルまたはベンジルである。R2’は、特に好ましくはH、メチル、エチル、イソプロピル、プロピル、ブチルまたはsec−ブチルである。R2’およびR3’は、極めて特に好ましくはHである。
2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキニルは、ここで複数の三重結合がまた存在してもよく、例えば、エチニル、1−または2−プロピニル、2−または3−ブチニル、さらに4−ペンチニル、3−ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、−C15、−C1017〜−C2037、好ましくはエチニル、1−または2−プロピニル、2−または3−ブチニル、4−ペンチニル、3−ペンチニルまたはヘキシニルである。化合物が部分的にフッ素化されている場合、少なくとも1個のH原子はF原子により置き換えられていてもよい。化合物がパーフッ素化されている場合、対応するアルキル基の全てのH原子はF原子により置き換えられている。
アリール−C〜C−アルキルは、例えば、ベンジル、フェニルエチル、フェニルプロピル、フェニルブチル、フェニルペンチルまたはフェニルヘキシルを示し、ここで両方のフェニル環およびまたアルキレン鎖は、上に記載されるように、ハロゲン、特に−Fおよび/または−Clにより部分的にまたは完全に置換されていてもよく、あるいは−OR、−NR 、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよい。
それゆえ3〜7個のC原子を有する非置換の飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル基は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロペンテニル、シクロヘキセニルまたはシクロヘプテニルであり、そのそれぞれはC−〜C−アルキル基により置換されていてもよく、ここでシクロアルキル基またはC−〜C−アルキル基により置換されているシクロアルキル基は、同じくまたハロゲン原子、F、Cl、BrまたはI、特にFまたはClなどにより、あるいは−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により置換されていてもよい。
置換基R、R〜R13またはR1’〜R4’において、α位においてヘテロ原子へと結合しない1個または2個の非隣接の炭素原子はまた、−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、ここでR=H、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルである。
一般性を制限することなく、このように修飾された置換基R、R〜R13およびR1’〜R4’の例は:
−OCH、−OCH(CH、−CHOCH、−CH−CH−O−CH、−COCH(CH、−CSC、−CSCH(CH、−S(O)CH、−SOCH、−SO、−SO、−SOCH(CH、−SOCHCF、−CHSOCH、−O−C−O−C、−CFSOCF、−CN(C)C、−CHF、−CHCF、−C、−CFH、−CH、−C(CFH、−CHまたはP(O)(Cである。
において、C−〜C−シクロアルキルは、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルまたはシクロヘプチルである。
において、置換フェニルは、C−〜C−アルキル、C−〜C−アルケニル、F、Cl、Br、I、−C〜C−アルコキシ、NR’’、−SR’’、−S(O)R’’、−SOR’’またはSONR’’により置換され、ここでRはF、ClまたはBrを示し、およびR’’は、Rに対して定義される、非フッ素化、部分的にフッ素化されたまたはパーフッ素化されたC−〜C−アルキルまたはC−〜C−シクロアルキル、例えばo−、m−またはp−メチルフェニル、o−、m−またはp−エチルフェニル、o−、m−またはp−プロピルフェニル、o−、m−またはp−イソプロピルフェニル、o−、m−またはp−tert−ブチルフェニル、o−、m−またはp−メトキシフェニル、o−、m−またはp−エトキシフェニル、o−、m−またはp−フルオロフェニル、o−、m−またはp−クロロフェニル、o−、m−またはp−ブロモフェニル、o−、m−またはp−ヨードフェニルを、さらに好ましくは2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジメチルフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジフルオロフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジクロロフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジブロモフェニル、2,3−、2,4−、2,5−、2,6−、3,4−または3,5−ジメトキシフェニル、5−フルオロ−2−メチルフェニル、3,4,5−トリメトキシフェニルあるいは2,4,5−トリメチルフェニルを示す。
1’〜R4’において、ヘテロアリールは、5〜13個の環原子を有する飽和または不飽和の単環式または二環式複素環式ラジカルを意味するものと解され、ここで1個、2個または3個のNおよび/または1個または2個のSまたはO原子が存在してもよく、および複素環式ラジカルはC−〜C−アルキル、C−〜C−アルケニル、CN、NR 、F、Cl、Br、I、C〜C−アルコキシ、SCF、SOCFまたはSONR により単置換または多置換されていてもよく、ここでR1は上で示される意味を有する。
複素環式ラジカルまたはHetは、好ましくは置換されたまたは非置換の2−または3−フリル、2−または3−チエニル、1−、2−または3−ピロリル、1−、2−、4−または5−イミダゾリル、3−、4−または5−ピラゾリル、2−、4−または5−オキサゾリル、3−、4−または5−イソオキサゾリル、2−、4−または5−チアゾリル、3−、4−または5−イソチアゾリル、2−、3−または4−ピリジル、2−、4−、5−または6−ピリミジニル、さらに好ましくは1,2,3−トリアゾール−1−、−4−または−5−イル、1,2,4−トリアゾール−1−、−4−または−5−イル、1−または5−テトラゾリル、1,2,3−オキサジアゾール−4−または−5−イル、1,2,4−オキサジアゾール−3−または−5−イル、1,3,4−チアジアゾール−2−または−5−イル、1,2,4−チアジアゾール−3−または−5−イル、1,2,3−チアジアゾール−4−または−5−イル、2−、3−、4−、5−または6−2H−チオピラニル、2−、3−または4−4H−チオピラニル、3−または4−ピリダジニル、ピラジニル、2−、3−、4−、5−、6−または7−ベンゾフリル、2−、3−、4−、5−、6−または7−ベンゾチエニル、1−、2−、3−、4−、5−、6−または7−1H−インドリル、1−、2−、4−または5−ベンゾイミダゾリル、1−、3−、4−、5−、6−または7−ベンゾピラゾリル、2−、4−、5−、6−または7−ベンゾオキサゾリル、3−、4−、5−、6−または7−ベンゾイソオキサゾリル、2−、4−、5−、6−または7−ベンゾチアゾリル、2−、4−、5−、6−または7−ベンゾイソチアゾリル、4−、5−、6−または7−ベンゾ−2,1,3−オキサジアゾリル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−または8−キノリニル、1−、3−、4−、5−、6−、7−または8−イソキノリニル、1−、2−、3−、4−または9−カルバゾリル、1−、2−、3−、4−、5−、6−、7−、8−または9−アクリジニル、3−、4−、5−、6−、7−または8−シンノリニル、2−、4−、5−、6−、7−または8−キナゾリニルあるいは1−、2−または3−ピロリジニルである。
ヘテロアリール−C〜C−アルキルは、アリール−C〜C−アルキルに類似して、例えば、ピリジニルメチル、ピリジニルエチル、ピリジニルプロピル、ピリジニルブチル、ピリジニルペンチル、ピリジニルヘキシルを意味するものと解され、ここで上で記載される複素環は、このようにしてアルキレン鎖へとさらに結合してもよい。
HetNは、好ましくは、
ここで置換基R1’〜R4’はそれぞれ、互いに独立して、上に記載される意味を有する、
である。
有機カチオン[Kt]x+は、特に好ましくは、上で定義されるように、イミダゾリウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、アンモニウムまたはホスホニウムカチオンを含む群から選択される。
特に好適なカチオンは、テトラアルキルアンモニウム、1,1−ジアルキルピロリジニウム、1−アルキル−1−アルコキシアルキルピロリドニウム(pyrrolidnium)または1,3−ジアルキルイミダゾリウムの群から選択され、ここでアルコキシアルキル基におけるアルキル基またはアルコキシ基はそれぞれ、互いに独立して、1〜10個のC原子を有してもよい。アルキル基は極めて特に好ましくは、1〜6個のC原子を有し、およびアルコキシ基は極めて特に好ましくは、1〜3個のC原子を有する。
それゆえテトラアルキルアンモニウムにおけるアルキル基は、同一であっても、または異なっていてもよい。好ましくは、3個のアルキル基が同一でありかつ1個のアルキル基が異なっている、または2個のアルキル基が同一でありかつ他の2つが異なっている。好ましいテトラアルキルアンモニウムカチオンは、例えば、トリメチル(エチル)アンモニウム、トリエチル(メチル)アンモニウム、トリプロピル(メチル)アンモニウム、トリブチル(メチル)アンモニウム、トリペンチル(メチル)アンモニウム、トリヘキシル(メチル)アンモニウム、トリヘプチル(メチル)アンモニウム、トリオクチル(メチル)アンモニウム、トリノニル(メチル)アンモニウム、トリデシル(メチル)アンモニウム、トリヘキシル(エチル)アンモニウムエチル(トリオクチル)アンモニウム、プロピル(ジメチル)エチルアンモニウム、ブチル(ジメチル)エチルアンモニウム、メトキシエチル(ジメチル)エチルアンモニウム、メトキシエチル(ジエチル)メチルアンモニウム、メトキシエチル(ジメチル)プロピルアンモニウム、エトキシエチル(ジメチル)エチルアンモニウムである。特に好ましい第4級アンモニウムカチオンは、プロピル(ジメチル)エチルアンモニウムおよび/またはメトキシエチル(ジメチル)エチルアンモニウムである。
好ましい1,1−ジアルキルピロリジニウムカチオンは、例えば、1,1−ジメチルピロリジニウム、1−メチル−1−エチルピロリジニウム、1−メチル−1−プロピルピロリジニウム、1−メチル−1−ブチルピロリジニウム、1−メチル−1−ペンチルピロリジニウム、1−メチル−1−ヘキシルピロリジニウム、1−メチル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−メチル−1−オクチルピロリジニウム、1−メチル−1−ノニルピロリジニウム、1−メチル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジエチルピロリジニウム、1−エチル−1−プロピルピロリジニウム、1−エチル−1−ブチルピロリジニウム、1−エチル−1−ペンチルピロリジニウム、1−エチル−1−ヘキシルピロリジニウム、1−エチル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−エチル−1−オクチルピロリジニウム、1−エチル−1−ノニルピロリジニウム、1−エチル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジプロピルピロリジニウム、1−プロピル−1−メチルピロリジニウム、1−プロピル−1−ブチルピロリジニウム、1−プロピル−1−ペンチルピロリジニウム、1−プロピル−1−ヘキシルピロリジニウム、1−プロピル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−プロピル−1−オクチルピロリジニウム、1−プロピル−1−ノニルピロリジニウム、1−プロピル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジブチルピロリジニウム、1−ブチル−1−メチルピロリジニウム、1−ブチル−1−ペンチルピロリジニウム、1−ブチル−1−ヘキシルピロリジニウム、1−ブチル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−ブチル−1−オクチルピロリジニウム、1−ブチル−1−ノニルピロリジニウム、1−ブチル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジペンチルピロリジニウム、1−ペンチル−1−ヘキシルピロリジニウム、1−ペンチル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−ペンチル−1−オクチルピロリジニウム、1−ペンチル−1−ノニルピロリジニウム、1−ペンチル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジヘキシルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−オクチルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−ノニルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジヘキシルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−ヘプチルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−オクチルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−ノニルピロリジニウム、1−ヘキシル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジヘプチルピロリジニウム、1−ヘプチル−1−オクチルピロリジニウム、1−ヘプチル−1−ノニルピロリジニウム、1−ヘプチル−1−デシルピロリジニウム、1,1−ジオクチルピロリジニウム、1−オクチル−1−ノニルピロリジニウム、1−オクチル−1−デシルピロリジニウム、1−1−ジノニルピロリジニウム、1−ノニ−1−デシルピロリジニウムまたは1,1−ジデシルピロリジニウムである。極めて特に好ましいのは、1−ブチル−1−メチルピロリジニウムまたは1−プロピル−1−メチルピロリジニウムである。
