KR20110122209A

KR20110122209A - 함불소 ｎ-알킬술포닐이미드 화합물 및 그 제조 방법, 그리고 이온성 화합물의 제조 방법

Info

Publication number: KR20110122209A
Application number: KR1020117022634A
Authority: KR
Inventors: 츠네토시 혼다; 히로유키 야츠야나기; 다카시 고니시; 다이스케 다카노
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤; 미쓰비시마테리알덴시카세이가부시키가이샤
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2010-03-31
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: CN102365266B; CN102365266A; KR101316971B1; WO2010113492A1; EP2415758A4; EP2415758B1; EP2415758A1

Abstract

이 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법은, 함불소 술포닐이미드산 또는 함불소 술포닐이미드산염을, 황산디알킬 또는 탄산디알킬에 의해 알킬화함으로써, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 고수율로 안전하게 제조할 수 있게 한다.

Description

함불소 Ｎ-알킬술포닐이미드 화합물 및 그 제조 방법, 그리고 이온성 화합물의 제조 방법{FLUORINE-CONTAINING N-ALKYL SULFONYL IMIDE COMPOUND, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND METHOD OF MANUFACTURING AN IONIC COMPOUND}

본 발명은 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물 및 그 제조 방법, 그리고 이온성 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.

본원은 2009년 3월 31일에 출원된 일본 특허출원 제2009-084284호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

술폰산 유도체인 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드로서, 알킬기가 메틸기 (CH₃) 이고, 퍼플루오로알킬기가 트리플루오로메틸기 (CF₃) 또는 노나플루오로부틸기 (C₄F₉) 인 N-메틸비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 및 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드가 알려져 있다.

N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드의 제조 방법으로는, 하기의 비특허문헌 1 및 비특허문헌 2 가 알려져 있다. 구체적으로, 비특허문헌 1 에는 오르토아세트산트리메틸 (CH₃C(OCH₃)₃) 을 메틸화제로 하여, 비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드산을 메틸화하는 N-메틸비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드의 제조 방법이 개시되어 있다. 비특허문헌 1 에는 퍼플루오로알킬기로서 트리플루오로메틸기 (CF₃) 및 노나플루오로부틸기 (C₄F₉) 가 개시되어 있다.

비특허문헌 2 에는 디아조메탄 (CH₂N₂) 을 메틸화제로 하여, 비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드산을 메틸화하는 N-메틸비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드의 제조 방법이 개시되어 있다. 비특허문헌 2 에는 퍼플루오로알킬기로서 노나플루오로부틸기 (C₄F₉) 가 개시되어 있다.

또한, N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드로서, 알킬기가 메틸기 (CH₃) 및 에틸기 (C₂H₅) 인 N-메틸비스(플루오로술포닐)이미드 및 N-에틸비스(플루오로술포닐)이미드가 알려져 있고, 그 제조 방법으로는 비특허문헌 3 에 기재된 비스(플루오로술포닐)이미드은염과 요오드화알킬의 반응에 의한 방법이 알려져 있다.

CHEM. COMMUN., 2003, 2334-2335 Chemiker-Zeitung, 96. Jahrgang (1972) Nr.10 Inorganic Chemistry, Vol.4, No.10, 1965, 1446-1449

비특허문헌 1 에 개시되어 있는 N-메틸비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드의 제조 방법에서는, 메틸화제인 오르토아세트산트리메틸이 원료인 비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드산에 의해 분해된다는 부반응이 발생하기 때문에, 수율이 낮다는 문제가 있었다. 또, 상기 부반응에 의해 생성되는 디메틸에테르는 가연성이기 때문에, 취급상 특별한 주의가 필요했다.

비특허문헌 2 에 개시되어 있는 N-메틸비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드의 제조 방법에서는, 메틸화제인 디아조메탄이 폭발성을 갖는 기체이기 때문에, 취급상 특별한 주의가 필요했다. 비특허문헌 3 에 개시되어 있는 N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드의 제조 방법은, 원료로서 사용하는 비스(플루오로술포닐)이미드은염이 고가여서, 비용면에서 문제가 있었다.

지금까지 알려진 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은 적어, 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드, 탄소수가 2 이상인 알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드, 및 탄소수가 3 이상인 알킬기를 갖는 N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드가 합성된 사례는 보고되어 있지 않았다.

이온 액체는 특히 전지나 커패시터의 전해질, 반응 용매나 촉매 등으로서 기대되고 있다. 이 이온 액체의 종래의 제조 방법은, 예를 들어 하기 반응식에 나타내는 바와 같이, 함불소 술포닐이미드산의 염과, 이미다졸륨브롬화물염과 같은 제 4 급 아민의 할로겐화물염을 염 교환하는 방법이 일반적이다.

