JP2016026991A - 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法 - Google Patents

錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016026991A
JP2016026991A JP2015130614A JP2015130614A JP2016026991A JP 2016026991 A JP2016026991 A JP 2016026991A JP 2015130614 A JP2015130614 A JP 2015130614A JP 2015130614 A JP2015130614 A JP 2015130614A JP 2016026991 A JP2016026991 A JP 2016026991A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group
general formula
carbon atoms
ionic complex
following general
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015130614A
Other languages
English (en)
Inventor
幹弘 高橋
Mikihiro Takahashi
幹弘 高橋
益隆 新免
Masutaka Shinmen
益隆 新免
雅隆 藤本
Masataka Fujimoto
雅隆 藤本
寛樹 松崎
Hiroki Matsuzaki
寛樹 松崎
勇貴 上鶴
Yuki Kamitsuru
勇貴 上鶴
辻岡 章一
Shoichi Tsujioka
辻岡  章一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Glass Co Ltd filed Critical Central Glass Co Ltd
Priority to JP2015130614A priority Critical patent/JP2016026991A/ja
Priority to PCT/JP2015/068810 priority patent/WO2016002771A1/ja
Publication of JP2016026991A publication Critical patent/JP2016026991A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/10Halides or oxyhalides of phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26Phosphates
    • C01B25/455Phosphates containing halogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B35/00Boron; Compounds thereof
    • C01B35/06Boron halogen compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F5/00Compounds containing elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table
    • C07F5/02Boron compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6571Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07F9/6574Esters of oxyacids of phosphorus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6578Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and sulfur atoms with or without oxygen atoms, as ring hetero atoms
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/547Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom
    • C07F9/6564Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6581Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms
    • C07F9/6584Heterocyclic compounds, e.g. containing phosphorus as a ring hetero atom having phosphorus atoms, with or without nitrogen, oxygen, sulfur, selenium or tellurium atoms, as ring hetero atoms having phosphorus and nitrogen atoms with or without oxygen or sulfur atoms, as ring hetero atoms having one phosphorus atom as ring hetero atom
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0568Liquid materials characterised by the solutes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

【課題】錯体中心に結合するフッ素原子の除去に係る負担を軽減し、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成する。【解決手段】本発明の錯体中心形成剤は、下記一般式(1)で表される化合物からなる。一般式(1)において、Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。Fはフッ素である。Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。R2はフッ素以外のハロゲンである。bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。イオン性錯体は、下記一般式(1)で表される化合物を用いて、Mを中心元素とし、該中心元素に、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子が環状に結合することによって得られる。【選択図】なし

Description

本発明は、錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法に関する。
現在、リチウム二次電池として、リチウム、コバルト、マンガン、ニッケル等の遷移金属を含む複合酸化物からなる正極活物質と、炭素材料からなる負極活物質と、イオン性錯体を含有する非水系電解液とを含むものが主流となっている。
イオン性錯体の中心元素の一例として、リンが知られている。そして、リンの供給源となる化合物の例として、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF)、五フッ化リン(PF)、そして五塩化リン(PCl)等が知られている。
例えば、特許文献1には、LiPFを分解させることで発生させたPFと、シュウ酸、グリコール酸等に例示される配位子のLi塩とをCHCN中で反応させることで、イオン性錯体を生成できることが示されている。また、特許文献1には、LiPFと配位子のLi塩との比率を変えることで、1配位、2配位、3配位の錯体を合成できることが示されている。
特許文献2には、LiPFを原料とし、Al、B又はSiを含む反応助剤とシュウ酸とを使用してイオン性錯体を生成できることが示されている。また、特許文献2には、シュウ酸と反応助剤の当量を増やすことで2配位の錯体を合成できること、錯体中心がリンに限らず、ホウ素でもよいことが示されている。
特許文献3には、LiPFを原料とし、トリメチルシリル(TMS)化されたジカルボン酸と反応させることでイオン性錯体を生成できることが示されている。シュウ酸を主原料として3日間反応に付し、その後、蒸留精製すること等によって得られる(非特許文献1参照)。また、特許文献3には、錯体中心がリンに限らず、ホウ素でもよいことが示されている。
非特許文献2には、LiPFを200℃で分解させることで発生させたPFとシュウ酸リチウムとを炭酸ジメチル(DMC)中で反応させることが示されている。2分子のPFに対して1分子のシュウ酸リチウムを反応させることで、1分子のイオン性錯体と1分子のLiPFとが得られる。非特許文献2に記載の手法は、PFを原料のほか、P−F結合を切断するための反応助剤としても利用する点で優れた手法であるといえる。
特許文献4及び非特許文献3には、原料にPClを、配位子にシュウ酸を使用して、シュウ酸が三分子配位したトリス(オキサラト)リン酸リチウム(LTOP)を合成することが示されている。
Figure 2016026991
米国特許出願公開第2010/0267984号明細書 特許第3907446号公報 独国特許出願公開第102008028331号明細書 特許第4695802号公報
Synthesis,1980,626−627 ECS Transactions,2009,16(35),3−11 Chem.Eur.J.,2004,10,2451−2458 Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft,1909,41,3558−3566
しかしながら、特許文献1、2、3及び非特許文献2に記載の手法では、原料となるLiPF又はPFは、PClやPClといったフッ素を含まない原料をフッ素化することによって製造されている。イオン性錯体を合成する過程で、LiPF又はPFからフッ素を除去して配位子のLi塩を配位させることが必須であり、一度リンに結合させたフッ素を取り除くことになり、フッ素利用効率が低下する。また、P−F結合は強固であるため、フッ素を除去する際、ケイ素試薬等の反応助剤の使用や、後工程で除去し難い高極性溶媒中での高温での反応が必要となる。その際、フッ素は、フッ化リチウム(以下、「LiF」という。)、テトラフルオロシラン(以下、「SiF」という。)又はトリメチルシリルフルオリド(以下、「TMSF」という。)として除去される。LiFは、ろ過により除去されるが、非常に微細であるため、ろ過の際に目詰まりを頻発させ、製造工程に多大な負荷をかける。SiF、TMSFは、昇温、減圧操作にて反応液から除去可能であるが、それらの無害化処理とフッ素の固定化廃棄(又は再利用)が必要となる。これらフッ素の除去と、その除去したフッ素の廃棄処理は、製造コスト上昇の一因となっている。
加えて、特許文献1及び3に記載の手法では、下記一般式に示すような配位子が2分子配位した化合物(以下、「2分子配位化合物」ともいう。)を効率的に合成できない。さらに、特許文献3に記載の手法では、その原料であるカルボン酸ビス(トリメチルシリル)体の合成に多大に時間を要する。例えば、原料がシュウ酸である場合、三日間の反応の後に蒸留精製することを要する(非特許文献1参照)。加えて、特許文献3に記載の手法では、目的物又はその反応中間体が分解して生成するジフルオロリン酸リチウムの割合が多いといった課題もある。
Figure 2016026991
[上記一般式において、Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つを示す。Fはフッ素を示す。−L〜L−はキレート配位子を示す。]
また、非特許文献2に記載の手法では、目的のイオン性錯体と等モル数のLiPFが必ず副生する。また、配位子原料の溶解度が反応進行の有無を大きく左右し、溶解度が低い配位子原料では目的物を得ることができない。加えて、上記の2分子配位化合物を合成することができない。
また、特許文献4や非特許文献3に記載の手法で得られるイオン性錯体は、配位子形成化合物由来の配位子が3分子配位した化合物である。特許文献4や非特許文献2に記載の手法では、原料としてPClを使用しているが、PClは、シュウ酸をシュウ酸塩化物に変換する作用も有するため(例えば、非特許文献4参照)、この手法にてシュウ酸の配位数を制御し、1配位や2配位のイオン性錯体を効率良く合成することは非常に難しい。BClの反応性もPCl同様に高く、錯体中心をリンではなくホウ素にしたとしても、シュウ酸の配位数を制御するのは難しい。
本発明は、錯体中心に結合するフッ素原子の除去に係る負担を軽減し、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねたところ、リンの供給源として、FとF以外のハロゲンとの両方を含む化合物を錯体中心形成剤にすることで、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明では、以下のようなものを提供する。
(1)本発明は、下記一般式(1)で表される錯体中心形成剤である。
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
(2)また、本発明は、下記一般式(1)’で表される化合物にフッ化水素を導入する工程を含む、下記一般式(1)で表される化合物の製造方法である。
b+[M−(Rs+tb− (1)’
Figure 2016026991
[一般式(1)及び(1)’において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
(3)また、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物を用いて、前記Mを中心元素とし、該中心元素に、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子が環状に結合し、前記中心元素と、前記中心元素を中心とする環状の配位子とを含むイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法である。
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
(4)また、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−1)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−1)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法である。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

[一般式(2−1)において、
は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。ケイ素系置換基が1級、又は2級の場合のみ、E、X間に直接結合を形成してもよい。
は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。E、X間に直接結合を形成する場合、Eは存在しない。
、Xは、それぞれ独立でO、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。ここで、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでmが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(4)の場合、Rは存在しない。
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
kは0又は1(ただし、kが0の場合、qも0)、mは0又は1(ただし、mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
Figure 2016026991
[一般式(3−1)において、
A、F及びMは、一般式(1)で説明したA、F及びMと同じである。
、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−1)で説明したX、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZと同じである。
aは1又は2であり、oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは一般式(2−1)で説明したものと同じであり、nは1又は2である。]
(5)また、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−2)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−2)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法である。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

[一般式(2−2)において、
は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。
は、O、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。このとき、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる式(7)、式(9)の場合、Rは存在しない。
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
Nは窒素である。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(3−2)において、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−2)で説明したX、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1である。oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは、一般式(2−2)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。]
(6)また、本発明は、下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−3)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−3)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法である。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

