KR101687374B1 - 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디플루오로술포닐 이미드 및 그 염의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 실리콘 질소 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 플루오로술포닐클로라이드(FSO2Cl), 플루오로술폰산(FSO3H), 클로로술폰산(ClSO3H), 디클로로술폰(ClSO2Cl) 중 어느 하나를 첨가하여 반응시키는 공정을 통해 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조하는 것이다.
본 발명에 의하면 아민 가스 또는 무기 아민을 이용하지 않고, 안전한 유기 실리콘 질소 화합물을 이용함으로써, 안정적이면서도 고품질인 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조할 수 있고, 공업적으로 고순도 제품의 대량 생산이 가능토록 하는 장점이 있다.
본 발명에 의하면 아민 가스 또는 무기 아민을 이용하지 않고, 안전한 유기 실리콘 질소 화합물을 이용함으로써, 안정적이면서도 고품질인 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조할 수 있고, 공업적으로 고순도 제품의 대량 생산이 가능토록 하는 장점이 있다.
Description
본 발명은 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유기 실리콘 질소 화합물과 유기 실리콘 염을 이용하여 보다 안정적으로 고품질의 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조하는 방법에 관한 것이다.
디플루오로술포닐 이미드 리튬은 전해질, 연료전지의 전해액 첨가제, 선택적 흡전자재 등의 핵심재료로서 여러 가지 분야에 널리 사용되고 있다.
그리고 그 제조 방법은 여러 특허에 의해 공개되어 있다.
종래 알려진 방법으로는, 아민이나 아민할로겐염에 디클로로술포닐 또는 클로로술폰산을 도입한 후, 다시 불산 또는 불화칼륨으로 처리하여 플루오로술포닐아민으로 교환하고, 마지막에 리튬염으로 처리하여 제조하는 방법이 있다.(US 20140075746 A1)
다른 방법으로는 아민으로 출발하여 클로로술포닐플르오라이드 또는 플루오로술폰산을 도입한 후, 리튬염이나 포타슘염으로 처리하는 방법이 있다.(EP 2415710 A1, CN 104495767 A)
또한, 하이드라진, 하이드록시아민, 벤질아민, 아자이드, 아민금속염 등의 유기아민 또는 무기아민과 플루오로술폰산을 반응시켜서 플루오로술포닐아민을 합성한 후, 다시 무기리튬으로 처리하여 플루오로술포닐 이미드 리튬을 제조하기도 한다. 그리고 하이드라진을 기반으로 플루오로술포닐클로라이드를 도입시킨 후, 리튬염과 반응시켜 플루오로술포닐 이미드 리튬을 제조하는 방법도 있다.(US 20130137899 A1)
또한, 우레아로 출발하여 플루오로술포닐아민을 합성한 후, 다시 리튬하이드록사이드로 처리하여 디플루오로술포닐 이미드 리튬을 제조하는 방법도 있다.(JP 2013166698 A, EP 2835348 A2)
아울러, 그 외에도 크로로술폰산 또는 플루오로술폰산을 기반으로 아민염을 도입하여 반응시킨 후, 다시 플루오로금속염을 첨가하여 클로로-플루오로 이온교환을 통해 최종의 플루오로술포닐 이미드 리튬을 제조하는 방법도 있다.(US 20140075746 A1, JP 2010066338 A)
상기한 방법들은 무기 아민 소스를 이용한 것으로, 새로운 아민 소스를 기대하는 것이 어려우며, 최종 단계인 리튬염을 도입하는 것 역시 쉽지 않은 단점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 무기 아민이 아닌 유기 실리콘 질소 화합물과 유기 실리콘 염을 이용하여 안정적으로 고품질의 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법은, 유기 실리콘 질소 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 플루오로술포닐클로라이드(FSO2Cl), 플루오로술폰산(FSO3H), 클로로술폰산(ClSO3H), 디클로로술폰(ClSO2Cl) 중 어느 하나를 첨가하여 반응시키는 공정을 포함하며, 상기 유기 실리콘 질소 화합물은 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4 및 화학식 5 중 1종 이상인 것임을 특징으로 한다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 2 내지 5에서, 상기 화학식 2 내지 5에서, R1은 H, OH, SH, 아민기, 알킬기, 방향족기, 헤테로 고리기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이고, R2는 O, S, 아민기, 알킬렌기, 방향족기, 헤테로 고리기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이다.