好ましい1−アルキル−1−アルコキシアルキルピロリジニウムカチオンは、例えば、1−メトキシエチル−1−メチルピロリジニウム、1−メトキシエチル−1−エチルピロリジニウム、1−メトキシエチル−1−プロピルピロリジニウム、1−メトキシエチル−1−ブチルピロリジニウム、1−エトキシエチル−1−メチルピロリジニウム、1−エトキシメチル1−メチルピロリジニウムである。極めて特に好ましいのは、1−メトキシエチル−1−メチルピロリジニウムである。
好ましい1,3−ジアルキルイミダゾリウムカチオンは、例えば、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−プロピルイミダゾリウム、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−ペンチルイミダゾリウム、1−エチル−3−プロピルイミダゾリウム、1−ブチル−3−エチルイミダゾリウム、1−エチル−3−ペンチルイミダゾリウム、1−ブチル−3−プロピルイミダゾリウム、1,3−ジメチルイミダゾリウム、1,3−ジエチルイミダゾリウム、1,3−ジプロピピル(propypyl)イミダゾリウム、1,3−ジブチルイミダゾリウム、1,3−ジペンチルイミダゾリウム、1,3−ジヘキシルイミダゾリウム、1,3−ジヘプチルイミダゾリウム、1,3−ジオクチルイミダゾリウム、1,3−ジノニルイミダゾリウム、1,3−ジデシルイミダゾリウム、1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム、1−ヘプチル−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−オクチルイミダゾリウム、1−メチル−3−ノニルイミダゾリウム、1−デシル−3−メチルイミダゾリウム、1−エチル−3−ヘキシルイミダゾリウム、1−エチル−3−ヘプチルイミダゾリウム、1−エチル−3−オクチルイミダゾリウム、1−エチル−3−ノニルイミダゾリウムまたは1−デシル−3−エチルイミダゾリウムである。特に好ましいカチオンは、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウムまたは1−メチル−3−プロピルイミダゾリウムである。
特に好ましい1−アルケニル−3−アルキルイミダゾリウムカチオンは、1−アリル−3−メチルイミダゾリウムまたは1−アリル−2,3−ジメチルイミダゾリウムである。
式Iで表される化合物の有機カチオンは、好ましくは式(8)で表される複素環式カチオンであり、ここでHetNz+はイミダゾリウム、ピロリジニウムまたはピリジニウムであり、そして置換基R1’〜R4’は、そのそれぞれが、互いに独立して、示されるまたは好ましいと示される意味を有する。式Iで表される化合物の有機カチオンは、特に好ましくはイミダゾリウムであり、ここで置換基R1’〜R4’は上で言及される意味または好ましいと示される意味をを有するか、あるいはそれらは、上に記載されるように、1,1−ジアルキルピロリジニウム、1−アルキル−1−アルコキシアルキルアルキルピロリジニウム、1,3−ジアルキルイミダゾリウム、1−アルケニル−3−アルキルイミダゾリウムまたは1−アルコキシアルキル−3−アルキルイミダゾリウムに対して好ましく示される意味の意味を有する。
したがって、式Iで表される特に好ましい有機カチオンは、1−ブチル−1−メチルピロリジニウム、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、1−エチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−(2−メトキシエチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、トリブチルメチルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモニウム、トリブチルメチルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウム、テトラブチルホスホニウム、ジエチルメチルスルホニウム、S−エチル−N,N,N’,N’−テトラメチルイソチオウロニウム、1−アリル−3−メチルイミダゾリウム、1−アリル−2,3−ジメチルイミダゾリウム、1−シアノメチル−3−メチルイミダゾリウム、1−(2−シアノエチル)−3−メチルイミダゾリウム、1−メチル−3−プロピニルイミダズリウム(imidazlium)、1−ブチル−4−メチルピリジヌム(pyridinum)、1,1−ジメチルピロリジニウムまたはトリメチルスルホニウムである。
アルカリ金属カチオンは、リチウムカチオン、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、ルビジウムカチオンまたはセシウムカチオン、特にリチウムカチオン、ナトリウムカチオンまたはカリウムカチオンである。
アルカリ土類金属カチオンは、マグネシウムカチオン、カルシウムカチオン、ストロンチウムカチオンまたはバリウムカチオン、好ましくはマグネシウムカチオンまたはカルシウムカチオンである。
周期表の3〜12族からの金属カチオンは、例えば、金属銀、銅、イットリウム、イッテルビウム、ランタン、スカンジウム、セリウム、ネオジム、テルビウム、サマリウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、白金、オスミウム、コバルト、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、トリウム、ウランまたは金のカチオンであり、ここで溶媒和形態のまたは配位子により安定化された対応する金属カチオンもまた含まれる。
特に好ましい金属カチオンは、Li、Na、K、Mg2+、Ca2+、Ag、Cu、Y+3、Yb+3、La+3、Sc+3、Ce+2、Pt+2またはPd+2である。
式Iで表される化合物の合成のための好適な出発物質は、フルオロアルキルフルオロホスホランである。
したがって、本発明はさらに、上に記載されるように、Ktが有機塩基により安定化されたプロトンを示す、式Iで表される化合物の製造方法であって、式II
(RPF5−n II、
式中、Rはそれぞれの場合において互いに独立して1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、およびnは1、2または3を示す、で表されるフルオロアルキルフルオロホスホランを有機塩基と反応させ、ここで式IIIa、IIIbまたはIIIc
ここで、Rはそれぞれの場合において互いに独立して、上で示される意味を有する、で表される化合物が生じ、および式IIIa、IIIbまたはIIIcで表される化合物あるいはその互変異性または立体異性形態を次いでHX、
式中
Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
Acは、カルボキシル基OC(O)Rを示し、
Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換またはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Rは、Hあるいは1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、あるいは2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を含有していてもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい、
と反応させることを特徴とする、前記方法に関する。
この方法におけるHXはまた、脂肪族ジカルボン酸であってもよく、ここでこの反応は、式Iで表される化合物の場合における上に記載されるような、式Ibで表される化合物をもたらす。
式IIで表されるパーフルオロアルキルフルオロホスホランの製造は、当業者に公知の慣用の方法により実行することができる。これらの化合物は好ましくは、好適な出発化合物の電気化学的フッ素化により製造される[V.Y. Semenii et al.,1985、Zh. Obshch. Khim. 55 (12): 2716-2720; N. V. Ignatyev、P. Sartori、2000、J. Fluorine Chem. 103: 57-61; WO 00/21969]。
フルオロアルキルフルオロホスホランは、塩素化/フッ素化または酸化的フッ素化後に、亜リン酸ジアルキル、(RO)P(O)Hまたはホスフィンのフルオロオレフィン上への[N.O. Brace, J. Org. Chem., 26 (1961), p. 3197-3201; P. Cooper, R. Fields, R.N. Haszeldine, J. Chem. Soc., Perkin I, 1975, p. 702-707; G.M. Burch, H. Goldwhite、R.N. Haszeldine, J. Chem. Soc., 1963,p. 1083-1091]またはフルオロアルキルオレフィンへの P. Kirsch、Modern Fluororganic Chemistry, WILEY-VCH, 2004, p. 174を参照]フリーラジカル付加により得ることができる。
有機塩基、特に上に記載されるまたは好ましく記載されるような有機塩基との式IIで表されるホスホランの反応は、0〜80℃、好ましくは15〜30℃の温度で、有機溶媒の存在下でおよび水のない(water-free)雰囲気中で実行することができる。
ここで好適な溶媒は、アセトニトリル、ジオキサン、ジクロロメタン、ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、またはジアルキルエーテル、例えばジエチルエーテルまたはメチルt−ブチルエーテルである。
式IIIa、IIIbまたはIIIcで表される化合物を単離することができるが、好ましくは単離せず、代わりにさらにその後の反応において、反応混合物のワークアップ(work-up)をせず、Xが上で示されるまたは好ましいと記載される意味を有する化合物HXと反応させる。
化合物HXとの反応の反応温度はまた、0〜80℃、好ましくは15〜30℃、特に好ましくは室温である。
化合物HXが1個より多いOH基を担持する場合には、その場合は、化合物HXのモル量に依存して、1個のOH基のみを式IIで表されるホスホランと反応させるか、または複数のOH基を式IIで表されるホスホランと反応させる。この点における例は、例の部に記載される。
カチオンが有機塩基により安定化されるプロトンである、式Iで表される化合物から出発して、次いで上に記載されるように、塩基性溶媒により安定化された(溶媒和)プロトンから選択されるカチオン、金属カチオンまたは有機カチオンにより、式Iで表される化合物を製造することができる。
これは古典的に、塩交換反応により金属カチオンまたは有機カチオンに対し実行される。
塩基性溶媒により安定化されたプロトンを有する式Iで表される化合物はまた、プロトンの塩基性溶媒または有機塩基との親和性が好ましいかどうかに依存して、既に記載される方法で形成してもよい。それゆえ本発明はさらに、Ktが金属カチオンまたは有機カチオンを示す、上に記載されるような、式Iで表される化合物の、塩交換反応による製造方法に関し、上に記載される方法により製造され、Ktが塩基により安定化されるプロトンを示す式Iで表される化合物を、式IV