[一般式(2−3)において、
、R、R、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)、下記一般式(16)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
Nは窒素である。
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。同様にkが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(12)〜(16)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(7)、(9)の場合、Rは存在しない。直接結合が二重結合となる下記一般式(12)、(14)の場合、Rは存在しない。
がCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。]
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(3−3)において、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
N、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−3)で説明したN、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
dは1〜3である。oは2又は4である。nは1又は2であり、nが1の場合、dは1であり、nが2の場合、dは3である。k、m、p、q及びrは一般式(2−3)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。]
(7)また、本発明は、前記有機溶媒が、炭酸エステル類、エステル類、ケトン類、エーテル類、ニトリル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類からなる群から選ばれる1種以上であり、前記有機溶媒の含有水分量が500質量ppm以下である、(4)から(6)のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法である。
(8)また、本発明は、前記反応工程の後、反応生成物を減圧濃縮する減圧濃縮工程をさらに含む、(4)から(7)のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法である。
(9)また、本発明は、前記減圧濃縮工程の後、前記イオン性錯体を溶解する主溶媒よりも溶解度が低い低極性有機溶媒を添加し、前記イオン性錯体を析出させ、その後、固液分離することで、前記主溶媒への溶解度が前記イオン性錯体よりも低い化合物を前記イオン性錯体から分離する精製工程をさらに含む、(8)に記載のイオン性錯体の製造方法である。
(10)また、本発明は、前記主溶媒が、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、及び1,2−ジエトキシエタンからなる群から選ばれる少なくとも1つである、(9)に記載のイオン性錯体の製造方法である。
(11)また、本発明は、前記低極性有機溶媒が、エーテル溶媒(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン等)、炭化水素溶媒(トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等)、炭素数1又は2の塩素系溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等)、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィン(トランス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233zd(トランス体)」と記載)、シス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233zd(シス体)」と記載)、トランス−1−クロロ−2,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233yd(トランス体)」と記載)、シス−1−クロロ−2,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233yd(シス体)」と記載)、トランス−1−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233zb(トランス体)」と記載)、シス−1−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233zb(シス体)」と記載)、トランス−2−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233xe(トランス体)」と記載)、シス−2−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233xe(シス体)」と記載)、トランス−3−クロロ−1,2,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233ye(トランス体)」と記載)、シス−3−クロロ−1,2,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233ye(シス体)」と記載)、2−クロロ−1,1,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233xc」と記載)、3−クロロ−1,1,2−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233yc」と記載)、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(以降、「1233xf」と記載)等)からなる群から選ばれる少なくとも1つである、(9)又は(10)に記載のイオン性錯体の製造方法である。
(12)また、本発明は、前記精製工程では、前記低極性有機溶媒を、前記イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して0.5〜30質量倍添加する、(9)から(11)のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法である。
(13)また、本発明は、前記低極性有機溶媒に含まれる水分が50質量ppm以下である、(9)から(12)のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法である。
(14)また、本発明は、前記反応工程の後、反応生成物を減圧濃縮する減圧濃縮工程と、前記減圧濃縮工程の後、前記イオン性錯体を溶解する主溶媒よりも溶解度が低い低極性有機溶媒を添加し、前記イオン性錯体を析出させ、その後、固液分離することで、前記主溶媒への溶解度が前記イオン性錯体よりも低い化合物を前記イオン性錯体から分離する精製工程とをさらに含み、前記主溶媒が、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、及び1,2−ジエトキシエタンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、前記低極性有機溶媒が、炭化水素溶媒(トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等)、炭素数1又は2の塩素系溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等)、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィン(トランス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233zd(トランス体))、シス−1−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233zd(シス体))、トランス−1−クロロ−2,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233yd(トランス体))、シス−1−クロロ−2,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233yd(シス体))、トランス−1−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233zb(トランス体))、シス−1−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233zb(シス体))、トランス−2−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233xe(トランス体))、シス−2−クロロ−1,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233xe(シス体))、トランス−3−クロロ−1,2,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233ye(トランス体))、シス−3−クロロ−1,2,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233ye(シス体))、2−クロロ−1,1,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233xc)、3−クロロ−1,1,2−トリフルオロ−1−プロペン(1233yc)、2−クロロ−3,3,3−トリフルオロ−1−プロペン(1233xf)等)からなる群から選ばれる少なくとも1つであり、前記低極性有機溶媒の添加量が、前記イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して1.5〜16質量倍であり、前記イオン性錯体が下記一般式(3−1)’で表される、(4)に記載のイオン性錯体の製造方法である。
Figure 2016026991
[下記一般式(3−1)’において、o及びnは、o=2、n=2であるか、又はo=4、n=1である。]
(15)また、本発明は、前記精製工程では、前記低極性有機溶媒の添加開始以降の液温を4〜45℃の範囲内にする、(9)から(13)のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法である。
(16)また、本発明は、下記一般式(3−1)、下記一般式(3−2)又は下記一般式(3−3)のいずれかで表されるイオン性錯体と、下記Mと同じ元素を含むジフルオロ塩と、下記一般式(1)で表される化合物に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物とを含有するイオン性錯体組成物である。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[一般式(3−1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
、Xは、それぞれ独立でO、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。ここで、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでmが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(4)の場合、Rは存在しない。
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
aは1又は2であり、nは1又は2であり、oは2又は4であり、kは0又は1(ただし、kが0の場合、qも0)、mは0又は1(ただし、mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
Figure 2016026991
[一般式(3−2)において、
Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
は、O、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。このとき、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、その際は上記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる式(7)、式(9)の場合、Rは存在しない。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
Nは窒素である。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
F、M、X、Y、Y及びRは、一般式(3−1)で説明したF、M、X、Y、Y及びRと同じである。
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1である。oは2又は4であり、k、m及びpは、一般式(3−1)で説明したk、m及びpと同じである。qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
Figure 2016026991
[一般式(3−3)において、
、R、R、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、上記一般式(11)、下記一般式(16)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
dは1〜3である。nは1又は2であり、nが1の場合、dは1であり、nが2の場合、dは3である。
mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。同様にkが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(12)〜(16)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる上記一般式(7)、(9)の場合、Rは存在しない。直接結合が二重結合となる下記一般式(12)、(14)の場合、Rは存在しない。
がCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。
その他は、一般式(3−2)で説明したものと同じである。]
Figure 2016026991
[一般式(1)において、
Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
Fはフッ素である。
Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
はフッ素以外のハロゲンである。
bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
本発明によると、錯体中心形成剤の錯体中心に結合するフッ素原子を除去することなく、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成できる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
<錯体中心形成剤>
本発明の錯体中心形成剤は、下記一般式(1)で表される化合物からなる。
Figure 2016026991
一般式(1)において、Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。Fはフッ素である。Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。Rはフッ素以外のハロゲンである。そして、bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。
まず、Mが15族元素(P、As、Sb)である場合について説明する。Mが15族元素(P、As、Sb)である場合、中心元素Mに、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子を環状に結合させることによってイオン性錯体を得たとき、目的物の選択率は、30モル%を超える。
以下、Mがリンである場合を例にして説明する。bが1のとき、上記一般式(1)で表される化合物は、ハロゲン化リン酸化合物である。一方、bが0のとき、Aは存在せず、上記一般式(1)で表される化合物は、ハロゲン化リン化合物である。
錯体中心形成剤がハロゲン化リン酸化合物からなる場合、上記一般式(1)で表される化合物は、LiPClF、LiPCl、LiPCl、LiPCl、LiPClFの混合物である。ハロゲン化リン酸化合物は、通常の温度範囲では単独で存在せず、不均化により混合物として存在し、その偏りはCl、Fの割合によって異なる。
錯体中心形成剤がハロゲン化リン化合物からなる場合、上記一般式(1)で表される化合物は、PClF、PCl、PCl、PClFの単体又は混合物である。
続いて、Mが13族元素(Al、B)である場合について説明する。Mが13族元素(Al、B)である場合、中心元素Mに、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子を環状に結合させることによってイオン性錯体を得たとき、目的物の選択率が90モル%を超える。そのため、Mは、13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれるものであれば、特に限定されるものでないが、イオン性錯体を得たときに、目的物の選択率が高い点で、Mは、13族元素(Al、B)であることが好ましい。
<上記一般式(1)で表される化合物の製造方法>
上記一般式(1)で表される化合物の製造方法として、リン塩素化物のフッ素化、リンフッ素化物の塩素化、又はリン塩素化物とリンフッ素化物の不均化等が挙げられる。中でも、フッ素の利用効率の点から、リン塩素化物のフッ素化によって上記一般式(1)で表される化合物を得ることが好ましい。
以下では、リン塩素化物のフッ素化によって上記一般式(1)で表される化合物を得る手法について説明する。この手法は、下記一般式(1)’で表される化合物にフッ化水素を導入する工程を含む。
b+[M−(Rs+tb− (1)’
一般式(1)’において、A、M、R、b、s及びtは、一般式(1)におけるA、M、R、b、s及びtと同じである。
具体的手法について説明する。まず、PClと塩化リチウム(LiCl)を含有水分量が500質量ppm以下である有機溶媒(例えば、炭酸エチルメチル、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、酢酸エチル等)で混合し、六塩化リン酸リチウム(LiPCl)を得る。このLiPClを4当量のフッ化水素(HF)でフッ素化し、FとClを4対2の割合で含むハロゲン化リン酸化合物LiPClが得られる。同様に、PClを4当量のフッ化水素でフッ素化することにより、FとClを4対1の割合で含むハロゲン化リン化合物PClFが得られる。
ところで、ハロゲン化リン酸化合物、ハロゲン化リン化合物、ハロゲン化ホウ酸化合物又はハロゲン化ホウ素化合物等、上記一般式(1)で表される化合物は、加水分解性が高く、系中に水が存在すると加水分解によりメタリン酸、メタホウ酸等を生成する。これらの酸を減圧濃縮により除去することは難しく、その一部にClが置換されていた場合、系内にClが残留することとなる。そのため、有機溶媒は、含有水分量が500質量ppm以下であることが好ましい。
また、Mの代表例として、リン、ホウ素が挙げられる。Mがリンである場合、Mがホウ素である場合のいずれであっても、上記一般式(1)で表される化合物に含まれるFの数は、目的とするイオン性錯体中に含まれるFの数と等しいことが好ましい。しかしながら、上記一般式(1)で表される化合物を製造する際、ClとFの比率を厳密に制御することが難しいことも予想される。この場合、系内にClが残留することを回避するため、Clの量が多いよりは、Fの量が多い方が望ましい。
なお、Clが僅かに過剰である場合、LiF等の金属フッ素化物を少量添加することで、上記一般式(1)で表される化合物をLiPFに変換する、又は減圧濃縮により過剰の塩素分を分解・除去するといった手法を用いることで、上記一般式(1)で表される化合物に含まれる過剰なClを除去することができる。
そして、本実施形態では、フッ素以外のハロゲンが塩素である場合について説明したが、フッ素以外のハロゲンが塩素以外、すなわち臭素又はヨウ素であっても、上記一般式(1)で表される化合物を好適に得ることができる。
<イオン性錯体の製造方法>
続いて、本発明に係るイオン性錯体の製造方法について説明する。イオン性錯体は、Mを中心元素とし、この中心元素と、中心元素を中心とする環状の配位子とを含む。イオン性錯体は、上記の錯体中心形成剤を用いて、中心元素Mに、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子を環状に結合することによって得られる。具体的には、上記一般式(1)で表される化合物(以下、便宜的に「錯体中心形成剤」ともいう。)と、下記一般式(2−1)〜(2−3)のいずれかで示される化合物(以下、便宜的に「配位子形成剤」ともいう。)とを有機溶媒中において反応させることによって得られる。
有機溶媒の種類は特に限定されるものでないが、炭酸エステル類、エステル類、ケトン類、エーテル類、ニトリル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類からなる群から選ばれる1種以上であることが好ましい。
有機溶媒の含有水分量は特に限定されるものでないが、系内に多くのClが残留するのを防ぐため、含有水分量は、500質量ppm以下であることが好ましい。
反応温度は特に限定されるものでないが、−10℃以上60℃以下であることが好ましく、10℃以上40℃以下であることがより好ましい。反応温度が−10℃未満であると、反応進行が極めて遅くなる可能性があり、反応温度が60℃を超えると、塩素化による副生成物が増加する可能性がある。
〔反応工程〕
以下、上記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−1)〜(2−3)のいずれかで示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程の具体的態様について説明する。
(第1の態様)
第1の態様は、目的物であるイオン性錯体の錯イオンの電荷が「−1」である場合の態様である。第1の態様では、上記の錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)と、下記一般式(2−1)で示される配位子形成剤とを有機溶媒中において反応させ、下記一般式(3−1)で示されるイオン性錯体を製造する。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
一般式(2−1)において、Eは、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。ケイ素系置換基が1級、又は2級の場合のみ、E、X間に直接結合を形成してもよい。
は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。E、X間に直接結合を形成する場合、Eは存在しない。
なお、第1の態様において、配位子形成剤(2−1)のE、EのいずれもがLiでない場合、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応中又は反応後に、塩化リチウム、フッ化リチウム(LiF)等のリチウム源を最低1当量添加する必要がある。
、Xは、それぞれ独立でO、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。ここで、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでmが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(4)の場合、Rは存在しない。
Figure 2016026991
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
kは0又は1(ただし、kが0の場合、qも0)、mは0又は1(ただし、mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
一般式(3−1)において、A、F及びMは、一般式(1)で説明したA、F及びMと同じである。
、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−1)で説明したX、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZと同じである。
aは1又は2であり、oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは一般式(2−1)で説明したものと同じであり、nは1又は2である。
イオン性錯体のうち、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が1分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
また、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が2分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
〔第2の態様〕
第2の態様は、目的物であるイオン性錯体の錯イオンの電荷が「0又は+1」である場合の態様である。第2の態様では、上記の錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)と、下記一般式(2−2)で示される配位子形成剤とを有機溶媒中において反応させ、下記一般式(3−2)で示されるイオン性錯体を製造する。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。
は、O、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。このとき、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、その際は上記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる式(7)、式(9)の場合、Rは存在しない。
Figure 2016026991
、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。また、Nは窒素である。
、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、上記一般式(11)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
一般式(3−2)において、Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−2)で説明したX、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1である。oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは、一般式(2−2)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。
