DE10126929A1 - Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten sowie die Verwendung der Leitsalze in Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und galvanischen Zellen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten sowie die Verwendung von Leitsalzen in Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und galvanischen Zellen.
Die Verbreitung von tragbaren elektronischen Geräten, wie z. B. Laptop- und Palmtop-Computern, Mobiltelefonen, oder Videokameras und damit auch der Bedarf nach leichten und leistungsfähigen Batterien hat in den letzten Jahren weltweit dramatisch zugenommen.
Angesichts dieses sprunghaft gestiegenen Bedarfs nach Batterien und den damit verbundenen ökologischen Problemen kommt der Entwicklung von wiederaufladbaren Batterien mit einer langen Lebensdauer eine stetig wachsende Bedeutung zu.
Lithium-Ionen-Batterien und Doppelschichtkondensatoren mit sehr hohen Kapazitäten (sogenannte Super- oder Ultracapacitors) stellen den derzeitigen Stand der Technik dar. In beiden Systemen werden mit LiPF6 bzw. N(C2H5)4BF4 derzeit hydrolyseempfindliche und thermisch instabile Substanzen als Leitsalz verwendet. Im Kontakt mit feuchter Luft bzw. mit Restwasser aus den Lösungsmitteln kann schnell HF entstehen. Neben den toxischen Eigenschaften wirkt HF sehr negativ auf das Zyklenverhalten und somit auf die Performance der elektrochemischen Zellen.
Als Alternative wurden Imide, wie das Bis(trifluormethylsulfonyl)imid oder das Bis(pentafluorethylsulfonyl)imid oder Methanide, wie das Tris(trifluormethylsulfonyl)methanid und deren Derivate vorgestellt.
Aber auch quaternäre Ammonium- und Phosphoniumsalze mit Perfluoralkansulfonat-Anionen wurden als Leitsalze für galvanische Zellen entwickelt. Die Synthese dieser Salze ist jedoch relativ aufwendig, da ein Zwischenprodukt, der Trifluormethansulfonsäuremethylester (Methyltriflat), schwer darzustellen ist.
Das Methyltriflat ist ein starkes Methylierungsreagenz. Es wird in der präparativen Chemie zur Einführung von Methylgruppen genutzt, z. B. bei der Methylierung von heterocyclischen Verbindungen (Yu, Teylor, Tetrahedron Letter, 1999 (36), 6661-6664) oder der Methylierung von Schwefel-organischen Verbindungen (Tsuge, Hatta, Chem. Letter, 1997 (9), 945-946). Methyltriflat ist wesentlich reaktiver als Methyliodid, Dimethylsulfat und Methyltoluensulfonat, die üblicherweise verwendeten Methylierungsreagenzien bei der Synthese von quaternären Ammonium- und Phosphoniumsalzen.
Es gibt verschiedene Synthesewege für das Methyltriflat (Gramstad, J. Chem. Soc., 1956, 173-180 oder Beard, J. Org. Chem., 1973 (21), 3673-3677). Alle beschriebenen Synthesewege eignen sich nicht für eine Übertragung in einen großen Maßstab, da sie entweder sehr toxische Ausgangsmaterialien, wie z. B. Dimethylsulfat, verwenden, die Ausbeuten sehr niedrig sind, das Reaktionsprodukt aufgereinigt werden muß, oder gefährliche Neben- bzw. Abfallprodukte anfallen, wie z. B. Schwefelsäure die mit Dimethylsulfat verunreinigt ist.
Aufgabe der Erfindung war es daher, ein einfaches Verfahren für die Synthese von Perfluoralkansulfonsäurealkylestern und daraus herstellbare Leitsalze zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten, unter der Verwendung eines Verfahrensschrittes bei dem Perfluoralkansulfonsäureanhydrid in Gegenwart von Perfluoralkansulfonsäure mit Dialkylcarbonat zu Perfluoralkansulfonsäurealkylester umgesetzt wird.
Überraschend wurde gefunden, daß die Umsetzung von Perfluoralkansulfonsäureanhydrid nahezu quantitativ zum Perfluoralkansulfonsäurealkylester erfolgt. Es sind nur katalytische Mengen an Perfluoralkansulfonsäure erforderlich. Es werden nur 0,01-0,1 mol Perfluoralkansulfonsäure pro 1 mol Perfluoralkansulfonsäureanhydrid benötigt.
