WO2001077063A1 - Procede de preparation de sels d'alkylammonium quaternaire representes par r1r2r3r4n+ • bf4?-¿ - Google Patents

Procede de preparation de sels d'alkylammonium quaternaire representes par r1r2r3r4n+ • bf4?-¿ Download PDF

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WO2001077063A1
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alkyl ammonium
alcohol
quaternary alkyl
quaternary
producing
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Inventor
Hirohisa Kikuyama
Hirohito Izumi
Yoshihiro Kikunaga
Masayuki Miyashita
Original Assignee
Stella Chemifa Kabushiki Kaisha
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a quaternary alkyl ammonium salt, and more particularly to R, R 2 R 3 R 4 N + ⁇ BF 4 — useful as an electrolyte for an organic electrolytic solution of an electrolytic capacitor or a battery, for example.
  • quaternary alkyl ammonium salts have been produced by reacting quaternary alkyl ammonium chloride, bromide or hydroxide with an aqueous solution of borofluoric acid or hexafluorophosphoric acid.
  • a reaction between a hydrogen fluoride salt of a quaternary alkyl ammonium fluoride and boron trifluoride or a complex compound thereof is performed. It is manufactured by. Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-310555, it is produced by reacting a quaternary alkyl ammonium bicarbonate with hydrofluoric acid.
  • the resulting quaternary ammonium salt has a high solubility in water, resulting in poor yield.
  • the raw material contains a large amount of chlorine or bromine, which lowers the purity of the product and cannot be used as an electrolytic capacitor or electrolyte. Therefore, repeated recrystallization to purify the product I have.
  • anhydrous hydrofluoric acid as a solvent has a problem in handling, and since it cannot completely remove hydrogen fluoride, it must be recrystallized with methanol.
  • the hydrogen fluoride salt of a quaternary alkyl ammonium fluoride is synthesized.
  • Hydrofluoric acid must be used for Also, after reacting the hydrogen fluoride salt of a quaternary alkyl ammonium fluoride with boron trifluoride or its complex compound, it is necessary to remove excess hydrofluoric acid and excess boron trifluoride complex compound. , Must be heated.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the conventional method.More specifically, it is possible to recrystallize a high-purity target substance without using any hydrofluoric anhydride
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a quaternary alkyl ammonium salt which can be easily produced. Disclosure of the invention
  • ⁇ ⁇ ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ + ⁇ X, - (wherein R ,, R 2, R 3 and R 4 are the same or different comprising Terukiru group with carbon number. 1 to 5, X, R, wherein the quaternary alkyl ammonium Niu beam halide represented by indicating) a C 1 or B r is reacting an HB F 4 in an alcohol, R 2 R 3 R 4 N + 'BF 4
  • the gist is a method for producing a quaternary alkyl ammonium salt represented by —.
  • 1 ⁇ 1 2 3 1 ⁇ 4 1 ⁇ + X, — (wherein R, R 2 , R 3 and R 4 are the same or different alkyl groups having 1 to 5 carbon atoms) R, R 2 characterized by reacting a quaternary alkyl ammonium halide represented by XiC 1 or Br) with HBF 4 in an alcohol, followed by drying.
  • the gist is a method for producing a quaternary alkylammonium salt represented by R 3 R 4 N + 'BF 4 —.
  • the alkyl group of the quaternary ammonium salt of the present invention has a small carbon number of 1 to 5 and is methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, isobutyl, t-butyl, n-pentyl, iso- Pentyl, t—refers to pentyl. 4th grade
  • the alkyl group of the ammonium salt is one of the above-mentioned alkyl groups, a combination of two kinds, or a combination of two or more kinds.
  • the alcohol used as the solvent is a lower aliphatic alcohol such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol or iso-propyl alcohol, and preferably methanol and ethanol.
  • reaction is carried out at an appropriate room temperature, but may be heated.
  • the present invention is a quaternary alkyl ammonium Niu beam sweep de and HB F 4 and after reacted with, how to remove the hydrogen halide (HX to be a by-product in the drying process impurities.
  • washing with alcohol may be performed. It is especially effective for removing water.
  • the drying is preferably performed at 30 to 200 ° C., preferably 60 to 150 ° C., for efficient removal of by-products and moisture.
  • the solution was cooled to about 0 to sufficiently precipitate crystals, the solution was filtered, and the crystals were dried at 105 under a stream of nitrogen for 20 hours.
  • the product yield is 867.2 g (80% yield), the product purity is 99.9%, and the impurities are Cl, Na, Ca, Mg, A, Fe, and Cr each less than 1 ppm. It was.
  • the solution was cooled to about 0 to sufficiently precipitate crystals, the solution was filtered, and the crystals were dried at 105 ° C. for 20 hours in a nitrogen stream.
  • the product yield is 867.2 g (80% yield), the product purity is 99.9%, the impurities are Br 3 ppm or less, Na, Ca, Mg, A, Fe and Cr are respectively It was less than 1 ppm.
  • Example 2 The tetraethylammonium borofluoride obtained in Example 2 was suspended in isopropyl alcohol. Crystals were taken out of the suspension and dried at 105 ° C. in a nitrogen stream for 20 hours. The moisture in the product was below 15 ppm.
  • Table 1 shows the results of analysis of the drying temperature and impurities (water) after drying.
  • Example 2 tetraethylammonium borofluoride before drying in Example 1 was examined.
  • C 1 remained in the product from hundreds to thousands of ppm, and Na, Ca, Mg, Al, Fe, and Cr were each 1 ppm or less, industrially.
  • the target product R, R 2 R 3 R 4 N + -BF 4 —, which is the target product, can be easily obtained without using difficult-to-handle chemicals.

