KR102493726B1 - 비스 플루오로 설포닐이미드염의 신규 공정 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공하며, 용매 시스템에서 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염을 반응시켜 조제품(粗製品)을 얻는 단계S1과; 결정화 및 건조시켜 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻는 단계S2를 포함한다. 본 발명은 반응 중에서 물이 생성되지 않고, N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드는 성질이 안정하고, 전체 반응에서는 부식성 물질이 생성되지 않으며, 폐수와 폐기 가스 및 폐기물이 적기 때문에, 대규모 생산에 적합하며, 고순도 배터리 레벨의 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻을 수 있고, 따라서, 비교적 큰 실시 가치와 사회 경제적 효과를 구비한다.

Description

비스 플루오로 설포닐이미드염의 신규 공정{NEW PROCESS FOR BISFLUOROSULFONYLIMIDE SALT}
본 발명은, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법에 관한 것이고, 더 구체적으로는 비스 플루오로 설포닐이미드염의 신규 공정에 관한 것이다.
비스 플루오로 설포닐이미드염(이하, MFSI로 약칭)은, 전해질 분야에 있어서 널리 사용되고 있다. 예를 들면, 비스 플루오로 설포닐이미드 칼륨염(KFSI라고도 불리운다)은, 슈퍼 커패시터의 첨가제로서 사용되고, 비스 플루오로 설포닐이미드 리튬염(LiFSI라고도 불리운다)은 전해질로서 사용되고 있다. 미국 특허 US5916475에는, LiTFSI 및 LiPF6보다도 높은 열안정성 및 화학안정성, 높은 도전성 및 낮은 부식 속도를 가지는 불소 함유 리튬염-비스 플루오로 설포닐이미드 리튬(LiFSI)이 공개되고, 닛폰 쇼쿠바이(日本觸媒)에 의해 2013년에 산업화 생산이 실현되고, 현재 일본과 한국 기업에 있어서 하이엔드 영역에서 사용되고 있으며, LiPF6과 LiFSI를 혼합하여 사용하고, LiPF6을 대체할 수 있는 바이플루오로 리튬염으로서, 리튬 전지 및 슈퍼 커패시터에 있어서 매우 좋은 전망을 가진다.
종래의 MFSI의 전형적인 제조 방법은, 기본적으로 먼저 비스 클로로 설포닐이미드(HCSI로 약칭)를 합성하여, 비스 클로로 설포닐이미드 화합물(HN[SO2Cl]2)을 합성한다(R.Appel et al, Chem.Ber. 1962, 95, 625); R.Appel et al, Chem.Ber. 1962, 95, 1753; E.A.Fadia, US4315935, 1982; M.Beran et al, Z.Anorg.Allg.Chem. 2005, 631, 55). M.Beran 등에 의해, 분리, 독성 등의 문제를 극복할 수 있는 한 단계의 합성법이 제공되어 최근에 널리 이용되고 있다. 상기 방법에서는, 설파민산, 클로로 술폰산, 염화티오닐을 "한가마"에 넣어서 반응시키고, 또한 감압 증류하여 HN[SO2Cl]2를 얻을 수 있다. 그러나, 제품의 비점이 비교적 높기 때문에, 비스 클로로 설포닐이미드 화합물을 증류할 때에는 에너지 소모가 비교적 큰 문제점이 존재한다.
중국 공개 특허 공보 CN104755418A, CN101654229A와 같이, HCSI를 불화수소산과 더 반응시켜서 비스 플루오로 설포닐이미드(HFSI로 약칭)를 합성하는 방법이 있지만, 고압 반응이 필요하기 때문에 설비에 대한 요구가 높다. 더욱이, HFSI와 염기를 중화 반응시킨다. 예를 들면 US8377406에는, 수용액 중에서 비스 플루오로 설포닐이미드(HFSI)를 탄산 리튬과 직접 반응시켜서 LiFSI를 제조하는 방법이 공개되어 있다. 하지만 HFSI는 물에서 격렬하게 발열한 후 분해된다. 이 특허에서는 초저온(-78℃)에서 HFSI 수용액을 제조하는 방법을 통하여, HFSI가 물에 용해될 때 격렬하게 발열하는 문제를 해결하지만, 에너지 소모가 거대하고, 더욱이, LiFSI는 양호한 수용성을 가지고, 또한 수계 시스템에서 열에 의해 쉽게 분해되고, 추출 효율이 매우 낮기 때문에, 공업화 생산에는 적합하지 않다.