[화학식 1]

그러나, 상기 반응식에 나타내는 바와 같은 종래의 이온 액체의 제조 방법에서는, 목적물인 이온 액체가 염을 용해시키기 때문에, 부생성물인 염 (MX) 을 완전히 제거하는 것은 곤란하였다. 따라서, 종래의 이온 액체의 제조 방법에서는, 이온 액체를 고순도ㆍ고수율로 제조하는 것이 곤란하다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 특히 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기 또는 탄소수 2 이상의 알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드 및 탄소수 3 이상의 알킬기를 갖는 N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 수율이 높고, 취급이 용이한 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 있어서 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물이란, N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드 및 N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드를 의미한다.

또한, 본 발명은 순도 및 수율이 높은 이온성 화합물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 하기 식 (1) 로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 제공한다.

단, 상기 식 (1) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다.

또, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다. 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 있어서, 상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가, 탄소수 2 또는 3 의 퍼플루오로알킬기이어도 된다. 또, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 있어서, 상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이고, R 이 탄소수 2 이상의 알킬기이어도 된다. 또한, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 있어서, 상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가 불소이고, R 이 탄소수 3 이상의 알킬기이어도 된다.

또, 본 발명은 하기 식 (2) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산 또는 하기 식 (3) 으로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을, 하기 식 (4) 로 나타내는 황산디알킬 또는 하기 식 (5) 로 나타내는 탄산디알킬에 의해 알킬화하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법을 제공한다.

단, 상기 식 (2) 및 상기 식 (3) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다. 또, 상기 식 (3) 에 있어서, M 은 Li, Na, K 중 어느 1 종의 원소이다. 또한, 상기 식 (4) 및 상기 식 (5) 에 있어서, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다. 또, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 식 (2) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산 또는 상기 식 (3) 으로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염에 대해 몰비 1 ∼ 50 배의 상기 식 (4) 로 나타내는 황산디알킬 또는 상기 식 (5) 로 나타내는 탄산디알킬을 첨가하여 알킬화해도 된다. 또, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 있어서, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 용해도가 100 g/ℓ 이하인 용매를 첨가하여, 상기 알킬화해도 된다. 또한, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 알킬화를 산성 조건하에서 실시해도 된다. 또한, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 알킬화 후에 물을 첨가하여, 미반응의 상기 황산디알킬을 분해해도 된다. 또, 본 발명은 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물을, 상기 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 의해 알킬화하는 이온성 화합물의 제조 방법을 제공한다. 상기 이온성 화합물의 제조 방법에 있어서, 상기 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물이, 트리알킬아민, 알킬이미다졸, 알킬피리딘, 알킬피롤리딘 또는 알킬피페리딘 등의 제 3 급 아민류이어도 된다.

본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 의하면, 할로겐 및 알칼리 금속 프리인 고순도 이온 액체의 원료로서 기대되는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드 및 N-알킬비스(플루오로술포닐)이미드를 제공할 수 있다.

본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 의하면, 상기 식 (4) 로 나타내는 황산디알킬 또는 상기 식 (5) 로 나타내는 탄산디알킬을 알킬화제로서 사용하기 때문에, 상기 식 (1) 로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 양호한 수율로 제조할 수 있다. 또, 가연성 가스의 사용 및 발생이 없어, 취급상 특별한 주의가 필요 없기 때문에, 취급이 용이한 제조 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 이온성 화합물의 제조 방법에 의하면, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 알킬화제로 하여, 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물을 알킬화하기 때문에, 이미드 아니온과의 이온성 화합물을 한 단계의 반응으로 합성할 수 있다. 또, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은, 할로겐 및 알칼리 금속 프리인 이온 액체의 합성 원료이기 때문에, 고순도 이온 액체를 높은 수율로 제조할 수 있다. 특히, 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드를 원료로 하여 이온성 화합물을 합성했을 때에, 융점이 100 ℃ 이하가 되는 다종류의 이온 액체를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은, 하기 식 (6) 으로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에서 선택된 적어도 1 종의 화합물이다.

단, 상기 식 (6) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다.

또, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다.

상기 식 (6) 으로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 있어서, R 이 탄소수 1 인 메틸기로는, N-메틸비스(플루오로술포닐)이미드 ((FSO₂)₂NCH₃), N-메틸비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 ((CF₃SO₂)₂NCH₃), N-메틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NCH₃), N-메틸비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NCH₃), N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 를 들 수 있다.

여기서, 알킬기 (R) 가 메틸기인 경우에는, 특히 탄소수 2 또는 3 의 퍼플루오로알킬기 (Rf) 인 것은 지금까지 알려져 있지 않았고, 또 이온 액체를 합성하는 원료로서 바람직하다. 즉, N-메틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NCH₃), N-메틸비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NCH₃) 가 특히 바람직하다.