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  • Secondary Cells (AREA)

Description

明細書
R,R2R3R4N+ - B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法 発明の詳細な説明
技術分野
本発明は、 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法に係り、 より詳細には、 例えば電解コンデンサー又は電池の有機電解液の電解質として有用な R,R2R 3R4N+ · B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法に関する。 背景技術
従来、 4級アルキルアンモニゥム塩は、 4級アルキルアンモニゥムクロライ ド、 ブロマイド又はヒドロキシドとホウフッ化水素酸又はへキサフルォロリン 酸の水溶液とを反応させることにより製造されている。
また、 特開平 5 - 2 8 6 9 8 1号公報に開示されているように無水フッ化水 素酸を溶媒に用いて製造されている。
また、 特開平 1 1— 3 1 0 5 5 5号公報に開示されているように、 4級アル キルアンモニゥムフルオリ ドのフッ化水素塩と 3フッ化ホウ素またはその錯 化合物を反応させることにより製造されている。 また特開平 1 1— 3 1 5 0 5 5号公報に開示されているように、 4級アルキルアンモニゥム重炭酸塩とホウ フッ化水素酸とを反応させることにより製造されている。
4級アルキルアンモニゥムクロライド、 ブロマイド又はヒドロキシドとホウ フッ化水素酸又はへキサフルォロリン酸の水溶液とを反応させる製法では、 得 られる 4級アンモニゥム塩が水への溶解度が大きいために収量が悪い。
このため濃縮して収量を高めている。 また、 このような場合、 原料の塩素や 臭素が多く含まれ、 製品の純度が低下し、 電解コンデンサーや電解質として使 用することができない。 従って、 製品の高純度化のために再結晶を繰り返して いる。
また、 無水フッ化水素酸を溶媒にする方法は取り扱いに問題があり、 またフ ッ化水素を完全に除去できないのでメタノールで再結晶しなければならない。
4級アルキルアンモニゥムフルオリ ドのフッ化水素塩と 3フッ化ホウ素ま たはその錯化合物とを反応させる製法では、 4級アルキルアンモニゥムフルォ リ ドのフッ化水素塩を合成する際に無水フッ化水素酸を使用しなければなら ない。 また、 4級アルキルアンモニゥムフルオリ ドのフッ化水素塩と 3フッ化 ホウ素またはその錯化合物とを反応させた後、 過剰のフッ化水素酸や過剰の 3 フッ化ホウ素錯化合物を除去する為、 加温しなければならない。
本発明が解決しょうとする課題は、 上記従来方法の難点を解消することであ り、 更に詳しくは、 高純度の目的物を何等の再結晶や、 無水フッ化水素酸を使 用することなく簡単に製造しうる 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法を 提供することである。 発明の開示
本発明では、 Ι^Ι 2Ε3Ι 4Ν+ · X,— (式中 R,、 R2、 R3及び R4は同一又は相違 なる炭素数 1〜 5のテルキル基を示し、 X,は C 1又は B rを示す） で表される 4級アルキルアンモニゥムハライドと、 HB F4とをアルコール中で反応させる ことを特徴とする R,R2R3R4N+' B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム 塩の製造方法をその要旨としている。
また、 本発明では、 1^1 21 31^41^+ · X,— (式中 R,、 R2、 R3及び R4は同一又 は相違なる炭素数 1〜 5のアルキル基を示し、 X iC 1又は B rを示す） で表 される 4級アルキルアンモニゥムハライドと、 HB F4とをアルコール中で反応 させた後、 乾燥を行うことを特徴とする R,R2R3R4N+' B F4—で表される 4級 アルキルアンモニゥム塩の製造方法をその要旨としている。
本発明の 4級アンモニゥム塩のアルキル基は炭素数が 1〜 5と小さく、 メチ ル、 ェチル、 n—プロピル、 i s o—プロピル、 n—ブチル、 i s oブチル、 t—ブチル、 n—ペンチル、 i s o—ペンチル、 t—ペンチルを指す。 4級ァ ンモニゥム塩のアルキル基は上記のァ ルキル基の中の 1種類のもの、 2種類 組み合わせたもの、 又は 2種類以上の組み合わせたものからなる。
