离子配合物的合成方法技术

为了合成具有由通式（１）表示的化学结构式的离子金属配合物，在有机溶剂中，在作为反应助剂的含元素周期表第１、２、１３或１４族元素的化合物存在下，使由通式（２）表示的化合物和由通式（３）表示的化合物中至少一种与由通式（４）或通式（５）表示的含卤化合物起反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及离子配合物的合成方法，所述离子配合物用作电化学装置如锂电池、锂离子电池和双电层电容器的支撑盐或添加剂，聚烯烃及类似物的聚合催化剂，或用于有机合成的催化剂。至今，其中路易斯酸和F离子相结合的离子配合物如PF6-、BF4-和AsF6-由于它们的溶解性特性、离子离解性能和对反应的高活性已经用于用途，如电化学装置的支撑盐、聚烯烃及类似物的聚合催化剂、或用于有机合成的催化剂等。在应用范围已经变得多重和多样的情况下，已经在寻找用于每种用途的最佳离子配合物。作为其性能，存在对耐热性、耐水解性、低毒性、可再循环性等的需要。在这种情况下，已发现常规样式的与中心元素简单键接的许多配合物。存在许多合成方法。例如，有可能引述对应于中心元素的元素和具有高离解性能的配体(如碱金属等)的卤化物的脱矿质反应。然而，取决于配体和中心元素的组合，反应性有时较低。还存在许多其中难以自由获得根据设计的配合物的情况(专利出版物1、专利出版物2和专利出版物3)。专利出版物1：日本专利特许公开2002-519352专利出版物2：日本专利特许公开2001-106694专利出版物3：日本专利特许公开2001-354681专利技术概述鉴于这些现有技术的问题，本专利技术人已经进行深入的检验。结果发现了新型配合物的合成方法，其中在含元素周期表第1、2、13或14族元素的化合物存在下在有机溶剂中使用配体和含卤化合物作为原材料进行反应，从而实现了本专利技术。本专利技术提供具有由通式(1)表示的化学结构式的离子金属配合物-->的合成方法，包括：在有机溶剂中，在作为反应助剂的含元素周期表第1、2、13或14族元素的化合物存在下，使由通式(2)表示的化合物和由通式(3)表示的化合物中至少一种与由通式(4)或通式(5)表示的含卤化合物起反应。[化学式1]E3-O-R2    -----(3)Aa+p[(R4)h-M-(R9)m+1]b-    ------(4)(R4)h-M-(R9)m    -----(5)通式(1)-(5)中的符号的定义如下。M表示过渡金属或元素周期表第13、14或15族的元素。Aa+表示金属离子，氢离子或离子。a表示1-3，b表示1-3，p表示b/a，h表示1-5，i表示0-2，j表示0-5，k表示0或1，m表示0-4。h，i和j的总和为3-6。i和j中至少一个一定是1或更大。R1表示C1-C10亚烷基、C1-C10卤化亚烷基、C3-C10亚环烷基、C3-C10卤-->化亚环烷基、C6-C20亚芳基或C6-C20卤化亚芳基，其中这些亚烷基和亚芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按i的数值存在R1可以彼此键接。R2表示C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基、C6-C20卤化芳基或-C(＝O)R3，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按j的数值存在的R2可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，。R3表示卤素、C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基、C6-C20卤化芳基，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按j的数值存在的R3可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，。R4表示卤素、C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基、C6-C20卤化芳基，或X3R5，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按h的数值存在的R4可以彼此键接以形成环或可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，。X1表示O、S、SO3或NR6；X2表示O、S或NR7；X3表示O、S、SO3、CO2或NR8。R5、R6、R7和R8中的每一个独立地表示氢、C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基或C6-C20卤化芳基，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，以复数数值存在的R5，R6、R7和R8可以彼此通过单键或多键键接以形成环或可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，。E1、E2和E3中的每一个独立地表示氢或碱金属。R9中的每一个表示卤素。本专利技术中所使用的烷基、卤化烷基、芳基和卤化芳基包括具有分支和其它官能团如羟基和醚键的那些。详细描述本专利技术已经使容易和有效地合成离子配合物成为可能，所述离子配合物用作电化学装置如锂电池、锂离子电池和双电层电容器的支撑盐或添加剂，聚烯烃及类似物的聚合催化剂，或用于有机合成的催化-->剂。以下，将更详细地描述本专利技术。在此，满足是本专利技术目标的待合成的离子配合物是具有此种结构的离子配合物，即其中无机和有机系列的配体与中心元素键接，其优选是具有由通式(1)表示的结构的离子配合物。该通式中的M是选自过渡金属和元素周期表第13、14或15族元素的元素。它优选是Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Bi、P、As、Sc、Hf和Sb。它更优选是Al、B或P。有可能使用各种元素作为中心的M。