(57)【要約】      （修正有）【課題】フルオロスルホニル基を含むイミドの工業規模で実施可能な製造方法の提供。【解決手段】（ＩＩＩ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｆのフルオロ化合物を調製する方法であって、（ａ）式：（ＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｃｌのクロロ化合物を得る第１ステップであって、この第１ステップが式：（Ｉ）Ｒ０−（ＳＯ２）−ＮＨ２のスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応を含み、（ｂ）式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物を得る第２ステップであって、この第２ステップが、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、無水フッ化水素酸との少なくとも１種の有機溶媒中での反応を含むステップとを含み、式中、Ｘは、水素原子または一価のカチオンＭ、Ｒ１は、Ｃｌ、Ｒ０は、ＯＨ、Ｒ２は、Ｆである、方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
式：
（ＩＩＩ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｆ
のフルオロ化合物を調製する方法であって、
（ａ）式：
（ＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得る第１ステップであって、この第１ステップが式：
（Ｉ）Ｒ０−（ＳＯ２）−ＮＨ２
のスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応を含むステップと、
（ｂ）前記式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物を得る第２ステップであって、この第２ステップが、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と、無水フッ化水素酸との少なくとも１種の有機溶媒中での反応を含むステップとを含み、
式中、
Ｘは、水素原子または一価のカチオンＭであり、
Ｒ１は、正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基であり、
Ｒ１がＣｌの場合には、Ｒ０は、ＯＨであり、これ以外の場合は、Ｒ０はＲ１と同じであり、
Ｒ１がＣｌの場合には、Ｒ２は、Ｆであり、これ以外の場合は、Ｒ２はＲ１と同じである、方法。
【請求項２】
Ｒ１が、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、Ｃ２ＨＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ３、Ｃ２Ｈ３Ｆ２、Ｃ２Ｆ５、Ｃ３Ｆ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ５、Ｃ３Ｈ４Ｆ３、Ｃ３ＨＦ６、Ｃ４Ｆ９、Ｃ４Ｈ２Ｆ７、Ｃ４Ｈ４Ｆ５、Ｃ５Ｆ１１、Ｃ３Ｆ６ＯＣＦ３、Ｃ２Ｆ４ＯＣＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２ＯＣＦ３、ＣＦ２ＯＣＦ３、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５、Ｃ８Ｆ１７およびＣ９Ｆ１９から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｍが、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンまたは四級アンモニウムカチオンであり、および好ましくは、Ｍが、リチウムカチオンまたはナトリウムカチオンであり、および特に好ましくは、リチウムカチオンである、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１ステップで使われる硫黄酸が、クロロスルホン酸、硫酸、発煙硫酸およびこれらの混合物から選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１ステップで使われるクロル化剤が、塩化チオニル、塩化オキサリル、五塩化リン、三塩化ホスホニル、三塩化ホスホリルおよびこれらの混合物から選択される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
第１ステップにおけるスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤の反応で触媒が使用され、前記触媒が、好ましくは、メチルアミン、トリエチルアミンもしくはジエチルメチルアミンなどの第三級アミン、またはピリジンおよび２，６−ルチジンなどのこれらの誘導体から選択され、および／または
前記第１ステップにおける前記スルファミドと、前記硫黄酸および前記クロル化剤との反応が、３０℃から１５０℃の温度で行われ、および／または
前記第１ステップにおける前記スルファミドと、前記硫黄酸および前記クロル化剤との反応が、１から７絶対バールの圧力で行われる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第１ステップで使われる硫黄酸とスルファミドのモル比が、１から５であり、および／または
前記第１ステップで使われる前記クロル化剤と前記スルファミドのモル比が、１から１０である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第２ステップにおける有機溶媒が、１から７０のドナー数、有利には、５から６５のドナー数を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第２ステップにおける有機溶媒が、エステル、ニトリル、ジニトリル、エーテル、ジエーテル、アミンおよびホスフィンおよびこれらの混合物から選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第２ステップの式（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸の反応が、０℃から有機溶媒の沸点、好ましくは、５℃から有機溶媒の沸点の温度で行われ、および／または
前記第２ステップの式（ＩＩ）の前記クロロ化合物と前記無水フッ化水素酸の反応が、０から１６絶対バールの圧力で行われる、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
式（ＩＩ）のクロロ化合物が、第２反応ステップの前に、有機溶媒中に溶解される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
第２ステップの、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、前記（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸との反応に使用される有機溶媒の質量比が、０．００１から１０、好ましくは、０．００５から５であり、および／または
第２ステップの、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と前記無水フッ化水素酸の反応で使われるフッ化水素酸のモル比が、０．０１から０．５、好ましくは、０．０５から０．５である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
第１ステップの、スルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応が、式：
（ＩＩａ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を与え、前記第１ステップがまた、式：
（ＩＩｂ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得るための前記式（ＩＩａ）のクロロ化合物と塩基との反応を含み、式中、Ｍは一価のカチオンである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記塩基が、極性有機溶媒中のアルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、第三級アミンおよびこれらの混合物から選択される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