使用する溶媒のアルコールはメタノール、 エタノール、 n _プロピルアルコ ール、 i s o—プロピルアルコール等の低級脂肪族アルコールであり、 好まし くはメタノールとエタノールである。
また、 反応は適常常温で行うが、 加温してもよい。
本発明は 4級アルキルアンモニゥムハライ ドと HB F4とを反応させたあと、 乾燥工程で副生成物であり不純物となるハロゲン化水素（HX を除去する方 法である。
塩化テトラエチルアンモニゥムと HB F4とをメタノール中で反応させた場 合の反応式を （ 1) に示した。
(C2H5) 4NC 1 +HB F4= (C2H5) NB F4+HC 1 ( 1) 目的のアンモニゥム塩と塩化水素が生成する。 アンモニゥム塩はメ夕ノール への溶解度が小さいため、 溶液中から析出してくる。 塩化水泰は反応中に蒸発 するものもあるが、 アンモニゥム塩を溶液から分離する際結晶に付着するもの もある。 塩化水素は加熱により気化するため、 分離したアンモニゥム塩を乾燥 するだけで、 高純度の製品が得られる。
なお、 更に純度を上げるために、 アルコールで洗浄してもよい。 特に水分の 除去に有効である。
また、 乾燥は 30〜200 °C、 好ましくは 60〜 1 50 で行うことが副生 成物である や水分の効率的除去にとって好ましい。
また、 4級アルキルアンモニゥムハライド 1モルに対し HB F4は 1〜 1. 5 モル添加させることが酸成分の低下を図る上から好ましい。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の代表的な例を示しながら更に具体的に説明する。 尚、 これら は説明のための単なる例示であって、 本発明はこれらに何等制限されるもので はないことは言うまでもない。 (実施例 1 )
塩化テトラェチルアンモニゥム 828. 5 g (5mo 1 ) を 30 %HB F4 メタノール溶液 146 3 g (HB F4 5mo 1 ) に混合し、 1時間撹拌した。 ホウフッ化テトラェチルアンモニゥムの結晶が析出した。
溶液を 0で程度まで冷却し充分結晶を析出させた後、 溶液を濾過し、 結晶を 窒素気流中） 1 0 5 で 20時間乾燥した。
製品の収量は 8 6 7. 2 g (収率 80 %) 、 製品純度は 99. 9 %、 不純物 は C l、 N a、 C a、 Mg、 Aし F e、 C rはそれぞれ 1 p p m以下であつ た。
(実施例 2)
臭化テトラェチルアンモニゥム 1 0 5 1 g ( 5 mo 1 ) を 30 %HB F4メタ ノール溶液 1 46 3 g (HB F4 5mo l ) に混合し、 1時間撹拌した。 ホウ フッ化テトラェチルアンモニゥムの結晶が折出した。
溶液を 0 程度まで冷却し充分結晶を折出させた後、 溶液を濾過し、 結晶を 窒素気流中 1 0 5°Cで 20時間乾燥した。
製品の収量は 86 7. 2 g (収率 80 %) 、 製品純度は 99. 9 %、 不純物 は B r 3 p pm以下、 N a、 C a、 Mg、 Aし F e、 C rはそれぞれ 1 p p m以下であった。
(実施例 3)
実施例 2で得られたホウフッ化テトラェチルアンモニゥムをィソプロピル アルコールに懸濁させ、 懸濁液から結晶を取り出し、 窒素気流中 1 0 5°Cで 2 0時間乾燥した。 製品中の水分は 1 5 p pm以下であった。
臭化テトラェチルアンモニゥム 1 0 5 1 g ( 5mo 1 ) を 30 %HB F4メタ ノール溶液 1463 g (HB F4 5mo 1 ) に混合し、 1時間撹拌した。 ホ ゥフッ化テトラェチルアンモニゥムの結晶が析出した。
溶液を 0°Cまで冷却し充分結晶を析出させた後、 溶液を濾過し、 結晶を取り 出した後、 乾燥温度を変えて乾燥を行った。乾燥温度と乾燥後の不純物 （水分） 分析結果を表 1に示す。 (表 1 )
乾燥温度と残留不純物 （水分） 濃度
Figure imgf000006_0001
(実施例 5)
本例では、 実施例 1における乾燥を行わう前のホウフッ化テトラェチルアン モニゥムを調べた。 この場合、 製品中に C 1は数百〜数千 p pm残留していた, なお、 N a、 C a、 Mg、 A l、 F e、 C rはそれぞれ 1 p p m以下であった, 産業上の利用可能性
取り扱いの困難な薬品を使用せず、 容易にしかも高純度で目的製品である R ,R2R3R4N+- B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩を得ることができ る

