制备氟磺酰亚胺盐的反应蒸馏方法与流程

本发明涉及一种用于制备氟磺酰亚胺盐的方法。更具体地，本发明涉及一种用于制备双(氟磺酰基)亚胺锂(lifsi)的方法。

背景技术：

1、氟磺酰亚胺盐是在广泛的领域中有用的化合物，并且用作电解质、用作添加到燃料电池的电解质中的添加剂以及用作选择性吸电子材料等(参见例如，pct的公开的日本翻译号hei 08-511274)。氟磺酰亚胺碱金属盐和各种氟磺酰亚胺鎓盐可以使用碱金属化合物或鎓化合物通过阳离子交换反应来获得。氟磺酰亚胺铵盐可用作用于氟磺酰亚胺碱金属盐和除铵盐之外的氟磺酰亚胺鎓盐的生产中间体。

2、已经提出了用于合成氟磺酰亚胺铵盐的多种方法。

3、例如，zeitschrift fuer chemie(1987-27(6),第227至228页)披露了一种由二(氟磺酰基)亚胺和氨合成二(氟磺酰基)亚胺铵盐的方法。

4、jp 2010-168308(日本触媒株式会社(nippon shokubai co.,ltd.))披露了一种通过以下合成双[二(氟磺酰基)亚胺]鎓盐的方法：使二(氯磺酰基)亚胺与鎓化合物反应获得氯磺酰亚胺鎓盐，并然后使该鎓盐与含有选自由第11族至第15族的元素和第4周期至第6周期的元素(但不包括砷和锑)组成的组的至少一种元素的氟化物反应。对于jp 2010-168308中描述的生产方法中使用的氟化物的所披露的实例包括氟化锌(znf2)、氟化铜(cuf2)和氟化铋(bif2)。这些化合物在常温下都是固体物质。

5、另外，john k.ruff和max lustig,inorg.synth.[无机合成],11,138至140(1968)以及jean'ne m.shreeve等人,inorg.chem.[无机化学],1998,37(24),6295至6303披露了一种使用三氟化砷(asf3)或三氟化锑(sbf3)作为氟化剂由二(氯磺酰基)亚胺直接合成二(氟磺酰基)亚胺的方法。

6、cn 109734061(湖南富邦新材料有限公司(hunan fubang new mat co.,ltd.))披露了一种用于制造二氟磺酰亚胺锂的方法，该方法包括以下操作步骤：

7、获得二氟磺酰亚胺；

8、将二氟磺酰亚胺和碱性锂源在可以与水形成共沸物的非水溶剂中混合并反应，其中该非水溶剂包括吡啶和氯乙醇中的一种或多种，以及通过过滤获得二氟磺酰亚胺锂的粗产物溶液，并且碱性锂源包括lioh、lihco3和li2co3中的一种或多种；

9、将二(氟磺酰基)亚胺锂的粗产物溶液在具有1,000-100pa的真空度和30℃-80℃的温度的环境中在减压下干燥；以及

10、当产物为糊状时，将真空度降低至低于10-2pa并干燥以获得二氟磺酰亚胺锂的粗产物。

11、已知lifsi(双(氟磺酰基)亚胺锂)对水敏感，并且可以反应形成不需要的物质如fso3li和/或fso2nh2，这严重降低了lifsi产品的品质和电化学特性。

12、ep 3170789(日本曹达株式会社(nippon soda co.,ltd.))披露了一种用于生产氟磺酰亚胺盐的方法。然而，在阳离子交换反应期间，氟磺酰基盐无法免受反应溶液中存在的水的影响。

13、ep 2662332(日本曹达株式会社)披露了一种用于生产双(氟磺酰基)亚胺的金属盐或鎓盐的方法，该方法包括使用选自由金属氢氧化物和鎓氢氧化物组成的组的至少一种化合物使双(氟磺酰基)亚胺的铵盐在减压下进行阳离子交换反应。在该反应下，在阳离子交换反应中生成作为副产物的氨，其通过在减压下进行该反应来除去。

14、ep 2977349(日本曹达株式会社)披露了一种用于生产二磺酰胺碱金属盐的方法，该方法包括：

15、使二磺酰胺鎓盐在有机溶剂中进行阳离子交换反应，从而生产二磺酰胺碱金属盐的步骤，以及

16、通过颗粒截留尺寸为0.1μm至10μm的过滤器过滤含有二磺酰胺碱金属盐的有机溶剂溶液以获得滤液的步骤。

17、根据实例，首先使二(氟磺酰基)胺铵与氢氧化锂一水合物在合适的有机溶剂中在回流下反应，然后分离有机相和水相，并在减压下进一步处理有机相以从溶液中除去水分。然后进行过滤，随后进行溶剂蒸发。因此，根据这样的描述，水的除去不与阳离子交换反应同时进行。