第２ステップの後で、
（ｃ）好ましくは、アルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物およびこれらの混合物から選択される塩基を添加することにより、式（ＩＩＩ）の化合物を中和する第３のステップを含む、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
第２ステップで得られる式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物が、式：
（ＩＩＩａ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物であり、中和の第３ステップが、前記式（ＩＩＩａ）の化合物の、式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物への変換を可能にし、式中、Ｍは一価のカチオンである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第２ステップの後で、または適用可能な場合には、第３ステップの後で、好ましくは、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物もしくは四級アンモニウムフッ化物、塩化物、カーボネート、水酸化物、スルフェート、クロレート、パークロレート、ニトライトまたはニトレートと接触させることによる、最終ステップのカチオン交換を含む、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＯＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ３ＨＦ６）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ５Ｆ１１）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ６Ｆ１３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ７Ｆ１５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７）（ＳＯ２Ｆ）またはＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ９Ｆ１９）（ＳＯ２Ｆ）および好ましくは、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２を得るための、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
電解質を製造する方法であって、式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ（式中、Ｍは一価のカチオン、Ｒ２は正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基である。）のイミド塩の請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法による調製、およびこれの溶媒中への溶解を含み、前記イミド塩は、好ましくは、リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩である、方法。
【請求項２０】
電池または電池セルを製造する方法であって、請求項１９に記載の電解質の製造およびこの電解質の負極と正極との間への挿入を含む、方法。
【請求項２１】
少なくとも９９．９質量％の式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
のイミド塩を含む組成物であって、式中、Ｍは一価のカチオンであり、Ｒ２は正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基であり、１から５００ｐｐｍの合計フッ化物質量含有量、および／または１から２００ｐｐｍの合計塩化物質量含有量である、組成物。
【請求項２２】
合計フッ化物質量含有量が、１から２５０ｐｐｍでありおよび／または合計塩化物質量含有量が１から１００ｐｐｍである、請求項２１に記載の組成物。
【請求項２３】
２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のニトレートの質量含有量、および／または２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のスルフェートの質量含有量である、請求項２１または２２に記載の組成物。
【請求項２４】
Ｍが、ＬｉまたはＮａまたはＫであり、および／または
Ｒ２が、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、Ｃ２ＨＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ３、Ｃ２Ｈ３Ｆ２、Ｃ２Ｆ５、Ｃ３Ｆ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ５、Ｃ３Ｈ４Ｆ３、Ｃ３ＨＦ６、Ｃ４Ｆ９、Ｃ４Ｈ２Ｆ７、Ｃ４Ｈ４Ｆ５、Ｃ５Ｆ１１、Ｃ３Ｆ６ＯＣＦ３、Ｃ２Ｆ４ＯＣＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２ＯＣＦ３、ＣＦ２ＯＣＦ３、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５、Ｃ８Ｆ１７またはＣ９Ｆ１９であり、Ｆが好ましい、請求項２１から２３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２５】
イミド塩が、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＯＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ３ＨＦ６）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ５Ｆ１１）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ６Ｆ１３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ７Ｆ１５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７）（ＳＯ２Ｆ）またはＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ９Ｆ１９）（ＳＯ２Ｆ）であり、および好ましくは、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２である、請求項２１から２４のいずれか一項に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フルオロスルホニル基を含むイミドを調製するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スルホニルイミド型のアニオンは、これらの非常に低い塩基性のために、電池用無機塩またはスーパーキャパシタ用有機塩の形でのエネルギー貯蔵の分野への使用、イオン液体の分野への使用が増えつつある。電池市場は最大の拡大状況下にあり、電池製造コストの削減が主要課題となっていることから、このタイプのアニオンを合成する安価な大規模製法が必要となっている。
【０００３】
Ｌｉイオン電池の特定の分野では、現在最も広く使用されている塩は、ＬｉＰＦ６であるが、この塩は、限られた熱安定性、加水分解に対する感受性およびこれらの結果としての電池の低い安定性などの多くの欠点がある。近年、ＦＳＯ２−基を有する新規な塩が研究されており、より優れたイオン伝導率および加水分解への耐性などの多くの利点が実証された。これらの塩の１種である、ＬｉＦＳＩ（ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２）は、非常に有利な性質を示し、ＬｉＰＦ６を置き換える良い候補となっている。
【０００４】
ＬｉＦＳＩまたはこれに対応する酸の合成方法に関する記載はわずかしかないが、全てのこれらの方法において、重要なステップがＳ−Ｆ結合の形成ステップであることは明らかである。
【０００５】