또, 상기 식 (6) 으로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은, Rf 가 탄소수 1 ∼ 4 인 퍼플루오로알킬기이고, 또한 R 이 탄소수 2 이상의 알킬기인 것은 지금까지 알려져 있지 않았고, 또 이온 액체를 합성하는 원료로서 바람직하다. 예를 들어, R 이 탄소수 2 인 에틸기로는, N-에틸비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 ((CF₃SO₂)₂NC₂H₅), N-에틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NC₂H₅), N-에틸비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NC₂H₅), N-에틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NC₂H₅) 를 들 수 있다. 또, R 이 탄소수 3 인 프로필기로는, N-프로필비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드 ((CF₃SO₂)₂NC₃H₇), N-프로필비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NC₃H₇), N-프로필비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NC₃H₇), N-프로필비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NC₃H₇) 를 들 수 있다.

또한, 상기 식 (6) 으로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은, Rf 가 불소이고, 또한 R 이 탄소수 3 이상의 알킬기인 것은 지금까지 알려져 있지 않았고, 또 이온 액체를 합성하는 원료로서 바람직하다. 예를 들어, R 이 탄소수 3 인 프로필기로서, N-프로필비스(플루오로술포닐)이미드 ((FSO₂)₂NC₃H₇), R 이 탄소수 4 인 부틸기로서, N-부틸비스(플루오로술포닐)이미드 ((FSO₂)₂NC₄H₉) 를 들 수 있다.

본 발명에서는, 알킬기 (R) 가 탄소수 1 의 메틸기인 경우에는, 탄소수 2 또는 3 의 퍼플루오로알킬기 (Rf) 로 하고, 또 알킬기 (R) 가 탄소수 2 이상인 경우에는, 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기 (Rf) 로 하고, 알킬기 (R) 가 탄소수 3 이상인 경우에는, 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기 (Rf) 로 함으로써, 지금까지 알려져 있지 않은 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 제공할 수 있다. 또한, 이들을 원료로 하여 한 단계의 반응으로 이온성 화합물을 합성함으로써, 할로겐 및 알칼리 금속 프리인 이온 액체를 얻을 수 있다.

특히, 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드는, 이것을 원료로 하여 이온성 화합물을 합성했을 때에, 융점이 100 ℃ 이하가 되는 다종류의 이온 액체를 얻을 수 있다는 점에서, 할로겐 및 알칼리 금속 프리인 고순도 이온 액체의 원료로서 유용하다.

다음으로, 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다.

본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조법은, 하기 식 (7) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산 또는 하기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을 원료로 하고, 이 함불소 술포닐이미드산 또는 함불소 술포닐이미드산염에 대해 몰비로 1 ∼ 50 배의 하기 식 (9) 로 나타내는 황산디알킬 또는 하기 식 (10) 으로 나타내는 탄산디알킬을 알킬화제로서 첨가하여 알킬화한다.

상기 식 (7) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산을 원료로 하고, 상기 식 (9) 로 나타내는 황산디알킬을 알킬화제로 한 경우에는, 하기 식 (11) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 함불소 N-알킬술포닐이미드와 황산 (H₂SO₄) 이 생성된다.

[화학식 2]

또, 상기 식 (7) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산을 원료로 하고, 상기 식 (10) 으로 나타내는 탄산디알킬을 알킬화제로 한 경우에는, 하기 식 (12) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 함불소 N-알킬술포닐이미드와, 이산화탄소 (CO₂) 및 알코올 (ROH) 이 생성된다.

[화학식 3]

또한, 상기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을 원료로 하고, 상기 식 (9) 로 나타내는 황산디알킬을 알킬화제로 한 경우에는, 하기 식 (13) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 함불소 N-알킬술포닐이미드와 황산염 (M₂SO₄) 이 생성된다.

[화학식 4]

또한, 상기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을 원료로 하고, 상기 식 (10) 으로 나타내는 탄산디알킬을 알킬화제로 한 경우에는, 황산의 존재하와 같은 산성 조건하에서, 하기 식 (14) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 함불소 N-알킬술포닐이미드와, 이산화탄소 (CO₂) 와, 알코올 (ROH) 및 황산염 (M₂SO₄) 이 생성된다.

[화학식 5]

단, 상기 식 (7) 및 상기 식 (8) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다. 즉, 상기 식 (7) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산으로는, 비스(플루오로술포닐)이미드산 ((FSO₂)₂NH), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드산 ((CF₃SO₂)₂NH), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산 ((C₂F₅SO₂)₂NH), 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산 ((C₃F₇SO₂)₂NH), 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 을 들 수 있다.