イオン性錯体のうち、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が1分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
また、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が2分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
〔第3の態様〕
第3の態様は、目的物であるイオン性錯体の錯イオンの電荷が「+1又は+3」である場合の態様である。第3の態様では、上記の錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)と、下記一般式(2−3)で示される配位子形成剤とを有機溶媒中において反応させ、下記一般式(3−3)で示されるイオン性錯体を製造する。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
一般式(2−3)において、R、R、R、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、上記一般式(11)、下記一般式(16)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
Nは窒素である。Y、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。
は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は上記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。同様にkが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(12)〜(16)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(7)、(9)の場合、Rは存在しない。直接結合が二重結合となる下記一般式(12)、(14)の場合、Rは存在しない。
がCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。
Figure 2016026991
一般式(3−3)において、Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
N、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−3)で説明したN、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
dは1〜3である。oは2又は4である。nは1又は2であり、nが1の場合、dは1であり、nが2の場合、dは3である。k、m、p、q及びrは一般式(2−3)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。]
イオン性錯体のうち、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が1分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
また、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が2分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
〔配位子形成剤の具体的態様〕
反応工程で用いられる配位子形成剤の具体的態様として、以下の化合物が挙げられる。
Figure 2016026991
〔イオン性錯体の具体的態様〕
イオン性錯体のうち、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が1分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
また、錯体中心がリンであり、配位子形成剤由来の配位子が2分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
また、錯体中心がホウ素であり、配位子形成剤由来の配位子が1分子配位した錯体の具体的態様として、以下の錯体が挙げられる。
Figure 2016026991
以下では、特に断りのない限り、符号(2a)〜(2y)、(1Pa)〜(1Py)、(1Pa−2)〜(1Py−2)及び(1Ba)〜(1By)は、上記の化合物を示すものとする。
〔減圧濃縮工程〕
必須の態様ではないが、本発明に係るイオン性錯体の製造方法は、反応工程の後、反応生成物を減圧濃縮する減圧濃縮工程をさらに含むことが好ましい。減圧濃縮の手法は特に限定されるものでなく、従来公知の手法であれば足りる。例えば、反応生成物を減圧下に付してイオン性錯体を溶解する溶媒を留去することが挙げられる。また、上記留去によって不溶解物が生じた場合は、ろ過にて不溶解物を取り除いてもよい。
〔精製工程〕
必須の態様ではないが、本発明に係るイオン性錯体の製造方法は、減圧濃縮工程の後、イオン性錯体を溶解する主溶媒よりも溶解度が低い低極性有機溶媒(貧溶媒)を添加し、イオン性錯体を析出させ、その後、固液分離することで、主溶媒への溶解度がイオン性錯体よりも低い化合物をイオン性錯体から分離する精製工程をさらに含むことが好ましい。
主溶媒への溶解度がイオン性錯体よりも低い化合物として、配位子形成剤(上記一般式(2−1)〜(2−3)で表される化合物)、ジフルオロリン酸塩又はジフルオロホウ酸塩、錯体中心形成剤と配位子形成剤との過剰反応生成物、及び錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物等が挙げられる。これらは、イオン性錯体組成物の不純物に該当し、イオン性錯体組成物を電解液の一部として使用した際、電池性能に悪影響を与え得る化合物である。
ジフルオロリン酸塩又はジフルオロホウ酸塩は、錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)がフッ素を含む化合物であることに由来して生成する不純物である。これらの不純物は、錯体中心形成剤と配位子が反応して生成した中間体が分解すること、あるいは、中間体から生成したイオン性錯体が分解することによって生成される。
錯体中心形成剤と配位子形成剤との過剰反応生成物とは、目的のイオン性錯体よりも配位子が過剰に配位してしまった化合物をいう。例えば、目的物が(1Pc)の場合、過剰反応生成物は(1Pc−2)であり、目的物が(1Pe)の場合、過剰反応生成物は(1Pe−2)であり、目的物が(1Pe−2)の場合、過剰反応生成物は前述したLTOPである。
錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物の例として、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、ヨウ化ナトリウム、カルボン酸塩化物、カルボン酸臭化物、カルボン酸ヨウ化物(配位子形成剤がカルボン酸である場合、錯体中心形成剤の塩素により、カルボン酸の酸塩化物化が一部進行)等が挙げられる。これら残留ハロゲン化合物は、錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)がフッ素以外のハロゲンを含む化合物であることに由来して生成する不純物である。
特に中心元素がPの場合、イオン性錯体は、キレート配位子の構造にも依存するが、そのイオン乖離度の高さから基本的に溶解度が高く、溶媒がカチオン側に配位するため、結晶として得難い傾向がある化合物である。例えば、イオン性錯体を含む溶液から溶媒を加熱減圧等で留去した後には、粘稠な液体、又は溶媒で湿潤した固体が残される事が多く、取り扱い易い付着性の低い固体を容易には得られない。また、合成後の液中にはイオン性錯体を電解液の一部として使用した際に電池性能に悪影響を与える不純物が含まれるため、これらの除去が必要であるが、結晶として得難い場合が多い。そこで、極性溶媒中から、イオン性錯体を取り扱い容易な固体(結晶)として効率的に回収できる条件を確立することが好ましい。
主溶媒は、炭酸ジメチル(DMC)、炭酸エチルメチル(EMC)、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル(AcOEt)、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン(THF)、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、及び1,2−ジエトキシエタンからなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
低極性有機溶媒は、エーテル溶媒(ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、1,4−ジオキサン、1,3−ジオキサン等)、炭化水素溶媒(トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等)、炭素数1又は2の塩素系溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等)、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィン(1233zd(トランス体)、1233zd(シス体)、1233yd(トランス体)、1233yd(シス体)、1233zb(トランス体)、1233zb(シス体)、1233xe(トランス体)、1233xe(シス体)、1233ye(トランス体)、1233ye(シス体)、1233xc、1233yc、1233xf等)からなる群から選ばれる少なくとも1つであることが好ましい。
低極性有機溶媒の添加量は、上記イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して0.5〜30質量倍であることが好ましく、0.7〜25質量倍であることがより好ましく、0.9〜20質量倍であることがさらに好ましく、1.1〜15質量倍であることがよりさらに好ましい。低極性有機溶媒の添加量が少なすぎると、イオン性錯体を結晶として有効に回収できない可能性がある。低極性有機溶媒の添加量が多すぎると、純度が充分に向上しない可能性がある。
低極性有機溶媒に含まれる水分は、50質量ppm以下であることが好ましい。低極性有機溶媒に含まれる水分を50質量ppm以下に抑えることで、精製操作中のジフルオロリン酸リチウム等の不純物の増加を抑制し、その他は同条件にてF、P純度99%以上のイオン性錯体を得ることができる。
低極性有機溶媒の添加開始以降の液温は特に限定されるものでないが、4℃以上45℃以下であることが好ましく、4℃以上35℃以下であることがより好ましく、4℃以上25℃以下であることがさらに好ましい。液温が高すぎると、イオン性錯体を結晶として有効に回収できない可能性がある。液温が低すぎると、純度が充分に向上しない可能性がある。
上記の精製工程を複数回行うことで、目的のイオン性錯体よりも溶解度が低く除去し難いジフルオロリン酸リチウムを始めとした不純物を効果的に除去し、F、P純度98%以上のイオン性錯体を得ることができる。
精製工程を続けるか終えるかを判断する指標の目安として、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が挙げられる。イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が500質量ppm以下であれば、イオン性錯体組成物を電解液として使用した場合の塩素濃度を5質量ppm以下にすることができる。イオン性錯体組成物を電解液として使用した場合の塩素濃度が5質量ppm以下であれば、不純物による電池性能への影響を問題の無い程度にまで抑えることができるため、これ以上精製工程を繰り返すことを要しない。
一方、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が500質量ppmを超える場合、イオン性錯体組成物を電解液として使用した場合の塩素濃度が5質量ppmを超え、不純物が電池性能に影響を及ぼし得る。そのため、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が500質量ppm以下になるまで、精製工程を繰り返すことが好ましい。
本実施形態の好適な態様として、上記一般式(1)で表される化合物を製造する際、含有水分量が500質量ppm以下である有機溶媒を用いることが挙げられる。ハロゲン化リン酸化合物、ハロゲン化リン化合物、ハロゲン化ホウ酸化合物又はハロゲン化ホウ素化合物等、上記一般式(1)で表される化合物は、加水分解性が高く、系中に水が存在すると加水分解によりメタリン酸、メタホウ酸等を生成する。これらの酸を減圧濃縮により除去することは難しく、その一部にClが置換されていた場合、系内にClが残留することとなる。本実施形態では、含有水分量が500質量ppm以下である有機溶媒を用いることで、イオン性錯体に含まれる残留塩素濃度を少なく抑えることができる。その結果、精製工程を1回行うだけで、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度を500質量ppm以下にすることができる。
〔より好適な精製〕
また、精製対象のイオン性錯体が下記一般式(3−1)’で表される化合物である場合、電池性能に悪影響を与える不純物を問題の無い濃度に低減させたイオン性錯体を、上記の精製の回数を1回に抑えて提供でき得る。
Figure 2016026991
具体的には、目的物であるイオン性錯体が、上記一般式(3−1)’で表される化合物であって、o及びnが、o=2、n=2であるか、又はo=4、n=1である場合、不純物を問題の無い濃度に低減させたイオン性錯体を、上記の精製の回数を1回に抑えて提供でき得る。
この場合、上記精製の際に用いる主溶媒を、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、の中から選ばれる少なくとも1つとする。
また、上記精製の際に用いる低極性有機溶媒を、炭化水素溶媒(トルエン、ベンゼン、キシレン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等)、炭素数1又は2の塩素系溶媒(四塩化炭素、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、1,1−ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等)、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィン(1233zd(トランス体)、1233zd(シス体)、1233yd(トランス体)、1233yd(シス体)、1233zb(トランス体)、1233zb(シス体)、1233xe(トランス体)、1233xe(シス体)、1233ye(トランス体)、1233ye(シス体)、1233xc、1233yc、1233xf等)の中から選ばれる少なくとも1つとする。
また、低極性有機溶媒の添加量を、イオン性錯体を主溶媒で溶解させた溶液に対して、1.5〜16質量倍にする。
このようにすることで、一回の晶析操作で残留ハロゲン(フッ素以外)化合物やフッ酸換算した残留遊離酸を大きく低減させることが可能である。不純物として残留する可能性のあるF、P化合物は、PF塩、ジフルオロリン酸塩、精製対象イオン性錯体と配位子の置換数が異なるイオン性錯体(過剰反応生成物、中間生成物)であり、これらは濃度が適切に管理されている限り、使用上の問題とはならない。
〔イオン性錯体組成物〕
本発明に係るイオン性錯体組成物は、下記一般式(3−1)、下記一般式(3−2)又は下記一般式(3−3)のいずれかで表されるイオン性錯体と、下記Mと同じ元素を含むジフルオロ塩と、下記一般式(1)で表される化合物に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物とを含有する。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
Figure 2016026991
各々の符号については、上記一般式(3−1)、(3−2)及び(3−3)で説明したものと同じであるため、説明を省略する。
上記Mと同じ元素を含むジフルオロ塩は、錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)がフッ素を含む化合物であることに由来して生成する不純物である。また、残留ハロゲン化合物は、錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)がフッ素以外のハロゲンを含む化合物であることに由来して生成する不純物である。つまり、本発明に係るイオン性錯体組成物は、錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)がフッ素と、フッ素以外のハロゲンとの両方を含む化合物であることから、不純物として、上記Mと同じ元素を含むジフルオロ塩と、下記一般式(1)で表される化合物に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物との両方を含有する。
公知のイオン性錯体組成物は、本発明に係る錯体中心形成剤(上記一般式(1)で表される化合物)を用いて製造されたものでない。錯体中心形成剤として、LiPF、PFに例示されるフッ化物を用いる場合、イオン性錯体組成物は、SiClが過剰である等の一部の反応条件によっては不純物として、ジフルオロリン酸塩を含有するが、フッ素以外の残留ハロゲンを分子内に含むリン化合物を含有することはない。また、錯体中心形成剤として、PCl、BClに例示されるフッ素以外のハロゲン化物を用いる場合、イオン性錯体組成物は、不純物として、フッ素以外の残留ハロゲンを分子内に含むリン化合物を含有する。したがって、本発明に係るイオン性錯体組成物は、物の発明として、公知のイオン性錯体組成物と明確に区別できる。
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの記載に何ら制限を受けるものではない。
<実施例1> 本発明に係る錯体中心形成剤と、公知の錯体中心形成剤との比較
〔実施例1−1〕
配位子形成剤:上記化合物(2e)
目的物:上記化合物(1Pe)
Figure 2016026991
[錯体中心形成剤(LiPCl)の調製]
(LiPClの合成)
まず、LiPClの合成を行った。合成の手法は、特許第5151121号公報に記載されている。
容積500mLのポリテトラフルオロエチレン製容器に、含有水分100質量ppm未満である炭酸ジメチル(DMC)を125mL、PClを18.1g(132mモル)、LiClを5.6g(132mモル)加えた。そこに、撹拌下で内温10℃を維持しながら、Clを9.4g(133mモル)導入することで、LiPCl溶液を得た。
なお、上記以外の手法として、PClとLiClを溶媒中で等モル数混合することによっても、LiPCl溶液を得ることができる。
(LiPClの調製)
続いて、LiPCl溶液に10.6g(528mモル)のHFを、内温10℃を維持しながら導入した。これにより、LiPCl溶液を得た。
なお、LiPClに対して加えるHFのモル数を変えることで、同様にClとFの比率が、1:5、3:3、4:2、5:1であるLiPClをそれぞれ調製できる。
[実施例1−1]
上記の調製によって得られた、LiPCl(Cl:F=2:4)を132mモル含有するDMC溶液(約140mL)に対し、25℃撹拌下、配位子形成剤としてシュウ酸11.9g(132mモル)を添加し、更に4時間撹拌した。続いて、反応液を減圧し、反応液中に生成した塩酸を除去するとともに、除去後の反応液を濃縮した。これにより、実施例1−1に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−1] 特許文献1(米国特許出願公開第2010/0267984号明細書)に記載のイオン性錯体組成物
20.0g(132mモル)のLiPFを容積200mLの金属製耐圧容器に入れた後、180〜200℃に加熱してPFを発生させた。アセトニトリル(CHCN)110mLとシュウ酸リチウム13.4g(132mモル)とを入れた容積500mLの硝子製フラスコに、発生したPFを導入し、内温25℃にて4時間撹拌した。これにより、比較例1−1に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−2] 非特許文献2(ECS Transactions,2009,16(35),3−11)に記載のイオン性錯体組成物
20.0g(132mモル)のLiPFを容積200mLの金属製耐圧容器に入れた後、180〜200℃に加熱してPFを発生させた。110mLのDMCと13.4g(132mモル)のシュウ酸リチウムとを入れた容積500mLの硝子製フラスコに、発生したPFを導入し、内温25℃にて4時間撹拌した。これにより、比較例1−2に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−3] 特許文献3(独国特許出願公開第102008028331号明細書)に記載のイオン性錯体組成物
20.0g(132mモル)のLiPFと110mLのDMCとを容積500mLの硝子製フラスコに加えて、LiPFを完全に溶解させた。撹拌下、シュウ酸ビス(トリメチルシリル)30.9g(132mモル)を滴下した後、40℃に加熱して更に14時間撹拌した。続いて、減圧にて生成したトリメチルシリルフルオリドを除去した。これにより、比較例1−3に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−4] 特許文献2(特許第3907446号公報)に記載のイオン性錯体組成物
20.0g(132mモル)のLiPFと、110mLのDMCと、11.9g(132mモル)のシュウ酸とを容積500mLの硝子製フラスコに加えた。このとき、LiPFは完全に溶解したが、シュウ酸の大部分は溶け残っていた。25℃で撹拌し、13.4g(79mモル)のSiClをフラスコ内へ滴下した後、撹拌を4時間継続した。続いて、生成したテトラフルオロシランと塩酸とを減圧にて除去した。これにより、比較例1−4に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−5] LTOPの合成法について記載している特許文献4(特許第4695802号公報)及び非特許文献3(Chem.Eur.J.,2004,10,2451−2458)を参考に、三配位化合物(LTOP)ではなく、反応を途中で止めて一配位化合物(1Pe)が得られるかを確認した場合のイオン性錯体組成物
11.9g(132mモル)のシュウ酸と110mLのDMCとを容積500mLの硝子製フラスコに加えた。そこに、27.4g(132mモル)のPClを追加すると、激しい気体の発生と共に原料が全て溶解した。減圧により、発生した塩酸を一部の溶媒(20mL)と共に除去した後、5.6g(132mモル)のLiClと、13.7g(528mモル)のLiFと、除去した量と同量のDMC(20mL)とを加え、25℃にて4時間撹拌した。これにより、比較例1−5に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
実施例及び比較例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析した。結果を表2に示す。
Figure 2016026991
実施例に係る錯体中心形成剤を用いることで、目標とするイオン性錯体を好適に回収できることが確認された(実施例1−1)。
一方、比較例1−1、比較例1−2及び比較例1−5に記載の手法では、実施例1−1に記載の手法ほど好適な選択率が得られないため、好ましくない。
ところで、比較例1−3及び比較例1−4においても、実施例1−1と同等レベル以上の選択率が得られている。しかしながら、比較例1−3及び比較例1−4の手法では、原料となるLiPF又はPFが、PClやPClといったフッ素を含まない原料をフッ素化することによって製造されている。イオン性錯体を合成する過程で、LiPF又はPFからフッ素を除去して配位子を配位させることが必須であり、一度リンに結合させたフッ素を取り除くことになり、フッ素利用効率が低下する。また、P−F結合は強固であるため、フッ素を除去する際、ケイ素試薬等の反応助剤の使用や、後工程で除去し難い高極性溶媒中での高温での反応が必要となる。その際、フッ素は、フッ化リチウム(以下、「LiF」という。)、テトラフルオロシラン(以下、「SiF」という。)又はトリメチルシリルフルオリド(以下、「TMSF」という。)として除去される。LiFは、ろ過により除去されるが、非常に微細であるため、ろ過の際に目詰まりを頻発させ、製造工程に多大な負荷をかける。SiF、TMSFは、昇温、減圧操作にて反応液から除去可能であるが、それらの無害化処理とフッ素の固定化廃棄(又は再利用)が必要となる。これらフッ素の除去と、その除去したフッ素の廃棄処理は、製造コスト上昇の一因となっている。
そのことから、実施例1−1に記載の手法は、錯体中心に結合するフッ素原子の除去に係る負担を軽減できる点で、比較例1−3及び比較例1−4に比べ、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成できるといえる。
〔実施例1−2及び1−3〕
配位子形成剤:上記化合物(2e)
目的物:上記化合物(1Pe−2)
Figure 2016026991
[実施例1−2]
DMCを40mL追加し、シュウ酸を倍量の23.8g(264mモル)とし、ClとFとの比率が4:2であるLiPCl溶液を使用したこと以外は、実施例1−1と同様の手順により、実施例1−2に係る2配位のイオン性錯体組成物を得た。
[実施例1−3]
DMCを40mL追加し、シュウ酸を倍量の23.8g(264mモル)とし、ClとFの比率が5:1であるLiPCl溶液を使用し、シュウ酸添加完了後に3.4g(132mモル)のLiFを加えたこと以外は、実施例1−1と同様の手順により、実施例1−3に係る2配位のイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−6]
使用するアセトニトリルを150mLへ、シュウ酸リチウムを倍量の26.9g(264mモル)へ変更した以外は、比較例1−1と同様の手順により、比較例1−6に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−7]
使用するDMCを150mLへ、シュウ酸ビス(トリメチルシリル)を倍量の61.9g(264mモル)へ変更した以外は、比較例1−3と同様の手順により、比較例1−7に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−8]
使用するDMCを150mLへ、シュウ酸を倍量の23.8g(264mモル)へ、SiClを倍量の26.8g(158mモル)へ、反応温度を40℃へ変更した以外は、比較例1−4と同様の手順により、比較例1−8に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−9]
使用するDMCを150mLへ、シュウ酸を倍量の23.8g(264mモル)へ、LiFを半量の6.8g(264mモル)へ変更した以外は、比較例1−5と同様の手順により、比較例1−9に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