記載された最初の合成経路（Ａｐｐｅｌ＆Ｅｉｓｅｎｂａｕｅｒ，Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．９５，２４６−８，１９６２）は、フルオロスルホン酸（ＦＳＯ３Ｈ）と尿素との反応である。しかし、この化合物の腐食性で有毒性の性質のために、この方法を工業化することは可能となっていない。
【０００６】
ＥＰ２４１５７０９は、この経路に基づく方法を記載しており、この特許では、フルオロスルホン酸と尿素との反応生成物が水に溶解され、ビス（フルオロスルホニル）イミドがテトラブチルアンモニウムとの塩の形で沈殿する。この合成経路は、全体収率が非常に低いため、大規模での実現性がない。
【０００７】
別の経路は、ジフルオロスルホキシドをアンモニアと反応させるものである。これに関しては、ＷＯ２０１０／１１３８３５を参照されたい。しかしながら、この方法でも多くの副産物が形成され、費用のかかる精製ステップが必要となる。
【０００８】
別の経路（Ｒｕｆｆ＆Ｌｕｓｔｉｇ，Ｉｎｏｒｇ．Ｓｙｎｔｈ．１９６８，１１，１３８−４３）は、第１の段階で、式（ＣｌＳＯ２）２ＮＨのジクロロ化合物を合成し、その後に、ＡｓＦ３を使って塩素／フッ素交換を行うものである。しかし、この方法は、ＡｓＦ３の高い価格と毒性のために、工業化することができない。
【０００９】
ＷＯ２００２／０５３４９４は、別の経路を記載しており、これは、一価のカチオンのフッ化物を使った（ＣｌＳＯ２）２ＮＨのＣｌ／Ｆ交換からなり、この一価のカチオンは、非プロトン性溶媒中の、アルカリまたはオニウム型（ＮＲ４＋）であってよい。しかし、上記文献によると、反応は極めて遅い。
【００１０】
ＷＯ２００７／０６８８２２の実施例１０は、無水フッ化水素酸（ＨＦ）中でのビス（フルオロスルホニル）イミドの合成について記載している。従って、反応は、１ｇのビス（クロロスルホニル）イミドと４ｇの無水ＨＦを含むオートクレーブ中で、種々の反応温度および時間で行われる。文献は、１３０℃の温度であっても、反応収率は５５％を超えないことを教示している。さらに、不純物の存在により、工業規模での分離が困難になることも教示している。ＨＦを使ったビス（フルオロスルホニル）イミドの合成は不十分であり、従って、塩素／フッ素交換ステップ中にフッ化リチウムの使用が好ましいことが結論付けられた。
【００１１】
ＷＯ２００９／１２３３２８は、アミド硫酸と塩化チオニルとの間の反応、およびその後のクロロスルホン酸との反応でビス（クロロスルホニル）イミドを形成し、次に、フッ素化ステップに供することによるスルホニルイミド化合物の製造について記載している。フッ素化は、ＣｕＦ２、ＺｎＦ２、ＳｎＦ２、ＰｂＦ２またはＢｉＦ３などのフルオロ化合物を使って行われる。しかし、これらのフルオロ化合物は高価であり、この方法の工業規模での利用を困難にしている。
【００１２】
特に、工業規模で実施することができる方法により、スルホニル基（例えば、ＬｉＦＳＩ）を含むイミドを製造するためのニーズがまだ存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】欧州特許第２４１５７０９号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１０／１１３８３５号
【特許文献３】国際公開第２００２／０５３４９４号
【特許文献４】国際公開第２００７／０６８８２２号
【特許文献５】国際公開第２００９／１２３３２８号
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】Ａｐｐｅｌ＆Ｅｉｓｅｎｂａｕｅｒ，Ｃｈｅｍ．Ｂｅｒ．９５，２４６−８，１９６２
【非特許文献２】Ｒｕｆｆ＆Ｌｕｓｔｉｇ，Ｉｎｏｒｇ．Ｓｙｎｔｈ．１９６８，１１，１３８−４３
【発明の概要】
【００１５】
本発明は、第１に、式：
（ＩＩＩ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｆ
のフルオロ化合物を調製する方法に関し、該方法は、
（ａ）式：
（ＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得る第１ステップであって、この第１ステップが式：
（Ｉ）Ｒ０−（ＳＯ２）−ＮＨ２
のスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応を含むステップと、
（ｂ）式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物を得る第２ステップであって、この第２ステップが、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、無水フッ化水素酸との少なくとも１種の有機溶媒中での反応を含むステップとを含み、
式中、
Ｘは、水素原子または一価のカチオンＭであり、
Ｒ１は、正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基であり、
Ｒ１がＣｌの場合には、Ｒ０は、ＯＨであり、これ以外の場合は、Ｒ０はＲ１と同じであり、
Ｒ１がＣｌの場合には、Ｒ２は、Ｆであり、これ以外の場合は、Ｒ２はＲ１と同じである。
【００１６】
一実施形態では、Ｒ１は、Ｃｌ、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、Ｃ２ＨＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ３、Ｃ２Ｈ３Ｆ２、Ｃ２Ｆ５、Ｃ３Ｆ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ５、Ｃ３Ｈ４Ｆ３、Ｃ３ＨＦ６、Ｃ４Ｆ９、Ｃ４Ｈ２Ｆ７、Ｃ４Ｈ４Ｆ５、Ｃ５Ｆ１１、Ｃ３Ｆ６ＯＣＦ３、Ｃ２Ｆ４ＯＣＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２ＯＣＦ３、ＣＦ２ＯＣＦ３、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５、Ｃ８Ｆ１７およびＣ９Ｆ１９から選択される。
【００１７】
一実施形態では、Ｍは、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンまたは四級アンモニウムカチオンであり、好ましくは、Ｍは、リチウムカチオンまたはナトリウムカチオンであり、特に好ましくは、リチウムカチオンである。
【００１８】
一実施形態では、第１ステップで使われる硫黄酸は、クロロスルホン酸、硫酸、発煙硫酸およびこれらの混合物から選択される。
【００１９】
一実施形態では、第１ステップで使われるクロル化剤は、塩化チオニル、塩化オキサリル、五塩化リン、三塩化ホスホニル、三塩化ホスホリルおよびこれらの混合物から選択される。
【００２０】
一実施形態では、
第１ステップにおけるスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤の反応で触媒が使用され、該触媒は、好ましくは、メチルアミン、トリエチルアミンもしくはジエチルメチルアミンなどの第三級アミン、またはピリジンおよび２，６−ルチジンなどのこれの誘導体から選択され、および／または
第１ステップにおけるスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応は、３０℃から１５０℃の温度で行われ、および／または
第１ステップにおけるスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応は、１から７絶対バールの圧力で行われる。
【００２１】
一実施形態では、
第１ステップで使われる硫黄酸とスルファミドとのモル比は、１から５であり、および／または
第１ステップで使われるクロル化剤とスルファミドとのモル比は、１から１０である。
【００２２】
一実施形態では、第２ステップにおける有機溶媒は、１から７０のドナー数、有利には、５から６５のドナー数を有する。
【００２３】
一実施形態では、第２ステップにおける有機溶媒は、エステル、ニトリル、ジニトリル、エーテル、ジエーテル、アミンおよびホスフィンおよびこれらの混合物から選択される。
【００２４】
一実施形態では、
第２ステップの式（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸の反応は、０℃から有機溶媒の沸点、好ましくは、５℃から有機溶媒の沸点の温度で行われ、および／または
第２ステップの式（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸の反応は、０から１６絶対バールの圧力で行われる。