또, 상기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염으로는, 비스(플루오로술포닐)이미드산염 ((FSO₂)₂NㆍM), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드산염 ((CF₃SO₂)₂NㆍM), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산염 ((C₂F₅SO₂)₂NㆍM), 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산염 ((C₃F₇SO₂)₂NㆍM), 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산염 ((C₄F₉SO₂)₂NㆍM) 을 들 수 있다. 여기서, 상기 식 (8) 에 있어서, M 은 Li, Na, K 중 어느 1 종의 원소이다. 즉, 상기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염은, 보다 구체적으로는, 비스(플루오로술포닐)이미드산리튬 ((FSO₂)₂NㆍLi), 비스(플루오로술포닐)이미드산나트륨 ((FSO₂)₂NㆍNa), 비스(플루오로술포닐)이미드산칼륨 ((FSO₂)₂NㆍK), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드산리튬 ((CF₃SO₂)₂NㆍLi), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드산나트륨 ((CF₃SO₂)₂NㆍNa), 비스(트리플루오로메탄술포닐)이미드산칼륨 ((CF₃SO₂)₂NㆍK), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산리튬 ((C₂F₅SO₂)₂NㆍLi), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산나트륨 ((C₂F₅SO₂)₂NㆍNa), 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산칼륨 ((C₂F₅SO₂)₂NㆍK), 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산리튬 ((C₃F₇SO₂)₂NㆍLi), 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산나트륨 ((C₃F₇SO₂)₂NㆍNa), 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산칼륨 ((C₃F₇SO₂)₂NㆍK), 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산리튬 ((C₄F₉SO₂)₂NㆍLi), 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산나트륨 ((C₄F₉SO₂)₂NㆍNa), 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산칼륨 ((C₄F₉SO₂)₂NㆍK) 을 들 수 있다.

또, 상기 식 (9) 및 상기 식 (10) 에 있어서, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다. 즉, 상기 식 (9) 로 나타내는 황산디알킬로는, 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂), 황산디에틸 ((C₂H₅O)₂SO₂), 황산디프로필 ((C₃H₇O)₂SO₂), 황산디부틸 ((C₄H₉O)₂SO₂) 등을 들 수 있다. 또, 상기 식 (10) 으로 나타내는 탄산디알킬로는, 탄산디메틸 ((CH₃O)₂CO), 탄산디에틸 ((C₂H₅O)₂CO), 탄산디프로필 ((C₃H₇O)₂CO), 탄산디부틸 ((C₄H₉O)₂CO) 등을 들 수 있다.

상기 식 (8) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을 원료로 하는 경우, 즉, 상기 식 (13) 및 상기 식 (14) 에 나타내는 경우에는, 산성 조건하에서 알킬화를 실시하는 것이 바람직하다. 이로써, 함불소 술포닐이미드산염의 알킬화 반응을 촉진시킬 수 있다.

본 발명의 일례로서, 상기 식 (7) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산을 원료로 하고, 상기 식 (9) 로 나타내는 황산디알킬을 알킬화제로 한 경우의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.

먼저, 반응 용기 내에 원료인 함불소 술포닐이미드산을 투입하고, 다음으로 알킬화제인 황산디알킬을 원료에 대해 과잉으로 첨가한다. 다음으로, 반응 용기를 약 100 ℃ 정도의 온도로 유지하면서, 1 ∼ 4 시간 정도 교반하면서 알킬화시킨다. 다음으로, 생성물인 함불소 N-알킬술포닐이미드를 여과 분리 등에 의해 단리한다.

상기 알킬화제의 첨가량은, 원료에 대해 몰비로 1 ∼ 50 배로 하는 것이 바람직하다. 알킬화제의 첨가량이 몰비로 1 배 미만이면, 상기 식 (11) 에 나타내는 생성 반응이 충분히 촉진되지 않고, 또 석출되는 생성물의 처리가 곤란해져 바람직하지 않다. 한편, 알킬화제의 첨가량이 몰비로 50 배를 초과하면, 제조 효율이 저하되어, 불필요한 비용이 증대되기 때문에 바람직하지 않다.

이에 대하여, 알킬화제의 첨가량이 상기 범위 내이면, 상기 식 (11) 에 나타내는 생성 반응이 충분히 촉진된다. 또, 알킬화제인 황산디알킬은, 생성물인 함불소 N-알킬술포닐이미드에 대하여 용해도가 100 g/ℓ 이하인 빈(貧)용매이기 때문에, 본 예와 같이 원료에 대해 몰비로 5 ∼ 30 배의 알킬화제가 첨가된 반응계에서는, 생성물이 반응계에 용해되지 않고 석출된다. 이로써, 반응계로부터 생성물의 분리가 용이해짐과 함께, 또한 상기 식 (11) 에 나타내는 생성 반응을 촉진시킬 수 있게 된다. 따라서, 함불소 N-알킬술포닐이미드를 양호한 수율로 제조할 수 있다.