実施例及び比較例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析した。結果を表4に示す。
Figure 2016026991
実施例に係る錯体中心形成剤を用いることで、目標とするイオン性錯体を好適に回収できることが確認された(実施例1−2及び1−3)。
一方、比較例1−6、比較例1−7及び比較例1−9に記載の手法では、実施例1−2及び1−3に記載の手法ほど好適な選択率が得られないため、好ましくない。
ところで、比較例1−8においても、実施例1−2及び実施例1−3と同等レベルの選択率が得られている。しかしながら、上述したとおり、比較例1−8に記載の手法では、LiPFからのフッ素の除去と、その除去したフッ素の廃棄処理を要し、製造コスト上昇の一因となっている。
そのことから、実施例1−2及び実施例1−3に記載の手法は、錯体中心に結合するフッ素原子の除去に係る負担を軽減できる点で、比較例1−8に比べ、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成できるといえる。
〔実施例1−4及び1−5〕
配位子形成剤:上記化合物(2f)
目的物:配位数が1である場合は上記化合物(1Pf)
配位数が2である場合は上記化合物(1Pf−2)
Figure 2016026991
[錯体中心形成剤(LiPCl)の調製]
溶媒を炭酸エチルメチル(EMC)にしたこと以外は、実施例1等における[錯体中心形成剤(LiPCl)の調製]と同様の手法にて、錯体中心形成剤(LiPCl)を得た。
[実施例1−4]
使用する配位子形成剤をマロン酸13.7g(132mモル)に、溶媒をEMCに、マロン酸の添加完了後の撹拌時間を1時間にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手順にて、実施例1−4に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例1−5]
EMCを40mL追加し、マロン酸を倍量の27.5g(264mモル)にし、ClとFの比率が4:2であるLiPClxFy溶液を使用したこと以外は、実施例1−4と同様の手順にて、実施例1−5に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−10]
使用する配位子形成剤をマロン酸ビス(トリメチルシリル)32.8g(132mモル)にし、溶媒をEMCにしたこと以外は、比較例1−3と同様の手法にて、比較例1−10に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−11]
使用する配位子形成剤をマロン酸13.7g(132mモル)にし、溶媒をEMCにし、マロン酸の添加完了後の撹拌時間を1時間にしたこと以外は、比較例1−4と同様の手法にて、比較例1−11に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−12]
使用するEMCを150mLにし、マロン酸ビス(トリメチルシリル)を倍量の65.6g(264mモル)にし、反応時間を20時間にしたこと以外は、比較例1−10と同様の手法にて、比較例1−12に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
実施例及び比較例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析した。結果を表6に示す。
Figure 2016026991
実施例に係る錯体中心形成剤を用いることで、目標とするイオン性錯体を好適に回収できることが確認された(実施例1−4及び実施例1−5)。
特に、比較例1−12に記載されているように、配位子形成剤としてマロン酸ビス(トリメチルシリル)を用いた場合、反応時間が20時間であっても、目的物である2配位のイオン性錯体を得ることができず、分解生成物LiPOが増加するのみであった。これに対し、実施例1−5に係る手法では、選択率31%ではあるものの、目的物である2配位のイオン性錯体を生成できたといえる。
ところで、比較例1−10及び比較例1−11においても、実施例1−4と同等レベルの選択率が得られている。しかしながら、上述したとおり、比較例1−10及び比較例1−11に記載の手法では、LiPF又はPFからのフッ素の除去と、その除去したフッ素の廃棄処理を要し、製造コスト上昇の一因となっている。
そのことから、実施例1−4に記載の手法は、錯体中心に結合するフッ素原子の除去に係る負担を軽減できる点で、比較例1−10及び比較例1−11に比べ、所望の配位数のイオン性錯体を効率良く合成できるといえる。
Figure 2016026991
[実施例1−6]
使用する配位子形成剤をメチレンジスルホン酸23.2g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−6に係るイオン性錯体組成物を得た。
[比較例1−13]
使用する配位子形成剤をメチレンジスルホン酸リチウム24.8g(132mモル)にし、反応時間を24時間にしたこと以外は、比較例1−1と同様の手法にて、比較例1−13に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
実施例及び比較例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析した。結果を表8に示す。
Figure 2016026991
実施例に係る錯体中心形成剤を用いることで、目標とするイオン性錯体を好適に回収できることが確認された(実施例1−6)。
一方、比較例1−13に記載の手法では、実施例1−6に記載の手法ほど好適な選択率が得られないため、好ましくない。これは、原料配位子の溶解度が極めて低く、反応速度が極めて遅いためと考えられる。なお、イオン性錯体(1Pm)を合成するにあたり、特許文献3(独国特許出願公開第102008028331号明細書)に記載の内容を応用した手法では、原料のメチレンジスルホン酸ビス(トリメチルシリル)を効率よく合成するために、高価な硫酸ビス(トリメチルシリル)を使用する必要があり(例えば、Afinidad,1987,44,409,234−238を参照)、原料コストが見合わないため、好ましくない。
〔実施例1−7〜1−13〕
中心元素:P
配位子形成剤:種々の態様
Figure 2016026991
錯体中心形成剤の中心元素がPであり、化合物(2e)、化合物(2f)及び化合物(2m)以外の配位子形成剤を用いたときのイオン性錯体の合成例を以下に示す。
[実施例1−7]
使用する配位子形成剤を3,3,3−トリフルオロ乳酸19.0g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−7に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−7において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pb)である。
[実施例1−8]
DMCを40mL追加し、3,3,3−トリフルオロ乳酸を倍量の38.0g(264mモル)にし、ClとFの比率が4:2であるLiPCl溶液を使用したこと以外は、実施例1−7と同様の手法にて、実施例1−8に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−8において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pb−2)である。
[実施例1−9]
使用する配位子形成剤をヘキサフルオロ−2−ヒドロキシイソ酪酸28.0g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−9に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−9において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pc)である。
[実施例1−10]
使用する配位子形成剤をN,N−ジメチルグリシンリチウム14.4g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−10に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−10において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pr)である。
[実施例1−11]
使用する配位子形成剤をN−アリルイミドジスルホン酸リチウム30.2g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−11に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−11において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pq)である。なお、N−アリルイミドジスルホン酸リチウムは、Bull.Chem.Soc.Jpn,1986,59,952−954に記載の手法にてカリウム塩を合成した後、カリウム塩をリチウム塩に交換したものである。
[実施例1−12]
使用する配位子形成剤をN−メチルグリシンリチウム12.5g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−12に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−12において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pt)である。
[実施例1−13]
使用する配位子形成剤をN,N’−ジメチルオキサミド15.3g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手法にて、実施例1−13に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−13において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pv)である。
[評価]
実施例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析し、目的となるイオン性錯体の選択率を求めた。結果を表10に示す。
Figure 2016026991
実施例1−7〜実施例1−13から、上記一般式(2−1)〜(2−3)で表される任意の配位子形成剤において、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。
〔実施例1−14〜1−23〕
中心元素:P
錯体中心形成剤:ハロゲン化リン化合物(PCl,x:y=2:3)又はハロゲン化リン酸化合物(LiPCl,x:y=2:4)
配位子形成剤:種々の態様
Figure 2016026991
実施例1−14〜1−22は、反応終了後に減圧濃縮あり
実施例1−23は、反応終了後の減圧濃縮なし
実施例1−14〜1−22は、錯体中心形成剤をハロゲン化リン酸化合物からハロゲン化リン化合物に変更したときの例である。実施例1−23は、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行わない場合の例である。
[錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)の調製]
錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)の調製は、先端と先端から300mmの2カ所にガス導入管を具備したステンレス製反応管(直径=1インチφ、長さ=1,000mm)を使用して行った。以下、2本のガス導入管は先端から、導入管1、導入管2と呼ぶ。
三塩化リン(液体)とフッ化水素(気体)をそれぞれ3.0g/min、2.0SLMの速度[モル比(HF/PCl)=3.1]で導入管1から反応管に供給した。その後、導入管2から塩素ガスを600SCCMの速度[モル比(Cl/PCl)=1.1]で供給することで、ステンレス製反応管出口よりPClと塩酸との混合ガスを得た。なお、操作圧力は大気圧、操作温度は25℃である。このガスを精製することなく錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)として、イオン性錯体の合成に使用した。
なお、錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)の調製法は、特許第3494344号公報に詳しく記載されている。
[実施例1−14]
容積500mLのポリテトラフルオロエチレン製容器に、含有水分100質量ppm未満である炭酸エチルメチル(EMC)125mL、シュウ酸11.9g(132mモル)、フッ化リチウム3.4g(132mモル)を加えた。そこへ撹拌下で内温0℃を維持しながら、錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)21.0g(132mモル)を徐々に導入した。導入完了後内温0℃で1時間、その後室温付近まで昇温させて更に3時間撹拌を継続した。続いて減圧によって、上記反応において反応液中に生成した塩酸と、PCl(x:y=2:3)より持ち込まれていた塩酸を除去するとともに、該反応液を濃縮することで、実施例1−14に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−14において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
[実施例1−15]
配位子形成剤をシュウ酸リチウム13.5g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−15に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−15において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
[実施例1−16]
フッ化リチウムの代わりにフッ化ナトリウム5.5g(132mモル)を用い、配位子形成剤をシュウ酸ナトリウム17.7g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−16に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−16において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
[実施例1−17]
容積500mLのポリテトラフルオロエチレン製容器に、含有水分100質量ppm未満であるEMC165mL、シュウ酸水素リチウム25.3g(264mモル)を加えた。そこへ撹拌下で内温0℃を維持しながら、錯体中心形成剤(PCl,x:y=2:3)21.0g(132mモル)を徐々に導入した。導入完了後内温0℃で1時間、その後室温付近まで昇温させて更に3時間撹拌を継続した。続いて減圧によって、上記反応において反応液中に生成した塩酸と、PCl(x:y=2:3)より持ち込まれていた塩酸を除去するとともに、該反応液を濃縮することで、実施例1−17に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−17において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe−2)である。
[実施例1−18]
配位子形成剤をマロン酸リチウム15.3g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−18に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−18において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pf)である。
[実施例1−19]
配位子形成剤を3,3,3−トリフルオロ乳酸リチウム19.8g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−19に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−19において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pb)である。
[実施例1−20]
配位子形成剤をヘキサフルオロ−2−ヒドロキシイソ酪酸リチウム28.8g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−20に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−20において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pc)である。
[実施例1−21]
配位子形成剤をN,N−ジメチルグリシンリチウム14.4g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−21に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−21において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pr)である。
[実施例1−22]
配位子形成剤をメチレンジスルホン酸リチウム24.8g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−14と同様の手順にて、実施例1−22に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−22において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pm)である。
[実施例1−23]
実施例1−23は、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行わない場合の例である。実施例1−1で使用したLiPCl、すなわち、LiPClxFy(Cl:F=2:4)を132mモル含有するDMC溶液(約140mL)に対して、25℃撹拌下、配位子形成剤としてシュウ酸11.9g(132mモル)を添加し、更に4時間撹拌を継続した。しかしながら、その後の減圧濃縮を行わなかった。そうすることで、実施例1−23に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−23において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
[評価]
実施例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F−NMRにて分析し、目的となるイオン性錯体の選択率を求めた。結果を表12に示す。
Figure 2016026991
実施例1−14〜実施例1−22から、錯体中心形成剤が、ハロゲン化リン酸化合物ではなくハロゲン化リン化合物であっても、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。
また、実施例1−23において、得られた反応液をF−NMRにて分析したところ、反応液の組成はLiPFが20モル%、イオン性錯体(1Pe)が76モル%、イオン性錯体(1Pe−2)が3モル%、LiPOが1モル%であった。このことから、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行うか否かにかかわらず、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。
しかしながら、実施例1−23では、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行っていないので、液中の酸残留濃度が40,000質量ppm(HF換算)と高かった。一方、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行った場合(基本的に実施例1−1〜1−20。ただし、反応の際に塩酸が副生しない実施例1−10、1−11、1−15、1−16及び1−18を除く。)、減圧濃縮工程後の液中の酸濃度は、15,000〜25,000質量ppm(HF換算)であった。
このことから、必須ではないが、液中の酸残留濃度を低く抑えられる点で、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行うことが好ましいといえる。
〔実施例1−24〜1−36〕
中心元素:B
錯体中心形成剤:ハロゲン化ホウ素化合物(BCl)又はハロゲン化ホウ酸化合物(LiBCl
配位子形成剤:種々の態様
Figure 2016026991
実施例1−24〜1−35は、反応終了後に減圧濃縮あり
実施例1−36は、反応終了後の減圧濃縮なし
実施例1−24〜1−36は、錯体中心をリンからホウ素に変更したときの例である。実施例1−24〜1−34及び実施例1−36では、錯体中心形成剤として、ハロゲン化ホウ素化合物(BCl)を使用している。一方、実施例1−35では、錯体中心形成剤として、ハロゲン化ホウ酸化合物(LiPCl)を使用している。
また、実施例1−24〜1−35では、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行っているが、実施例1−36では、この減圧濃縮を行っていない。
[ハロゲン化ホウ素化合物(BCl)の調製]
BCl(BClF、BClF)は、三塩化ホウ素(以下BCl)と三フッ化ホウ素(以下BF)とを混合することで得られる。溶媒への導入は、不活性ガス希釈下、三塩化ホウ素(以下BCl)と三フッ化ホウ素(以下BF)とを気体状態で混合した後、混合物を溶媒(EMC等)に導入するようにしてもよいし、BCl溶液(ヘキサン、EMC等)にBF(気体)を導入してもよい。また、BF溶液(ジエチルエーテル、EMC等)にBCl(気体)を導入してもよいし、BCl溶液とBF溶液とを混合してもよい。
また、BClをHFやLiF、KF等の金属フッ素化物にてフッ素化することや、BFを塩化アルミニウム(AlCl)又はSiClで処理することでも調製できる。
以下、BClとLiFとを用いた手順について、具体的に説明する。
容積500mLの硝子製容器に、含有水分100質量ppm未満であるDMC125mL、LiF7.5g(290mモル)を加えた。そこに5℃、撹拌下にて15.5g(132mモル)BClを徐々に導入した。導入が完了し、30分室温で撹拌を継続した後にサンプリングを行い、B−NMRにて分析したところ、BClF(28モル%)とBClF(52モル%)の生成を確認できた。その他にはBCl(15モル%)、BF(5モル%)が認められた。なお、LiFをBClに対して約2当量加えているが、溶解しているホウ素成分中のClとFとの比は2:3ではなく、約1:1となっていた。過剰のClはLiClとしては未溶解のまま残存しているが、イオン性錯体生成の際にLi源として使用されるものと考えられる。
[ハロゲン化ホウ酸化合物(LiBCl)の調製]
BClとLiClとLiBFを有機溶媒(EMC等)中で混合することで、LiBClを得ることができる。
また、BClとLiClとを有機溶媒(EMC等)中で混合した後に、HFやLiF、KF等の金属フッ素化物にてフッ素化することや、LiBFをAlCl又はSiClで処理することでも、ハロゲン化ホウ酸化合物を調製できる。なお、このClを含むホウ酸塩LiBClは、安定には存在せず、大部分がLiCl+BCl又はLiF+BClとして存在している。
以下に、BClとLiClとLiBFとを用いた手順について、具体的に説明する。
容積500mLの硝子製容器に、含有水分100質量ppm未満である125mLのDMCと、12.4g(132mモル)のLiBFと、5.6g(132mモル)のLiClとを加えた。そこに、5℃、撹拌下にて15.5g(132mモル)のBClを徐々に導入することで、LiBClを含むDMC溶液を得た。なお、大部分がLiCl+BCl又はLiF+BClとして分離しているが、溶液中(溶媒に溶解していない無機塩を含む)のFとClの比は2:2となっている。
[実施例1−24]
上記[ハロゲン化ホウ素化合物(BCl)の調製]で調製したBClF、BClFが含まれる溶液に対して、DMC45mLに溶解させたジフルオロマロン酸17.9g(128mモル)を加え、室温にて1時間撹拌した。続いて減圧によって、上記反応において反応液中に生成した塩酸を除去するとともに、該反応液を濃縮することで、実施例1−24に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−24において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bg)である。
[実施例1−25]
配位子形成剤を3,3,3−トリフルオロ乳酸18.4g(128mモル)にしたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−25に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−25において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bb)である。
[実施例1−26]
配位子形成剤をシュウ酸11.5g(128mモル)にしたこと、及び該シュウ酸をDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−26に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−26において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Be)である。
[実施例1−27]
配位子形成剤をリチオオキシピリジンスルホン酸リチウム23.9g(128mモル)にしたこと、及び該リチオオキシピリジンスルホン酸リチウムをDMC45mLに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−27に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−27において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bk)である。
[実施例1−28]
配位子形成剤をメチレンジスルホン酸22.5g(128mモル)にしたこと、及び該メチレンジスルホン酸をDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−28に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−28において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bm)である。
[実施例1−29]
配位子形成剤をスルホ酢酸19.7g(128mモル)にしたこと、及び該スルホ酢酸をDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−29に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−29において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bo)である。
[実施例1−30]