【００２５】
一実施形態では、式（ＩＩ）のクロロ化合物は、第２反応ステップの前に、有機溶媒中に溶解される。
【００２６】
一実施形態では、
第２ステップの、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸との反応に使用される有機溶媒との質量比は、０．００１から１０、好ましくは、０．００５から５であり、および／または
第２ステップの、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、式（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸の反応で使われるフッ化水素酸のモル比は、０．０１から０．５、好ましくは、０．０５から０．５である。
【００２７】
一実施形態では、第１ステップの、スルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応は、式：
（ＩＩａ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を与え、第１ステップはまた、式：
（ＩＩｂ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得るための式（ＩＩａ）のクロロ化合物と塩基との反応を含み、式中、Ｍは一価のカチオンである。
【００２８】
一実施形態では、前記塩基は、極性有機溶媒中のアルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、第三級アミンおよびこれらの混合物から選択される。
【００２９】
一実施形態では、方法は、第２ステップの後に、
（ｃ）好ましくは、アルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物およびこれらの混合物から選択される塩基を添加することにより式（ＩＩＩ）の化合物を中和する第３のステップを含む。
【００３０】
一実施形態では、第２ステップで得られる式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物は、式：
（ＩＩＩａ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物であり、中和の第３ステップは、式（ＩＩＩａ）の化合物の、式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物への変換を可能にし、式中、Ｍは一価のカチオンである。
【００３１】
一実施形態では、方法は、第２ステップの後で、または適用可能な場合には、第３ステップの後で、好ましくは、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物もしくは四級アンモニウムフッ化物、塩化物、カーボネート、水酸化物、スルフェート、クロレート、パークロレート、ニトライトまたはニトレートと接触させることによる、最終ステップのカチオン交換を含む。
【００３２】
一実施形態では、方法により、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＯＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ３ＨＦ６）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ５Ｆ１１）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ６Ｆ１３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ７Ｆ１５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７）（ＳＯ２Ｆ）またはＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ９Ｆ１９）（ＳＯ２Ｆ）が得られ、好ましくは、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２が得られる。
【００３３】
本発明はまた、電解質を製造するための方法に関し、該方法は、式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ（式中、Ｍは一価のカチオン、Ｒ２は正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基である。）のイミド塩の上記方法による調製、およびこれの溶媒中への溶解を含み、前記イミド塩は、好ましくは、リチウム塩またはナトリウム塩である。
【００３４】
本発明はまた、電池または電池セルの製造方法に関し、該方法は、上記方法による電解質の製造およびこの電解質の負極と正極との間への挿入を含む。
【００３５】
本発明はまた、少なくとも９９．９質量％の式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
のイミド塩を含む組成物に関し、式中、Ｍは一価のカチオンであり、Ｒ２は正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基であり、該組成物は、１から５００ｐｐｍの合計フッ化物質量含有量、および／または１から２００ｐｐｍの合計塩化物質量含有量である。
【００３６】
一実施形態では、合計フッ化物質量含有量は１から２５０ｐｐｍおよび／または合計塩化物質量含有量は１から１００ｐｐｍである。
【００３７】
一実施形態では、組成物は、２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のニトレートの質量含有量、および／または２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のスルフェートの質量含有量である。
【００３８】
一実施形態では、
Ｍは、ＬｉまたはＮａであり、および／または
Ｒ２は、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、Ｃ２ＨＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ３、Ｃ２Ｈ３Ｆ２、Ｃ２Ｆ５、Ｃ３Ｆ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ５、Ｃ３Ｈ４Ｆ３、Ｃ３ＨＦ６、Ｃ４Ｆ９、Ｃ４Ｈ２Ｆ７、Ｃ４Ｈ４Ｆ５、Ｃ５Ｆ１１、Ｃ３Ｆ６ＯＣＦ３、Ｃ２Ｆ４ＯＣＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２ＯＣＦ３、ＣＦ２ＯＣＦ３、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５、Ｃ８Ｆ１７またはＣ９Ｆ１９であり、Ｆが好ましい。
【００３９】
一実施形態では、イミド塩は、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ２ＯＣＦ３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ３ＨＦ６）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ５Ｆ１１）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ６Ｆ１３）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ７Ｆ１５）（ＳＯ２Ｆ）、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ８Ｆ１７）（ＳＯ２Ｆ）またはＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ９Ｆ１９）（ＳＯ２Ｆ）であり、好ましくは、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２である。
【００４０】
本発明により、先行技術の欠点を克服することが可能となる。より具体的には、本発明は、スルホニル基を含むイミド（例えば、ＬｉＦＳＩ）を製造する方法を提供し、該方法は、工業規模で、過度のコストを必要とせずに実施することができる。
【００４１】
これは、主に、ビス（スルホニル）イミドクロロ化合物と無水フッ化水素酸との有機溶媒中でのフッ素化反応により実現される。驚くべきことに、このフッ素化反応により、７０％を超える収率が得られることが観察された。
【００４２】