또, 반응 온도는 0 ∼ 200 ℃ 의 범위가 바람직하고, 50 ∼ 150 ℃ 의 범위가 보다 바람직하다.

또, 반응 시간은 0.5 ∼ 200 시간의 범위가 바람직하고, 1 ∼ 50 시간의 범위가 보다 바람직하다.

또, 생성물의 반응계로부터의 분리 방법은, 상기 식 (6) 에 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드에 있어서, Rf 가 탄소수 2 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이고, 또한 R 이 탄소수 1 의 메틸기인 경우에는, 생성물이 고체로서 반응계로부터 석출되기 때문에, 여과에 의해 용이하게 단리할 수 있다.

한편, Rf 가 탄소수 4 의 퍼플루오로부틸기이고, 또한 R 이 탄소수 2 의 에틸기인 경우에는, 생성물은 액체이기 때문에, 반응계로부터 분액함으로써 단리할 수 있다.

또, 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법의 다른 예로서, 생성물인 함불소 N-알킬술포닐이미드에 대한 빈용매를 반응계에 첨가해도 된다. 이 경우, 생성물에 대한 빈용매로서, 함불소 N-알킬술포닐이미드의 용해도가 100 g/ℓ 이하의 용매인 것이 바람직하고, 10 g/ℓ 이하의 용매인 것이 보다 바람직하다. 구체적으로 생성물에 대한 빈용매로는, 아세토니트릴 (CH₃CN), 디메틸술폭사이드 (CH₃SO) 등의 비프로톤성 극성 용매나 클로로포름 (CHCl₃) 등의 염소계 용매 등을 들 수 있다.

본 예와 같이, 함불소 N-알킬술포닐이미드의 용해도가 100 g/ℓ 이하인 빈용매를 반응계에 첨가함으로써, 생성물이 반응계에 용해되지 않고 석출되기 때문에, 반응계로부터 생성물의 분리가 용이해지고, 또한 상기 식 (11) 에 나타내는 생성 반응을 촉진시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법의 다른 예로서, 상기 식 (11) ∼ (14) 에 나타내는 생성 반응 후에 반응계에 물을 첨가하여, 미반응의 알킬화제를 분해한 후에 생성물을 단리해도 된다. 생성 반응 후의 반응계에 물을 첨가하면, 하기 식 (15) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응에 의해, 미반응의 알킬화제인 황산디알킬이 분해되어, 알코올 및 황산이 생성된다.

[화학식 6]

상기 식 (6) 에 있어서, Rf 가 불소 또는 탄소수 1 혹은 2 의 퍼플루오로알킬기인 경우에는, 생성물인 함불소 N-알킬술포닐이미드가 반응계에 잔존하는 황산디알킬에 대하여 용해성이 있기 때문에, 반응계로부터의 분리가 곤란해져, 수율이 저하된다.

그러나, 상기와 같이 생성물의 반응계로부터의 분리가 곤란한 경우라 하더라도, 본 예와 같이, 반응 후에 물을 첨가하여 미반응의 황산디알킬 또는 탄산디알킬을 분해함으로써, 반응계에 잔존하는 황산디알킬 또는 탄산디알킬에 용해되는 생성물을 효과적으로 분리할 수 있다. 또, 반응계에 첨가하는 물은, 생성물인 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드에 대한 빈용매로서도 작용하기 때문에, 반응계로부터 생성물을 효과적으로 석출시킬 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에 의하면, 알킬화제로서 공업 적으로 저렴하게 생산되는 황산디알킬 및 탄산디알킬을 사용하고 있고, 이 알킬화제를 원료에 대해 과잉으로 첨가한다고 하는 간략한 공정에 의해 함불소 N-알킬술포닐이미드를 양호한 수율로 제조할 수 있다. 또, 생성물인 함불소 N-알킬술포닐이미드의 빈용매인 황산디알킬 (또는 탄산디알킬), 아세토니트릴, 물 등을 반응계에 첨가하기 때문에, 생성물의 분리가 용이한 제조 방법이다. 또한, 본 발명의 제조 방법에서는, 상기 식 (11) ∼ (15) 에 나타내는 바와 같이, 목적으로 하는 생성물 이외에 황산, 이산화탄소, 황산염 및 알코올이 생성되지만, 가연 가스 등이 생성되는 경우는 없다. 따라서, 원료 및 생성물에 특별한 주의가 필요 없기 때문에, 취급이 용이한 제조 방법을 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 사용한 이온 액체의 제조 방법에 대하여 이하에 설명한다.