Über das erfindungsgemäße Verfahren erhält man Perfluoralkansulfonsäurealkylester, die als Methylierungsreagenzien verwendet werden können. Sie können zur Methylierung von heterocyclischen Verbindungen oder Phosphor- und Schwefel- organische Verbindungen verwendet werden, oder zur Darstellung von N-Methylaminosäure mit geringer Racematbildung.
Das Reaktionsprodukt muß nicht isoliert werden, da nicht umgesetzte Dialkylcarbonate bei einer Umsetzung mit
XR1R2R3,
wobei
X P oder N und
R1, R2, R3
unabhängig voneinander H, Alkyl, Alkylaryl oder Aryl bedeuten, und mindestens ein R + H ist, zu den entsprechenden Salzen für die Verwendung in Elektrolyten für galvanische Zellen als Lösungsmittel enthalten sein kann.
Beispielsweise können folgende Umsetzungen erfolgen:
CF3SO2OCH3 + (C2H5)3N → ((C2H5)3NCH3]+ CF3SO2O-
oder
CF3SO2OCH3 + (C2H5)3P → [(C2H5)3PCH3]+ CF3SO2O-.
Nach der Umsetzung muß lediglich der nicht umgesetzte Perfluoralkansulfonsäurealkylester abdestilliert werden, die restliche Perfluoralkansulfonsäure kann für weitere Umsetzungen genutzt werden.
Diese Salze können sowohl in reiner Form als auch in Form ihrer Mischungen als Leitsalze in primären und sekundären Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und galvanischen Zellen eingesetzt werden. Es ist auch möglich, die Salze gemeinsam mit weiteren, dem Fachmann bekannten Salzen als Leitsalz zu verwenden.
Die Leitsalze werden im Elektrolyten mit geeigneten Lösungsmitteln eingesetzt. Besonders bevorzugt werden als Lösungsmittel solche Lösungsmittel oder deren Gemische eingesetzt, die zur Anwendung in einer primären oder sekundären Batterie, einem Kondensator, einem Superkondensator oder einer galvanischen Zelle geeignet sind, wie beispielsweise Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Propylencarbonat, Ethylencarbonat, Ethylmethylcarbonat, Methylpropylcarbonat, 1,2- Dimethoxyethan, 1,2-Diethoxyethan, Methylacetat, γ-Butyrolacton, Ethylacetat, Methylpropionat, Ethylpropionat, Methylbutyrat, Ethylbutyrat, Dimethylsulfoxid, Dioxolan, Sulfolan, Acetonitril, Acrylnitril, Tetrahydrofuran, 2-Methyl-Tetrahydrofuran oder deren Gemische, hergestellt.
Die so erhaltenen Elektrolyte eignen sich zum Einsatz in primären Batterien, sekundären Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und galvanischen Zellen und stellen ebenfalls einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.
Gegenstand der Erfindung sind auch primäre Batterien, sekundäre Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und galvanische Zellen, die wenigstens ein Salz, erhalten durch die Umsetzung von Perfluoralkansulfonsäurealkylester mit einer Verbindung gemäß der Formel XR1R2R3, und ggf. weitere Salze und/oder Zusatzstoffe enthalten. Diese weiteren Salze und Zusatzstoffe sind dem Fachmann z. B. aus Doron Aurbach, Nonaqueous Electrochemistry, Marc Dekker Inc., New York 1999; D. Linden, Handbook of Batteries, Second Edition, McGraw-Hill Inc., New York 1995 und G. Mamantov und A. I. Popov, Chemistry of Nonaqueous Solutions, Current Progress, VCH Verlagsgemeinschaft, Weinheim 1994 bekannt. Sie werden hiermit als Referenz eingeführt und gelten somit als Teil der Offenbarung.
Beispiele
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert. Diese Beispiele dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.