상기 공정은 염기의 존재하에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 염기는 나트륨아마이드, 포타슘아마이드, 암모늄클로라이드, 암모늄플루오라이드, 트리알킬아민, 1,2-아이소프로필에틸아민, 피리딘, 4,4-아미노디메틸피리딘 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
상기 유기 용매는 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름(chloroform), 아세토나이트릴(acetonitrile), 벤젠(bezene), 톨루엔(toluene), 에테르(ether), 1,2-디알콕시에탄(1,2-dialkoxy ethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 알카놀(alkanol) 중 1종 이상의 것임을 특징으로 한다.
상기한 방법으로 제조되는 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 하기 화학식 7의 유기 실리콘 염을 첨가하여 반응시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[화학식 7]
상기 화학식 6 및 7에서 상기 M은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 세슘 중 어느 하나이고, R1, R2는 상기와 같다.
상기 화학식 7의 유기 실리콘 염은 하기 화학식 8의 실란 화합물에 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 무기 염기 또는 유기 염기를 반응시켜서 되는 것을 특징으로 한다.
[화학식 8]
상기 화학식 8에서 R은 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴록시 중 어느 하나이고, R1, R2는 상기와 같다.
상기 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 무기 염기 또는 유기 염기는 리튬하이드라이드, 리튬알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 리튬, 리튬아마이드, 리튬메탈, 디이소프로필아미노리튬, 디이소프로필알루미늄하이드라이드, 나트륨하이드라이드, 나트륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 나트륨, 나트륨아마이드, 나트륨메탈, 칼륨하이드라이드, 칼륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 칼륨, 칼륨아마이드, 칼륨메탈, 세슘하이드라이드, 세슘알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 세슘, 세슘아마이드, 세슘메탈 중 1종 이상의 염기인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 아민 가스 또는 무기 아민을 이용하지 않고, 안전한 유기 실리콘 질소 화합물을 이용함으로써, 안정적이면서도 고품질인 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염을 제조할 수 있고, 공업적으로 고순도 제품의 대량 생산이 가능토록 하는 장점이 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 제조된 디플루오로술포닐 이미드 및 그 염은 일차 전지, 리튬 이온 이차 전지, 전해콘텐서, 전기 커패시터, 연료 전지, 태양전지, 일랙트로 크로믹 소자 등의 전기 화학 디바이스를 구성하는 이온 전도체의 재료 사용될 수 있는바, 그 용도를 제한하지 않는다.
본 발명에 따른 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법은, 무기 아민을 사용하지 않고, 안전한 유기 실리콘 질소 화합물을 신규한 아민 소스로 이용하는 것을 특징으로 한다. 즉, 이러한 신규한 아민 소스를 통해 보다 안정적이며, 품질이 우수하고, 공업적으로 고효율로 대량생산이 가능한 하기 화학식 1의 디플루오로술포닐 이미드 또는 화학식 6의 염을 제조할 수 있게 된다.
[화학식 1]
[화학식 6]
상기 M은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 세슘 중 어느 하나이다.
본 발명에서 사용하는 유기 실리콘 질소 화합물은 하기 화학식 2 내지 5 중 1종 이상일 수 있다.
[화학식 2]
[화학식 3]
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 2 내지 5에서, R1은 H, OH, SH, 아민기, 알킬기, 방향족기, 헤테로 고리기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이고, R2는 O, S, 아민기, 알킬렌기, 방향족기, 헤테로 고리기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이다. 더욱 상세하게는, 상기 알킬기 또는 알킬렌기는 탄소수가 1~12개일 수 있으며, 방향족기는 페닐기 또는 페닐렌기 또는 페닐에 1~3개의 알킬, 알콕시 혹은 방향족이 붙어 있는 기일 수 있으며, 헤테로 고리기로는 피리딘기일 수 있다.