KtA IV、
ここで、Ktは、上に記載されるようなまたは好ましく記載されるような、金属カチオンまたは有機カチオンを示し、および
AはCl、Br、I、OH、[RCOO]、[RSO、[RCOO]、[RSO、[ROSO、[BF、[SO2−、[HSO1−、[NO、[(RP(O)O]、[RP(O)O2−または[CO2−から選択されるアニオンを示し、ここでRはそれぞれの場合において互いに独立して、1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキルを示し、およびRはそれぞれの場合において互いに独立して、1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフッ素化アルキルを示す
で表される化合物と反応させることを特徴とし、ここで式KtAで表される塩の電気的中性が観察されなければならない。
塩交換反応は、有利には水中で実行され、ここで0°〜100℃、好ましくは15°〜60℃の温度が、好適である。反応は特に好ましくは、室温(25℃)で実行される。
しかし、反応は代替的にまた、−30°〜100℃の温度の有機溶媒中で実行することができる。ここで好適な溶媒は、アセトニトリル、ジオキサン、ジクロロメタン、ジメトキシエタン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミドまたはあるアルコール、例えばメタノール、エタノールまたはイソプロパノールである。
塩交換反応はまた、そのカチオンが有機塩基により安定化されたプロトンである式Iで表される化合物の単離の必要性なく、上に記載される方法後に直接的に実行してもよい。
かかる塩交換反応は、メタルカチオンがアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンである、上に記載されるような式Iで表される化合物の製造を可能とする。特に興味深いのは、XがORまたはAcを示すアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンを有する、上に記載されるような、式Iで表される化合物、特に、上に記載されるような、ラジカルORにおけるRがHを示さないが、代わりに他の意味を有するアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンを有する式Iで表される化合物である。
特に、式I−1
Li [P(R5−nX] I−1、
式中、Rはそれぞれの場合において互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、
Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
Acは、式Ib−1
2[Li] [(RPF5−n(OC(O)−R’−C(O)O)F5−nP(R2− Ib−1
およびR’は、単結合または1〜4個のC原子を有するアルキレン基を示す、
を有する脂肪族ジカルボン酸の塩をまた含む、カルボキシル基OC(O)Rを示し、
Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Rは、H、1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、OH、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、または、2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を含有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、
Halは、F、Cl、BrまたはIを示し、および
nは、1、2または3を示す、
と省略される、式Iで表される化合物のリチウム塩、および/またはそれらの互変異性体または立体異性体、ならびに全ての比率でのそれらの混合物
が、特に電気化学または光電子デバイスのための、電解質調製物(electrolyte preparations)の製造に好適である。
式I−1で表されるリチウム塩は、特に、電気化学電池、特にリチウムイオン電池、リチウムイオンキャパシタまたはリチウム電池のための伝導性塩として好適である。特に好ましいのは、式I−1で表されるリチウム塩の使用であって、式中Rが1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、OH、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、または2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−の群から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい。
式中Ktz+がアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンを示し、およびXがORを示し、およびRがHを示す、式Iで表される化合物は、低温で貯蔵することができるが、加熱に際しおよび/または塩基の不存在または存在下での水の存在下で分解する。これらの化合物は、上に記載される方法の代わりに、無機塩基、好ましくはアルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物および/またはアルカリ金属炭酸塩またはアルカリ土類金属炭酸塩を、上の記載されるような、式IIで表されるホスホランと反応させる場合に、形成される。これは、用いられる反応温度とは無関係である。
式中Ktz+がアルカリ金属またはアルカリ土類金属カチオンを示し、およびXがAcを示す、式Iで表される化合物は、代替的に、上に記載されるような、アルカリ金属カルボン酸塩またはアルカリ土類金属カルボン酸塩を、上に記載されるような、式IIで表されるホスホランと、有機溶媒の存在下で反応する場合に形成される。
式中Ktz+が、上に記載されるような、式(1)で表されるアンモニウムカチオンに対応し、およびXがAcを示す式Iで表される化合物、または式中Ktz+がアンモニウムカチオンを示す式Ibで表される化合物は、代替的に、式II
(RPF5−n II、
ここで、Rは、それぞれの場合において互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、およびnは、1、2または3を示す
で表されるフルオロアルキルフルオロホスホランを、式VaまたはVb
[N(R [(OC(O)R)] Vaまたは
2[N(R [(OC(O)−R’−C(O)O)]2− Vb、
ここでR、RおよびR’は、上に記載されるまたは好ましい意味を有する、
で表されるカルボン酸アンモニウムと有機溶媒中で反応させ、次いで溶媒を除去することにより製造することができる。
式中KtZ+が、上に記載される、式(1)で表されるアンモニウムカチオンまたは式(2)で表されるホスホニウムカチオンに対応し、およびXがORを示しおよびRがHを示す、式Iで表される化合物は、代替的に、式II
(RPF5−n II、
ここでRはそれぞれの場合において独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、およびnは、1、2または3を示す
で表されるフルオロアルキルフルオロホスホランを、式VIaで表される水酸化アンモニウムまたは式VIbで表される水酸化ホスホニウム
[N(R] [OH] VIaまたは
[P(R] [OH] VIb
ここでRおよびRは上に言及されるまたは特に好ましい意味を有する、を有機溶媒中で反応させ、および有機溶媒を除去することにより製造することができる。
カチオンKtが、上に記載される、安定化された(溶媒和)プロトンである、上に記載される、式Iで表される化合物は、化学反応のための、特に重合化および異性化のための酸触媒として、特に好適である。
上に記載される、式中Ktが周期表の3〜12族からの金属カチオンである、式Iで表される化合物は、触媒としてまたは電解液中の添加剤として特に好適である。
上に記載される、式中Ktが、上に記載されるまたは好ましく記載される、有機カチオンである、式Iで表される化合物は、溶媒としてまたは溶媒添加剤として、触媒または相間移動触媒として、導電性塩としてまたは電解質構成物として、フッ素化界面活性剤として、熱交換媒体として、分離剤または抽出剤として、帯電防止材として、可塑化剤として、潤滑油としてあるいは潤滑油またはグリースの内容物として、油圧油または油圧油の添加剤として、防炎剤としてまたは消火剤中の添加剤として、特に好適である。
上に記載される、有機カチオンを有する式Iで表される化合物が、同様にイオン液体である。
溶媒として式Iで表される化合物を使用する場合、これらは当業者に公知の任意の種の反応、例えば遷移金属触媒反応または酵素触媒反応、例えば、ヒドロホルミル化反応、オリゴマー化反応、エステル化または異性化などにおいて好適であるが、ここでかかる一覧は包括的ではない。
抽出剤として使用する場合、式Iで表される化合物を用いて反応生成物を分離することができるが、しかしまた、イオン液体におけるそれぞれの成分の溶解度に依存して、不純物を分離することができる。さらに、イオン液体はまた、複数の成分の分離における、例えば混合物の複数の成分の蒸留分離における分離媒体としての役割を果たす。
さらなる可能な用途は、ポリマー材料における可塑化剤としての、多数の材料または用途のための難燃剤としての、および例えばガルバーニ電池における、キャパシタにおけるまたは燃料電池における、さまざまな電気化学的セルおよび用途における導電性塩または添加剤としての使用である。
本発明による式Iで表される化合物の用途のさらなる領域は、炭水化物含有固体、特にバイオポリマーおよびその誘導体または分解産物のための溶媒である。加えて、これらの新規化合物は、潤滑油、例えばコンプレッサー、ポンプまたは油圧装置などの、機械のための作動媒体として用いることができる。用途のさらなる領域は、これらのイオン液体が媒体または添加剤として作用することができる、粒子またはナノマテリアル合成の領域である。
有機カチオンを有する式Iで表される化合物、例えば本発明によるイオン液体は、好ましくは、電気化学および/または光電子デバイスにおいて、特に電解質処方物において用いることができる。
それゆえ本発明はさらに、上に記載されるまたは好ましく記載される式Iで表される少なくとも1種の化合物を含む電解質処方物に関する。
式中[Kt]z+がLiまたは有機カチオンを示す式Iで表される化合物の電解質処方物は、好ましくは、任意にさらなる導電性塩および/または添加剤と組わせて、一次電池、二次電池、キャパシタ、スーパーキャパシタまたは電気化学的セルにおいて、ポリマー電解質または相間移動媒体として用いることができる。好ましい電池は、リチウム電池またはリチウムイオン電池である。好ましいキャパシタは、リチウムイオンキャパシタである。対応する好ましいリチウム化合物は、上に記載されており、そして相応して適用される。
式Iで表される化合物の電解質処方物は、好ましくは、電気化学および/または光電子デバイス、例えば光起電セル、発光デバイス、エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミックデバイス、電気化学的センサーおよび/またはバイオセンサーなどにおいて、特に好ましくは色素増感太陽電池において用いることができる。
かかる電解質処方物は、開示されるデバイスの決定的な部分を占め、そしてデバイスの性能はこれらの電解質のさまざまな成分の物性および化学的特性に実質的に依存する。
本発明による電解質処方物は、既知の電解質処方物の代替物を務める。特に色素増感太陽電池の電解質処方物の領域において、それらは特に低温において、増加した電力変換効率を有する。シアノメトキシフルオロホウ酸パーフルオロアルキルの使用の有利は、特に低温における、低い粘性およびそれゆえの酸化剤種の低いネルンスト拡散である。
WO 2007/093961およびWO 2009/083901は、かなりの量の、テトラシアノホウ酸塩(TCB)アニオンとの有機塩を含む、イオン液体をベースとする電解質における、現在までの最良の電力変換効率を記載する。
化学用語において、電解質は、遊離イオンを含有する任意の物質であり、そして結果として導電性である。最も典型的な電解質はイオン液体であるが、溶融および固形電解質も同様に可能である。
それゆえ本発明による電解質処方物は、主に、溶解および/または溶融状態である少なくとも1種の物質の存在のために、導電性媒体であり、つまりイオン種の移動による導電性を支持する。
上に記載されるように、電解質処方物における式Iで表される化合物の典型的なモル濃度は、0.1〜3.5Mの範囲、好ましくは0.8〜2.5Mの範囲である。
かかるモル濃度は、式中[Kt]z+が上に記載されるまたは好ましく記載される有機カチオンを示す式Iで表される少なくとも1種の化合物を以って達成される。
本発明の目的に対し、モル濃度は25℃における濃度に関する。