HClSI와 불화염과의 반응에 의해 MFSI를 직접 얻을 수 있는 것도 보도된다. 예를 들면 미국 특허 US2004097757에서는, HClSI를 직접 LiF와 반응시켜서 LiFSI를 제조하는 방법이 이용되지만, 대량의 부식성 배기 HF가 발생되고, 공업화 생산에 적용하기 어려운 문제점이 현저히 존재한다.
EP2894146에서는, HCSI를 이용하여 MCSI를 제조하고, 더욱이 불화염과 반응시켜서 MFSI를 생성하므로, 반응 공정이 복잡하기 때문에, 생성물의 총 수율이 저하되는 것이 보도되었다.
종래 기술은, 기본적으로 모두 강한 산성 및 부식성을 가지는 HFSI 및 HClSI를 제조할 필요가 있기 때문에, 제조 공정이 복잡하고, 제품이 분리되기 어렵고, 반응 설비에 대한 요구가 높고, 조작이 곤란하고, 에너지 소모가 크고, 환경이 오염되는 등 결점이 존재하기 때문에, LiFSI의 공업화 생산이 실현되기 어렵다.
이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은, 본 기술 영역에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드의 신규 공정을 개발할 필요가 있다.
상기 기술적 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 비스 플루오로 설포닐이미드염의 신규 공정을 제공한다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법은,
N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염을 용매 시스템에서 반응시켜서 조제품(粗製品)을 얻는 단계S1과,
결정화 및 건조시켜 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻는 단계S2를 포함한다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염의 몰비는 (1 : 1) ~ (1 : 3)이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 반응 온도는 0 ~ 150℃, 상기 반응 압력은 10 ~ 1500 KPa다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1은 ≥ 1인 자연수이고, n2, n3, 및 n4는 모두 자연수이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1은 1이고, n2, n3, 및 n4는 모두 0이고, 상기 Mn1Xn2On3Hn4는 암모니아 또는 단체 금속이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1, n2, n3, 및 n4는 모두 ≥ 1인 자연수이고, 상기 M은, 암모늄, 나트륨, 칼륨, 철, 칼슘, 리튬, 구리, 아연, 카드뮴, 크롬, 알루미늄, 납, 니켈, 몰리브덴, 팔라듐, 주석으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 X는, 수소, 붕소, 탄소, 규소, 질소, 인, 비소, 산소, 황, 셀레늄, 텔루륨, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 아스타틴, 중탄산 이온, 탄산 이온, 황산 이온, 황산수소 이온, 질산 이온, 아질산 이온, 인산 이온, 인산수소 이온, 인산이수소 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 X는,
Figure 112020046878492-pat00001
또는 RO를 더 포함하고, 상기 R은, -Cn6Hn7이고, n5, n6, n7은 각각 ≥ 1인 자연수이고, 상기 R은, 수소, 포화 지방족 알킬기, 불포화 지방족 알킬기, 방향족 알킬기, 알킬기, 다른 기로 치환된 포화 지방족 알킬기, 다른 기로 치환된 불포화 지방족 알킬기, 다른 기로 치환된 방향족 알킬기, 다른 기로 치환된 알킬기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 다른 기는, 포름산 이온, 옥살산 이온, 옥살산수소 이온, 메톡시기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드의 구조식은,
Figure 112020046878492-pat00002
이고, 상기 R은 -Cn8Hn9이고, n8, n9는 각각 ≥ 1인 자연수이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 상기 R은, 포화 지방족 알킬기, 불포화 지방족 알킬기, 방향족 알킬기, 다른 원소로 치환된 포화 지방족 알킬기, 다른 원소로 치환된 불포화 지방족 알킬기, 다른 원소로 치환된 방향족 알킬기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 다른 원소는, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 황, 인, 산소, 질소, 비소 중 1종이다.
바람직한 기술적 방안으로서, 반응 용매 시스템에서 사용되는 상기 용매는, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 메틸 테트라히드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 테트라클로로벤젠, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 이소프로필, 아세트산 n-부틸, 아세토나이트릴, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 디에틸 에테르, 이소프로필 에테르, 디부틸 에테르, 아니솔, 디페닐 에테르, 1,4-디옥산, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에틸렌, γ-부티로락톤으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 복수종의 조합이다.