Claims

請求の範囲
1. RIR2R3R4N+ · X,— (式中 R R2、 R3及び R4は同一又は相違なる炭素数 1〜 5のアルキル基を示し、 X,は C 1又は B rを示す）で表される 4級アルキ ルアンモニゥムハライ ドと、 HB F4とをアルコール中で反応させることを特徴 とする R,R2R3R4N+' B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方 法。
2. 4級アルキルアンモニゥムハライドと、 HB F 4とをアルコール中で反応さ せたのちアルコール洗浄を行うことを特徴とする請求項 1記載の R,R2R3R4 N+ · B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法。
3. R,R2R3R4N+ · X,— (式中 R,、 R2、 R3及び R4は同一又は相違なる炭素数 1〜 5のアルキル基を示し、 X,は C 1又は B rを示す） で表される 4級アルキ ルアンモニゥムハライドと、 HB F4とをアルコール中で反応させた後、 乾燥を 行うことを特徴とする Κ,ί^ί^ϊ^Ν+' B F4—で表される 4級アルキルアンモニ ゥム塩の製造方法。
4. 前記乾燥は 30〜200でで行うことを特徴とする請求項 3記載の R,R2 R3R4N+ · B F4—で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法。
5. 前記乾燥後アルコール洗浄を行うことを特徴とする請求項 3または 4記載 の！^1^21 31^?^+' B F4-で表される 4級アルキルアンモニゥム塩の製造方法。
PCT/JP2001/003036 2000-04-07 2001-04-09 Procede de preparation de sels d'alkylammonium quaternaire representes par r1r2r3r4n+ • bf4?-¿ WO2001077063A1 (fr)

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