Beispiel 1 Darstellung von Methyltrifluormethansulfonat (Methyltriflat)
In einem 1-l-Rundhalskolben werden 646 g (2,29 mol) Trifluoressigsäureanhydrid und 36 g (0,24 mol) Trifluoressigsäure vorgelegt. Unter ständigem Rühren und Rückflußkühlung werden 206 g (2,29 mol) Dimethylcarbonat bei Raumtemperatur zugegeben. Innerhalb von 10 min erwärmt sich die Lösung auf 50-60°C und wird anschließend noch eine Stunde bei dieser Temperatur weiter gerührt. Anschließend wird die Lösung mit einem Ölbad auf 100-110°C erwärmt und weitere 2 Stunden gerührt. Es werden nach einer Destillation 733 g Methyltrifluormethansulfonat mit einer Reinheit über 99% isoliert.
Siedebereich: 98-99°C, Ausbeute: 97,7%
19F und 1H-NMR sind identisch mit den Literaturdaten (Paquette, Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 1995, 3617-3622).
Zu dem Rückstand werden 731 g (2,59 mol) Trifluoressigsäureanhydrid und 232 g (2,58 mol) Dimethylcarbonat gegeben und der oben beschriebene Prozeß wiederholt. Es werden 837 g Methyltrifluormethansulfonat mit einer Reinheit über 99% isoliert.
Ausbeute: 99,1%.
Der Prozeß kann mehrmals wiederholt werden.
Beispiel 2 Darstellung von Methylpentafluorethansulfonat
In einem 10-ml-Rundhalskolben werden 5,74 g (15,0 mmol) Pentafluorethansulfonsäureanhydrid und 0,31 g (1,55 mmol) Pentafluorethansulfonsäure vorgelegt. Unter ständigem Rühren und Rückflußkühlung werden 1,35 g (15,0 mmol) Dimethylcarbonat bei Raumtemperatur zugegeben. Die Lösung wird eine Stunde bei einer Temperatur von 60°C und anschließend bei 110°C 3 Stunden weiter gerührt. Es werden nach einer Destillation 5,41 g Methylpentafluorethansulfonat isoliert.
Siedebereich: 114-115°C, Ausbeute: 84,1%
NMR 19F, ppm: (Lösungsmittel: CDCl3; Standard: CCl3F)
-80,44 s (CF3);
-115,34 s (CF2)
NMR 1H, ppm: (Lösungsmittel: CDCl3; Standard: TMS)
4,23 s (CH3).
Das Spektrum wurde auf einem Bruker Spektrometer WP 80 SY erstellt.
Beispiel 3 Darstellung von N-methyl-N-triethylammoniumtrifluormethansulfonat
Bei Raumtemperatur wird eine Lösung aus 8,35 g (82,7 mmol) Triethylamin in 150 cm3 Hexan vorgelegt. Unter ständigem Rühren werden innerhalb von 10 min 13,56 g (82,7 mmol) Methyltriflat, hergestellt wie in Beispiel 1, bei Raumtemperatur zugegeben. Die Lösung erwärmt sich und wird eine halbe Stunde weiter gerührt. Dabei wird die Lösung wieder auf Raumtemperatur gebracht. Ein weißer Niederschlag wird abfiltriert und mit Hexan gewaschen. Das Hexan- Filtrat kann für eine weitere Umsetzung genutzt werden. Nach der Trocknung im Vakuum bei 60°C werden 21,81 g eines weißen feinkristallinen Materials werden isoliert.
Ausbeute: 99,5%
NMR 19F, ppm: (Lösungsmittel: Acetonitril D3; Standard: CCl3F)
-78,04 s (CF3SO3 -)
NMR 1H, ppm: (Lösungsmittel: Acetonitril D3; Standard: TMS)
1,25 tm (3CH3);
2,86 s (CH3);
3,26 q (3CH2);
J3 H,H = 7,3 Hz
Beispiel 4 Darstellung von Methyl(triethyl)phosphoniumtrifluormethansulfonat
Bei Raumtemperatur wird eine Lösung aus 8,05 g (68,2 mmol) Triethylphosphin in 150 cm3 Hexan vorgelegt. Unter ständigem Rühren werden innerhalb von 10 min 11,19 g (68,2 mmol) Methyltriflat, hergestellt wie in Beispiel 1, bei Raumtemperatur zugegeben. Die Lösung erwärmt sich und wird eine halbe Stunde weiter gerührt. Dabei wird die Lösung wieder auf Raumtemperatur gebracht. Ein weißer Niederschlag wird abfiltriert und mit Hexan gewaschen. Das Hexan- Filtrat kann für eine weitere Umsetzung genutzt werden. Nach der Trocknung im Vakuum bei 60°C werden 19,02 g eines weißen feinkristallinen Materials isoliert.