본 발명은, 하기와 같은 유익한 효과를 가진다. 반응 과정에서는 물이 생성되지 않고, N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드의 성질이 안정되고, 전체 반응에서는 부식성 물질이 생성되지 않고, 폐수와 폐기 가스 및 폐기물이 적기 때문에, 대규모 생산에 적합하며, 고순도 배터리 레벨의 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻을 수 있고, 높은 실시 가치와 사회적 및 경제적 효과를 구비한다.
이하 상세한 설명의 목적을 위하여, 본 발명은 구체적인 설명을 하지 않는 한 여러 가지 대체할 수 있는 변형 및 단계의 순서를 채용할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 더욱이, 본 명세서 및 특허 청구의 범위에서 사용되는 성분의 양을 나타내는 모든 숫자는, 조작의 실시예 또는 다른 방식으로 나타내는 경우를 제외하고, 모든 경우에 있어서 「약」이라는 용어에 의해 나타낸다고 해석되어야 한다. 따라서, 지적이 없는 한, 이하의 설명 및 특허 청구의 범위에 나타내는 수치의 파라미터는, 본 발명에 의해 얻어지는 예상 성능 변화에 의한 근사치이다. 적어도 동등성의 원칙의 적용 범위를 특허 청구의 범위로 한정하려고 시도하지 않아야 하며, 각 수치의 파라미터는 적어도 보고된 유효 숫자의 개수에 근거하며, 또한 통상의 반올림 수법을 적용하는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의해 공개되는 넓은 범위의 수치 및 파라미터의 범위는 근사치지만, 구체적인 실시예에 의해 나타내는 수치는 가능한 정확하게 보고된다. 하지만 임의의 수치는, 각각의 테스트 및 측정에서 발견된 표준 편차로부터 필연적으로 생기는 특정한 오차를 본질적으로 포함한다.
더욱이, 본 명세서에 의해 공개되는 수치범위는, 거기에 포함되는 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 예를 들면, 「1 ~ 10」의 범위는, 최소값 1과 최대값 10 사이의 모든 하위 범위를 포함하고, 1 이상의 최소값 및 10 이하의 최대값을 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명에서 언급되지 않는 약품 또는 성분은 모두 시판품이다.
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 종래 제조 방법에 있어서, 부생성물이 생성되고, 조작이 복잡하고, 유기 용제의 사용량이 많고, 용제의 회수가 곤란하고, 폐수와 폐기 가스 및 폐기물이 많은 등 공업화 생산에 불리한 결점을 해결하기 위하여, 성능이 뛰어난 고순도의 비스 플루오로 설포닐이미드염의 합성 프로세스를 제공하며, 하기의 조작 단계를 포함한다. RFSI와 염을, 반응 온도 0 ~ 150℃, 반응 압력 10 ~ 1500 KPa, 및 용매 시스템에서 반응시켜서 대응하는 비스 플루오로 설포닐이미드염(M(FSON)2)을 얻어서 결정화하여 진공 건조시킴으로써 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻는다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 비스 플루오로 설포닐이미드염의 신규 공정을 제공한다.
본 발명에서는, 반응 과정에서 물이 생성되지 않고, RFSI의 성질이 안정하고, 정제하기 매우 쉬우며, HFSI 및 HClSI와는 다르게 강산성 및 강부식성을 갖지 않으므로, 전체 반응 조건이 온화하고, 설비에 대한 요구가 낮고, 설비를 부식시키지 않고, 고순도의 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻을 수 있다.
본 발명은, 이하의 반응식을 가진다.
Figure 112020046878492-pat00003
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법은,
N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염을 용매 시스템에서 반응시켜서 조제품(粗製品)을 얻는 단계S1과,
결정화 및 건조시켜 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻는 단계S2를 포함한다.
N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드를 이용함으로써, 반응 과정에서 반응계는 중성이고, 부식성 물질이 생성되지 않는다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염의 몰비는 (1 : 1) ~ (1 : 3)이다.
바람직한 실시 양태에 있어서, 상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염의 몰비는 1 : 1.5이다.