즉, 본 발명의 상기 화학식 1의 디플루오로술포닐 이미드는 상기한 유기 실리콘 질소 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 플루오로술포닐클로라이드(FSO2Cl), 플루오로술폰산(FSO3H), 클로로술폰산(ClSO3H), 디클로로술폰(ClSO2Cl) 중 어느 하나를 첨가하여 반응시키는 공정을 포함하여 제조된다. 여기서, 상기 반응은 염기의 존재하에 이루어진다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 상기 유기 실리콘 질소 화합물은 플루오로술포닐클로라이드 또는 플루오로술폰산과의 반응을 통해 하기 화학식 9와 같이 플루오로술포닐기를 갖게 된다.
[화학식 9]
여기서, R1, R2는 화학식 2 내지 5와 동일하다.
아울러, 유기 실리콘 질소 화합물은 클로로술폰산(ClSO3H), 디클로로술폰(ClSO2Cl)과의 반응을 통해 질소에 플루오로술포닐기(-SO2F)가 아닌, 클로로술포닐기(-SO2Cl)를 갖게된다. 그러면 이에 다시 테트라플루오로붕산(HBF4) 또는 포타슘플루오라이드(KF4)를 반응시켜 클로로를 플루오로로 치환함으로써, 상기 화학식 9와 동일하게 플루오로술포닐기를 갖게된다.
그리고 상기 화학식 9의 화합물의 유기 실리콘기를 수소로 치환하게 되면 화학식 1과 같은 디플루오로술포닐 이미드를 얻을 수 있으며, 이를 리튬, 칼륨, 세슘, 나트륨 등으로 치환하게 되면 염의 형태를 얻을 수 있다.
이때, 상기 유기 용매로는 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름(chloroform), 아세토나이트릴(acetonitrile), 벤젠(bezene), 톨루엔(toluene), 에테르(ether), 1,2-디알콕시에탄(1,2-dialkoxy ethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 알카놀(alkanol) 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
아울러, 상기 염기로는 나트륨아마이드, 포타슘아마이드, 암모늄클로라이드, 암모늄플르오라이드, 트리알킬아민, 1,2-아이소프로필에틸아민, 피리딘, 4,4-아미노디메틸피리딘 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
그리고 본 발명에서 출발물질로서 사용하는 유기 실리콘 질소 화합물은, 하기 화학식 10과 같은 화합물의 할로겐이 아민, 아자이드, 하이드라진 등에 의해 치환되어 제조된다. 이때, 상기 유기 실리콘 질소 화합물의 제조를 위해 유기 용매를 사용하는 바, 상기 유기 용매는 앞서 설명된 것과 동일한 종류의 것을 사용할 수 있다. 이러한 유기 실리콘 질소 화합물에 대해서는 CN 102617414 A와 Rohm & Haas Co. Inorganic Chemistry, Volume: 5, Issue: 5, Pages: 732-5, Journal, 1966에 게시된 바 있다.
[화학식 10]
여기서, X는 할로겐 원소이며, R1, R2는 화학식 2 내지 5와 동일하다.
상기 제조된 화합물, 즉 상기 화학식 9로부터, 디플루오로술포닐 이미드의 염을 제조하기 위해서, 하기 화학식 7의 유기 실리콘 염을 이용한다.
즉, 상기한 공정을 통해 제조된 화학식 9의 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 이에 하기 화학식 7의 유기 실리콘 염을 첨가하여 반응시키면, 화학식 9의 유기 실리콘기가 염으로 치환되어 하기 화학식 6과 같은 디플루오로술포닐 이미드의 염이 제조된다. 이때, 유기 용매로는 앞선 반응과 같이, 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름(chloroform), 아세토나이트릴(acetonitrile), 벤젠(bezene), 톨루엔(toluene), 에테르(ether), 1,2-디알콕시에탄(1,2-dialkoxy ethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 알카놀(alkanol) 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다.