電解質処方物の他の成分は、下に記載されるように、1種または数種のさらなる塩、溶媒、ヨウ素などである。
電解質処方物が2成分系である場合、それは2種の塩、1種のさらなる塩および上に記載される式Iで表される化合物を含む。電解質処方物が3成分系である場合、それは2種のさらなる塩および上に記載される式Iで表される化合物を含む。2成分系は90〜20重量%、好ましくは80〜55重量%、特に好ましくは70〜60重量%のさらなる塩、および10〜80重量%、好ましくは20〜45重量%または特に好ましくは30〜40重量%の上に記載される式Iで表される化合物を含む。本段落における百分率データは、本発明による電解質処方物に存在する塩の合計量(=100重量%)に関する。
さらなる、下に示される一般的に任意の成分(添加剤)、例えば、遊離電子対を有するN含有化合物、ヨウ素、溶媒、ポリマー、およびナノ粒子などは、その考慮に入れない。同じ百分率データを3成分系または4成分系へと適用することができ、それはさらなる塩の合計量が示される範囲内で用いられなければならないこと、例えば2種のさらなるイオン液体が、例えば、本発明による電解質処方物において90〜20重量%の量で存在することを意味する。
本発明のさらなる態様によると、電解質処方物は、4級窒素ならびにハロゲン化物イオン、例えばF、Cl、Iなど、多ハロゲン化物イオン、フルオロアルカンスルホン酸塩、フルオロアルカンカルボン酸塩、トリ(フルオロアルキルスルホニル)メチド、ビス(フルオロアルキルスルホニル)イミド、硝酸塩、ヘキサフルオロリン酸塩、トリス−、ビス−またはモノ(フルオロアルキル)フルオロリン酸塩、テトラフルオロホウ酸塩、ジシアノジフルオロホウ酸塩、トリシアノフルオロホウ酸塩、トリス−、ビス−またはモノ(パーフルオロアルキル)シアノホウ酸塩、ビス−またはモノシアノパーフルオロアルキルモノ−またはビスフルオロホウ酸塩、パーフルオロアルキルアルコキシフルオロシアノホウ酸塩またはパーフルオロアルキルアルコキシジシアノホウ酸塩、ジシアナミド、トリシアノメチド、テトラシアノホウ酸塩、チオシアン酸塩、アルキルスルホン酸塩またはアルキル硫酸塩、ここでフルオロアルカンは1〜20個のC原子を有し、好ましくはパーフッ素化され、フルオロアルキルは1〜20個のC原子を有し、およびアルキルは1〜20個のC原子を有する、から選択されるアニオンを含有する、有機カチオンとの少なくとも1種のさらなる塩を含む。フルオロアルカンまたはフルオロアルキルは、好ましくはパーフッ素化されている。
さらなる塩は好ましくは、ヨウ化物、チオシアン酸塩、またはテトラシアノホウ酸塩であり、特に好ましいさらなるイオンは、ヨウ化物である。
少なくとも1種のさらなる塩の、または好ましいさらなる塩のカチオンは、4級窒素原子を含有する有機化合物、好ましくは環状有機カチオン、例えばピリジニウム、イミダゾリウム、トリアゾリウム、ピロリジニウムまたはモルホリニウムから選択される。
しかし、特にDSCのための、電解質処方物における異なるカチオンの量を限定するために、有機カチオンを式Iで表される化合物のカチオンに対する定義から選択することができる。それゆえ本発明のさらに好ましい態様によると、電解部室処方物は、上に記載される式Iで表される少なくとも1種の化合物および、式中、有機カチオンが、互いに独立して、群
式中、置換基R1’~R4’は上に記載されるまたは好ましく記載される意味を有する
から選択される少なくとも1種のさらなるヨウ化物を含む。
少なくとも1種のさらなる塩の特に好ましい例は、ヨウ化1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−(2−メトキシエチル)−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−プロピル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化1,3−ジメチルイミダゾリウム、ヨウ化1−アリル−3−メチルイミダゾリウム、ヨウ化N−ブチル−N−メチルピロリジニウムまたはヨウ化N,N−ジメチルピロリジニウムである。
本発明のさらに好ましい態様において、チオシアン酸グアニジニウムを本発明の電解質処方物へと添加することができる。
本発明の電解質処方物は、好ましくはヨウ素(I)を含む。好ましくはそれは、0.01〜50重量%、より好ましくは0.1〜20重量%、および最も好ましくは1〜10重量%のIを含む。
好ましい態様において、本発明により電解質処方物はさらに、自由電子対を有する窒素原子を含有する少なくとも1種の化合物を含む。かかる化合物の例は、EP 0 986 079 A2の2頁40〜55行に始まって、およびさらに3頁14行〜7頁54行に見つけることができ、それを参照の様式により本明細書中に組み込む。自由電子対を有する化合物の好ましい例は、イミダゾールおよびその誘導体、特にベンゾイミダゾールおよびその誘導体を含む。
本発明の電解質処方物は、50%未満の有機溶媒を含む。電解質処方物は、好ましくは40%未満、特に好ましくは30%未満、なおより好ましくは20%未満および10%未満でさえ、含む。電解質処方物は、最も好ましくは、5%未満の有機溶媒を含む。例えば、それは実質的に有機溶媒を含まない。百分率データは、重量%に関する。
有機溶媒は、上に示される量で存在する場合には、文献に開示されるものから選択することができる。溶媒は、もし存在する場合には、160℃より上の、特に好ましくは190℃より上の沸点を有し、例えば、炭酸プロピレン、炭酸エチレン、炭酸ブチレン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、グルタロニトリル、アジポニトリル、N−メチルオキサゾリジノン、N−メチルピロリジノン、N,N’−ジメチルイミダゾリジノン、N,N−ジメチルアセトアミド、環状ウレア類、好ましくは1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノンまたは1,3−ジメチル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2(1H)−ピリミジノン、テトラグリム、スルホラン類、スルホン類であり、それらは好ましくは非対称的に置換されており、例えば2−エタンスルホニルプロパン、1−エタンスルホニル−2−メチルプロパンまたは2−(プロパン−2−スルホニル)−ブタン、3−メチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、リン酸トリメチルおよびメトキシ置換ニトリル類である。他の可能な溶媒は、アセトニトリル、ベンゾニトリルまたはバレロニトリルである。
溶媒が電解質処方物中に存在する場合、ポリマーがさらにゲル化剤として存在してもよく、ここでポリマーは、フッ素化ポリビニリデン、ポリビニリデン−ヘキサフルロプロピルエン、ポリビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、ナフィオン(nafion)、酸化ポリエチルエン、メタクリル酸ポリメチル、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェンである。これらのポリマーは、液体電解質を擬似固体または固体電解質へと変換し、そしてそれゆえ、特に経年の間の、溶媒残留を改善するために、電解質処方物へと添加される。
本発明の電解質処方物は、さらに金属酸化物ナノ粒子、例えば、SiO、TiO、Al、MgOまたはZnOなどを含んでもよく、それらはまた、固形性およびそれゆえ溶媒残留を増加させることができる。
本発明の電解質処方物は、多くの用途を有する。例えば、それは光電子および/または電気化学デバイス、例えば光素子、発光でバイアス、エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミックデバイス、電気化学センサーおよび/またはバイオセンサーにおいて用いることができる。電気化学電池における、例えばリチウムイオン電池または二重層キャパシタにおける使用もまた可能である。
それゆえ本発明はさらに、詳細には上に記載される電解質処方物の、光素子、発光デバイス、エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミックデバイス、電気化学センサーおよび/またはバイオセンサーである、電気化学的および/または光電子デバイスにおける使用に関する。電解質処方物は好ましくは、色素増感太陽電池において用いることができる。
それゆえ本発明はさらに、電気化学および/または光電子デバイス、例えば光素子、発光デバイス、エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミックデバイス、電気化学センサーおよび/またはバイオセンサーであって、式I
Ktz+ z[P(R5−nX] I、
式中、Rはそれぞれの場合において、互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、
Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
Acは、式Ib
x[Kt]z+ y[(RPF5−n(OC(O)−R’−C(O)O)F5−nP(R2− Ib、

式中
zが1を示す場合、xは2を示しおよびyは1を示し、
zが2を示す場合、xは1を示しおよびyは1を示し、
zが3を示す場合、xは2を示しおよびyは3を示し、ならびに
zが4を示す場合、xは1を示しおよびyは2を示し、ならびにR’は、単結合または1〜4個のC原子を有するアルキレン基を示す
を有する脂肪族ジカルボン酸の塩をまた含む、カルボキシル基OC(O)Rを示し、
Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換またはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換またはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
Rは、Hまたは1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、OH、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、あるいは2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を含有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は、群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置換されていてもよく、
および
Ktは、安定化されたプロトン、金属カチオンまたは有機カチオンを示し、
Halは、F、Cl、BrまたはIを示し、
zは、1、2、3または4を示し、および
nは、1、2または3を示す
で表される少なくとも1種の化合物、および/またはそれらの互変異性体または立体異性体、ならびに全ての比率でのそれらの混合物を含む電解質処方物を含む前記デバイス、または上に記載される、この種の式Iで表される好ましい態様に関する。
好ましい態様によると、本発明のデバイスは、色素または量子ドット太陽電池、特に好ましくは色素太陽電池である。
量子ドット太陽電池は、例えば、US 6,861,722に開示される。色素太陽電池において、色素は、太陽光を吸収しそして電気的エネルギーへと変換するために用いることができる。色素のLUMO値が光電極の伝導体のわずかに上である限り、染料の種類自体に関し制限はない。染料の例は、EP 0 986 079 A2、EP 1 180 774 A2またはEP 1 507 307 A1に開示されている。
好ましい色素は、有機色素、例えばMK-1、MK-2またはMK-3(その構造は、N. Koumura et al, J.Am.Chem.Soc. Vol 128, No.44, 2006, 14256-14257の図1に記載されている)、D102(CAS番号 652145−28−3)、D−149(CAS番号 786643−20−7)、D205(CAS番号 936336−21−9)、D358(CAS番号 1207638−53−6)、T. Bessho et al, Angew. Chem. Int. Ed. Vol 49, 37, 6646-6649、2010に記載されるYD−2、Y123(CAS番号 1312465−92−1)、ビピリジンルテニウム染料、例えばN3(CAS番号 141460−19−7)、N719(CAS番号 207347−46−4)、Z907(CAS番号 502693−09−6)、C101(CAS番号 1048964−93−7)、C106(CAS番号 1152310−69−4)、K19(CAS番号 847665−45−6)、SK−1(CAS番号 906061−30−1)など、またはターピリジンルテニウム色素、例えばN749(CAS番号 359415−47−7)などである。