従って、出願者は、ＷＯ２００７／０６８８２２に示された予測を覆したことになる。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以降の説明において、本発明を非制限的に、さらに詳細に記載する。
【００４４】
本発明は、次の少なくとも２つのステップの一般的スキームに従って、少なくとも１つのフルオロスルホニル基を含む化合物を調製することを含む。
（ａ）少なくとも１つのクロロスルホニル基を含む化合物の調製。
（ｂ）ステップ（ａ）由来の化合物のフッ素化。
さらに、場合により、次の第３ステップを想定することができる。
（ｃ）ステップ（ｂ）由来の化合物の中和。
さらに、場合により、第３ステップの後でまたは第２ステップの後で直接に、次の第４ステップを想定することができる。
（ｄ）カチオン交換。
【００４５】
ステップ（ａ）
ステップ（ａ）では、式（Ｉ）Ｒ０−（ＳＯ２）−ＮＨ２のスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤とを反応させて、これにより、式（ＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｃｌのクロロ化合物を得る。
【００４６】
Ｘは、水素原子またはＭで表される一価のカチオンである。
【００４７】
Ｘが水素原子である場合、上記クロロ化合物は、式（ＩＩａ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｃｌの化合物である。
【００４８】
Ｘが一価のカチオンである場合、クロロ化合物は、式（ＩＩｂ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｃｌの塩であり、これは、Ｒ１−（ＳＯ２）−Ｎ−−（ＳＯ２）−Ｃｌ，Ｍ＋と書くこともできる。
【００４９】
アルカリ金属カチオンもしくはアルカリ土類金属カチオンまたは四級アンモニウムカチオンを一価のカチオンとして使用することができる。ナトリウム、特にリチウムが好ましい。
【００５０】
第１ステップの結果として得られたクロロ化合物（ＩＩ）が、式（ＩＩａ）の化合物である場合、スルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応により、直接クロロ化合物を得ることができる。
【００５１】
第１ステップの結果として得られたクロロ化合物（ＩＩ）が、式（ＩＩｂ）の化合物である場合、方法は次の２つの段階で行われる。
【００５２】
第１の段階は、スルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応であり、これにより、式（ＩＩａ）のクロロ化合物を得ることができる。
【００５３】
第２の段階は、塩基を使った反応による、式（ＩＩａ）のクロロ化合物の式（ＩＩｂ）のクロロ化合物への変換である。
【００５４】
全ての場合で、Ｒ１は、正のハメットパラメータσｐを有する電子吸引基である。
【００５５】
Ｒ１は、特にＣｌ、Ｆまたは１から９個の炭素原子を含み、完全にまたは部分的にフッ素で置換されたアルキル基またはアルコキシアルキル基であってよい。このような基の例は、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２Ｆ、Ｃ２ＨＦ４、Ｃ２Ｈ２Ｆ３、Ｃ２Ｈ３Ｆ２、Ｃ２Ｆ５、Ｃ３Ｆ７、Ｃ３Ｈ２Ｆ５、Ｃ３Ｈ４Ｆ３、Ｃ３ＨＦ６、Ｃ４Ｆ９、Ｃ４Ｈ２Ｆ７、Ｃ４Ｈ４Ｆ５、Ｃ５Ｆ１１、Ｃ３Ｆ６ＯＣＦ３、Ｃ２Ｆ４ＯＣＦ３、Ｃ２Ｈ２Ｆ２ＯＣＦ３、ＣＦ２ＯＣＦ３、Ｃ６Ｆ１３、Ｃ７Ｆ１５、Ｃ８Ｆ１７およびＣ９Ｆ１９である。
【００５６】
Ｒ１がＣｌである場合、出発スルファミドは、式（Ｉ’）ＯＨ−（ＳＯ２）−ＮＨ２（Ｒ０はＯＨである。）のアミドスルホン酸である。
【００５７】
Ｒ１が別の基である場合、出発スルファミドは、式（Ｉ”）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＨ２（Ｒ０はＲ１と同じ）である。
【００５８】
反応に使用される硫黄酸は、クロロスルホン酸ＣｌＳＯ３Ｈ、または硫酸もしくは発煙硫酸であってよい。これらの試薬の組み合わせも使用することができる。
【００５９】
反応に使われるクロル化剤は、塩化チオニルＳＯＣｌ２、塩化オキサリル（ＣＯＣｌ）２、五塩化リンＰＣｌ５、三塩化ホスホニルＰＣｌ３および三塩化ホスホリルＰＯＣｌ３から選択することができる。これらの試薬の組み合わせも使用することができる。
【００６０】
例えば、メチルアミン、トリエチルアミンまたはジエチルメチルアミンなどの第三級アミンから選択される触媒を使って反応を加速してもよい。ピリジンまたは２，６−ルチジンなどのこれらの誘導体も同様に使用することができる。硫黄酸とスルファミドとのモル比は、有利には、１から５である。クロル化剤とスルファミドとのモル比は、有利には、硫黄酸がクロロスルホン酸である場合には、１から１０、さらに特に、１から５であり、硫黄酸が硫酸または発煙硫酸である場合には、２から１０である。
【００６１】
反応温度は、有利には３０℃から１５０℃である。反応時間は、有利には１時間から７日である。反応は１絶対バールから７絶対バールの圧力で有利に行うことができる。
【００６２】
反応によりＨＣｌガスの放出およびその他のガスの放出も起こり、これらのガスは、例えば、使用するクロル化剤に応じて、ＣＯ、ＣＯ２またはＳＯ２の場合がある。
【００６３】
発生する可能性のある溶液中の未反応の試薬または分解生成物は、ペンタン、トルエンまたはシクロヘキサンなどの無極性溶媒からの濾過または再結晶による精製ステップにより除去することができる。
【００６４】
式（ＩＩａ）のクロロ化合物から式（ＩＩｂ）のクロロ化合物（塩）への任意の変換反応は、式（ＩＩａ）のクロロ化合物と塩基との反応により行われ、該塩基は、例えば、極性有機溶媒中の、アルカリ金属カーボネートもしくはアルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物またはこれらの混合物、あるいは少なくとも１種の第三級アミンであってよい。
【００６５】
極性有機溶媒としては、特に、アセトニトリル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルおよびこれらの組み合わせを使用することができる。
【００６６】
この反応は、式（ＩＩａ）のクロロ化合物を、例えば、１０−３から１０ｍｏｌ／Ｌの濃度で、有機溶媒中に溶解することにより行うことができる。塩基は液体または固体の形態で添加することができる。塩基／式（ＩＩａ）のクロロ化合物のモル比は、例えば、塩基が水酸化物もしくはアミンの場合には１、または塩基がカーボネートの場合には２である。反応温度は、例えば、−１０℃から４０℃であってよい。
【００６７】
反応終結時には、過剰な塩基は濾別することができ、溶液は蒸発させることができる。
【００６８】
ステップ（ｂ）
ステップ（ｂ）では、ステップ（ａ）の結果得られた式（ＩＩａ）または式（ＩＩｂ）のクロロ化合物がフッ素化され、これにより、式（ＩＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｆのフルオロ化合物が得られる。
【００６９】
フッ素化が式（ＩＩａ）のクロロ化合物を含む場合、得られるフルオロ化合物は、式（ＩＩＩａ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｆの化合物である。
【００７０】
フッ素化が式（ＩＩｂ）のクロロ化合物を含む場合、得られるフルオロ化合物は、式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆの塩であり、これはＲ２−（ＳＯ２）−Ｎ−−（ＳＯ２）−Ｆ，Ｍ＋と書くこともできる。
【００７１】
Ｒ１がＣｌである場合、Ｒ２はＦである。
【００７２】
その他の場合の全てで、上記で定義のように、Ｒ２はＲ１と同じである。
【００７３】
好ましくは、Ｒ２は、Ｆ、ＣＦ３、ＣＨＦ２、ＣＨ２ＦまたはＣＦ２ＯＣＦ３である。Ｒ２がＦであることが特に好ましい。
【００７４】
フッ素化反応では、有機溶媒中の無水フッ化水素酸（ＨＦ）が使われる。
【００７５】
有機溶媒は、好ましくは、１から７０のドナー数、有利には、５から６５のドナー数を有する。溶媒のドナー数は−ΔＨの値であり、ΔＨは、溶媒と五塩化アンチモンとの間の相互作用のエンタルピーである（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｖｏｌ．１３，Ｎｏ．９，１９８４に記載の方法に従って）。特に挙げることができる有機溶媒には、エステル、ニトリルまたはジニトリル、エーテルまたはジエーテル、アミンおよびホスフィンが含まれる。これらの組み合わせも同様に有機溶媒として使用することができる。