적절한 염을 선택하고, 또한 양자의 비례를 제어함으로써, 생산 과정에서 발생되는 폐수와 폐기 가스 및 폐기물이 적어지는 것을 확보하고, 사용될 수 있는 염의 종류가 많아지고, 대규모 생산에 적합하다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 반응 온도는 0 ~ 150℃, 상기 반응 압력은 10 ~ 1500 KPa이다.
바람직한 실시 양태에 있어서, 상기 반응 온도는 10℃, 상기 반응 압력은 101 KPa이다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1은 ≥ 1인 자연수이고, n2, n3, 및 n4는 모두 자연수이다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1은 1이고, n2, n3, 및 n4는 모두 0이고, 상기 Mn1Xn2On3Hn4는 암모니아 또는 단체 금속이다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1, n2, n3, 및 n4는 모두 ≥ 1인 자연수이고, 상기 M은, 암모늄, 나트륨, 칼륨, 철, 칼슘, 리튬, 구리, 아연, 카드뮴, 크롬, 알루미늄, 납, 니켈, 몰리브덴, 팔라듐, 주석으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 X는, 수소, 붕소, 탄소, 규소, 질소, 인, 비소, 산소, 황, 셀레늄, 텔루륨, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 아스타틴, 중탄산 이온, 탄산 이온, 황산 이온, 황산수소 이온, 질산 이온, 아질산 이온, 인산 이온, 인산수소 이온, 인산이수소 이온으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종이다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 상기 X는,
Figure 112020046878492-pat00004
또는 RO를 더 포함하고, 상기 R은, -Cn6Hn7이고, n5, n6, n7은 각각 ≥ 1인 자연수이고, 상기 R은, 수소, 포화 지방족 알킬기, 불포화 지방족 알킬기, 방향족 알킬기, 알킬기, 다른 기로 치환된 포화 지방족 알킬기, 다른 기로 치환된 불포화 지방족 알킬기, 다른 기로 치환된 방향족 알킬기, 다른 기로 치환된 알킬기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 다른 기는, 포름산 이온, 옥살산 이온, 옥살산수소 이온, 메톡시기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 절대적으로 좋은 재료가 없으며, 본 발명의 출원인은, 서로 다른 염을 이용할 경우, 최적인 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드 및 용매도 다르다는 것을 발견하였다. 따라서, 실제적 필요에 따라 선택하여야 한다.
바람직한 실시 양태에 있어서, 상기 제조 원료는 N-벤질-비스 플루오로 설포닐이미드 및 무수 염화 리튬이다.
바람직한 실시 양태에 있어서, 상기 제조 원료는, 무수 탄산 세슘 및 N-에틸-비스 플루오로 설포닐이미드이다.
용매란, 기체, 고체, 액체를 용해하여 균일한 혼합물을 형성할 수 있는 일종의 액체이다. 통상적으로 기체와 고체는 용질이라고 불리우며, 액체는 용제라고 불리운다. 2개의 액체로 구성되는 용액일 경우, 일반적으로 함유량이 많은 성분은 용제, 함유량이 적은 성분은 용질이라고 불리운다. 용매는 무기 용제와 유기 용제 2종류로 크게 분류된다. 물은 응용 범위가 가장 넓게 사용되는 무기 용제이고, 알코올, 가솔린, 클로로포름, 아세톤 등은 일반적으로 사용되고 있는 유기 용제이다. 따라서, 용매는, 제일 최고적인 것과 제일 최저적인 구별이 없고, 실제적 필요에 따라 선택하면 된다.
구체적인 실시 양태에 있어서, 용매 시스템에서 사용되는 상기 용매는, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 메틸 테트라히드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 테트라클로로벤젠, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 이소프로필, 아세트산 n-부틸, 아세토나이트릴, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 디에틸 에테르, 이소프로필 에테르, 디부틸 에테르, 아니솔, 디페닐 에테르, 1,4-디옥산, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에틸렌, γ-부티로락톤으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 복수종의 조합이다.
적절한 반응물을 선택하고, 물질의 양을 제어함으로써, 반응 과정에서 부식성 물질이 발생하지 않고, 생성되는 부생성물이 적은 것을 확보하여, 생성물의 순도를 높인다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 이 실시예의 범위에 제한되는 것은 아니다. 본 분야의 상식을 위반하지 않는 한, 상기 각 조건을 임의로 조합시켜서 본 발명의 여러 가지 적합한 실시예를 얻을 수 있다.