特に好ましい色素は、色素Z907またはZ907Na、これらはともに両親媒性のルテニウム増感剤である、あるいはD205である。Z907Naに対する化学名は、NaRu(2,2’−ビピリジン−4−カルボン酸−4’−カルボキシレート)(4,4’−ジノニル−2,2’−ビピリジン)(NCS)である。
D205の構造は、
である。
極めて特に好ましいのは、Z907またはZ907Naの使用である。
色素増感太陽電池は、例えば、光電極、対電極および、光電極と対電極の間に、電解質処方物または電荷移動物質を含み、ここで増感色素は対電極に面する光電極の表面上で吸収される。
本発明によるデバイスの好ましい態様によると、それは半導体、上に記載される電解質処方物および対電極を含む。
本発明の好ましい態様によると、半導体は群Si、TiO、SnO、Fe、WO、ZnO、Nb、CdS、ZnS、PbS、Bi、CdSe、GaP、InP、GaAs、CdTe、CuInS、および/またはCuInSeから選択される材料をベースとする。半導体は好ましくはメソ多孔性表面を含み、それは表面を増加させ、それは任意に色素により被覆され、そして電極と接触する。半導体は好ましくはガラス支持体またはプラスチックフィルムまたは金属箔上に配置される。支持体は好ましくは導電性である。
本発明のデバイスは好ましくは、対電極を含む。例えば、Pt、好ましくは導電性同素体である炭素、ポリアニリンまたはポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)(PEDOT)で被覆されたガラス上のフッ素ドープ酸化スズまたはスズドープ酸化インジウム(それぞれ、FTOガラスまたはITOガラス)である。ガラスに加えて、金属基板、例えばステンレス鋼またはチタンシートが、可能な基板である。
本発明のデバイスは、先行技術の対応するデバイスのように、電解質を本発明の電解質処方物と単純に置き換えることにより、製造することができる。例えば色素増感太陽電池の場合、デバイスアセンブリは数々の特許明細書、例えばWO 91/16719(例34および35)など、ならびに科学文献、例えば、Barbe、C.J., Arendse, F., Comte, P., Jirousek, M., Lenzmann, F., Shklover, V., Graetzel, M. J. Am. Ceram. Soc. 1997, 80, 3157;およびWang, P., Zakeeruddin, S. M., Comte, P., Charvet, R., Humphry-Baker, R., Graetzel, M. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14336などにおいて開示されている。
増感半導体材料は、好ましくは光アノードとしての役割を果たす。対電極は好ましくはカソードである。
本発明は、本発明の電解質処方物を半導体の表面と接触させるステップを含み、ここで表面が任意に増感剤で被覆される、光電子セルの製造方法を提供する。半導体は好ましくは、上で与えられる材料から選択され、そして増感剤は好ましくは上に記載される量子ドットおよび/または色素から、特に好ましくは色素から選択される。
電解質処方物は好ましくは、半導体上へと単純に注ぐことができる。それは好ましくは、対電極中の孔を介してセルの内部ルーメンに真空を作り出し、そしてWang et al., J. Phys. Chem. B 2003, 107, 14336からの引例に開示される電解質処方物を添加することにより、対電極をすでに含む、他は完成されたデバイスへと、適用される。
以下の実施例は、本発明をそれに限定することなく説明することを意図する。本発明は、請求される範囲を通じて対応して実行することができる。可能な変化形はまた、例から開始して派生させることができる。特に、例に記載される反応の特徴および条件はまたは、詳細は示されないが、特許請求の範囲の保護範囲内に存在する他の反応へと適用することができる。
例:
得られる基板は、質量分析、元素分析およびNMR分光法により特徴付けされる。NMRスペクトルはBrucker, KarsruheからのAvance III 300分光計を用いて記録される。アセトン−d6が、毛細管において密封物質として用いられる。参照は、外部参照:Hおよび13Cスペクトルに対してTMS;CClF−19Fに対しておよび80% HPO31Pスペクトルに対して、を用いて実行される。
例1.[P(C(dmap)]の製造
まず2.8g(22.9mmol)の4−(ジメチルアミノ)ピリジンを100mlのジエチルエーテルへと導入し、そして12.2g(28.6mmol)の(CPFをゆっくりと加える。15分間の撹拌後、揮発性成分を真空で除去し、無色の固体が残留する。
収率(DMAPに基づく):12.1g(97%)。融点:150〜153℃。
EtO中の[P(C(dmap)]の31P−NMR分光分析データ
EtO中の[P(C(dmap)]の19F−NMR分光分析データ
CDCl中の[P(C(dmap)]のH−NMR分光分析データ
CDCl中の[P(C(dmap)]の13C−NMR分光分析データ
[P(C(dmap)]の元素分析データ
質量分析データ(EI、20eV)
例2.[PPh][P(COH]の製造
最初に0.96g(1.75mmol)[P(C(dmap)]をエーテル中に導入し、そして過剰の水を添加する。30分の撹拌後、2mlの水に溶解させた0.66g(1.75mmol)の[PPh]Clを、添加し、そして混合物を再び20分間攪拌する。次いで水相を分離し、そして有機相を水で3度抽出する。有機相を真空中で乾燥させ、残渣として無色の固体が残る。収率([P(C(dmap)]に基づき:1.29g(94%)。融点:139℃。
CDCN中の[PPh][P(COH]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[PPh][P(COH]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[PPh][P(COH]のH−NMR分光分析データ
CDCN中の[PPh][P(COH]の13C−NMR分光分析データ
[PPh][P(COH]の元素分析データ
質量分析データ(ESI、ネガティブスキャンモード)
例3.[HDMAP][P(COC(O)CH]の製造
最初に、0.52g(0.96mmol)の[P(C(dmap)]を、ジクロロメタン中に導入する。0.19g(3.17mmol)の酢酸を室温で添加し、そして反応混合物を3時間攪拌する。次いで揮発性の内容物を真空で除去し、無色の固体が残存する。収率([P(C(dmap)]に基づき):0.54g(93%)。
CDCN中の[HDMAP][P(COC(O)CH]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COC(O)CH]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COC(O)CH]のH−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COC(O)CH]の13C−NMR分光分析データ
例4.[HDMAP][P(COPh]の製造
最初に、0.52g(0.95mmol)の[P(C(dmap)]を、ジエチルエーテル中に導入する。0.13g(1.34mmol)のフェノールを室温で添加し、そして反応混合物を12時間攪拌する。2つの相が形成する。溶媒を真空で除去し、透明な、無色の液体が残存する。
CDCN中の[HDMAP][P(COPh]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COPh]の19F−NMR 分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COPh]のH−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COPh]の13C−NMR分光分析データ
例5.[HDMAP][{P(CO}]の製造
最初に、1.11g(2mmol)の[P(C(dmap)]をジエチルエーテル中に導入する。0.11g(1mmol)のヒドロキノンを室温で添加し、そして反応混合物を4時間攪拌する。次いで、揮発成分を真空で除去し、無色の固体が残存する。収率(ヒドロキノンに基づき):0.85g(78%)。
CDCN中の[HDMAP][{P(CO}]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][{P(CO}]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][{P(CO}]のH−NMR分光分析データ
[HDMAP][{P(CO}]の元素分析データ
例6.[HDMAP][P(COEt]の製造
最初に、10.6g(230mmol)のエタノールを、100mlのEtO中に導入する。12.5g(23mmol)の[P(C(dmap)]を室温で添加し、そして混合物を30分間攪拌する。次いで、揮発性の夜通し真空で除去し、無色の固体が残存する。収率([P(C(dmap)]に基づき):13.6g(100%)。融点:75〜78℃
CDCN中の[HDMAP][P(COEt]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COEt]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COEt]のH−NMR分光分析データ
CDC中の[HDMAP][P(COEt]の13C−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COEt]の元素分析データ
質量分析データ(ESI、ネガティブスキャンモード)
例7.[HDMAP][P(COCHCF]の製造
最初に、2.5g(4.5mmol)の[P(C(dmap)]をジエチルエーテル中に導入する。0.9g(9.0mmol)のトリフルオロエタノールを室温で添加し、そして反応混合物を12時間攪拌する。次いで、揮発性成分を真空で除去し、無色の固体が残存する。収率([P(C(dmap)]に基づき):2.8g(95%)。融点:91〜93℃。
CDCNの[HDMAP][P(COCHCF]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][(CPFOCHCF]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COCHCF]のH−NMR分光分析データ
CDCN中の[HDMAP][P(COCHCF]の13C−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COCHCF]の元素分析データ
質量分析データ(ESI、ネガティブスキャンモード)
例8.[HDMAP][P(CODec]の製造
0.69g(1.25mmol)の[P(C(dmap)]をEtOに溶解させる。0.20g(1.25mmol)の9−デカン−1−オールを室温で添加し、そして混合物を1.5時間攪拌する。次いで、反応混合液を真空で乾燥させ、透明な粘性のある液体が残存する。収率([P(C(dmap)]に基づき):0.88g(99%)。融点:<20℃
CDCl中の[HDMAP][P(CODec]の31P−NMR分光分析データ
CDCl中の[HDMAP][P(CODec]の19F−NMR分光分析データ
CDCl中の[HDMAP][P(CODec]のH−NMR分光分析データ
CDCl中の[HDMAP][P(CODec]の13C{H}−NMR分光分析データ
例9.[BMMIM][P(COEt]の製造
5.3g(9mmol)の[HDMAP][P(COEt]を50mlのジクロロメタン中に溶解させ、そして5mlのジクロロメタン中に溶解させた1.7g(9mmol)の塩化1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムを添加する。反応混合物を室温で1.5時間攪拌し、そして次いで水で3回抽出する。有機相の揮発性成分を真空で除去し、無色の液体が残存する。収率(塩化1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムに基づき):4.9g(87%)。
[BuDIm][P(COEt]の分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COEt]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COEt]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COEt]のH−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COEt]の13C{H}−NMR分光分析データ
例10.[BMMIM][P(COCHCF]の製造