配位子形成剤をN−アリルイミドジスルホン酸リチウム29.3g(128mモル)にしたこと、及び該N−アリルイミドジスルホン酸リチウムをDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−30に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−30において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bq)である。
[実施例1−31]
錯体中心形成剤(BCl)の調製時に使用する金属フッ素化物をフッ化カリウム16.8g(290mモル)にし、使用する配位子形成剤をN−アリルイミドジスルホン酸カリウム37.6g(128mモル)にしたこと、及び該N−アリルイミドジスルホン酸カリウムをDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−31に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−31において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bq)である。
[実施例1−32]
配位子形成剤をN,N−ジメチルグリシンリチウム14.0g(128mモル)にしたこと、及び該N,N−ジメチルグリシンリチウムをDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−32に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−32において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Br)である。
[実施例1−33]
配位子形成剤をN−メチルグリシンリチウム12.2g(128mモル)にしたこと、及び該N−メチルグリシンリチウムをDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−33に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−33において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bt)である。
[実施例1−34]
配位子形成剤をN,N’−ジメチルオキサミド14.9g(128mモル)にしたこと、及び該N,N’−ジメチルオキサミドをDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例1−34に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−34において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bv)である。
[実施例1−35]
実施例1−35は、錯体中心形成剤として、ハロゲン化ホウ酸化合物(LiBCl)を用いたときの例である。上記[ハロゲン化ホウ酸化合物(LiBCl)の調製]で得たLiBClを含む溶液に対して、DMC45mLに溶解させたジフルオロマロン酸17.9g(128mモル)を加え、室温にて1時間撹拌した。続いて、減圧によって、上記反応において反応液中に生成した塩酸を除去するとともに、該反応液を濃縮した。これにより、実施例1−35に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−35において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bg)である。
[実施例1−36]
実施例1−36は、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行わない場合の例である。実施例1−24で使用したBClF及びBClFを含む溶液に対して、DMC45mLに溶解させたジフルオロマロン酸17.9g(128mモル)を加え、室温にて1時間撹拌した。しかしながら、その後の減圧濃縮を行わなかった。そうすることで、実施例1−36に係るイオン性錯体組成物を得た。実施例1−36において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bg)である。
[比較例1−14]
容積500mLの硝子製容器にDMC150mLを加え、そこに5℃、撹拌下にて15.5g(132mモル)のBClを徐々に導入した。次に、5℃を保ちつつ、ジフルオロマロン酸リチウム20.1g(132mモル)を加えて1時間撹拌を継続した。室温まで昇温させた後、LiF6.8g(264mモル)を加えてさらに1時間撹拌を継続した。これにより、比較例1−14に係るイオン性錯体組成物を得た。比較例1−14において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Bg)である。
[評価]
実施例に係るイオン性錯体組成物に含まれる成分を、F、B−NMRにて分析し、目的となるイオン性錯体の選択率を求めた。結果を表14に示す。
Figure 2016026991
実施例1−24〜実施例1−34から、錯体中心形成剤が、ハロゲン化リン化合物ではなくハロゲン化ホウ素化合物(BCl)であっても、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。また、実施例1−35から、錯体中心形成剤がハロゲン化ホウ酸化合物(LiBCl)であっても、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。
加えて、実施例1−36において、得られた反応液をF、B−NMRにて分析したところ、目的物(1Bg)が96モル%の選択率(BCl基準)で得られていることが確認された。そして、イオン性錯体(1Bg−2)及びLiBFの合計は、4モル%であった。このことから、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行うか否かにかかわらず、目的とするイオン性錯体を好適に回収できるといえる。
しかしながら、実施例1−36では、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行っていないので、液中の酸残留濃度が40,000質量ppm(HF換算)と高かった。一方、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行った場合(基本的に実施例1−24〜1−35。ただし、反応の際に塩酸が副生しない実施例1−27、1−30及び1−32を除く。)、減圧濃縮工程後の液中の酸濃度は、20,000〜30,000質量ppm(HF換算)であった。
このことから、必須ではないが、液中の酸残留濃度を低く抑えられる点で、錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応後に減圧濃縮を行うことが好ましいといえる。
一方、比較例1−14の態様では、目的とするイオン性錯体を実施例ほど好適に回収できない。
<実施例2> 錯体中心形成剤を合成する際に使用する溶媒に含まれる水分量の比較
〔実施例2−1〜2−12〕
Figure 2016026991
実施例2−1〜2−12は、錯体中心形成剤を合成する際に使用する溶媒に含まれる水分量を複数種類にシフトさせたときの例である。
実施例2−1〜2−3は、錯体中心系製剤の中心元素をPとし、錯体中心系製剤を合成する際の溶媒をDMCとし、配位子形成剤を上記化合物(2b)としたときの例であり、上記溶媒に含まれる水分量を100ppm未満、450ppm及び1000ppmの3種類にシフトさせている。実施例2−1〜2−3において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pb)である。
実施例2−4〜2−6は、配位子形成剤を上記化合物(2e)とした点で実施例2−1〜2−3と異なる。実施例2−4〜2−6において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
実施例2−7〜2−9は、錯体中心系製剤を合成する際の溶媒をEMCとした点、及び配位子形成剤を上記化合物(2e)とした点で実施例2−1〜2−3と異なる。実施例2−7〜2−9において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Pe)である。
実施例2−10〜2−12は、錯体中心系製剤の中心元素をBとした点、及び配位子形成剤を上記化合物(2e)とした点で実施例2−1〜2−3と異なる。実施例2−10〜2−12において、目的物となるイオン性錯体は、上記化合物(1Be)である。
[実施例2−1]
含有水分が100質量ppm未満であるDMCを使用し、実施例1−1と同様の手順にて錯体中心形成剤LiPClを調製した。そして、使用する配位子形成剤を3,3,3−トリフルオロ乳酸19.0g(132mモル)にしたこと以外は、実施例1−1と同様の手順にて、実施例2−1に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−2]
錯体中心形成剤LiPClを調製する際に使用したDMCの含有水分が450質量ppmであること以外は、実施例2−1と同様の手順にて、実施例2−2に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−3]
錯体中心形成剤LiPClを調製する際に使用したDMCの含有水分が1000質量ppm(汎用グレード、未脱水品)であること以外は、実施例2−1と同様の手順にて、実施例2−3に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−4]
含有水分が100質量ppm未満であるDMCを使用し、実施例1−1と同様の手順にて錯体中心形成剤LiPClを調製した。そして、実施例1−1と同様の手順にて、実施例2−4に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−5]
錯体中心形成剤LiPClを調製する際に使用したDMCの含有水分が450質量ppmであること以外は、実施例2−4と同様の手順にて、実施例2−5に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−6]
錯体中心形成剤LiPClを調製する際に使用したDMCの含有水分が1000質量ppm(汎用グレード、未脱水品)であること以外は、実施例2−4と同様の手順にて、実施例2−6に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−7]
気体のPClを導入する溶媒として、含有水分が100質量ppm未満であるEMCを使用し、実施例1−14と同様の手順にて錯体中心形成剤PClを調製した。そして、実施例1−14と同様の手順にて、実施例2−7に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−8]
錯体中心形成剤PClを調製する際に使用したEMCの含有水分が450質量ppmであること以外は、実施例2−7と同様の手順にて、実施例2−8に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−9]
錯体中心形成剤PClを調製する際に使用したEMCの含有水分が1000質量ppm(汎用グレード、未脱水品)であること以外は、実施例2−7と同様の手順にて、実施例2−9に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−10]
配位子形成剤をシュウ酸11.5g(128mモル)にしたこと、及び該シュウ酸をDMCに溶解させることなく、BClF、BClFが含まれる溶液に対して、粉末として直接加えたこと以外は、実施例1−24と同様の手順にて、実施例2−10に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−11]
錯体中心形成剤BClを調製する際に使用したDMCの含有水分が450質量ppmであること以外は、実施例2−10と同様の手順にて、実施例2−11に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例2−12]
錯体中心形成剤BClを調製する際に使用したDMCの含有水分が1000質量ppm(汎用グレード、未脱水品)であること以外は、実施例2−10と同様の手順にて、実施例2−12に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
(実施例2−1〜2−6)
実施例2−1〜2−6に係るイオン性錯体組成物に対して溶媒DMCの留去を行い、濃度約45質量%まで濃縮した後、ろ過にて不溶解物を取り除いて濃縮液を得た。そして、この濃縮液中に溶存する塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表16の「貧溶媒添加前」欄に示す。なお、蛍光X線にて測定した塩素濃度の値は、目的物のイオン性錯体を基準とした値である。
続いて、濃縮液50gに対して12倍量の貧溶媒CHCl(水分50質量ppm)を添加し、液温25度にて3時間撹拌した。そして、析出した固体をろ過にて回収した。得られた精製品に含まれる塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表16の「貧溶媒添加後」欄に示す。
なお、上記ろ過で分離したろ液(母液)には、目的物となるイオン性錯体よりもDMCに対する溶解度が低いLiPOが含まれていた。また、実施例2−4〜2−6のろ液(母液)には、目的物となるイオン性錯体よりもDMCに対する溶解度が低い2配位のイオン性錯体(1Pe−2)がさらに含まれていた。
(実施例2−7〜2−9)
実施例2−7〜2−9に係るイオン性錯体組成物に対して溶媒EMCの留去を行い、濃度約45質量%まで濃縮した後、ろ過にて不溶解物を取り除いて濃縮液を得た。そして、この濃縮液中に溶存する塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表16の「貧溶媒添加前」欄に示す。
続いて、濃縮液50gに対して12倍量の貧溶媒CHCl(水分50質量ppm)を添加し、液温25度にて3時間撹拌した。そして、析出した固体をろ過にて回収した。得られた精製品に含まれる塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表16の「貧溶媒添加後」欄に示す。
なお、上記ろ過で分離したろ液(母液)には、目的物となるイオン性錯体よりもEMCに対する溶解度が低いLiPO及び2配位のイオン性錯体(1Pe−2)が含まれていた。
Figure 2016026991
(実施例2−10〜2−12)
実施例2−10〜2−12に係るイオン性錯体組成物の錯体中心はBである。この場合、反応液の溶媒を留去した濃縮液を冷却すれば、濃縮液に貧溶媒を加えることなく、イオン性錯体の結晶が析出する。この点で、錯体中心がBの錯体は、錯体中心がPの錯体とは異なる。
実施例2−10〜2−12に係るイオン性錯体組成物に対して溶媒DMCの留去を行い、濃度約40質量%まで濃縮した後、ろ過にて不溶解物を取り除いて濃縮液を得た。そして、この濃縮液中に溶存する塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表17の「冷却前」欄に示す。
続いて、濃縮液を5℃まで冷却した後、撹拌を3時間継続させた。そして、析出した固体をろ過にて回収した。得られた精製品に含まれる塩素濃度を蛍光X線にて測定した。結果を表17の「冷却後」欄に示す。
Figure 2016026991
(実施例2−1〜2−9についてのまとめ)
LiPClの調製に使用する溶媒(DMC、EMC等)に含まれる水分が500質量ppm以下である場合、濃縮液に貧溶媒を加えることによる精製を1回行うだけで、イオン性錯体組成物(1回精製品)に含まれる残留塩素濃度を500質量ppm以下にすることができる(実施例2−1、2−2、2−4、2−5、2−7及び2−8)。該残留塩素濃度が500質量ppm以下であれば、上記1回精製品を電解液原料として使用した場合、電解液中の塩素濃度を5質量ppm以下にしやすい。電解液中の塩素濃度が5質量ppm以下であれば、不純物による電池性能への影響を問題の無い程度にまで抑えることができるため、電解液原料である1回精製品に対してこれ以上精製工程を繰り返すことを要しない。
一方、LiPClの調製に使用する溶媒に含まれる水分が500質量ppmを超える場合、濃縮液に貧溶媒を加えることによる精製を1回行うだけでは、イオン性錯体組成物(1回精製品)に含まれる残留塩素濃度が500質量ppmを超えてしまう(実施例2−3、2−6及び2−9)。上記1回精製品を電解液原料として使用した場合、電解液中の塩素濃度を5質量ppm以下にし難い。そのため、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が500質量ppm以下になるまで、精製工程をさらに繰り返す必要がある。
上記のとおり、精製工程の回数をできる限り少なくするため、LiPClの調製に使用する溶媒に含まれる水分量は、500質量ppm以下であることが好ましい。
なお、PClも加水分解され易く、加水分解物が残留塩素成分となるため、PClを気体として導入し配位子形成剤と反応させるときに使用する溶媒についてもまた、含有水分量が500質量ppm以下であることが好ましい。
(実施例2−10〜2−12についてのまとめ)
5配位のリン化合物の場合と異なり、3配位のホウ素化合物は、溶媒と安定な付加体(不揮発性)を形成しており、減圧濃縮によってホウ素化合物を除去することは困難である。そのため、減圧濃縮後においても10,000質量ppm以上のClが残留する。しかしながら、再結晶精製時にはその大部分が母液に残留し、容易に除去することが可能である(実施例2−10〜2−12)。
特に、BClの調製に使用するDMC中の水分が500質量ppm以下である場合、イオン性錯体を再結晶化させる精製を1回行うだけで、イオン性錯体組成物(1回精製品)に含まれる残留塩素濃度を500質量ppm以下にすることができる(実施例2−10及び2−11)。該残留塩素濃度が500質量ppm以下であれば、上記1回精製品を電解液原料として使用した場合、電解液中の塩素濃度を5質量ppm以下にしやすい。電解液中の塩素濃度が5質量ppm以下であれば、不純物による電池性能への影響を問題の無い程度にまで抑えることができるため、電解液原料である1回精製品に対してこれ以上精製工程を繰り返すことを要しない。
一方、BClの調製に使用する溶媒に含まれる水分が500質量ppmを超える場合、イオン性錯体を再結晶化させる精製を1回行うだけでは、イオン性錯体組成物(1回精製品)に含まれる残留塩素濃度が500質量ppmを超えてしまう(実施例2−12)。上記1回精製品を電解液原料として使用した場合、電解液中の塩素濃度を5質量ppm以下にし難い。そのため、イオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度が500質量ppm以下になるまで、精製工程をさらに繰り返す必要がある。
<実施例3> 精製条件の比較
〔実施例3−1〜3−62〕
Figure 2016026991
Figure 2016026991
[実施例3−1〜3−9]
(錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応)
実施例1−1と同じ手法にて、LiPCl(Cl:F=2:4)とシュウ酸とを反応させた。LiPClを調製する際、及びLiPCl(Cl:F=2:4)とシュウ酸とを反応させる際に用いた溶媒は、含有水分が100質量ppm未満の炭酸ジメチル(DMC)である。
(減圧濃縮)
続いて、反応液を減圧し、溶媒DMCの留去を行い、濃度約50質量%まで濃縮した後、ろ過にて不溶解物を取り除いて濃縮液を得た。
(精製)
続いて、上記濃縮液50gに対し、含水率が表18に示す量である貧溶媒CHClを、表18に示す質量倍だけ添加し、表18に示す液温にて3時間撹拌した。そして、析出した固体をろ過にて回収し、実施例3−1〜3−9に係るイオン性錯体組成物とした。
[実施例3−10〜3−18]
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−10〜3−18では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCから炭酸エチルメチル(EMC)に置換している。DMCからEMCへの置換は、濃縮後のDMC溶液にその質量の4倍のEMCを加えて再濃縮することを、計2回繰り返すことによって行った。濃縮後の濃度は約50質量%である。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−10〜3−18では、貧溶媒としてCHClを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−10〜3−18に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例3−19〜3−27]
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−19〜3−27では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCからEMCに置換している。置換の手法は、[実施例3−10〜3−18]で説明した手法と同じである。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−19〜3−27では、貧溶媒としてトルエンを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−19〜3−27に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例3−28〜3−35]
実施例3−28以降の条件は、表19に示すとおりである。
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−28〜3−35では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCから酢酸エチル(AcOEt)に置換している。置換の手法は、[実施例3−10〜3−18]で説明した手法と同じである。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−28〜3−35では、貧溶媒としてCHClを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−28〜3−35に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例3−36〜3−44]
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−36〜3−44では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCから酢酸エチル(AcOEt)に置換している。置換の手法は、[実施例3−10〜3−18]で説明した手法と同じである。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−36〜3−44では、貧溶媒としてトルエンを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−36〜3−44に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例3−45〜3−53]
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−45〜3−53では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCからCHCNに置換している。置換の手法は、[実施例3−10〜3−18]で説明した手法と同じである。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−45〜3−53では、貧溶媒としてCHClを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−45〜3−53に係るイオン性錯体組成物を得た。
[実施例3−54〜3−62]
錯体中心形成剤と配位子形成剤との反応条件及び減圧濃縮条件は、実施例3−1〜3−9と同じである。
精製条件について説明する。実施例3−1〜3−9では、主溶媒として、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCと同じ溶媒を用いたが、実施例3−54〜3−62では、錯体中心形成剤と配位子形成剤とを反応する際に使用した溶媒DMCからテトラヒドロフラン(THF)に置換している。置換の手法は、[実施例3−10〜3−18]で説明した手法と同じである。
また、実施例3−1〜3−9では、貧溶媒としてCHClを用いているが、実施例3−54〜3−62では、貧溶媒としてCHClを用いている。
他の条件については、実施例3−1〜3−9と同じ条件にて、実施例3−54〜3−62に係るイオン性錯体組成物を得た。
[評価]
実施例3−1〜3−62に係るイオン性錯体組成物の精製品について、イオン性錯体の純度、回収率及び残留塩素濃度を測定した。イオン性錯体の純度は、F−NMRの分析値から得た。イオン性錯体の回収率は、析出した固体をろ過にて回収し、加熱減圧(30〜50℃、1〜10hPa、3〜6時間)にて乾燥させた後に質量を測定することによって求めた。残留塩素濃度は、蛍光X線にて測定した。結果を表20及び表21に示す。
Figure 2016026991
Figure 2016026991
実施例3−1〜実施例3−62のいずれの態様であっても、精製後のイオン性錯体組成物に含まれる残留塩素濃度は、500質量ppm以下である。このことから、実施例3−1〜実施例3−62に係る精製手法はいずれも好適であることが確認された。
特に、貧溶媒の添加量が、イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して25質量倍以下であると、イオン性錯体の純度が95モル%を超えやすい点で好ましく、20質量倍以下であると、イオン性錯体の純度をより高くしやすい点でより好ましく、15質量倍以下であると、イオン性錯体の純度をさらに高くしやすい点でさらに好ましい。また、貧溶媒の添加量が、イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して0.7質量倍以上であると、イオン性錯体の回収率を高くしやすい点で好ましく、0.9質量倍以上であると、イオン性錯体の回収率をより高くしやすい点でより好ましく、1.1質量倍以上であると、イオン性錯体の回収率をさらに高くしやすい点でさらに好ましい。
また、イオン性錯体を主溶媒に溶解した溶液に貧溶媒を添加した後の液温は、4℃以上45℃以下であれば好適である(実施例3−1〜実施例3−62)。中でも、上記液温が35℃以下であると、イオン性錯体の回収率が60%を超えやすい点で好ましく、25℃以下であると、イオン性錯体の回収率が80%を超えやすい点でより好ましい。
[実施例3−63]
貧溶媒としてCHClではなく、1233zd(シス体)を用いた以外は、それぞれ実施例3−3と同様の操作を行い、同様に評価した。結果を表22に示す。
Figure 2016026991
表22に示すように、貧溶媒として炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィンを用いた場合も良好な精製結果を示した。