Ausbeute: 98,9%
NMR 19F, ppm: (Lösungsmittel: Aceton D6; Standard: CCl3F)
-77,82 s (CF3SO3 -)
NMR 1H, ppm: (Lösungsmittel: Aceton D6; Standard: TMS)
1,30 dt (3CH3);
1,95d (CH3);
2,40 dq (3CH2);
J3 H,H = 7,7 Hz
J2 P,H = 13,7 Hz
J2 P,H = 13,8 Hz
J3 P,H = 18,8 Hz
Beispiel 5 Darstellung von 1,3-Dimethylimidazoliumtrifluormethansulfonat
Zu 6,67 g (81,2 mmol) 1-Methylimidazol werden in einem Rundkolben unter Rühren und Eisbad-Kühlung 13,70 g (83,5 mmol) Methyltriflat innerhalb von 10 Minuten zugetropft. Das Reaktionsgemisch erwärmt sich und wird unter Rückflußkühlung 1 Stunde bei 70-75°C gerührt. Der Überschuß an Methyltriflat wird im Vakuum bei 60°C entfernt. 20,00 g eines weißen Pulvers werden isoliert.
NMR 19F, ppm: (Lösungsmittel: Acetonitril D3; Standard: CCl3F)
-78,14 s (CF3SO3 -)
NMR 1H, ppm: (Lösungsmittel: Acetonitril D3; Standard: TMS)
3,82 s (2CH3);
7,35d (2H);
8,53 t (1H);
J4 H;H = 1,6 Hz

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten, unter der Verwendung eines Verfahrensschrittes bei dem Perfluoralkansulfonsäureanhydrid in Gegenwart von Perfluoralkansulfonsäure mit Dialkylcarbonat zu Perfluoralkansulfonsäurealkylester umgesetzt wird.
2. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen mit Perfluoralkansulfonsäureresten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dialkylcarbonat ausgewählt ist aus der Gruppe: Dimethylcarbonat, Diethylcarbonat, Dipropylcarbonat, Dibutylcarbonat oder deren Mischungen.
3. Verfahren zur Herstellung von Perfluoralkansulfonsäureresten nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Perfluoralkansulfonsäurealkylester mit einer Verbindung gemäß der Formel
XR1R2R3,
wobei
X P oder N und
R1, R2, R3
unabhängig voneinander H, Alkyl, Alkylaryl oder Aryl bedeuten, und mindestens ein R ≠ H ist, umgesetzt wird.
4. Verbindung [P(C2H5)3CH][SO3CF3].
5. Verwendung der Verbindungen [P(C2H5)3CH3][SO3CF3] und/oder [N(C2H5)3CH3][SO3CF3] in Elektrolyten allein oder in Mischungen mit anderen Salzen und Lösungsmitteln.
6. Verwendung der Verbindungen [P(C2H5)3CH3][SO3CF3] und/oder (N(C2H5)3CH3][SO3CF3] gemäß Anspruch 5 als Leitsalz in primären Batterien, sekundären Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und/oder galvanischen Zellen, ggf. auch in Kombination mit weiteren Salzen.
7. Elektrolyt, enthaltend die Verbindungen [P(C2H5)3CHj[SO3CF3] und/oder [N(C2H5)3CH3[SO3CF3] allein oder in Mischungen mit anderen Salzen und Lösungsmitteln.
8. Primäre Batterien, sekundären Batterien, Kondensatoren, Superkondensatoren und/oder galvanischen Zellen enthaltend Elektrolyte nach Anspruch 7.
9. Verwendung von Perfluoralkansulfonsäurealkylester hergestellt nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1 als Methylierungsreagenz.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2085378A1 (de) 2001-06-01 2009-08-05 Merck Patent GmbH Perfluoralkansulfonsäuresalze
CN114156535A (zh) * 2020-09-07 2022-03-08 比亚迪股份有限公司 一种电解液、锂离子电池及动力车辆
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