4.7g(7.3mmol)の[HDMAP][P(COCHCF]を50mlのジクロロメタンに溶解させ、そして3mlのジクロロメタンに溶解させた1.4g(7.4mmol)の塩化1−ブチルー2,3−ジメチルイミダゾリウムを添加する。反応混合液を室温で1時間攪拌し、そして次いで水で3回抽出する。有機相の揮発性成分を真空で除去し、無色の液体が残存する。収率(塩化1−ブチル−2,3−ジメチルイミダゾリウムに基づく):4.5g(91%)。
表:[BuDIm][P(COCHCF]の分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COCHCF]の31P−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COCHCF]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COCHCF]の19F−NMR分光分析データ
CDCN中の[BuDIm][P(COCHCF]の13C{H}−NMR分光分析データ
例11.[HDMAP][P(COCOH]の製造
まず0.60g(1.1mmol)の[P(C(dmap)]をジエチルエーテル中に導入する。0.10g(1.6mmol)のエチレングリコールを室温で添加し、そして反応混合液を24時間攪拌する。次いで揮発性成分を真空で除去し、無色の固体が残存する。収率([P(C(dmap)]に基づき:)0.61g(89%)。融点:88℃(試料の軟化)、91℃分解。
[HDMAP][P(COCOH]の31P−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COCOH]の19F−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COCOH]のH−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COCOH]の13C−NMR分光分析データ
[HDMAP][P(COCOH]の元素分析データ
例12.[P(C(dmf)]の製造
まず0.12g(1.7mmol)の約15mlのジエチルエーテル中に導入し、そして1.02g(2.4mmol)の(CPFを添加する。反応混合液を室温で約45分間攪拌する。次いで溶媒および過剰の(CPFを真空中で除去し、無色の固体が残存する。収率(DMFに基づき):0.84g(99%)。
DMF中の[P(C(dmf)]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の[P(C(dmf)]の19F−NMR分光分析データ
DMF中の[P(C(dmf)]のH−NMR分光分析データ
DMF中の[P(C(dmf)]の13C−NMR分光分析データ
例13.[P(C(dmf)]のHOとの反応
数滴の水をDMF中の[P(C(dmf)]へと添加する。反応溶液をNMR分光法で調査する。
アセトン−d中の[H(dmf)][P(COH]の31P−NMR分光分析データ
アセトン−d中の[H(dmf)][P(COH]の19F−NMR分光分析データ
アセトン−d中の[H(dmf)][P(COH]のH−NMR分光分析データ
例14.[P(C(dmf)]のEtOHとの反応
数滴のエタノールをDMF中の[P(C(dmf)]へと添加する。反応溶液をNMR分光法により調査する。
DMF中の[H(dmf)][P(COEt]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の[H(dmf)][P(COEt]の19F−NMR分光分析データ
例15.(CPFのDMFとの反応
(CPFを過剰のDMFへと添加する。反応溶液をNMR分光法により調査する。
DMF中の[P(C(dmf)]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の[P(C(dmf)]の19F−NMR分光分析データ
リン原子へと結合したフッ素原子の共鳴は、他の共鳴によりカバーされた。
DMF中の[P(C(dmf)]のH−NMR分光分析データ
例16.[P(C(dmf)]のEtOHとの反応
数滴のエタノールを、DMF中の[P(C(dmf)]へと添加する。反応混合液をNMR分光法により調査する。
DMF中の[H(dmf)][P(COEt]の31P−NMR分光分析データ
DMF中のH[P(COEt]・nDMFの19F−NMR分光分析データ
例17.[P(C(dmf)]の製造
まず0.09g(1.2mmol)のDMFを15mlのジエチルエーテル中に導入し、そして1.5mmolの(CPFを濃縮する。反応混合液をNMR分光法により調査する。2つの配座異性体、IIbおよびIbがゆっくりとした解凍に際し形成する。IIbは、室温中で数時間以内にIbへと変換される。室温での30分の撹拌後、溶媒を真空中で除去し、無色の固体が残存する。収率(DMFに基づき):0.47g(97%)。
DMF中の2つの配座異性体[P(C(dmf)]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の2つの配座異性体[P(C(dmf)]の19F−NMR分光分析データ
DMF中の2つの配座異性体[P(C(dmf)]のH−NMR分光分析データ
DMF中の2つの配座異性体[P(C(dmf)]の13C−NMR分光分析データ
例18.[P(C(dmf)]のHOとの反応
−196℃のDMF中の[P(C(dmf)](Ib)の溶液上で水を濃縮する。反応混合液を室温へと加温し、そしてNMR分光法により調査する。
DMF中の[H(dmf)][P(COH]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の[H(dmf)][P(COH]の19F−NMR分光分析データ
例19.[P(C(dmf)]のEtOHとの反応
−196℃のDMF中の[P(C(dmf)](Ib)の溶液上でエタノールを濃縮する。反応混合液を室温へと加温し、そしてNMR分光法により調査する。
DMF中の[H(dmf)][P(COEt]の31P−NMR分光分析データ
DMF中の[H(dmf)][P(COEt]の19F−NMR分光分析データ
例20:(CPF・DMAPの2−[2−(アミノエチル)アミノ]エタノールとの反応
実験手順:
まず80mlのジクロロメタン中の6.50g(11.86mmol)の(CPF・DMAPを、保護ガス下で100mlのシュレンクフラスコに導入し、そして1.23g(11.86mmol)の2−[2−(アミノエチル)アミノ]エタノールを溶液へと0℃の滴加する。添加後、氷浴を除去し、そして混合物をRTで夜通しで攪拌する。19Fおよび31P−NMR反応確認を翌朝に記録する。
それから反応溶液からCHClおよび全ての揮発性成分を取り除き、わずかに黄色の粉末が残存する。
粗生成物収率:7.71g(理論値の91.7%)
CHClの代わりにDMF中で反応を実行すると、リン上の2つのF原子が異なるもう1つの異性体が形成する。
NMRデータ:CDCl
例21:(CPF・DMAPの6−ヒドロキシヘキサン酸エチルとの反応
実験手順:
まず40mlのジクロロメタン中の3.30g(6.02mmol)の(CPF・DMAPを、保護ガス下で100mlシュレンクフラスコへと導入し、そして0.96g(6.02mmol)の6−ヒドロキシヘキサン酸エチルを0℃で溶液へと滴加する。添加後、氷浴を除去し、そして混合物をRTで夜通しで攪拌する。翌朝に19F−および31P−NMR反応確認を記録する。
反応溶液からCHClおよび全ての揮発性成分を真空中で除去し、橙色の油が残存する。
粗生成物収率:4.2g(理論値の98.6%
NMRデータ:CDCl
例22:エタノールアミンとの(CPF・DMAP
まず60mlのジクロロメタン中の4.27g(7.79mmol)の(CPF・DMAPを保護ガス下で100mlシュレンクフラスコ中に導入し、そして0.48g(7.79mmol)のエタノールアミンを0℃で溶液へと滴加する。添加後、氷浴を除去し、そして混合物をRTで夜通し攪拌する。19F−および31P−NMR反応確認を翌朝に記録する。
そして反応溶液からCHClおよび全ての揮発性成分を真空中で除去し、わずかに黄色の粉末が残存する。
粗生成物収率:4.55g(理論値の95.8%)
CDCl中のNMRデータ
註:
CHCl中の代わりにDMF中で反応を実行する場合、リン上の2つのF原子が異なる他の異性体が形成する。
例23:2−メトキシエタノールとの(CPF・DMAPの反応
まず60mlのジクロロメタン中の3.86g(7.04mmol)を保護ガス下で100mlシュレンクフラスコ中に導入し、そして0.54g(7.04mmol)の2−メトキシエタノールを0℃で溶液へと滴加する。添加後、氷浴を除去し、そして混合物をRTで夜通し攪拌する。19F−および31P−NMR反応確認を翌朝に記録する。
それから反応溶液からCHClおよび全ての揮発性成分を真空中で除去し、わずかに黄色の粉末が残存する。
粗生成物収率:4.38g(理論値の99.8%)
NMRデータ:CDCl
例24:Mg[(CPF(OH)]
4.48g(10.5mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを20mlのEtO中に溶解させ、そして−60℃へと冷却する。次いで18mlの水中の0.24g(6.0mmol)の酸化マグネシウムの懸濁液を一度に(in one portion)添加し、混合物を0℃へと加温し、EtO相を分離し、そして20mlの冷水で洗浄する。19F−NMR調査によると、EtO溶液は81%のMg[(CPF(OH)]、12%のトリス(ペンタフルオロエチルトリフルオロリン酸マグネシウム(FAP)および7%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸マグネシウムから構成される。
収集した水相を10mlのEtOで抽出し、そして混ぜ合わせたEtO溶液を真空中で蒸発させて乾燥させ、3.64gの薄桃色の固体を得る。
例25:Na[(CPF(OH)]
4.26g(10mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを20mlのEtO中に溶解させ、そして−60℃へと冷却し、次いで20.5mlの0.5M水酸化ナトリウム水溶液を滴加する。混合物を0℃へと加温し、EtO相を分離し、そして20mlの冷水で洗浄する。収集した水相を10mlのEtOで抽出し、そして混ぜ合わせたEtO溶液を真空中で蒸発させて乾燥させ、1.96gの白色固体を得る。
反応溶液の19F−NMR分光法調査によると、EtO相は実質的に独占的に(>95%)Na[(CPF(OH)]からなる。操作および分離されたエーテルの相を蒸発させて乾燥させた後に、得られた固体は、19F−NMRによると、55%のNa[(CPF(OH)]、30%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸ナトリウム(FAP)および15%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸ナトリウムで構成される。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸ナトリウム:
例26:K[(CPF(OH)]
4.58g(10.8mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを20mlのEt2O中に溶解させ、そして−60℃へと冷却させる。次いで22mlの0.5M水酸化カリウム水溶液を滴加する。混合物を0℃へと加温し、EtO相を分離し、そして20mlの冷水で洗浄する。収集した水相を10mlのEtOで抽出し、そして混ぜ合わせたEtO溶液を真空中で蒸発させて乾燥させ、3.59gの白色固体を得る。得られた固体は、19F−NMRによると、87%のK[(CPF(OH)]、10%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウムおよび3%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスホン酸カリウムで構成される。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸カリウム
例27:Cs[(CPF(OH)]
4.30g(10.1mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを20mlのEtO中に溶解させ、そして−60℃へと冷却させる。次いで26mlの0.5M水酸化セシウム水溶液を滴加する。混合物を0℃へと加温し、EtO相を分離し、そして20mlの冷水で洗浄する。収集した水相を10mlのEtOで抽出し、そして混ぜ合わせたEtO相を真空中で蒸発させて乾燥させ、4.18gの白色固体を得る。得られた固体は、19F−NMRによると、94%のCs[(CPF(OH)]、5%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸セシウム(FAP)および1%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸セシウムで構成される。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸セシウム:
例28:[(CHN][(CPFOH]
3.63g(8.5mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを−50℃へと冷却し、そして3.13g(8.6mmol)のテトラメチル水酸化アンモニウムの25%水溶液を添加する。白色沈殿をろ別し、そして真空中で乾燥させ、3.4gの白色固体を得る。得られた固体は、19F−NMRによると、74%のヒドロキシル錯体[(CHN][(CPFOH]、4%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸テトラメチルアンモニウム(FAP)および22%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸テトラメチルアンモニウムで構成される。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸塩テトラメチルアンモニウム塩、ヒドロキシル錯体:
例29:[(CN][(CPFOH]・3H
4.46g(10.5mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを20mlのEtO中に溶解させ、そして−60℃へと冷却する。次いで17.2g(10.7mmol)のテトラエチル水酸化アンモニウム水溶液(約0.6M)を滴加する。混合物を0℃へと加温し、そして沈殿した白色固体をろ別し、そして空気中で乾燥させ、5.66gの白色固体を得、それは、19F−NMRおよびH−NMRスペクトルによると、95%の[(CN][(CPFOH]・3HOからなる。収率は86%である。真空中の夜通しの固体の乾燥で、この錯体から水およびCHが除去され、[(CN][(CPFO]を形成する。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、13C、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸塩テトラエチルアンモニウム塩・3HO、ヒドロキシル錯体・3HO:
例30:[(CN][(CPFOCH
4.20g(9.9mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを−50℃へと冷却し、そして10ml(10mmol)のテトラブチル水酸化アンモニウムのメタノール中の1M溶液を激しく攪拌しながら添加する。19F−およびH−NMRスペクトルによると、2つの錯体:[(CN][(CPFOH]および[(CN][(CPFOCHからなる混合物が形成される。揮発性成分の除去により6.0gの白色固体を得、これは、19F−およびH−NMRスペクトルによると、40%の[(C]N[(CPFO]および60%の[(C]N[(CPFOCHからなる。
NMRデータ(溶媒:メタノール;ロック:CDCN;参照物質:1H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸塩テトラブチルアンモニウム塩、ヒドロキシル錯体:
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロメトキシリン酸塩テトラブチルアンモニウム塩、[(CN][(CPFOCH
ビス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロオキソホスホランテトラブチルアンモニウム塩、[(CPFO][(CN]
例31:[(CP][(CPFOH]
4.66g(10.9mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを209mlのEtO中に溶解させ、そして−60℃へと冷却する。次いで20ml(10.9mmol)の水酸化テトラブチルホスホニウム0.55M水溶液を激しく攪拌しながら添加する。混合物を0℃へと加温し、そして沈殿した白色固体をろ別し、そして空気中で乾燥させ、5.68gの白色固体を得、これは19F NMRスペクトルによると、85%のヒドロキシル錯体[(CP][(CPFOH]、11%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸テトラブチルホスホニウム(FAP)および4%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸テトラブチルホスホニウムからなる。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:19F、CClF;31P、85%HPO):
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸塩テトラブチルホスホニウム塩、ヒドロキシル錯体:
例32:K[(CPF(OH)]
0.98g(10mmol)の酢酸カリウムを10mlの水に溶解させ、そして4.34g(10.2mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを激しく攪拌しながら0℃でゆっくりと添加する。10分後、全ての揮発性成分を真空中で0℃で除去し、4.9gの無色の固体を得、これは、19F−NMRスペクトルによると、91%のK[(CPF(OH)]ヒドロキシル錯体、6%のトリス(ペンタフルオロエチル)トリフルオロリン酸カリウム(FAP)および3%のビス(ペンタフルオロエチル)ホスフィン酸カリウムからなる。物質は104℃で24%の重量損失を呈し、これはCHの遊離に対応する。
トリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロヒドロキシリン酸カリウム、ヒドロキシル錯体:
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:19F、CClF;31P、85%HPO):
例33:
アセトニトリル中の酢酸カリウム、CHC(O)OKの反応
a)まず0.66g(6.7mmol)の酢酸カリウムを10mlのアセトニトリル中に導入し、そして3.14g(7.4mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを激しく攪拌しながら0℃で添加する。氷浴を除去し、そして反応混合物を室温へと加温する。15分の撹拌および酢酸カリウムの溶解後、全ての揮発性成分を真空中で除去し、3.37g(収率96%)の無色の固体を得、これは、19F−NMRスペクトルによると、錯体(A)および(B)の1:1混合物からなる。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
錯体A
錯体B
b)まず0.25g(2.5mmol)の酢酸カリウムを15mlのアセトニトリルに導入し、そして1.10g(2.6mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを0℃で添加し、そして混合物を2時間激しく攪拌する。次いで全ての揮発性成分を2時間かけて真空中で除去し、1.30g(収率:98%)の無色の固体を得、これは、19F−NMRスペクトルによると、錯体(C)および(B)の6:1混合物からなる。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
錯体C
錯体B
c)まず0.44g(4.5mmol)の酢酸カリウムを10mlのアセトニトリル中に導入し、そして1.90g(4.5mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを0℃で添加し、そして混合物を激しく1時間攪拌する。次いで全ての揮発性成分を真空中で夜通しで除去し、2.30g(収率:98%)の無色の固体を得、これは、19F−NMRスペクトルによると、錯体(A)、(B)および(C)の3:16:1混合物からなる。
例34:
アセトニトリル中の酢酸テトラブチルアンモニウム、[(CN][CHC(O)O]との反応
2.11g(7mmol)の酢酸テトラブチルアンモニウム(オイルポンプ真空中で100℃で1時間乾燥)を20mlのアセトニトリル中に溶解させ、そして3.11g(7.3mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを室温で添加し、そして混合物を15分間激しく攪拌する。次いで全ての揮発性成分を真空中で除去し、4.98g(収率:98%)の粘性のある液体を得、これは、19F NMRスペクトルによると、錯体(A)および(B)の10:7混合物からなる。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:H、TMS;19F、CClF;31P、85%HPO):
錯体A
錯体B
例35:
アセトニトリル中のシュウ酸カリウム、Kとの反応
0.34g(1.8mmol)のシュウ酸カリウム一水和物(オイルポンプ真空中で140℃で2時間乾燥)を20mlのアセトニトリル中に懸濁させ、そして1.64g(3.8mmol)のトリス(ペンタフルオロエチル)ジフルオロホスホランを室温で添加する。反応混合液を1.5時間激しく攪拌し、シュウ酸塩を溶解させる。次いで全ての揮発性成分を真空中で除去し、1.88g(収率:100%、用いたシュウ酸カリウムに基づき)の無色の固体を得る。
NMRデータ(溶媒:CDCN;参照物質:19F、CClF;31P、85%HPO):
IRスペクトル:

Claims (14)

  1. 式I
    Ktz+ z[P(R5−nX] I、
    式中、Rは、それぞれの場合において互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、
    Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
    Acは、カルボキシル基OC(O)R、または、結果として式Ib
    x[Kt]z+ y[(RPF5−n(OC(O)−R’−C(O)O)F5−nP(R2− Ib、
    式中
    zが1を示す場合、xは2を示しおよびyは1を示し、
    zが2を示す場合、xは1を示しおよびyは1を示し、
    zが3を示す場合、xは2を示しおよびyは3を示し、ならびに
    zが4を示す場合、xは1を示しおよびyは2を示し、ならびにR’は単結合または1〜4個のC原子を有するアルキレン基を示す、
    を有する化合物をもたらす脂肪族ジカルボン酸のカルボキシル基を示し、
    Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
    Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
    Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換あるいはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
    Rは、Hを示し、1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、OH、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、あるいは2〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は、群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよく、
    および
    Ktは、安定化されたプロトン、金属カチオンまたは有機カチオンを示し、
    Halは、F、Cl、BrまたはIを示し、
    zは、1、2、3または4を示し、および
    nは、1、2または3を示す、で表される化合物、あるいはその互変異性体または立体異性体、あるいは全ての比率でのそれらの混合物。
  2. Ktが、有機塩基または塩基性溶媒により安定化された、安定化されたプロトンである、式Iで表される請求項1に記載の化合物。
  3. Ktが、有機塩基により安定化されたプロトンであって、芳香族アミン、ジアルキルホルムアミドまたはジアルキルアセトアミドであって、そのアルキル基がそれぞれ、互いに独立して、有機塩基として、1〜8個のC原子を有する前記芳香族アミン、ジアルキルホルムアミドまたはジアルキルアセトアミドにより安定化される、前記プロトンである、式Iで表される請求項1または2に記載の化合物。