Claims (16)

  1. 下記一般式(1)で表される化合物からなる錯体中心形成剤。
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
  2. 下記一般式(1)’で表される化合物にフッ化水素を導入する工程を含む、下記一般式(1)で表される化合物の製造方法。
    b+[M−(Rs+tb− (1)’
    Figure 2016026991
    [一般式(1)及び(1)’において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
  3. 下記一般式(1)で表される化合物を用いて、前記Mを中心元素とし、該中心元素に、オキソ基(=O基)及びチオキシ基(=S基)から選ばれる少なくとも1つの基を有する配位子が環状に結合し、前記中心元素と、前記中心元素を中心とする環状の配位子とを含むイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法。
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
  4. 下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−1)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−1)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法。
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

    [一般式(2−1)において、
    は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。ケイ素系置換基が1級、又は2級の場合のみ、E、X間に直接結合を形成してもよい。
    は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基を表す。E、X間に直接結合を形成する場合、Eは存在しない。
    、Xは、それぞれ独立でO、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。ここで、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでmが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(4)の場合、Rは存在しない。
    、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
    は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
    、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
    kは0又は1(ただし、kが0の場合、qも0)、mは0又は1(ただし、mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
    Figure 2016026991
    [一般式(3−1)において、
    A、F及びMは、一般式(1)で説明したA、F及びMと同じである。
    、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−1)で説明したX、X、Y、Y、R、R、R、Z及びZと同じである。
    aは1又は2であり、oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは一般式(2−1)で説明したものと同じであり、nは1又は2である。]
  5. 下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−2)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−2)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法。
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

