JPS6330454A - 四級アンモニウム塩の陰イオン交換方法 - Google Patents

四級アンモニウム塩の陰イオン交換方法

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JPS6330454A
JPS6330454A JP61174621A JP17462186A JPS6330454A JP S6330454 A JPS6330454 A JP S6330454A JP 61174621 A JP61174621 A JP 61174621A JP 17462186 A JP17462186 A JP 17462186A JP S6330454 A JPS6330454 A JP S6330454A
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quaternary ammonium
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hydrogen peroxide
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森 彰一郎
Makoto Ue
誠 宇恵
Kazuhiko Ida
和彦 井田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、四級アンモニウム臭化物を陰イオン交換する
ことによって対応する四級アンモニウムの無機酸塩を製
造する方法に関する。
本発明の方法で得られる四級アンモニウムの無機塩は、
相関移動触媒などの各種触媒として使用されるほか、各
種の水素又は/及び有機系の電解液のための電解質、さ
らには各種の添加物、薬品として幅広い分野で使用され
る有用な有機化合物である。
〔従来の技術〕
四級アンモニウム臭化物の陰イオン交換法としては古く
からいくつかの方法が知られている。例えば、下記に示
すような反応式に従って合成する方法が提案されている
。すなわち、四級アンモニウム臭化物を四級アンモニウ
ム水酸化物に転換したのち(反応1a)無機酸によって
中和処理する方法(反応1b)、四級アンモニウム臭化
物を無機酸と反応させ、対応する無機酸塩が不溶な溶媒
を選定することにより析出分離する方法(反応2)、四
級アンモニウム臭化物と無機酸のアルカリ金属塩とを反
応させ、無機酸塩を析出または抽出による得る方法(反
応3)、さらには四級アンモニウム臭化物と無機酸の銀
塩を反応させて臭化銀を析出させてろ液から目的物を得
る方法(反応4)などを例示することができる。
R4N ’ Br eR4N eOHe(反応1a)R
,、N’OHe+H’Ae−*R4,NeAe+HzO
(反応1b)R,NeBre+HeAe−=R,,N’
AeL+1lBr  (反応2)R4,N’Bre+N
aeAe−eR4,N’Ae+NaBr  (反応3)
RtNeBre+Ag’Ae−RA、NeAe+AgB
r L  (反応4 )反応1aによる四級アンモニウ
ム水酸化物の製造法としては、適当な溶媒に溶かした四
級アンモニウム臭化物を四級アンモニウム水酸化物型の
イオン交換樹脂と反応させる方法、四級アンモニウム臭
化物を液状媒体中でアルカリ金属水酸化物と反応させる
方法、電気化学的方法により臭素イオンをBrzとして
分離し、水酸化物を得る方法、さらには銀化合物を用い
る方法などが知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、反応1aによるいずれの方法も四級アン
モニウム水酸化物の製法として高価な方法であり、又一
般に四級アンモニウム水酸化物中の臭素イオンを完全に
除くことは困難であるので、反応1bによる中和生成物
の純度に問題を生ずることが多い。また、反応2および
3の方法においては、目的とする四級アンモニウム無機
酸塩中の臭素イオンの除去はかなり困難であり、高純度
の四級アンモニウム無機酸塩を得る製造法としては不適
当である。反応4に基づく方法は定量的な反応を行わせ
る方法としては好ましいものと考えられるが、原料とな
る無機酸の銀塩がきわめて高価であり、工業的に採用で
きる方法とは言い難い。
一般に四級アンモニウム臭化物と無機酸を混合した場合
、下記反応5に示す平衡関係に基づいて、目的とする四
級アンモニウムの無機酸塩が生成する。
1?、、NΦBre+H@Ae〒→R4N’Ae+HB
r  (反応5)この反応系から目的とする四級アンモ
ニウム塩(RAMの八〇)を取り出す方法として先に述
べたいくつかの方法が考えられるが、反応5は平衡状態
にあることから目的とする塩から原料の塩(RAM @
Br e)を除くことは難しい。この平衡が目的とする
塩の方に著しく片寄っていたとしても、HBrを完全に
除くことも必ずしも容易な方法ではない。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、これらの工業的製法に関する問題点を解
決すべく、種々の観点から鋭意検討を加え、従来の方法
に較べて効率的な生産が可能となり、かつ目的生成物の
純度を高める新しい技術を確立し、本発明に到達したも
のである。
