[發明專利]一種(氟磺酰)(多氟烷氧基磺酰)亞胺的堿金屬鹽及其離子液體

有效

• 申請號: 201310176270.3
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN104151206A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 周志彬;劉成勇;聶進
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C07C307/02
• 分類號: C07C307/02;C07C303/34;H01M10/056
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 夏惠忠

技術領域

本發明屬于有機氟化學和新能源材料領域，具體涉及一種(氟磺酰)(多氟烷氧基磺酰)亞胺堿金屬鹽和離子液體的合成方法，以及制備的離子液體和堿金屬鹽作為電解質材料在鋰二次電池和超級電容器中的應用。?

背景技術：

含氟磺酰亞胺及其堿金屬鹽，特別是鋰鹽，是重要的含氟有機離子化合物。它們在二次鋰(離子)電池、超級電容器、以及鋁電解電容器等能量轉換器件用高性能非水電解質材料、以及新型高效催化劑等領域，均具有重要的應用價值。因此，人們一直都在致力于開展新型含氟磺酰亞胺及其衍生物的合成與應用的研究。?

現有技術中關于不對稱氟磺酰亞胺及其堿金屬鹽的制備主要集中于(氟磺酰)(全氟烷基磺酰)亞胺。其中，關于(氟磺酰)(三氟甲基磺酰)亞胺(H[(FSO₂)(CF₃SO₂)N])的報道最多，其制備的方法主要有：1)由三氟甲基磺酰胺(CF₃SO₂NH₂)與五氯化磷(PCl₅)反應制得三氟甲基磺酰三氯磷腈(CF₃SO₂N＝PCl₃)中間體，進一步與氟磺酸(FSO₃H)反應得到H[(FSO₂)(CF₃SO₂)N]。但是該制備方法存在易生成二亞胺(CF₃SO₂NHSO₂NHSO₂CF₃)，而副產物POCl₃較難通過蒸餾除盡，同時原料FSO₃H腐蝕性極強且價格昂貴等明顯缺點(Inorg.Nucl.Chem.Letters7(1971)171；Acta?Crystallographica?Section?C60(2004)o79；Polyhedron?29(2010)991)。2)改進上述方法，由三氟甲基磺酰三氯磷腈(CF₃SO₂N＝PCl₃)與氯磺酸(ClSO₃H)反應或氯磺酰三氯磷腈((ClSO₂N＝PCl₃))與三氟甲基磺酸(CF₃SO₃H)反應，制得(氯磺酰)(三氟甲基磺酰)亞胺(H[(ClSO₂)(CF₃SO₂)N])，該方法合成H[(ClSO₂)(CF₃SO₂)N]的產率較高，但反應條件較苛刻，步驟繁多(Inorg.Nucl.Chem.Letters7(1971)171；Inorg.Chem.Commun.2(1999)261)。3)通過CF₃SO₂NH₂、SOCl₂和ClSO₃H在回流的條件下反應得到H[(ClSO₂)(CF₃SO₂)N]，隨后用氟化試劑氟化制備得到K[(FSO₂)(CF₃SO₂)N](CN101747243A；Polyhedron29(2010)991)。3)以三氟甲基磺酰胺(CF₃SO₂NH₂)與二氟砜(SO₂F₂)氣體為原料，在弱親核性堿性物質三乙胺((C₂H₅)₃N)催化下，得到H[(FSO₂)(CF₃SO₂)N]。由于SO₂F₂氣體的使用，使該方法反應條件苛刻、操作繁瑣，產物的產率也不高(WO1997/023448)。4)由三氟甲基磺酰胺鉀鹽(CF₃SO₂NHK)與氟磺酸酐(FSO₂)₂O)反應制備，但氟磺酸酐劇毒，因而，不適用于大量制備(JP2005200359)。5)通過氟磺酸(FSO₃H)向三氧化硫(SO₃)中導入三氟甲基磺酰胺(CF₃SO₂NH₂)，但此法的產率不高，同時原料FSO₃H和SO₃等具有較強的腐蝕性(WO2011148961)。?