18、wo 2021/074142(索尔维公司(solvay sa))披露了一种用于生产双(氟磺酰基)亚胺盐的方法，该方法包括使双(磺酰亚胺)的原料盐在至少包含卤化醇的结晶溶剂中结晶的步骤。该文献在实例3中披露了一种方法，该方法包括将33g nh4fsi晶体溶解在300g碳酸甲乙酯中，并然后添加76g 23wt.％的lioh.h2o水溶液。然后回收有机相，并在20℃下在减压(3毫巴)下通过旋转蒸发器进行浓缩。因此，根据这样的描述，水的除去在阳离子交换反应之后进行。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于制备氟磺酰亚胺盐的有效方法，其中该盐的降解和电化学特性的下降得到抑制。具体地，本发明的目的是提供一种用于制备双(氟磺酰基)亚胺锂(lifsi)的有效方法，其中该盐的降解和电化学特性的下降得到抑制。

2、现在已经发现，这些和其他目的可以通过根据本发明的方法来解决。

3、本发明涉及一种用于制备由下式(i)表示的氟磺酰亚胺盐的方法：

4、

5、其中mn+表示金属阳离子或鎓阳离子，其中该鎓阳离子不是铵阳离子，并且n对应于该金属阳离子或该鎓阳离子的化合价并且为1至4的整数；

6、该方法包括以下步骤：

7、ii)使双(氟磺酰基)亚胺铵(nh4fsi)、优选呈与至少一种溶剂s2的溶剂化物形式，与选自由金属化合物、鎓化合物和有机胺化合物组成的组的化合物(c)在至少一种溶剂s3中反应；以及

8、iii)从该反应溶液中除去存在于该反应溶液中的任何水的至少一部分；

9、其中步骤ii)和iii)同时进行。

10、本发明基于这样的认识，即通过从反应溶液中除去存在于反应溶液中的水，有效地抑制水分引起的氟磺酰亚胺盐的降解和水分引起的氟磺酰亚胺盐的电化学特性的下降。此外，通过从反应溶液中除去存在于反应溶液中的水，可以提高用于合成氟磺酰亚胺盐的方法的产率。

11、附图

12、图1是如实例中披露的方法的方案的示意图。

技术特征：

1.一种用于制备由下式(i)表示的氟磺酰亚胺盐的方法：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，nh4fsi呈与至少一种溶剂s2的溶剂化物的形式。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，呈溶剂化物形式的该nh4fsi盐：

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述溶剂s2选自由环状醚和无环醚组成的组。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括：在步骤ii)之前，制备nh4fsi溶剂化物的步骤i)，该步骤i)包括以下步骤：

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤ii)中，该化合物(c)为锂化合物(c*)，优选选自由以下组成的组：氢氧化锂lioh、氢氧化锂水合物lioh.h2o、碳酸锂li2co3、碳酸氢锂lihco3、氯化锂licl、氟化锂lif、醇盐化合物、烷基锂化合物、乙酸锂ch3cooli和草酸锂li2c2o4。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤iii)中，通过蒸馏从该反应溶液中除去存在于该反应溶液中的任何水的至少一部分。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤iii)中，通过蒸馏从该反应溶液中除去存在于该nh4fsi溶剂化物中的该溶剂s2。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤iii)中，反应温度为约0℃至约100℃。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在步骤iii)中，反应压力为大气压至约0.01毫巴。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该溶剂s1选自由以下组成的组：乙腈、戊腈、己二腈、苯甲腈、甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、2,2,2-三氟乙醇、乙酸正丁酯、乙酸异丙酯及其混合物。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该溶剂s2选自由以下组成的组：二乙醚、二异丙醚、甲基叔丁基醚、二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二氧戊环、1,3-二噁烷、4-甲基-1,3-二噁烷和1,4-二噁烷及其混合物。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该溶剂s3为碳酸甲乙酯(emc)或乙酸正丁酯。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将步骤ii)的该化合物(c)在约0.5小时至约10小时的时间范围内添加到双(氟磺酰基)亚胺铵(nh4fsi)中。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在式(i)中：

16.根据权利要求15所述的方法，其中：

技术总结本发明涉及一种用于制备氟磺酰亚胺盐的方法。更具体地，本发明涉及一种用于制备双(氟磺酰基)亚胺锂(LiFSI)的方法。技术研发人员：D·勒弗朗受保护的技术使用者：法国特种经营公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11