본 발명의 이온 액체의 제조 방법은, 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물을, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 의해 알킬화하는 것을 특징으로 한다.

알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물로는, 트리알킬아민, 알킬이미다졸, 알킬피리딘, 알킬피롤리딘 또는 알킬피페리딘 등의 제 3 급 아민류인 것이 바람직하다. 트리알킬아민으로는, 예를 들어 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민, 디에틸메틸아민 등을 들 수 있다. 또, 알킬이미다졸로는, 메틸이미다졸, 에틸이미다졸, 프로필이미다졸 등을 들 수 있다. 또, 알킬피리딘으로는, 3-메틸피리딘, 3-에틸피리딘 등을 들 수 있다. 또, 알킬피롤리딘으로는, N-메틸피롤리딘, N-에틸피롤리딘 등을 들 수 있다. 또, 알킬피페리딘으로는, N-메틸피페리딘, N-에틸피페리딘 등을 들 수 있다.

알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물로서 제 3 급 아민을 사용한 경우에는, 하기 식 (16) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 이미드 아니온과의 이온성 화합물이 한 단계의 반응으로 합성된다.

[화학식 7]

또, 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물로서 알킬이미다졸을 사용한 경우에는, 하기 식 (17) 에 나타내는 바와 같은 화학 반응이 일어나, 이미드 아니온과의 이온성 화합물이 한 단계의 반응으로 합성된다.

[화학식 8]

알킬화제로서의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물은, 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드가 바람직하다. 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드를 알킬화제로 한 경우, 융점이 100 ℃ 이하가 되는 다종류의 이온 액체를 얻을 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 이온 액체의 제조 방법에 의하면, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 알킬화제로 하여, 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물을 알킬화하는 구성을 가지고 있다. 이 때문에, 이미드 아니온과의 이온성 화합물을 한 단계의 반응으로 합성할 수 있다. 또, N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드는, 할로겐 및 알칼리 금속 프리인 이온 액체의 합성 원료이기 때문에, 고순도 이온 액체를 높은 수율로 제조할 수 있다. 특히, 탄소수 2, 3 의 퍼플루오로알킬기를 갖는 N-알킬비스(퍼플루오로알킬술포닐)이미드를 원료로 하여 이온성 화합물을 합성했을 때에, 융점이 100 ℃ 이하가 되는 다종류의 이온 액체를 얻을 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명의 효과를 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명은 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.

(실시예 1)

먼저, 100 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 20 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 65 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 14 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 4 시간 교반시킨 후, 실온하에서 1 시간 교반시켰다. 다음으로, 반응액을 여과하고, 여과 상의 결정을 아세토니트릴 30 g 으로 세정한 후, 40 ℃ 에서 감압 건조시켰다. 이로써, 생성물로서 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 17 g (수율 83 ％) 을 얻었다.

(실시예 2)

원료에 대한 알킬화제의 첨가량을 몰비로 1 배로 한 것 외에는 실시예 1 과 동일하게 반응을 실시한 결과, 생성물로서 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 15 g (수율 75 ％) 을 얻었다.

(실시예 3)

원료 및 알킬화제에, 추가로 아세토니트릴을 10 g 첨가한 것 외에는 실시예 2 와 동일하게 반응을 실시한 결과, 생성물로서 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 18 g (수율 88 ％) 을 얻었다.

(실시예 4)

먼저, 500 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 100 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디에틸 ((C₂H₅O)₂SO₂) 265 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 10 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 20 시간 교반시켰다. 다음으로, 1 ℓ 의 플라스크에 물 550 g 을 주입하고, 이어서 반응액을 투입하고, 플라스크 내의 온도를 40 ℃ 로 유지하면서 20 시간 교반시켰다. 이와 같이 잉여의 황산디에틸을 분해시킨 후, 분액함으로써, 생성물로서 N-에틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NC₂H₅) 99 g (수율 94 ％) 을 얻었다.

(실시예 5)

먼저, 50 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드산 ((C₃F₇SO₂)₂NH) 5 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 20 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 15 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 20 시간 교반시킨 후, 실온하에서 1 시간 교반시켰다. 다음으로, 실시예 4 와 동일한 처리를 실시하여, 생성물로서 N-메틸비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NCH₃) 4.7 g (수율 92 ％) 을 얻었다.

(실시예 6)

먼저, 50 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드산 ((C₂F₅SO₂)₂NH) 5 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 20 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 15 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 20 시간 교반시킨 후, 감압 증류를 실시하여 증류물 5 g 을 얻었다. 다음으로, 실시예 4 와 동일한 처리를 실시하여, 생성물로서 N-메틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NCH₃) 4.9 g (수율 95 ％) 을 얻었다.