[화학식 7]
상기 화학식 7에서 상기 M은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 세슘 중 어느 하나 이고, R1, R2는 화학식 2 내지 5와 동일하다.
그리고 상기 화학식 7의 유기 실리콘 염은, 유기반응에 자주 사용되고 또한 쉽게 얻을 수 있는 화학식 8과 같은 실란 화합물, 예를 들면 트리아릴 또는 트리알킬알콕시의 실란을 기반으로 유기 또는 무기 염기를 반응시켜서 된다. 이때, 상기 유기 또는 무기 염기는 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 무기 염기 또는 유기 염기인바, 구체적으로는 리튬하이드라이드, 리튬알루미늄하이드라이드, 디아이소프로필아미노리튬, 디아이소프로필알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 리튬, 리튬아마이드, 리튬메탈, 나트륨하이드라이드, 나트륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 나트륨, 나트륨아마이드, 나트륨메탈, 칼륨하이드라이드, 칼륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 칼륨, 칼륨아마이드, 칼륨메탈, 세슘하이드라이드, 세슘알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 세슘, 세슘아마이드, 세슘메탈 중 1종 이상의 것이다.
[화학식 8]
상기 화학식 8에서 R은 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴록시 중 어느 하나이고, R1, R2는 화학식 2 내지 5와 동일하다.
상기와 같이 제조되는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그의 염, 보다 구체적으로는 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘염은 출발물질로서 유기 실리콘 질소 화합물을 이용함으로써, 안정적이면서도 고품질의 디플루오로술포닐 이미드를 제조할 수 있는 것이며, 그의 염 제조시에도 유기 실리콘 염을 이용함으로써 최종적인 염의 도입을 쉽게 하는 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 제조 방법은, 화합물의 안정성이 우수하여 대량 생산이 가능함으로써, 공업적으로 고순도 제품의 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것이 아니라, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적절히 변경을 가하여 실시하는 것이 물론 가능하며, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함됨은 당연하다. 각 실시예의 화합물은 1H-NMR을 통해 확인하였다.
(실시예 1-1)
반응 용기에, 트리메톡시실란 1.22g을 무수 테트라하이드로퓨란 20ml에 녹인 후, -78℃ 하에서 2.0M 메틸리튬 5.2ml를 아주 서서히 첨가하고, 6시간 동안 반응시켰다. 반응을 완료한 후 감압증류하여 흰색 고체화합물인 트리메톡시실란 리튬 12.6g(수율 98%)을 얻었다.
(실시예 1-2)
반응 용기에, 트리메톡시실릴클로라이드 15.6g을 테트라하이드로퓨란 800ml에 녹인 후 0℃ 하에서 나트륨아마미드 4.0g을 아주 서서히 첨가하고, 6시간 반응시켰다. 반응을 완료한 후 바로 여과, 감압증류하여 화합물 13.3g(수율 97%)을 얻었다.
(실시예 1-3)
반응 용기에, 트리메톡시실릴아민 13g을 테트라하이드로퓨란 800ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 플로로술포닐클로라이드 22.5g과 트리에틸아민 27.7ml을 첨가하여 12시간 반응시킨 다음, 용매를 감압증류한 후, 디클로로메탄 800ml와 증류수 800ml를 첨가하여 유기층을 추출하였다. 그리고 추출한 유기층을 무수 MgSO4로 처리하고 여과한 후, 여액을 감압증류하여 화합물을 95% 수율로 얻었다.
(실시예 1-4)
그리고 반응 용기에, 트리메톡시실릴 디플르오르술포닐 이미드 27g을 에테르 800ml에 녹인 후 0℃ 하에서 트리메톡시실란 리튬염 11.5g을 첨가하여 12시간 반응시켜서 바로 여과하여 15.6g(수율 93%)을 얻었다.