【００７６】
酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトニトリル、プロピオニトリル、イソブチロニトリル、グルタロニトリル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、ジエチルイソプロピルアミン、ピリジン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジエチルイソプロピルホスフィンおよびこれらの混合物が特に有機溶媒としての使用に好適である。
【００７７】
無水ＨＦとの反応は、好ましくは、０℃、好ましくは、２０℃から使われる有機溶媒の沸点までの温度で行うことができる。この温度は、５℃、好ましくは、２５℃から有機溶媒の沸点までの温度であるのが有利である。
【００７８】
本発明では、無水ＨＦとの反応ステップは、好ましくは、０から１６絶対バールの圧力で行われる。
【００７９】
式（ＩＩ）のクロロ化合物は、好ましくは、無水ＨＦとの反応ステップの前に、有機溶媒中に溶解される。
【００８０】
式（ＩＩ）のクロロ化合物と有機溶媒の質量比は、好ましくは、０．００１から１０、有利には０．００５から５である。
【００８１】
ＨＦは、好ましくは、気体の形態で反応媒体中に導入される。
【００８２】
式（ＩＩ）のクロロ化合物と、使われるＨＦのモル比は、好ましくは、０．０１から０．５、有利には０．０５から０．５である。
【００８３】
ＨＦとの反応ステップは、閉じた媒体または開放媒体中で行うことができる。
【００８４】
理論に拘束されることを望むものではないが、出願者は、ドナーの有機溶媒の使用により溶媒−ＨＦ錯体を形成できるため、フッ素原子の求核性を高めることができると考えている。このような錯体の使用により、式（ＩＩ）のクロロ化合物の穏やかなフッ素化が可能となり、この結果、疑似開裂反応が回避される。
【００８５】
本発明による方法により、８５％から１００％のフッ素化収率を得ることができ、これは、先行技術の方法に比べて極めて大きな増加を意味する。
【００８６】
フッ素化反応は、ＨＣｌの形成を伴うが、中性のガス（例えば、窒素、ヘリウムまたはアルゴン）を使ってスパージングすることにより、ＨＣｌの大部分を反応媒体から脱気させることができる（過剰ＨＦと全く同様に）。
【００８７】
しかし、残留ＨＦおよび／またはＨＣｌが反応媒質中に溶解する場合もある。ＨＣｌの場合には、作業圧力と温度下では、ＨＣｌは主に気体の形であるために、溶解量は非常に少ない。
【００８８】
ステップ（ｃ）
上記の理由で、ステップ（ｂ）の後で、例えば、好ましくは、４を超えるｐＨを得るために、アルカリ金属カーボネートもしくはアルカリ土類金属カーボネートＭ’ＣＯ３・ｎＨ２Ｏまたはアルカリ金属水酸化物もしくはアルカリ土類金属水酸化物Ｍ’ＯＨ・ｎＨ２Ｏの水溶液を使って、反応媒質が中和されるのが好ましい。上記カーボネートおよび／または水酸化物の混合物を使用することもできる。
【００８９】
上述のＭ’は、一価のアルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンを意味する。
【００９０】
溶媒中に溶解した残留ＨＦおよび／または残留ＨＣｌは、上記カーボネートまたは水酸化物と反応し、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物Ｍ’Ｆ（またはフッ化物Ｍ’Ｆの混合物）、またはそれぞれ、アルカリ金属塩化物もしくはアルカリ土類金属塩化物Ｍ’Ｃｌ（または塩化物Ｍ’Ｃｌの混合物）を形成する。
【００９１】
中和反応は、例えば、選択された塩基の水溶液を加えることにより行うことができる。塩基／式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物のモル比は、例えば、塩基が水酸化物の場合には１から５、または塩基がカーボネートの場合には０．５から５もしくは２から１０であってよい。反応温度は、例えば、−１０℃から４０℃であってよい。
【００９２】
反応終結時には、過剰な塩基は濾別することができ、溶液は蒸発させることができる。このことにより、形成されたフッ化物および塩化物の大部分を除去することができる。
【００９３】
その後、この溶液を有機溶媒で抽出することができ、この溶媒は、例えば、ジクロロメタン、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエンまたはこれらの混合物であってよい。この抽出を数回行って、回収収率を最大にすることができる。
【００９４】
その後、得られた有機相を水で数回抽出し、生成物を精製することができる。次に、有機溶液を蒸発させて、所望のフルオロスルホニル基を含むイミド塩を得ることができる。
【００９５】
こうして得られたイミド塩は、好ましくは、５００ｐｐｍ未満、特に好ましくは、２５０ｐｐｍ未満のフッ化物の質量含有量である。
【００９６】
こうして得られたイミド塩は、好ましくは、２００ｐｐｍ未満、特に好ましくは、１００ｐｐｍ未満の塩化物の質量含有量である。
【００９７】
式（ＩＩＩａ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｆのフルオロ化合物が第２ステップの結果として得られる特定の場合には、上述の中和の第３ステップはまた、この化合物を式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ（ＭはＭ’と同じ）のフルオロ化合物（塩）に変換する方向に導くという点に留意されたい。
【００９８】
ステップ（ｄ）
場合により、カチオン交換のステップを方法の最後に行うことが想定できる。このステップでは、式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆのフルオロ化合物を式（ＩＩＩｃ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ”−（ＳＯ２）−Ｆ（Ｍ”はカチオンを表す。）のフルオロ化合物に変換することができる。
【００９９】
Ｍ”は、特に、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンまたは四級アンモニウムカチオンである。Ｍ”は、例えば、リチウムカチオンまたはナトリウムカチオン、さらに特に、リチウムカチオンであってよい。
【０１００】
このカチオン交換ステップは、式（ＩＩＩｂ）のフルオロ化合物をカチオンＭ”の塩と接触させることにより行われ、該塩は、フッ化物、塩化物、カーボネート、水酸化物、スルフェート、クロレート、パークロレート、ニトライトまたはニトレートであってよい。これらの化合物の組み合わせも使用することができる。
【０１０１】
反応は、例えば、水中でまたは特に、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ニトロメタン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、酢酸エチル、酢酸ブチルおよびこれらの混合物などの極性有機溶媒中で行うことができる。
【０１０２】
反応は、例えば、０℃から使われる有機溶媒の沸点までの温度で行うことができる。
【０１０３】
反応時間は、例えば、１時間から５日であってよい。
【０１０４】
カチオンＭ”の塩とイミド塩のモル比は、０．９から５であってよい。イミド塩の水中または有機溶媒中での濃度は、例えば、０．００１から５ｍｏｌ／Ｌであってよい。
【０１０５】
使われる溶媒が水である特定の場合には、その後に反応媒質を有機溶媒で抽出することができ、該有機溶媒は、特に、ジクロロメタン、アセトニトリル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トルエンまたはこれらの混合物であってよい。この抽出を数回行って、回収収率を最大にすることができる。その後、有機相を蒸発させて式（ＩＩＩｃ）のイミド塩が得られる。
【０１０６】