이하의 실시예에 있어서, 조건이 명확히 기재되지 않은 실험 방법에 대해서는, 종래의 방법과 조건, 또는 제품의 설명서에 의해 선택된다.
실시예
실시예 1
실시예 1에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
42.3g의 무수 염화 리튬(105℃에서 2시간 건조)을 800g의 디메틸 카보네이트에 첨가하여, 25℃까지 냉각시키고, 2시간에 걸쳐서 N-벤질-비스 플루오로 설포닐이미드를 280g 적하한 후, 25℃, 101 KPa에서 계속 5시간 반응시킨 후, 여과하고, 점조(粘稠) 형상으로 감압 농축시키고, 톨루엔 400g을 적하하고, 25℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 톨루엔으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 50℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 리튬을 얻었다.
실시예 2
실시예 2에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
26.0g의 무수 불화 리튬을 400g의 아세트산 n-부틸에 첨가하여, 온도를 약 50℃로 제어하고, 2시간에 걸쳐서 N-메틸-비스 플루오로 설포닐이미드를 200g 적하한 후, 50℃, 101 KPa에서 계속 2시간 반응시킨 후, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축한 후, 디클로로메탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 디클로로메탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 리튬을 얻었다.
실시예 3
실시예 3에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
163.0g의 무수 탄산 세슘을 600g 메틸 tert-부틸 에테르에 더해, 온도를 약 10℃로 제어하고, 1시간에 걸쳐서 N-에틸-비스 플루오로 설포닐이미드를 225g 적하한 후, 10℃, 101 KPa에서 계속하여 8시간 반응시킨 후, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축한 후, 1,2-디클로로에탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 1,2-디클로로에탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 세슘을 얻었다.
실시예 4
실시예 4에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
56.0g의 무수 수산화 칼륨을 300g의 아세토나이트릴에 첨가하고, 온도를 약 25℃로 제어하고, 2시간에 걸쳐서 N-프로페닐-비스 플루오로 설포닐이미드 230g을 적하한 후, 25℃, 101 KPa에서 계속하여 4시간 반응시킨 후, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축하고, o-크실렌 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, o-크실렌으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 칼륨을 얻었다.
실시예 5
실시예 5에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
68.1g의 나트륨 에톡시드를 300g의 테트라히드로푸란에 첨가하고, 온도를 약35℃로 제어하고, 2시간에 걸쳐서 N-프로필-비스 플루오로 설포닐이미드 235g을 적하한 후, 35℃, 101 KPa에서 계속하여 3시간 반응시키고, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축시킨 후, 디클로로메탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 디클로로메탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 나트륨을 얻었다.
비교예 1
비교예 1에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
163.0g의 무수 탄산 세슘을 600g의 메틸 tert-부틸 에테르에 첨가하고, 온도를 약 10℃로 제어하고, 1시간에 걸쳐서 비스 플루오로 설포닐이미드 225g을 적하한 후, 10℃, 150 KPa에서 계속하여 8시간 반응시키고, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축시킨 후, 1,2-디클로로에탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 1,2-디클로로에탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 세슘을 얻었다.
비교예 2
비교예 2에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
163.0g의 무수 탄산 세슘을 600g의 메틸 tert-부틸 에테르에 첨가하고, 온도를 약 10℃로 제어하고, 1시간에 걸쳐서 N-에틸-비스 플루오로 설포닐이미드 225g을 적하한 후, 200℃, 250 KPa에서 계속하여 8시간 반응시키고, 여과하고, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축시킨 후, 1,2-디클로로에탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 1,2-디클로로에탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 세슘을 얻었다.
비교예 3
비교예 3에서는, 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 이하의 단계를 포함한다.
163.0g의 무수 탄산 세슘을 600g의 메틸 tert-부틸 에테르에 첨가하고, 온도를 약 10℃로 제어하고, 1시간에 걸쳐서 비스 플루오로 설포닐이미드 225g을 적하한 후, 250℃, 200 KPa에서 계속하여 8시간 반응시키고, 여과하여, 점조 형상이 될 때까지 감압 농축시킨 후, 1,2-디클로로에탄 600g을 적하하고, 15℃에서 2시간 교반한 후, 여과하고, 1,2-디클로로에탄으로 세정하고, 여과 케이크를 진공 60℃에서 건조시킴으로써, 비스 플루오로 설포닐이미드 세슘을 얻었다.