すなわち、本発明は、四級アンモニウム臭化物と無機酸
とから陰イオン交換により対応する四級アンモニウムの
無機塩を製造する方法において、過酸化水素水を用いる
ことにより臭素を生成させ、生成してくる臭素を除去す
ることを特徴とする四級アンモニウム塩の陰イオン交換
方法を提案するものである。
衾肌互見体煎戎■ 本発明で原料となる四級アンモニウムA化物とは、四級
アンモニウムカチオンとして、直鎖アルキル基、分枝鎖
アルキル基、不飽和炭化水素基、芳香族炭化水素基を含
むテトラアルキルアンモニウムカチオン、四級脂環式ア
ルキルアンモニウムカチオン、ヘテロ環芳香族を有する
四級アンモニウムカチオンなどを包含する臭化物である
。さらに、具体的な例示としては、臭化テトラメチルア
ンモニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テト
ラ−n−プロピルアンモニウム、臭化テトラ−n−ブチ
ルアンモニウム、臭化テトラ−n −オクチルアンモニ
ウム、臭化トリフェニルメチルアンモニウム、臭化トリ
エチルメチルアンモニウム、臭化トリエチル−1−プロ
ピルアンモニウム、臭化トリメチルベンジルアンモニウ
ムおよび臭化ジ−ミープロピルジメチルアンモニウムな
どのテトラアルキルアンモニウム臭化化物、臭化−N、
N−ジメチルピロリジニウム、臭化−N、N−エチルメ
チルピロリジニウム、臭化−N、N −n−オクチルメ
チルピロリジニウム、臭化−N、N−ジメチル!=” 
ヘIJ ジニウム、臭化−N、N−エチルメチルピペリ
ジニウム、臭化−N、N−ジメチルへキサメチレンイミ
ニウム、臭化−N、N−ジメチルモルホリニウムなどの
四級脂環式アルキルアンモニウム臭化物、臭化N−メチ
ルピリジニウム、臭化N−n−ブチルピリジニウム、臭
化−N−ベンジルピリジニウム、臭化−(4−ジメチル
アミノ)−1−エチルピリジニウム、臭化−1−メチル
−4,4′−ジピリジニウム、臭化−1−メチル−3−
エチルイミダツリウム、臭化−1,3−ジメチルベンズ
イミダゾリウム、臭化−N−メチルキノリウムなどのへ
テロ環芳香族を有する四級アンモニウム臭化物などを挙
げることができる。
アニオン交換反応において用いられる無機酸原料として
は、比較的強酸に属するものが使用できる。より具体的
には、無機酸のpKaが2以下のものが好ましい原料で
ある。これらの具体的な例として、HCl 04. H
BFオ、 HzSO*、 HNO31HxPOn、HP
F&IH3bFb、 HAsFh、 HO5OzCL 
HtCrOalHtStOh+HMnO*、HReOn
、 HzSeO4,HSCNなとを挙げることができる
四級アンモニウム臭化物に対する無機酸は当量比におい
て通常1.0〜2.0、より好ましくは1.01〜1.
5の範囲で使用する。また、過酸化水素水として添加さ
れる過酸化水素の使用量は理論量以上で用いられるが、
通常理論値の50%増までの範囲で使用する。
本発明の方法において、過酸化水素は容易にRBrを酸
化し、下記の反応を進行せしめる。
2HBr + H2O2−→ Brz+ 2HtO(反
応6)反応6によってBr、を生成し、反応5は完全に
右辺に平衡がずれることとなる。
反応方式は本発明の趣旨を満足するかぎりにおいて任意
な方法を採用することが可能であるが、例えば次の様な
手順で行うことができる。所定量の四級アンモニウム臭
化物と無機酸く多くの場合水溶液)を混合した溶液に対
して、過酸化水素水を徐々に滴下してゆくと前記(反応
6)に従ってBr、の生成が認められる。溶液中に不活
性ガス(例えば窒素ガス)を吹き込むことによって反応
によって生成したBrzを系外に抜き出す。この際、反
応温度は常温から150℃の範囲で制御されるが、Br
、を蒸気として抜き出すのに適度な温度が設定される。
あまり温度を高く設定すると反応溶液から固形物の析出
又は乾固が起り反応が円滑に進行しなくなる事態が発生
するので、反応進行に適当な温度を設定するかやや沸点
の高い溶媒を併用することが望ましい。反応で生成して
くるBr2の反応系外への抜き出し方法の他の例として
は、減圧下でBrzを系外に除く方法などが考えられる
上記の反応によって陰イオン交換された目的生成物を含
む留分は過剰な無機酸、過酸化水素等を含んでいるので
、適当な溶媒を用いて再結晶を行うことによって、高純
度で目的生成物を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明の方法によれば、効率的に陰イオン交換反応を行
いうると同時に、目的とする四級アンモニウムの無機塩
中に残存する臭素イオンの含量を極めて少なくすること
が可能である。
本発明による過酸化水素の効果は、目的とする反応を温
和な条件で完結させるとともに、目的生成物中の不純物
として問題となる臭素イオンを実質的に完全除去するこ
とを可能とするものである。
〔実施例〕
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例−1 四つロフラスコにN2バブリング管、温度計を取り付け
た反応器に臭化ジメチルピロリジニウム180g及び4
0%HBF、水溶液230.5g(理論量の1.05倍
)を仕込み、Ntバブリング下30℃の反応温度におい