本発明による方法は、次のイミド塩の製造に特に有利である。ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２、ＬｉＮＳＯ２ＣＦ３ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ２Ｆ５ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２ＣＦ２ＯＣＦ３ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ３ＨＦ６ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ４Ｆ９ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ５Ｆ１１ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ６Ｆ１３ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ７Ｆ１５ＳＯ２Ｆ、ＬｉＮＳＯ２Ｃ８Ｆ１７ＳＯ２ＦおよびＬｉＮＳＯ２Ｃ９Ｆ１９ＳＯ２Ｆ。
【０１０７】
好ましくは、これらの塩は少なくとも９９．５重量％の純度、有利には、少なくとも９９．９重量％の純度で得られる。
【０１０８】
イミド塩中に存在し得るＬｉＣｌ、ＬｉＦまたはＮａＣｌ、ＮａＦおよびＦＳＯ３Ｎａなどの不純物は、好ましくは、それぞれ、１０００ｐｐｍ未満、有利には、５００ｐｐｍ未満である。
【０１０９】
不純物のＦＳＯ３Ｌｉは、５０ｐｐｍ未満、好ましくは、５ｐｐｍ未満の濃度で存在してよい。
【０１１０】
イミド塩中に存在し得るニトレートおよびスルフェートは、有利にはそれぞれ、２５０ｐｐｍ未満、好ましくは、１５０ｐｐｍ未満の質量濃度で存在する。
【０１１１】
上記したように、存在してもよいフッ化物の含量は、好ましくは、５００ｐｐｍ未満、特に好ましくは、２５０ｐｐｍ未満である。
【０１１２】
上記たように、存在してもよい塩化物の含量は、好ましくは、２００ｐｐｍ未満、特に好ましくは、１００ｐｐｍ未満である。
【０１１３】
これらの不純物の濃度は、所望のイミド塩の質量に対する質量濃度である。
【０１１４】
得られたイミド塩は、水および、周期表の１１から１５族および４から６周期（例えば、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｂｉなど）由来のカチオンから形成された塩からなる不純物を本質的に含んでいないのが好ましい。
【０１１５】
これら不純物は、Ｌｉイオン電池またはＮａイオン電池の電気化学的活性の理由で、これらの性能に有害である。
【０１１６】
電解質の調製
上述のように調製されたイミド塩は、該塩を適切な溶媒中に溶解することにより、電解質の調製に使用することができる。
【０１１７】
例えば、文献Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１１，１５８，Ａ７４−８２に記載されているように、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）の体積比５：２：３の混合物に、１ｍｏｌ／ｌの濃度でＬｉＦＳＩを溶解させることができ、このような電解質は非常に良好な伝導率、良好なサイクル安定性および４．２Ｖを超えるアルミニウムの腐食開始電圧を示す。
【０１１８】
その後、この電解質を、それ自体は公知のやり方で、正極と負極との間に配置することによって、電池または電池セルの製造に使用することができる。
【実施例】
【０１１９】
以降の実施例により、限定することなく本発明が説明される。
【０１２０】
［実施例１］
スルファミン酸（１当量、０．５１５ｍｏｌ、５０ｇ）を塩化チオニル（３．７５当量、１．９３ｍｏｌ、２２９．８ｇ）を含む丸底フラスコ中に入れ、９５％の硫酸（１当量、０．５１５ｍｏｌ、５３．１ｇ）を室温で添加する。該混合物を塩化チオニルの還流点で撹拌しながら２４時間維持する。最終的に得られたジクロロ化合物は淡黄色の外観で、残留不溶解スルファミン酸を含む。該混合物を濾過してスルファミン酸（２３．６ｇ）を除去し、その後、減圧下で塩化チオニルを蒸発させる。
【０１２１】
［実施例２］
１当量のスルファミン酸（０．２５ｍｏｌ、２４．２５ｇ）をガラス製の丸底フラスコまたは反応器に添加し、続けて、塩化チオニル（２．７５当量、０．６９ｍｏｌ、８１．９ｇ）を添加する。次に、クロロスルホン酸（２当量、０．５ｍｏｌ、５８．２５ｇ）を極めてゆっくり撹拌しながら室温で加える。該混合物を徐々に塩化チオニルの還流点まで上げ（９０℃の油浴）、連続的に撹拌しながら２４時間還流させる。ガスの放出が観察され、このガスを反応器の出口で水中に捕集する。最終的に丸底フラスコ中に回収された生成物は、わずかにオレンジ色の、発煙性の強い液体である。
【０１２２】
［実施例３］
８００ｍＬのオートクレーブ中で、２８ｇの（ＣｌＳＯ２）２ＮＨを５０ｍＬのアセトニトリルに溶解する。その後、１０ｇのＨＦを加える。次に圧力を０．３４絶対バールにし、温度を１０℃に維持する。閉じた媒体中で反応物の撹拌を１８時間継続する。過剰ＨＦは不活性ガスでフラッシングすることにより除去される。その後、反応媒質は炭酸リチウムで処理される。該溶液を濾過後、蒸発させて、残留物を１９Ｆ  ＮＭＲにより解析する。分析により、８５％の完全フッ素化生成物（ＦＳＯ２）２ＮＬｉ、７．５％のＦＳＯ３Ｌｉおよび７．５％のＦＳＯ２ＮＨ２の存在が示される。これらの最後の２つの生成物は、出発材料の分解中に形成された化合物である。
【０１２３】
［実施例４］
８００ｍＬのオートクレーブ中で、３１．７ｇの（ＣｌＳＯ２）２ＮＨを５０ｍＬのアセトニトリルに溶解する。その後、１０ｇのＨＦを加える。次に圧力を０．７５絶対バールにし、温度を２０℃に維持する。閉じた媒体中で反応物の撹拌を１８時間継続する。過剰ＨＦはポンピングすることにより除去される。その後、反応媒質は炭酸リチウムで処理される。該溶液を濾過後、蒸発させて、残留物を１９Ｆ  ＮＭＲにより解析する。分析により、１００％の完全フッ素化生成物（ＦＳＯ２）２ＮＬｉが示され、また、分解生成物ＦＳＯ３ＬｉおよびＦＳＯ２ＮＨ２の非存在が示される。
【０１２４】
［実施例５］
８００ｍＬのオートクレーブ中で、６１ｇの（ＣｌＳＯ２）２ＮＨを５０ｍＬの１，４−ジオキサンに溶解する。その後、２０ｇのＨＦを加える。次に圧力を２．３絶対バールにし、温度を２５℃に維持する。閉じた媒体中で反応物の撹拌を１８時間継続する。過剰ＨＦはポンピングすることにより除去される。その後、反応媒質は炭酸リチウムで処理される。該溶液を濾過後、蒸発させて、残留物を１９Ｆ  ＮＭＲにより解析する。分析により、１００％の完全フッ素化生成物（ＦＳＯ２）２ＮＬｉが示され、また、分解生成物ＦＳＯ３ＬｉおよびＦＳＯ２ＮＨ２の非存在が示される。
【０１２５】
［実施例６］
８００ｍＬのオートクレーブ中で、６５ｇの（ＣｌＳＯ２）２ＮＨを５０ｍＬの１，４−ジオキサンに溶解する。その後、２０ｇのＨＦを加える。次に圧力を０絶対バールにし、温度を２５℃に維持する。開放媒体中で反応物の撹拌を３時間継続する。過剰ＨＦは不活性ガスでフラッシングすることにより除去される。その後、反応媒質は炭酸リチウムで処理される。該溶液を濾過後、蒸発させて、残留物を１９Ｆ  ＮＭＲにより解析する。分析により、１００％の完全フッ素化生成物（ＦＳＯ２）２ＮＬｉが示され、また、分解生成物ＦＳＯ３ＬｉおよびＦＳＯ２ＮＨ２の非存在が示される。
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月22日(2020.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
式：
（ＩＩＩ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｆ
のフルオロ化合物を調製する方法であって、
（ａ）式：
（ＩＩ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＸ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得る第１ステップであって、この第１ステップが式：
（Ｉ）Ｒ０−（ＳＯ２）−ＮＨ２
のスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応を含むステップと、
（ｂ）前記式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物を得る第２ステップであって、この第２ステップが、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と、無水フッ化水素酸との少なくとも１種の有機溶媒中での反応を含むステップとを含み、
式中、
Ｘは、水素原子または一価のカチオンＭであり、
Ｒ１は、Ｃｌであり、
Ｒ０は、ＯＨであり、
Ｒ２は、Ｆである、方法。
【請求項２】