(실시예 7)

먼저, 100 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 3.0 g 을 주입하고, 알킬화제로서 탄산디메틸 ((CH₃O)₂CO) 14.0 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 30 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 90 ℃ 로 유지하면서 6 시간 교반시켰다. 계속해서, 반응액을 농축시켜, N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 2.5 g (수율 83 ％) 을 얻었다.

(실시예 8)

먼저, 300 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드칼륨 ((C₂F₅SO₂)₂NK) 10.0 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 45.1 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 15 배였다. 다음으로, 진한 황산 2.3 g 을 첨가하고, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 20 시간 교반시켰다. 계속해서, 물 200 g 을 첨가하고 50 ℃ 에서 2 시간 교반한 후, 실온에서 냉각시켜 여과를 실시하여, N-메틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NCH₃) 8.5 g (수율 90 ％) 을 얻었다.

(실시예 9)

먼저, 300 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드칼륨 ((C₂F₅SO₂)₂NK) 10.0 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 45.1 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 15 배였다. 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 1 시간 교반시킨 결과 반응액 전체가 겔화되었기 때문에, 이후 교반하지 않고 19 시간 유지하였다. 계속해서, 물 200 g 을 첨가하고 50 ℃ 에서 2 시간 교반한 후, 실온에서 냉각시켜 여과를 실시하여, N-메틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NCH₃) 5.2 g (수율 55 ％) 을 얻었다.

(실시예 10) (N-메틸비스(플루오로술포닐)이미드의 합성)

교반자, 냉각관, 온도계를 구비한 100 ㎖ 의 플라스크에, 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 86.4 g (685.5 mmol), 비스(플루오로술포닐)이미드칼륨 ((FSO₂)₂NK) 10.0 g (45.7 mmol), 디옥산 (O(CH₂CH₂)₂O) 4.0 g (45.7 mmol) 을 주입하고, 100 ℃ 가열하에서 2 시간 교반하였다. 계속해서, 이온 교환수 150 g 에 쏟아 넣고, 70 ℃ 에서 1 시간 교반하였다. 교반 후, 분액함으로써 목적으로 하는 N-메틸비스(플루오로술포닐)이미드 (하층) 4.0 g (수율 45 ％) 을 얻었다. 또한, 클로로포름을 사용하여 수층 (상층) 을 추출한 후, 용매를 농축시킴으로써 회수 목적물 2.6 g (총수율 74 ％) 을 얻었다.

(실시예 11)

먼저, 100 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드칼륨 ((C₄F₉SO₂)₂NK) 5.0 g 을 주입하고, 알킬화제로서 탄산디메틸 ((CH₃O)₂CO) 21.8 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 30 배였다. 다음으로, 진한 황산 2.4 g 을 첨가하고, 플라스크 내의 온도를 95 ℃ 로 유지하면서 24 시간 교반시켰다. 계속해서, 물 50.0 g 을 첨가하고 50 ℃ 에서 2 시간 교반한 후, 실온으로 냉각시켜 여과를 실시한 후에, 감압 건조를 실시하여, N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 4.0 g (수율 83 ％) 을 얻었다.

(실시예 12) (1-에틸-3-메틸이미다졸륨ㆍ비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드의 합성)

교반자, 냉각관, 온도계를 구비한 50 ㎖ 의 플라스크에, N-에틸비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 ((C₂F₅SO₂)₂NC₂H₅) 35.0 g (85.6 mmol) 를 주입하고, 80 ℃ 가열하에서 메틸이미다졸 7.4 g (90.2 mmol) 을 적하하고, 추가로 75 ℃ 에서 1 시간 교반하였다. 그 후, 100 ℃ 가열하에서 2 ∼ 3 Torr 로 3 시간 진공 건조를 실시하여, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨ㆍ비스(펜타플루오로에탄술포닐)이미드 41.6 g (수율 99 ％) 을 얻었다. 융점은 -3 ∼ -4 ℃ 였다.

(실시예 13) (1-에틸-3-메틸이미다졸륨ㆍ비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드의 합성)

교반자, 냉각관, 온도계를 구비한 50 ㎖ 의 플라스크에, N-에틸비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 ((C₃F₇SO₂)₂NC₂H₅) 40.0 g (78.6 mmol) 을 주입하고, 90 ℃ 가열하에서 메틸이미다졸 6.8 g (82.9 mmol) 을 적하하고, 추가로 95 ℃ 에서 1 시간 교반하였다. 그 후, 100 ℃ 가열하에서 2 ∼ 3 Torr 로 3 시간 진공 건조를 실시하여, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨ㆍ비스(헵타플루오로프로판술포닐)이미드 45.5 g (수율 98 ％) 을 얻었다. 융점은 32 ∼ 33 ℃ 였다.