    [一般式(2−2)において、
    は、水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の炭化水素基、又は、ケイ素系置換基(トリメチルシリル、トリエチルシリル等)を表す。
    は、O、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。このとき、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる式(7)、式(9)の場合、Rは存在しない。
    、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
    は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
    、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
    Nは窒素である。
    、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
    kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(3−2)において、
    Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
    F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
    、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−2)で説明したX、Y、Y、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
    cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1である。oは2又は4であり、k、m、p、q及びrは、一般式(2−2)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。]
  6. 下記一般式(1)で表される化合物と、下記一般式(2−3)で示される化合物とを有機溶媒中において反応させる反応工程を含み、下記一般式(3−3)で示されるイオン性錯体を製造する、イオン性錯体の製造方法。
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]

    [一般式(2−3)において、
    、R、R、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)、下記一般式(16)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
    Nは窒素である。
    、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。
    は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
    、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
    kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
    mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。同様にkが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(12)〜(16)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(7)、(9)の場合、Rは存在しない。直接結合が二重結合となる下記一般式(12)、(14)の場合、Rは存在しない。
    がCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。]
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(3−3)において、
    Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
    F及びMは、一般式(1)で説明したF及びMと同じである。
    N、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZは、一般式(2−3)で説明したN、Y、Y、R、R、R、R、R、R、Z及びZと同じである。
    dは1〜3である。oは2又は4である。nは1又は2であり、nが1の場合、dは1であり、nが2の場合、dは3である。k、m、p、q及びrは一般式(2−3)で説明したk、m、p、q及びrと同じである。]
  7. 前記有機溶媒は、炭酸エステル類、エステル類、ケトン類、エーテル類、ニトリル類、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類からなる群から選ばれる1種以上であり、
    前記有機溶媒の含有水分量が500質量ppm以下である、請求項4から6のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法。
  8. 前記反応工程の後、反応生成物を減圧濃縮する減圧濃縮工程をさらに含む、請求項4から7のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法。
  9. 前記減圧濃縮工程の後、前記イオン性錯体を溶解する主溶媒よりも溶解度が低い低極性有機溶媒を添加し、前記イオン性錯体を析出させ、その後、固液分離することで、前記主溶媒への溶解度が前記イオン性錯体よりも低い化合物を前記イオン性錯体から分離する精製工程をさらに含む、請求項8に記載のイオン性錯体の製造方法。
  10. 前記主溶媒が、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、及び1,2−ジエトキシエタンからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項9に記載のイオン性錯体の製造方法。
  11. 前記低極性有機溶媒が、エーテル溶媒、炭化水素溶媒、炭素数1又は2の塩素系溶媒、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1つである、請求項9又は10に記載のイオン性錯体の製造方法。
  12. 前記精製工程では、前記低極性有機溶媒を、前記イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して0.5〜30質量倍添加する、請求項9から11のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法。
  13. 前記低極性有機溶媒に含まれる水分が50質量ppm以下である、請求項9から12のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法。
  14. 前記反応工程の後、反応生成物を減圧濃縮する減圧濃縮工程と、
    前記減圧濃縮工程の後、前記イオン性錯体を溶解する主溶媒よりも溶解度が低い低極性有機溶媒を添加し、前記イオン性錯体を析出させ、その後、固液分離することで、前記主溶媒への溶解度が前記イオン性錯体よりも低い化合物を前記イオン性錯体から分離する精製工程とをさらに含み、
    前記主溶媒が、炭酸ジメチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸メチルプロピル、炭酸エチルプロピル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸ブチル、アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、プロピオニトリル、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、1,2−ジメトキシエタン、及び1,2−ジエトキシエタンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
    前記低極性有機溶媒が、炭化水素溶媒、炭素数1又は2の塩素系溶媒、及び炭素数3のヒドロクロロフルオロオレフィンからなる群から選ばれる少なくとも1つであり、
    前記低極性有機溶媒の添加量が、前記イオン性錯体を主溶媒に溶解させた溶液に対して1.5〜16質量倍であり、
    前記イオン性錯体が下記一般式(3−1)’で表される、請求項4に記載のイオン性錯体の製造方法。
    Figure 2016026991
    [下記一般式(3−1)’において、o及びnは、o=2、n=2であるか、又はo=4、n=1である。]
  15. 前記精製工程では、前記低極性有機溶媒の添加開始以降の液温を4〜45℃の範囲内にする、請求項9から13のいずれかに記載のイオン性錯体の製造方法。
  16. 下記一般式(3−1)、下記一般式(3−2)又は下記一般式(3−3)のいずれかで表されるイオン性錯体と、下記Mと同じ元素を含むジフルオロ塩と、下記一般式(1)で表される化合物に由来するフッ素以外の残留ハロゲン化合物とを含有するイオン性錯体組成物。
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    Figure 2016026991
    [一般式(3−1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    、Xは、それぞれ独立でO、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。ここで、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでmが0の場合、XとRは直接結合し、その際は下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、下記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる下記一般式(4)の場合、Rは存在しない。
    、Yはそれぞれ独立でC、又はSを表す。(YがCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。)
    は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。このとき、Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
    、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
    aは1又は2であり、nは1又は2であり、oは2又は4であり、kは0又は1(ただし、kが0の場合、qも0)、mは0又は1(ただし、mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
    Figure 2016026991
    [一般式(3−2)において、
    Dはハロゲンイオン、ヘキサフルオロリン酸アニオン、テトラフルオロホウ酸アニオン、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(フルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、(フルオロメタンスルホニル)(トリフルオロメタンスルホニル)イミドアニオン、ビス(ジフルオロホスホニル)イミドアニオンから選ばれる少なくとも一つである。
    は、O、S、又はNであり、Nの場合、−N(R)−を表す。このとき、Rは炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。また、XがNでkが0の場合、XとRは直接結合し、その際は上記一般式(4)〜(6)のような構造をとることもできる。同様に、mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる式(7)、式(9)の場合、Rは存在しない。
    、Zはそれぞれ独立でO元素又はS元素である。
    Nは窒素である。
    、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、下記一般式(11)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
    kは0又は1(kが0の場合、qも0)、mは0又は1(mが0の場合、rも0)、pは0又は1、qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。
    F、M、X、Y、Y及びRは、一般式(3−1)で説明したF、M、X、Y、Y及びRと同じである。
    cは0又は1であり、nが1の場合、cは0(cが0のときDは存在しない)であり、nが2の場合、cは1である。oは2又は4であり、k、m及びpは、一般式(3−1)で説明したk、m及びpと同じである。qは0〜2、rは0〜2をそれぞれ表す。]
    Figure 2016026991
    [一般式(3−3)において、
    、R、R、Rはそれぞれ独立で炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基であり、炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる。また、上記一般式(11)、下記一般式(16)のようにお互いを含む環状構造を有してもよい。
    は炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基(炭素数が3以上の場合にあっては、分岐鎖あるいは環状構造のものも使用できる)、又は−N(R)−を表す。Rは水素、アルカリ金属、炭素数1〜10の環やヘテロ原子やハロゲン原子を有していてもよい炭化水素基を表す。炭素数が3以上の場合にあっては、Rは分岐鎖あるいは環状構造をとることもできる。
    dは1〜3である。nは1又は2であり、nが1の場合、dは1であり、nが2の場合、dは3である。
    mが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(7)〜(11)のような構造をとることもできる。同様にkが0の場合、N(R)(R)とRは直接結合し、その際は下記一般式(12)〜(16)のような構造をとることもできる。直接結合が二重結合となる上記一般式(7)、(9)の場合、Rは存在しない。直接結合が二重結合となる下記一般式(12)、(14)の場合、Rは存在しない。
    がCの場合、kが1であればqは1であり、kが0であればqは0である。YがCの場合、mが1であればrは1であり、mが0であればrは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、kが1であればqは1又は2であり、kが0であればqは0である。YがSの場合、それに結合するZはOであり、mが1であればrは1又は2であり、mが0であればrは0である。
    その他は、一般式(3−2)で説明したものと同じである。]
    Figure 2016026991
    [一般式(1)において、
    Aは金属イオン、プロトン及びオニウムイオンからなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    Fはフッ素である。
    Mは13族元素(Al、B)、14族元素(Si)及び15族元素(P、As、Sb)からなる群から選ばれる少なくとも1つである。
    はフッ素以外のハロゲンである。
    bは0又は1、sは1〜5、tは1〜5をそれぞれ表す。]
JP2015130614A 2014-07-02 2015-06-30 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法 Pending JP2016026991A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015130614A JP2016026991A (ja) 2014-07-02 2015-06-30 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法
PCT/JP2015/068810 WO2016002771A1 (ja) 2014-07-02 2015-06-30 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014136864 2014-07-02
JP2014136864 2014-07-02
JP2015130614A JP2016026991A (ja) 2014-07-02 2015-06-30 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016026991A true JP2016026991A (ja) 2016-02-18