Ｍが、アルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンまたは四級アンモニウムカチオンであり、および好ましくは、Ｍが、リチウムカチオンまたはナトリウムカチオンであり、および特に好ましくは、リチウムカチオンである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１ステップで使われる硫黄酸が、クロロスルホン酸、硫酸、発煙硫酸およびこれらの混合物から選択される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
第１ステップで使われるクロル化剤が、塩化チオニル、塩化オキサリル、五塩化リン、三塩化ホスホニル、三塩化ホスホリルおよびこれらの混合物から選択される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１ステップにおけるスルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤の反応で触媒が使用され、前記触媒が、好ましくは、メチルアミン、トリエチルアミンもしくはジエチルメチルアミンなどの第三級アミン、またはピリジンおよび２，６−ルチジンなどのこれらの誘導体から選択され、および／または
前記第１ステップにおける前記スルファミドと、前記硫黄酸および前記クロル化剤との反応が、３０℃から１５０℃の温度で行われ、および／または
前記第１ステップにおける前記スルファミドと、前記硫黄酸および前記クロル化剤との反応が、１から７絶対バールの圧力で行われる、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
第１ステップで使われる硫黄酸とスルファミドのモル比が、１から５であり、および／または
前記第１ステップで使われる前記クロル化剤と前記スルファミドのモル比が、１から１０である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
第２ステップにおける有機溶媒が、１から７０のドナー数、有利には、５から６５のドナー数を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
第２ステップにおける有機溶媒が、エステル、ニトリル、ジニトリル、エーテル、ジエーテル、アミンおよびホスフィンおよびこれらの混合物から選択される、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第２ステップの式（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸の反応が、０℃から有機溶媒の沸点、好ましくは、５℃から有機溶媒の沸点の温度で行われ、および／または
前記第２ステップの式（ＩＩ）の前記クロロ化合物と前記無水フッ化水素酸の反応が、０から１６絶対バールの圧力で行われる、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
式（ＩＩ）のクロロ化合物が、第２反応ステップの前に、有機溶媒中に溶解される、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第２ステップの、式（ＩＩ）のクロロ化合物と、前記（ＩＩ）のクロロ化合物と無水フッ化水素酸との反応に使用される有機溶媒の質量比が、０．００１から１０、好ましくは、０．００５から５であり、および／または
第２ステップの、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と、前記式（ＩＩ）のクロロ化合物と前記無水フッ化水素酸の反応で使われるフッ化水素酸のモル比が、０．０１から０．５、好ましくは、０．０５から０．５である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
第１ステップの、スルファミドと、硫黄酸およびクロル化剤との反応が、式：
（ＩＩａ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を与え、前記第１ステップがまた、式：
（ＩＩｂ）Ｒ１−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｃｌ
のクロロ化合物を得るための前記式（ＩＩａ）のクロロ化合物と塩基との反応を含み、式中、Ｍは一価のカチオンである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記塩基が、極性有機溶媒中のアルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物、第三級アミンおよびこれらの混合物から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第２ステップの後で、
（ｃ）好ましくは、アルカリ金属カーボネート、アルカリ土類金属カーボネート、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物およびこれらの混合物から選択される塩基を添加することにより、式（ＩＩＩ）の化合物を中和する第３のステップを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
第２ステップで得られる式（ＩＩＩ）のフルオロ化合物が、式：
（ＩＩＩａ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＨ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物であり、中和の第３ステップが、前記式（ＩＩＩａ）の化合物の、式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
の化合物への変換を可能にし、式中、Ｍは一価のカチオンである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
第２ステップの後で、または適用可能な場合には、第３ステップの後で、好ましくは、アルカリ金属フッ化物もしくはアルカリ土類金属フッ化物もしくは四級アンモニウムフッ化物、塩化物、カーボネート、水酸化物、スルフェート、クロレート、パークロレート、ニトライトまたはニトレートと接触させることによる、最終ステップのカチオン交換を含む、請求項１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２を得るための、請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
電解質を製造する方法であって、式（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ（式中、Ｍは一価のカチオン、Ｒ２はＦである。）のイミド塩の請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法による調製、およびこれの溶媒中への溶解を含み、前記イミド塩は、好ましくは、リチウム塩、ナトリウム塩またはカリウム塩である、方法。
【請求項１９】
電池または電池セルを製造する方法であって、請求項１８に記載の電解質の製造およびこの電解質の負極と正極との間への挿入を含む、方法。
【請求項２０】
少なくとも９９．９質量％の式：
（ＩＩＩｂ）Ｒ２−（ＳＯ２）−ＮＭ−（ＳＯ２）−Ｆ
のイミド塩を含む組成物であって、式中、Ｍは一価のカチオンであり、Ｒ２はＦであり、１から５００ｐｐｍの合計フッ化物質量含有量、および／または１から２００ｐｐｍの合計塩化物質量含有量である、組成物。
【請求項２１】
合計フッ化物質量含有量が、１から２５０ｐｐｍでありおよび／または合計塩化物質量含有量が１から１００ｐｐｍである、請求項２０に記載の組成物。
【請求項２２】
２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のニトレートの質量含有量、および／または２５０ｐｐｍ以下、好ましくは、１５０ｐｐｍ以下のスルフェートの質量含有量である、請求項２０または２１に記載の組成物。
【請求項２３】
Ｍが、ＬｉまたはＮａまたはＫであり、および／または
Ｒ２が、Ｆである、請求項２０から２２のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項２４】
イミド塩が、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｆ）２である、請求項２０から２３のいずれか一項に記載の組成物。
【外国語明細書】
2020100548000001.pdf