(비교예 1)

먼저, 100 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 20 g 을 주입하고, 이어서 메틸화제로서 오르토아세트산트리메틸 (CH₃C(OCH₃)₃) 58 g 을 첨가하였다. 또한, 원료에 대한 메틸화제의 첨가량은, 몰비로 14 배였다. 또, 오르토아세트산트리메틸의 첨가와 동시에 디메틸에테르가 발생하였다.

다음으로, 플라스크 내의 온도를 60 ℃ 로 유지하면서 3 시간 환류시킨 후, 반응액의 조성을 ¹H-NMR 및 ¹⁹F-NMR 로 확인한 결과, 생성물 외에 원료인 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 및 아세트산메틸이 확인되었다. 또, 과잉분인 오르토아세트산트리메틸은 모두 소실되어 있어, 아세트산메틸과 디메틸에테르로 분해되어 있었다.

다음으로, 오르토아세트산트리메틸 29 g 을 추가 투입하여 20 시간 환류시킨 후, 아세트산메틸을 감압 증류 제거하였다. 이 농축물에 아세토니트릴 50 g 을 첨가하여 슬러리로 하여 여과하였다. 이로써, 생성물로서 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 8 g (수율 40 ％) 을 얻었다.

(비교예 2)

먼저, 100 ㎖ 의 플라스크에, 원료로서 비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드산 ((C₄F₉SO₂)₂NH) 20 g 을 주입하고, 알킬화제로서 황산디메틸 ((CH₃O)₂SO₂) 2 g 을 첨가하였다. 원료에 대한 알킬화제의 첨가량은, 몰비로 0.5 배였다. 다음으로, 플라스크 내의 온도를 100 ℃ 로 유지하면서 교반하고, 생성물인 N-메틸비스(노나플루오로부탄술포닐)이미드 ((C₄F₉SO₂)₂NCH₃) 의 반응률을 ¹⁹F-NMR 로 추적하였다. 이 결과, 40 시간에 반응률이 25 ％ 에 이른 이후, 반응률의 증가는 확인되지 않았다.

본 발명은 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물 및 그 제조 방법, 그리고 이온성 화합물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법에 의하면, 황산디알킬 또는 탄산디알킬을 알킬화제로서 사용하기 때문에, 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물을 양호한 수율로 제조할 수 있다.

Claims

하기 식 (1) 로 나타내는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물.

단, 상기 식 (1) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다.
또, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다.
제 1 항에 있어서,
상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가, 탄소수 2 또는 3 의 퍼플루오로알킬기인 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물.
제 1 항에 있어서,
상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이고, R 이 탄소수 2 이상의 알킬기인 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물.
제 1 항에 있어서,
상기 식 (1) 로 나타내는 Rf 가 불소이고, R 이 탄소수 3 이상의 알킬기인 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물.
하기 식 (2) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산 또는 하기 식 (3) 으로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염을, 하기 식 (4) 로 나타내는 황산디알킬 또는 하기 식 (5) 로 나타내는 탄산디알킬에 의해 알킬화하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법.

단, 상기 식 (2) 및 상기 식 (3) 에 있어서, Rf 는 불소 또는 탄소수 1 ∼ 4 의 퍼플루오로알킬기이다. 또, 상기 식 (3) 에 있어서, M 은 Li, Na, K 중 어느 1 종의 원소이다. 또한, 상기 식 (4) 및 상기 식 (5) 에 있어서, R 은 탄소수 1 이상의 알킬기이다.
제 5 항에 있어서,
상기 식 (2) 로 나타내는 함불소 술포닐이미드산 또는 상기 식 (3) 으로 나타내는 함불소 술포닐이미드산염에 대해 몰비 1 ∼ 50 배의 상기 식 (4) 로 나타내는 황산디알킬 또는 상기 식 (5) 로 나타내는 탄산디알킬을 첨가하여 알킬화하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 용해도가 100 g/ℓ 이하의 용매를 첨가하여, 상기 알킬화하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬화를 산성 조건하에서 실시하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알킬화 후에 물을 첨가하여, 미반응의 상기 황산디알킬을 분해하는 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물의 제조 방법.
알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물을, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 함불소 N-알킬술포닐이미드 화합물에 의해 알킬화하는 이온성 화합물의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 알킬화되어 카티온을 생성하는 화합물이, 트리알킬아민, 알킬이미다졸, 알킬피리딘, 알킬피롤리딘 또는 알킬피페리딘 등의 제 3 급 아민류인 이온성 화합물의 제조 방법.