(실시예 1-5)
실시예 1-1 내지 1-4와 동일하게 실시하되, 염기로서 리튬하이드라이드, 리튬알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 리튬, C1~C16의 아릴 리튬, C1~C16의 알킬록시 리튬, C1~C16의 아릴록시 리튬, 리튬아마이드, 나트륨하이드라이드, 나트륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 나트륨, C1~C16의 아릴 나트륨, C1~C16 아킬록시 나트륨, C1~C16의 아릴록시 나트륨, 나트륨아마이드, 칼륨하이드라이드, 칼륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 칼륨, 칼륨아마이드, 칼륨메탈, 세슘하이드라이드, 세슘알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 세슘, 세슘아마이드, 세슘메탈을 각각 이용하여 실시하였다.
그 결과 염기의 종류에 따른 수율에는 변화가 없이 동일한 양의 염을 수득할 수 있었다.
(실시예 1-6)
실시예 1-1 내지 1-4와 동일하게 실시하되, 실시예 1-2에서 페닐트리메톡시실릴클로라이드를 이용하였다.
그 결과 실시예 1-2의 수율은 96%, 1-3의 수율은 94%, 1-4의 수율은 94%였다.
(실시예 2-1)
반응 용기에, 트리메톡시실릴클로라이드 8.6g을 아세토나이트릴 400ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 나트륨아자이드 3.9g을 첨가하여 6시간 반응시키고, 바로 여과하여 감압증류함으로써, 화합물을 91% 수율로 얻었다.
(실시예 2-2)
반응 용기에, 트리메톡시실릴아자이드 8.0g을 테트라하이드로퓨란 400ml에 녹인 후 0℃ 하에서 나트륨보로하이드라이드 2.2g을 아주 서서히 첨가하고, 4시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후 여과, 감압증류하여 화합물 6.3g(수율 93%)을 얻었다.
(실시예 2-3)
실시예 1-3 및 1-4와 동일한 방법으로 실시하되, 트리메톡시실릴아민을 대신하여 실시예 2-2에서 얻은 화합물을 사용하였다.
그 결과 1-3의 수율은 94% 였으며, 1-4의 수율은 91%였다.
(실시예 3-1)
반응 용기에, 트리메톡시실릴클로라이드 5.6g과 하이드라진 0.57g을 디클로로메탄 800ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 피리딘 7.4 ml을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 첨가 완료 후 8시간 교반하여 반응시켰다. 반응 완료 후, 바로 여과, 감압증류하여 트리메톡시실릴하이드라진 4.3g(수율 89%)을 얻었다.
(실시예 3-2)
반응 용기에, 트리메톡시실릴하이드라진 4.3g을 디클로로메탄 800ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 클로로술포닐플르오라이드 3.9g을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 클로로술포닐플르오라이드의 첨가 완료 후, 트리에틸아민 4.6ml을 서서히 첨가하였다. 다음으로, 이를 8시간 교반하여 반응을 완료시킨 후 바로 여과, 감압증류하여 화합물 6.1g(수율 88%)을 얻였다.
(실시예 3-3)
반응 용기에, 트리메톡시실릴디플루오로술포닐하이드라진 6.0g을 에탄올 150ml에 녹인 후 0℃ 하에서 나트륨하이드록사이드 1.1g을 아주 서서히 첨가하였다. 첨가완료 후 8시간 교반하여 반응을 완료시키고, 바로 여과, 감압증류하여 화합물 2.6g(수율 96%)을 얻었다.
(실시예 3-4)
반응 용기에, 디플로로술포닐하이드라진 2.6g을 용매 테트라하이드로퓨란 150ml에 녹인 후 0℃ 하에서 플로로술포닐클로라이드 3.3g을 아주 서서히 첨가하였다. 첨가완료 후 다시 트리에틸아민 3.9ml를 서서히 첨가하고, 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 완료된 후 용매를 감압증류하고, 디클로로메탄 800ml와 증류수 800ml를 첨가하여 추출하였다. 그리고 분리한 유기층을 MgSO4로 처리한 후 여과, 감압증류하여 화합물 4.5g(수율 95%)을 얻었다.