Family

ID=55019303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015130614A Pending JP2016026991A (ja) 2014-07-02 2015-06-30 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016026991A (ja)
WO (1) WO2016002771A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110204576A (zh) * 2019-07-18 2019-09-06 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟双草酸磷酸锂溶液的制备方法
KR20200094784A (ko) * 2017-12-06 2020-08-07 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 비수전해액 전지용 전해액 및 그것을 사용한 비수전해액 전지

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016027028A (ja) * 2014-07-02 2016-02-18 セントラル硝子株式会社 イオン性錯体、非水電解液電池用電解液、非水電解液電池及びイオン性錯体の合成法
KR102542791B1 (ko) * 2018-03-27 2023-06-14 다이킨 고교 가부시키가이샤 술팜산리튬의 제조 방법 및 신규 술팜산리튬
WO2019188210A1 (ja) 2018-03-27 2019-10-03 ダイキン工業株式会社 電解液、電気化学デバイス、リチウムイオン二次電池及びモジュール
CN108615942A (zh) * 2018-03-30 2018-10-02 惠州市大道新材料科技有限公司 含(氟代)亚甲基二磺酸锂盐及其制备方法和在非水电解液中的应用
CN108822151B (zh) * 2018-06-08 2020-08-04 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种四氟丙二酸磷酸盐的制备方法
CN110858665B (zh) * 2018-08-24 2021-10-01 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种锂离子电池电解液及其应用
CN109180730A (zh) * 2018-08-29 2019-01-11 苏州松湖新能源材料有限公司 一种二氟双草酸磷酸盐的制备方法
CN108912155A (zh) * 2018-08-29 2018-11-30 苏州松湖新能源材料有限公司 一种二氟草酸硼酸盐的制备方法
CN111116659A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 张家港市国泰华荣化工新材料有限公司 一种化合物、电解液及锂离子电池
CN109678898A (zh) * 2019-02-14 2019-04-26 东港华邦科技有限公司 一种二氟草酸硼酸锂的制备方法
US20220223912A1 (en) * 2019-05-23 2022-07-14 Foosung Co., Ltd. Electrolyte additive for secondary battery, preparation method therefor, and electrolyte composition and secondary battery, which comprise additive
CN110240617A (zh) * 2019-06-19 2019-09-17 上海如鲲新材料有限公司 一种二氟二草酸磷酸锂的制备方法
CN112919441B (zh) * 2019-12-06 2022-07-29 江苏国泰超威新材料有限公司 一种联产二氟磷酸锂和二氟二草酸磷酸锂的方法
CN111943969B (zh) * 2020-09-03 2023-03-21 山东海科新源材料科技股份有限公司 一种二氟草酸硼酸锂的制备方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3494344B2 (ja) * 1997-12-08 2004-02-09 セントラル硝子株式会社 ヘキサフルオロリン酸リチウムの製造方法
JP3974012B2 (ja) * 2002-10-21 2007-09-12 セントラル硝子株式会社 電気化学ディバイス用電解質、その電解液または固体電解質並びに電池
US7833660B1 (en) * 2006-09-07 2010-11-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluorohaloborate salts, synthesis and use thereof

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200094784A (ko) * 2017-12-06 2020-08-07 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 비수전해액 전지용 전해액 및 그것을 사용한 비수전해액 전지
US11502335B2 (en) 2017-12-06 2022-11-15 Central Glass Co., Ltd. Electrolyte for non-aqueous electrolyte battery and non-aqueous electrolyte battery using the same
KR102498456B1 (ko) * 2017-12-06 2023-02-09 샌트랄 글래스 컴퍼니 리미티드 비수전해액 전지용 전해액 및 그것을 사용한 비수전해액 전지
CN110204576A (zh) * 2019-07-18 2019-09-06 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟双草酸磷酸锂溶液的制备方法
CN110204576B (zh) * 2019-07-18 2021-09-10 东莞东阳光科研发有限公司 一种二氟双草酸磷酸锂溶液的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016002771A1 (ja) 2016-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016026991A (ja) 錯体中心形成剤、イオン性錯体及びこれらの製造方法
JP6064724B2 (ja) シュウ酸を配位子とする金属錯体精製物及び該金属錯体の非水溶媒精製溶液の製造方法
TWI592362B (zh) Method for producing difluorophosphate
JP5974181B2 (ja) リチウムビス(フルオロスルホニル)イミドの製造方法
JP6443903B1 (ja) ジフルオロリン酸エステルを用いたジフルオロリン酸リチウムの製造方法
JP5600876B2 (ja) 4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法
JP6495041B2 (ja) ジハロリン酸アルカリ金属塩の製造方法およびジフルオロリン酸アルカリ金属塩の製造方法
CN107004906B (zh) 含镁电解液
JP5135926B2 (ja) 4−フルオロ−1,3−ジオキソラン−2−オンの製造方法
WO2021025107A1 (ja) ジフルオロリン酸リチウムの製造方法、ジフルオロリン酸エステルの製造方法、ジフルオロリン酸リチウム、非水電解液の製造方法、及び非水二次電池の製造方法
JP6405745B2 (ja) ジフルオロリン酸リチウムの製造方法
JP6691740B2 (ja) フルオロスルホニルイミド化合物の製造方法
WO2019073755A1 (ja) フルオロスルホン酸リチウムの製造方法
CN104470849A (zh) 二氟磷酸盐的精制方法
KR20080069270A (ko) 리튬이온전지용 전해액의 제조방법 및 이를 사용한리튬이온전지
WO2013172190A1 (ja) イミド酸化合物の製造方法
JP6610701B2 (ja) ジフルオロリン酸リチウムの製造方法
JP6097111B2 (ja) フッ化リチウム粉末の製造方法及び六フッ化リン酸リチウムの製造方法
CN108706565A (zh) 一种二氟磷酸锂的制备方法
WO2016002773A1 (ja) 精製イオン性錯体の製造方法
CN108912155A (zh) 一种二氟草酸硼酸盐的制备方法
WO2016002772A1 (ja) 精製イオン性錯体の製造方法及びイオン性錯体
JP2012232888A (ja) フルオロスルホン酸リチウムの製造方法、およびフルオロスルホン酸リチウム
JP2021091592A (ja) 水素化ポリシラン化合物の製造方法
JP5479697B2 (ja) フッ化ジスルフィド化合物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
AA64 Notification of invalidation of claim of internal priority (with term)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764

Effective date: 20150721

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150805

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180615

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190625

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190809

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200121