성능 평가 시험
이하, 실시예 1 ~ 5에서 제조된 비스 플루오로 설포닐이미드염의 수율, 수분, 산가 및 생성물의 융점을 측정한다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure 112020046878492-pat00005
상기 실시예는, 설명을 하기 위한 것이고 본 발명의 상기 방법의 몇 가지의 특징을 설명하는 것에 지나치지 않는다. 본 발명의 특허 청구의 범위는 고려되는 가장 넓은 가능한 범위를 주장하는 것을 목적으로 하고, 여기에 제시되는 실시예는, 모든 가능한 실시 양태의 조합에 근거하여 선택된 대체될 수 있는 단순한 예시다. 따라서 본 발명의 특허 청구의 범위는, 본 발명에 의해 공개된 특징을 나타내는 예의 선택에 의해 한정되지 않는 것이 출원인의 의도이다. 특허 청구의 범위에서 사용되는 몇 가지의 수치 범위에는, 거기에 포함되는 하위 범위도 포함되고, 이 범위의 변화도 가능하면 본 발명의 특허 청구의 범위에 포함된다고 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 비스 플루오로 설포닐이미드염의 제조 방법에 있어서,
    N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염을 용매 시스템에서 반응시켜서 조제품(粗製品)을 얻는 단계S1과;
    결정화 및 건조시켜 비스 플루오로 설포닐이미드염을 얻는 단계S2;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 염의 몰비는 (1 : 1) ~ (1 : 3)인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 단계S1의 반응 온도는 0 ~ 150℃이고, 반응 압력은 10 ~ 1500 KPa인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 반응시키는 염의 구조식은, Mn1Xn2On3Hn4이고, 여기에서, n1은 ≥ 1인 자연수이고, n2, n3, 및 n4는 모두 자연수이고, 상기 M은, 암모늄, 나트륨, 칼륨, 철, 칼슘, 리튬, 구리, 아연, 카드뮴, 크롬, 알루미늄, 납, 니켈, 몰리브덴, 팔라듐, 주석으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 X는, 수소, 붕소, 탄소, 규소, 질소, 인, 비소, 산소, 황, 셀레늄, 텔루륨, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 아스타틴, 중탄산 이온, 탄산 이온, 황산 이온, 황산수소 이온, 질산 이온, 아질산 이온, 인산 이온, 인산수소 이온, 인산이수소 이온으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드와 반응시키는 염은,
    무수 염화 리튬, 무수 불화 리튬, 무수 탄산 세슘, 무수 수산화 칼륨, 나트륨 에톡시드로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1 종인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 N-알킬 치환된 비스 플루오로 설포닐이미드의 구조식은,
    Figure 112022099443636-pat00010

    이고, 상기 R은 -Cn8Hn9이고, n8, n9는 각각 ≥ 1인 자연수인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 R은, 포화 지방족 알킬기, 불포화 지방족 알킬기, 방향족 알킬기, 다른 원소로 치환된 포화 지방족 알킬기, 다른 원소로 치환된 불포화 지방족 알킬기, 다른 원소로 치환된 방향족 알킬기로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종이고, 상기 다른 원소는, 불소, 염소, 브롬, 요오드, 황, 인, 산소, 질소, 비소 중 1종인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매 시스템에서 사용되는 용매는, 디에틸 카보네이트, 디메틸 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 에틸렌 카보네이트, 메틸 에틸 카보네이트, 메틸 tert-부틸 에테르, 테트라히드로푸란, 메틸 테트라히드로푸란, 톨루엔, 크실렌, 클로로벤젠, 디클로로벤젠, 트리클로로벤젠, 테트라클로로벤젠, 포름산 메틸, 포름산 에틸, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸, 아세트산 프로필, 아세트산 이소프로필, 아세트산 n-부틸, 아세토나이트릴, 에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 에틸렌글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸 에테르, 아세톤, 디에틸 에테르, 이소프로필 에테르, 디부틸 에테르, 아니솔, 디페닐 에테르, 1,4-디옥산, 디클로로메탄, 클로로포름, 테트라클로로메탄, 1,2-디클로로에탄, 1,1,1-트리클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에탄, 1,1,2,2-테트라클로로에틸렌, γ-부티로락톤으로부터 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 복수종의 조합인 것을 특징으로 하는, 제조 방법.
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