(실시예 3-5)
반응 용기에, 테트라플로로술포닐하이드라진 4.5g을 용매 테트라하이드로퓨란 250ml에 녹인 후 0℃ 하에서 소오듐보로하이드라이드 0.5g을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 이를 12시간 동안 반응시킨 후, 용매를 감압증류하고, 디클로로메탄 800ml와 증류수 800ml를 첨가하여 추출하였다. 그리고 분리한 유기층을 MgSO4로 처리한 후 여과, 감압증류하여 화합물 1.9g(수율 86%)을 얻었다.
(실시예 4-1)
반응 용기에, 트리페닐술포닐실란 3.6g을 무수 테트라하이드로퓨란 20ml에 녹인 후 -78℃ 하에서 1.6M 페닐리튬 6.6ml을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 이를 6시간 동안 반응시킨 후, 용매를 감압증류하여 흰색의 고체화합물 트리페닐술포닐실란리튬염 3.51g(수율 96%)을 얻었다.
(실시예 4-2)
반응 용기에, 트리페닐술포닐실릴클로라이드 4.6g을 테트라하이드로퓨란 800ml에 녹인 후 0℃ 하에서 포타슘아마이드 0.66g을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 이를 6시간 반응시킨 후, 바로 여과 및 감압증류하여 화합물 4.1g(수율 94%)을 얻었다.
(실시예 4-3)
반응 용기에, 트리페닐술포닐실릴아민 4.0g을 테트라하이드로퓨란 800ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 디클로로술포닐 1.8ml과 트리에틸아민 3.1ml를 12시간 반응시켰다. 그리고 용매를 감압증류한 후에 클로로포름 800ml와 증류수 800ml를 첨가하여 유기층을 추출하였다. 그리고 추출한 유기층을 무수 MgSO4로 처리하고 여과하고, 여액을 감압증류하여 화합물 5.6g(수율 92%)을 얻었다.
(실시예 4-4)
반응 용기에, 트리페닐술포닐실릴디클로로술포닐아민 5.6g을 용매 아세토나이트릴 400ml에 녹인 후, 실온하에서 포타슘플루오라이드 1.2g을 첨가하여 12시간 반응시키고, 바로 여과하여 화합물 5.0g(수율 94%)을 얻었다.
(실시예 4-5)
반응 용기에, 트리페닐술포닐실릴디플루오로술포닐아민 5.0 g을 용매 테트라하이드로퓨란 400ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 트리페닐술포닐실란리튬염 3.4g을 첨가하여 6시간 반응시키고, 바로 여과하여 감압증류함으로써, 디플루오로술포닐 이미드의 리튬염 1.6g(수율93%)을 얻었다.
(실시예 5-1)
반응 용기에, 헥사에틸아미노실란 2.5g을 무수 테트라하이드로퓨란 20ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 1.6M 메탈리튬 0.08g을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 6시간 동안 반응시킨 후, 감압증류하여 흰색고체화합물 헥사에틸아미노실란리튬염 2.3g(수율 90%)을 얻었다.
(실시예 5-2)
반응 용기에, 헥사에틸아미노실릴클로라이드 3.0g을 테트라하이드로퓨란 400ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 암모늄클로라이드 0.6g을 아주 서서히 첨가하였다. 그리고 6시간 동안 반응시킨 후, 바로 여과 및 감압증류하여 화합물 2.67g(수율 95%)을 얻었다.
(실시예 5-3)
반응 용기에, 헥사에틸아미노실릴아민 2.5g을 테트라하이드로퓨란 300ml에 녹인 후, 0℃ 하에서 클로로술폰산 1.3ml를 12시간 반응시킨 후, 용매를 감압증류하고, 클로로포름 300ml와 증류수 300ml를 첨가하여 유기층을 추출하였다. 그리고 추출한 유기층을 무수 MgSO4로 처리하고 여과한 후, 여액을 감압증류하여 화합물을 4.0g(수율 91%)을 얻었다.
(실시예 5-4)
반응 용기에, 헥사에틸아미노실릴디클로로술포닐아민 4.0g을 용매 아세토나이트릴 400ml에 녹인 후, 실온하에서 테트라플루오로붕산 2.4ml을 첨가하여 24시간 반응키고, 이를 바로 여과하여 화합물 3.6g(수율 97%)을 얻었다.
