JP5893522B2 - ジハロゲノリン酸リチウムの製造方法 - Google Patents
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Description
〔1〕ジクロロリン酸リチウムの製造方法において、オキシ塩化リンと炭酸リチウムを反応させることを特徴とするジクロロリン酸リチウムの製造方法。
〔3〕反応温度が25〜90℃であることを特徴とする〔1〕または〔2〕記載のジクロロリン酸リチウムの製造方法。
〔5〕フッ素化反応溶媒がジメチルカーボネートまたはアセトニトリルであることを特徴とする〔4〕記載のジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
〔7〕ジフルオロリン酸リチウムの製造方法において、オキシ塩化リンと炭酸リチウムとフッ化水素とを反応させることを特徴とするジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
〔9〕〔7〕記載の反応が無溶媒であることを特徴とするジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
[塩素化反応]
まず、オキシ塩化リンと炭酸リチウムの反応からジクロロリン酸リチウムを製造する方法(以下、「塩素化反応」という)について述べる。
塩素化反応で使用できる溶媒は特に限定されないが、原料であるオキシ塩化リンや炭酸リチウムを溶解することができるものであれば良く、具体的には鎖状および環状エステル、鎖状および環状カーボネートまたはニトリル類が挙げられる。さらに具体的にはジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリルが好ましく、特にジメチルカーボネート、アセトニトリルがより好ましい。これらの溶媒は単独で用いても、2種以上を任意の比率で混合して用いても良い。炭酸リチウムの溶媒に対する濃度は、無溶媒でも反応は可能だが、好ましくは1〜5Mである。ここで、Mはmol/Lを表す。
次いで、ジクロロリン酸リチウムとフッ化水素の反応からジフルオロリン酸リチウムを製造する方法(以下。「フッ素化反応」という)について述べる。
反応温度は好ましくは15〜100℃、より好ましくは15〜90℃の範囲で行えるが、50〜90℃がさらに好ましい。15℃未満ではフッ素化反応の進行が非常に遅く、100℃を超えるとジフルオロリン酸リチウムの分解、着色が発生し、収率が低下する。
本発明では、塩素化反応とフッ素化反応とを逐次的に行うことができる。即ち、上記塩素化反応で得られるジクロロリン酸リチウムとフッ化水素を反応させてフッ素化反応を行うことにより、ジフルオロリン酸リチウムを製造できる。
ジフルオロリン酸リチウムを炭酸リチウム、オキシ塩化リン及びフッ化水素を使用して一段階反応で製造することもできる。すなわち、オキシ塩化リンと炭酸リチウムにフッ化水素を作用させることでジフルオロリン酸リチウムを得ることができる。この一段階反応では、原料の炭酸リチウムの当量は前述の塩素化反応における条件と同様にして、使用できる溶媒、反応温度及びフッ化水素の濃度は前述のフッ素化反応における条件と同様にしてジフルオロリン酸リチウムを得ることができる。特にフッ素化反応の温度は塩素化反応の温度よりも低いので、一段階反応を行うことで、反応工程数を減らす他に、反応温度を低く設定できる。
(実施例1) ジクロロリン酸リチウムの合成(ジメチルカーボネート溶媒)
1L三口ナスフラスコに、炭酸リチウム25gを入れ、ジメチルカーボネート338mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン54gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。その後、90℃まで昇温して1時間還流し、ろ過を行った。残留固体にジメチルカーボネート100mLを加え、90℃で攪拌後、ろ過を行った。ろ液を濃縮して真空乾燥を行うことで、粗ジクロロリン酸リチウム53gを白色固体として得た。
500mL三口ナスフラスコに、炭酸リチウム15gを入れ、アセトニトリル200mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン33gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。その後、80℃まで昇温して30分還流し、ろ過を行った。ろ液を濃縮して真空乾燥を行うことで、粗ジクロロリン酸リチウム35gを白色固体として得た。
500mLテフロン(登録商標)製容器に、実施例1で得られたジクロロリン酸リチウム28gとジメチルカーボネート200mLを入れ、油浴で60℃に加熱し、フッ化水素9gを流量50mL/minで導入した。その後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで、ジフルオロリン酸リチウム25gを白色固体で得た(内標収率70%)。得られた白色固体の組成比は19F−NMR分析により、ジフルオロリン酸リチウム88%、モノフルオロリン酸塩9%、中間体モノクロロモノフルオロリン酸リチウム3%であった。このほか、31P−NMR分析により原料のジクロロリン酸リチウムを21%回収した。
500mLテフロン(登録商標)製容器に、実施例1´で得られたジクロロリン酸リチウム31gとジメチルカーボネート200mLを入れ、油浴で60℃に加熱し、フッ化水素19gを流量50mL/minで導入した。その後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで、ジフルオロリン酸リチウム29gを薄緑色固体で得た(内標収率72%)。得られた白色固体の組成比は19F−NMR分析により、ジフルオロリン酸リチウム90%、ヘキサフルオロリン酸リチウム10%であった。
500mL三口ナスフラスコに、炭酸リチウム15gを入れ、ジメチルカーボネート200mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン32gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。得られたジクロロリン酸リチウム溶液を500mLテフロン(登録商標)製容器に移し替え、油浴で60℃に加熱し、フッ化水素16gを流量50mL/minで導入した。その後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで、ジフルオロリン酸リチウム28gを白色固体で得た(内標収率70%)。19F−NMR分析により、組成比は、ジフルオロリン酸リチウム92%、モノフルオロリン酸塩2%であった。このほか、31P−NMRより、原料のジクロロリン酸リチウムを21%回収した。