  4. Ktが、塩基性溶媒により安定化されるプロトンであって、前記塩基性溶媒が、水、それぞれ、互いに独立して、1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を含有するジアルキルエーテル、1〜8個のC原子を有する脂肪族アルコール、酢酸エチル、アセトニトリル、ジメチルスルホキシドまたは1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を含有するN−アルキル−2−ピロリドンの群から選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の式Iで表される化合物。
  5. Ktが、式(1)〜(8)で表される有機カチオンから選択される有機カチオンであって、式(1)で表されるアンモニウムカチオン、式(2)で表されるスルホニウムカチオンまたは式(3)で表されるオキソニウムカチオン
    [N(R (1) [S(R (2)または[O(R (3)
    式中
    は、それぞれの場合において互いに独立して、
    − H、ここで式(2)における全ての置換基Rは同時にHであることができない、
    − 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
    − 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    ここで、Rは、ハロゲンにより部分的に置換されていても、または−OR,−C(O)OR、−OC(O)R、−OC(O)OR、−C(O)NR または−SONR により部分的に置換されていてもよく、
    およびここでα位にないラジカルRの1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−または−P(O)R−から選択される原子および/または原子団により置換されていてもよい、
    を示す、または
    式(4)で表されるホスホニウムカチオン
    [P(R (4)
    式中
    は、それぞれの場合において互いに独立して、
    − N(R1*
    − 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有するアルケニル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有するアルキニル、
    − 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    ここで、Rは、ハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、または−OR、−C(O)OR、−OC(O)R、−OC(O)OR、−C(O)NR または−SONR により部分的に置換されていてもよく
    およびここで、α位にないRの1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−または−SO−から選択される原子および/または原子団により置換されていてもよい
    を示す;または
    式(5)で表されるウロニウムカチオンまたは式(6)で表されるチオウロニウムカチオン
    [C(NR)(OR)(NR)] (5)
    または [C(NR)(SR)(NR)] (6)
    式中、
    〜Rはそれぞれ、互いに独立して、
    − HまたはN(R1*
    − 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
    − 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    ここで置換基R〜Rの1個または2個以上はハロゲンにより部分的に置換されていてもよく、または−OH、−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、
    およびここでα位にないR〜Rの1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい
    を示す;または
    式(7)で表されるグアニジニウムカチオン
    [C(NR)(NR1011)(NR1213)] (7)
    式中、
    〜R13はそれぞれ、互いに独立して、
    − HまたはN(R1*
    − 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、
    − 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    ここで置換基R〜R13の1個または2個以上はハロゲンによりまたは−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、
    およびここでα位にないR〜R13の1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−から選択される原子および/または原子群により置き換えられていてもよい
    を示す;または
    式(8)で表される複素環式カチオン
    [HetN] (8)、
    式中、[HetN]
    式中、置換基R1’〜R4’はそれぞれ、互いに独立して
    − H、
    − 1〜20個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル、これはまたフッ素化またはパーフッ素化されていてもよい、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の二重結合を有する直鎖または分枝のアルケニル、これはまたフッ素化またはパーフッ素化されていてもよい、
    − 2〜20個のC原子および1個または2個以上の三重結合を有する直鎖または分枝のアルキニル、これはまたフッ素化されていてもよい、
    − 3〜7個のC原子を有する飽和または部分的に不飽和のシクロアルキル、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 6〜12個のC原子を有するアリール、これは1〜6個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基により置換されていてもよい、
    − 飽和、部分的にまたは完全に不飽和のヘテロアリール、ヘテロアリール−C〜C−アルキルまたはアリール−C〜C−アルキル
    を示し、
    ここで置換基R1’、R2’、R3’および/またはR4’はともに環系を形成してもよく、
    ここで1、2または3個の置換基R1’〜R4’はハロゲンにより部分的にまたは完全にあるいは−OR、−CN、−C(O)NR 、−SONR により部分的に置換されていてもよく、ここで置換基R1’およびR4’は同時にまたは完全にハロゲンにより置換されていることはできず、およびここでヘテロ原子へと結合しない置換基R1’〜R4’の1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、−N(R−、−C(O)NR−、−SONR−、または−P(O)R−から選択される原子および/または原子団により置換されていてもよい、
    を示し;
    式中Rは、H、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表し、およびR1*は、非フッ素化または部分的にフッ素化された直鎖または分枝のC−〜C−アルキル、C−〜C−シクロアルキル、非置換または置換フェニルを表す、
    である、請求項1に記載の式Iで表される化合物。
  6. 式中Ktが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、銀、銅、イットリウム、イッテルビウム、ランタン、スカンジウム、セリウム、ネオジム、テルビウム、サマリウム、ランタニド、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、パラジウム、白金、オスミウム、コバルト、ニッケル、鉄、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、トリウム、ウランまたは金のカチオンから選択される金属カチオンであり、あるいは溶媒和形態であるまたは配位子により安定化された対応する金属カチオンも含む、請求項1に記載の式Iで表される化合物。
  7. Ktが有機塩基により安定化されたプロトンを示す、請求項1または2に記載の式Iで表される化合物の製造方法であって、式II
    (RPF5−n II、
    式中、Rは、それぞれの場合において互いに独立して、1〜8個のC原子を有する直鎖または分枝のフルオロアルキル基を示し、およびnは1、2または3を示す
    で表されるフルオロアルキルフルオロホスホランを、有機塩基と反応させ、ここで式IIIa、IIIbまたはIIIc
    式中、Rはそれぞれの場合において互いに独立して、上で示される意味を有する、で表される化合物が生じ、次いで式IIIa、IIIbまたはIIIcで表される化合物あるいはその互変異性体または立体異性体形態をHX、式中
    Xは、OR、Ac、OArまたはOHetを示し、
    Acは、カルボキシル基OC(O)Rを示し、
    Alkは、1〜12個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキル基を示し、
    Arは、6〜12個のC原子を有するアリール基を示し、これは非置換またはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
    Hetは、5〜13個のC原子を有するヘテロアリール基を示し、これは非置換またはHal、NH、NAlk、NHAlk、NO、CN、SOHまたはORにより置換されていてもよく、
    Rは、Hまたは1〜20個のC原子を有するアルキル基を示し、これはHal、NH、NHAlk、NAlk、NO、CNまたはSOHにより部分的に置換されていてもよく、あるいは2〜20個のC原子を有するアルケニル基を示し、これは複数の二重結合を含有してもよく、ここでヘテロ原子へと結合しないアルキルまたはアルケニル基の1個または2個の非隣接の炭素原子は群−O−、−S−、−S(O)−、−SO−、NH、−C(O)−、−O−C(O)−または−C(O)−O−から選択される原子および/または原子団により置き換えられていてもよい、
    と反応させことを特徴とする、前記方法。
  8. Ktが金属カチオンまたは有機カチオンを示す、請求項1あるいは請求項5または6に記載の式Iで表される化合物の、塩交換反応による製造方法であって、式中Ktが塩基により安定化されたプロトンを示す、式Iで表される化合物を、式IV
    KtA IV、
    式中、Ktは、請求項1あるいは請求項3、4または5に記載の、金属カチオンまたは有機カチオンを示し、および
    Aは、Cl、Br、I、OH、[RCOO]、[RSO、[RCOO]、[RSO、[ROSO、[BF、[SO2−、[HSO1−、[NO、[(RP(O)O]、[RP(O)O2−または[CO2−から選択されるアニオンを示し、ここでRはそれぞれの場合において互いに独立して、1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のアルキルを示し、およびRは、それぞれの場合において互いに独立して、1〜4個のC原子を有する直鎖または分枝のパーフッ素化アルキルを示す、
    で表される化合物と反応させ、ここで式KtAで表される塩の電気的中性が観察されなければならないことを特徴とする、前記方法。
  9. 請求項5に記載の式Iで表される化合物の、溶媒または溶媒添加剤としての、導電性塩としてのまたは電解質構成物としての、フッ素系界面活性剤としての、熱交換媒体としての、分離剤または抽出剤としての、帯電防止材としての、可塑化剤としての、潤滑油または潤滑油の成分またはグリースとしての、油圧油または油圧油のための添加剤としての、防炎剤としてのまたは消火剤における添加剤としての使用。
  10. 請求項6に記載の式Iで表される化合物の、電解液における添加剤としての使用。
  11. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の式Iで表される少なくとも1種の化合物を含む電解液。
  12. 式Iで表される化合物が0.1〜3.5Mのモル濃度で存在することを特徴とする、請求項11に記載の電解液。
  13. 請求項1〜6のいずれか一項に記載の式Iで表される少なくとも1種の化合物あるいは請求項11または12に記載の電解液を含有する、電気化学的または光電子セル。
  14. 光電池、発光セル、エレクトロクロミックまたはフォトエレクトロクロミックセル、電気化学的センサー、バイオセンサー、一次または二次電池、キャパシタまたはスーパーキャパシタであることを特徴とする、請求項13に記載の電気化学的または光電子セル。
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