て35%過酸化水素水58gを30分かけて滴下した。
その後30℃で1.5時間さらに40℃で4時間反応を
継続したところ、11Br、の発生はなくなり反応液は
淡黄色を呈した。
尚、反応期間中に水が蒸発し、反応液がスラリー状態と
なったので水を追加投入した。この反応液をロータリー
エバポレーターで濃縮したのち、イソプロパツール30
0gを加え、60゛Cで完全溶解させたのち、5°Cで
一昼夜放1した。この溶液をが別して、ジメチルピロリ
ジニウムテトラフルオロボレートの結晶175.8 g
 (94,0%収率)を得た。この結晶をイオンクロマ
トグラフィーで分析したところ、臭素イオンの含量は5
 ppm以下であり、高純度の目的物が得られているこ
とが確認された。
実施例−2 0−タリーエバボレーター中に臭化ジメチルピロリジニ
ウム540.3g、40%HBF、水溶液678.3g
(理論量の1.03倍)を仕込み、30℃のバス湯中で
溶液を回転混合させる中に、35%過酸化水素水174
.9 gを若干の減圧下で吸引しながら30分間で徐々
に添加した。その後、ロータリーエバポレーターを20
〜30鶴11gの減圧下において30℃で1.5時間、
40℃で4時間反応したところ、反応後期ではBrzの
発生は全く認められなくなった。尚、反応期間中に水が
蒸発し、反応液がスラリー状態となったので2回水を追
加投入した。反応終了後、反応液はスラリー状態となっ
ていたが、これにイソプロパツール1.180gを投入
し、60℃で完全溶解させたのち、液を5℃で一昼夜放
置した。この溶液を炉別して、ジメチルピロリジニウム
テトラフルオロボレートの結晶544.7g(9,7,
1%収率)を得た。この結晶中の臭素イオン含量は5 
ppm以下であった。
実施例−3 臭化テトラエチルアンモニウム20g、40%HBF、
水溶液21.94g及び35%過酸化水素水5、55 
gを用いた以外は実施例−1と同じ反応力法によってテ
トラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを合成
したところ、再結晶後の収量として20.4 gの目的
生成物を得た。結晶収率は98.5%であり、結晶中の
臭素イオン含量は5 ppm以下であった。
実施例−4 臭化ジエチルピロリジニウム104g、40%HBF 
4水溶液128g及び35%過酸化水素水32.4gを
用いた以外は実施例−1と同じ反応方法によってジエチ
ルピロリジニウムテトラフルオロボレートを合成したと
ころ、再結晶後の収量として99gの目的生成物を得た
。結晶収率は92.1%であり、結晶中の臭素イオン含
量は5 ppm以下であった。
実施例−5 臭化テトラエチルアンモニウム21g、硫酸10g、水
10g及び35%過酸化水素水5.8gを用いた以外は
実施例−1と同様な反応方法によってEttNHSOt
を合成したところ、再結晶後の収量として21.5 g
の目的生成物を得た(結晶収率94.6%)。
実施例−6 臭化テトラエチルアンモニウム2 i g1硫M6.5
g、水Log及び35%過酸化水素水5.8gを用いた
以外は実施例−1と同様な反応方法によってEttNN
(hを合成したところ、再結晶後の収量として18.9
 gの目的生成物を得た(結晶収率98.3%)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)四級アンモニウム臭化物と無機酸とから陰イオン
    交換により対応する四級アンモニウムの無機酸塩を製造
    する方法において、過酸化水素水を用いることにより臭
    素を生成させ、生成した臭素を除去することを特徴とす
    る四級アンモニウム塩の陰イオン交換方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2001077063A1 (fr) * 2000-04-07 2001-10-18 Stella Chemifa Kabushiki Kaisha Procede de preparation de sels d'alkylammonium quaternaire representes par r1r2r3r4n+ • bf4?-¿
JP2006089379A (ja) * 2004-09-21 2006-04-06 Sanyo Chem Ind Ltd 電解液用電解質の製造方法

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WO2001077063A1 (fr) * 2000-04-07 2001-10-18 Stella Chemifa Kabushiki Kaisha Procede de preparation de sels d'alkylammonium quaternaire representes par r1r2r3r4n+ • bf4?-¿
JP2001348388A (ja) * 2000-04-07 2001-12-18 Stella Chemifa Corp R1r2r3r4n+・bf4−で表される4級アルキルアンモニウム塩の製造方法
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