500mL三口ナスフラスコに、炭酸リチウム15gを入れ、ジメチルカーボネート200mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン33gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。得られたジクロロリン酸リチウム溶液を500mLテフロン(登録商標)製容器に移し替え、油浴で60℃に加熱し、フッ化水素20g(流量50mL/min)を、窒素(流量200mL/min)で希釈しながら導入した。その後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで、粗ジフルオロリン酸リチウム26gを淡緑色固体で得た(内標収率80%)。19F−NMR分析により、組成比は、ジフルオロリン酸リチウム95%、モノフルオロリン酸塩5%であった。
500mL三口ナスフラスコに、炭酸リチウム15gを入れ、ジメチルカーボネート200mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン33gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。得られたジクロロリン酸リチウム溶液を500mLテフロン(登録商標)製容器に移し替え、ジメチルカーボネート400mLを追加し、油浴で60℃に加熱した。フッ化水素18gを流量50mL/minで導入した後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去した。さらに真空乾燥を行うことで、粗ジフルオロリン酸リチウム25gを白色固体で得た(内標収率89%)。19F−NMR分析により、組成比は、ジフルオロリン酸リチウム96%、モノフルオロリン酸塩4%であった。
500mL三口ナスフラスコに、炭酸リチウム15gを入れ、アセトニトリル200mLを加え、油浴でフラスコ内部が50℃になるまで攪拌した。オキシ塩化リン32gを滴下ロートで滴下し、50℃に保持しながら、窒素気流下、4時間攪拌した。得られたジクロロリン酸リチウム溶液を500mLテフロン(登録商標)製容器に移し替え、油浴で60℃に加熱し、フッ化水素15gを流量50mL/minで導入した。その後、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、ジメチルカーボネート、フッ化水素、副生する塩化水素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで、粗ジフルオロリン酸リチウム35gを薄黄色固体で得た(内標収率64%)。19F−NMR分析により、組成比は、ジフルオロリン酸リチウム88%、モノフルオロリン酸塩3%、ヘキサフルオロリン酸リチウム9%であった。このほか、31P−NMRより原料のジクロロリン酸リチウムを12%回収した。
500mLハステロイ製オートクレーブに、炭酸リチウム15gとオキシ塩化リン33gを入れふたをした。窒素でオートクレーブ内部を置換した後、液体窒素を入れた冷却バスでオートクレーブ内部が−5℃程度になるまで冷却した。フッ化水素27gを導入した後、冷却バスを外し、ヒーターによりオートクレーブの加熱と攪拌を開始した(設定温度60℃)。オートクレーブ内部が60℃に到達してから2時間攪拌した。この時、内部の圧力は3.1MPaまで上昇した。その後、オートクレーブ内部を窒素で置換して常圧に戻し、60℃に保持しながら窒素を流量3L/minで吹き込み、フッ化水素と副生する塩化水素、二酸化炭素を除去し、さらに真空乾燥を行うことで粗ジフルオロリン酸リチウム23.0gを白色固体で得た(内標収率45%)。19F−NMR分析により、組成比は、ジフルオロリン酸リチウム92%、モノフルオロリン酸塩8%であった。
ジクロロリン酸リチウム
31P−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -7.47 ppm ( s, 1P )
ジフルオロリン酸リチウム
19F−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -84.5 ppm ( d, 2F )
31P−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -17.4 ppm ( t, 1P )
モノフルオロリン酸塩
19F−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -76.7 ppm ( d, 1F )
31P−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -6.75 ppm ( d, 1P )
モノクロロモノフルオロリン酸リチウム
19F−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -39.3 ppm ( d, 1F )
31P−NMR ( 溶媒:Acetone-d6 )
δ -8.25 ppm ( d, 1P )
Claims (9)
- ジクロロリン酸リチウムの製造方法において、オキシ塩化リンと炭酸リチウムを反応させることを特徴とするジクロロリン酸リチウムの製造方法。
- 反応溶媒がジメチルカーボネートまたはアセトニトリルであることを特徴とする請求項1記載のジクロロリン酸リチウムの製造方法。
- 反応温度が25〜90℃であることを特徴とする請求項1または2記載のジクロロリン酸リチウムの製造方法。
- ジフルオロリン酸リチウムの製造方法において、ジクロロリン酸リチウムとフッ化水素を反応させることを特徴とするジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
- フッ素化反応溶媒がジメチルカーボネートまたはアセトニトリルであることを特徴とする請求項4記載のジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
- フッ素化反応温度が15〜100℃であることを特徴とする請求項4または5記載のジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
- ジフルオロリン酸リチウムの製造方法において、オキシ塩化リンと炭酸リチウムとフッ化水素とを反応させることを特徴とするジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
- 反応溶媒がジメチルカーボネートまたはアセトニトリルであることを特徴とする請求項7記載のジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
- 請求項7記載の反応が無溶媒であることを特徴とするジフルオロリン酸リチウムの製造方法。
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