(실시예 5-5)
반응 용기에, 헥사에틸아미노실릴디플루오로술포닐아민 3.6 g을 용매 테트라하이드로퓨란 400ml에 녹인 후, 0℃하에서 헥사에틸아미노실란리튬염 1.9g을 첨가하여 6시간 반응시키고 바로 여과하여 감압증류함으로서 디플루오로술포닐 이미드의 리튬염을 1.4g(수율 90%)을 얻었다.
상기한 실시예에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 디플루오로술포닐 이미드 및 그 염의 제조 방법은, 화합물이 안정적이면서도, 높은 수율을 보임을 확인할 수 있었다.
따라서, 본 발명은 공업적으로 고순도 제품의 대량 생산을 가능토록 할 수 있는 것이다.
Claims (7)
- 유기 실리콘 질소 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 플루오로술포닐클로라이드(FSO2Cl), 플루오로술폰산(FSO3H), 클로로술폰산(ClSO3H), 디클로로술폰(ClSO2Cl) 중 어느 하나를 첨가하여 반응시키는 공정을 포함하며,
상기 유기 실리콘 질소 화합물은 트리메톡시실릴아민 또는 트리페닐술포닐실릴아민인 것을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 공정은 염기의 존재하에 이루어지는 것을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
- 제 2항에 있어서,
상기 염기는 나트륨아마이드, 포타슘아마이드, 암모늄클로라이드, 암모늄플루오라이드, 트리알킬아민, 1,2-아이소프로필에틸아민, 피리딘, 4,4-아미노디메틸피리딘 중 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 유기 용매는 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로포름(chloroform), 아세토나이트릴(acetonitrile), 벤젠(bezene), 톨루엔(toluene), 에테르(ether), 1,2-디알콕시에탄(1,2-dialkoxy ethane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 알카놀(alkanol) 중 1종 이상의 것임을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공정을 통해 제조된 화합물을 유기 용매에 용해시킨 후, 화학식 7의 유기 실리콘 염을 첨가하여 반응시키는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
[화학식 7]
상기 화학식 7에서 상기 M은 리튬, 나트륨, 칼륨 및 세슘 중 어느 하나 이고, R1은 H, OH, SH, 아민기, 탄소수가 1~12개인 알킬기, 페닐기, 피리딘기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이고, R2는 O, S, 아민기, 탄소수가 1~12개인 알킬렌기, 페닐렌기, 피리딘기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이다.
- 제 5항에 있어서,
상기 화학식 7의 유기 실리콘 염은 화학식 8의 실란 화합물에 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 무기 염기 또는 유기 염기를 반응시켜서 되는 것을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
[화학식 8]
상기 화학식 8에서 R은 수소, 할로겐, 알콕시, 아릴록시 중 어느 하나이고, R1은 H, OH, SH, 아민기, 탄소수가 1~12개인 알킬기, 페닐기, 피리딘기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이고, R2는 O, S, 아민기, 탄소수가 1~12개인 알킬렌기, 페닐렌기, 피리딘기, 산소, 질소 또는 황이 1~2개의 탄소 사이에 연결된 작용기이다.
- 제 6항에 있어서,
상기 리튬, 나트륨, 칼륨 또는 세슘을 포함하는 무기 염기 또는 유기 염기는 리튬하이드라이드, 리튬알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 리튬, 리튬아마이드, 리튬메탈, 디아이소프로필아미노리튬, 디아이소프로필알루미늄하이드라이드, 나트륨하이드라이드, 나트륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 나트륨, 나트륨아마이드, 나트륨메탈, 칼륨하이드라이드, 칼륨알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 칼륨, 칼륨아마이드, 칼륨메탈, 세슘하이드라이드, 세슘알루미늄하이드라이드, C1~C16의 알킬 또는 아릴 또는 알킬록시 또는 아릴록시 세슘, 세슘아마이드, 세슘메탈 중 1종 이상의 염기인 것을 특징으로 하는 디플루오로술포닐 이미드 또는 그 염의 제조 방법.
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