在Al、B、V、Ti、Si、Zr、Ge、Sn、Cu、Y、Zn、Ga、Nb、Ta、Sc或Hf的情况下，合成也较容易。另外，在Al、B或P的情况下，它具有就低毒、稳定性和成本、以及合成容易性的所有方面而言的优越特性。Aa+是金属离子、氢离子或离子，优选锂离子、钠离子、钾离子、季烷基铵离子或氢离子。Aa+的具体实例是锂离子，钠离子，钾离子、镁离子、钙离子、钡离子、铯离子、银离子、锌离子、铜离子、钴离子、铁离子、镍离子、锰离子、钛离子、铅离子、铬离子、钒离子、钌离子、钇离子、镧系元素离子、锕系元素离子、四丁基铵离子、四乙基铵离子、四甲基铵离子、三乙基甲基铵离子、三甲基铵离子、三乙基铵离子、吡啶离子、咪唑离子、1，3-乙基甲基咪唑、氢离子、四乙基磷离子、四甲基磷离子、四苯基磷离子、三苯基锍离子、三乙基锍离子、三苯甲基离子等。具体来说，在考虑到电化学装置等的使用的情况下，锂离子、钠离子、钾离子、四烷基铵离子、烷基取代的咪唑离子和氢离子是优选的。阳离子Aa+的价态优选为1-3。如果它大于3，则晶格能量变得较大。因此，存在溶于溶剂变得困难的问题。因此，在需要高溶解度的情况下，它更优选为1。类似地，阴离子的价态b优选为1-3，尤其更优选1。表示阳离子和阴离子的比例的常数p必要地由两者的价态比b/a固定。接下来，解释变成本专利技术中合成的离子配合物的特征的配体的一部分。下面，与M键接的有机或无机部分称作配体。-->通式(1)中的R1是选自C1-C10亚烷基、C1-C10卤化亚烷基、C3-C10亚环烷基、C3-C10卤化亚环烷基、C6-C20亚芳基或C6-C20卤化亚芳基的基团。这些亚烷基和亚芳基可以在它们的结构具有取代基和杂原子。具体来说，当结合中心的M形成螯合环时，形成5-10元环的螯合环是优选的。大于10元的环不是优选的，因为螯合效应会变小。当R1在结构中具有羟基和羧基时，这一部分进一步与中心的M键接也是可能的。特别地，有可能提到其中已经引入卤素、链或环烷基、卤化烷基、芳基、卤化芳基、烯基、卤化烯基、烷氧基、卤化烷氧基、芳氧基、卤化芳氧基、磺酰基、氨基、氰基、羰基、酰基、酰胺基和羟基代替亚烷基和亚芳基上的氢的结构等；和其中已经引入氮，硫和氧代替亚烷基和亚芳基上的碳的结构等。以复数数值存在的R1本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有由通式（１）表示的化学结构式的离子金属配合物的合成方法，包括：在有机溶剂中，在作为反应助剂的含元素周期表第１、２、１３或１４族元素的化合物存在下，使由通式（２）表示的化合物和由通式（３）表示的化合物中至少一种与由通式（４）或通式（５）表示的含卤化合物起反应，［化学式６］＊＊＊其中，Ｍ表示过渡金属或元素周期表第１３、１４或１５族的元素，Ａ↑［ａ＋］表示金属离子，氢离子或鎓离子，ａ表示１－３，ｂ表示１－３，ｐ表示ｂ／ａ，ｈ表示１－５，ｉ表示０－ ２，ｊ表示０－５，ｋ表示０或１，ｍ表示０－４，ｈ，ｉ和ｊ的总和为３－６，ｉ和ｊ中至少一个一定是１或更大，Ｒ↑［１］表示Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］亚烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］卤化亚烷基、Ｃ↓［３］－Ｃ↓［１０］亚环烷基、Ｃ↓［３］－ Ｃ↓［１０］卤化亚环烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］亚芳基或Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］卤化亚芳基，其中这些亚烷基和亚芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按ｉ的数值存在的Ｒ↑［１］可以彼此键接，Ｒ↑［２］表示Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］ 烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］卤化烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］芳基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］卤化芳基或－Ｃ（＝Ｏ）Ｒ↑［３］，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按ｊ的数值存在的Ｒ↑［２］可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，Ｒ↑［３］表示卤素、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］卤化烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］芳基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］卤化芳基，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按ｊ的数值存在的Ｒ↑ ［３］可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，Ｒ↑［４］表示卤素、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］卤化烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］芳基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［２０］卤化芳基，或Ｘ↑［３］Ｒ↑［５］，其中这些烷基和芳 基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按ｈ的数值存在的Ｒ↑［４］可以彼此键接以形成环或可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，Ｘ↑［１］表示Ｏ、Ｓ、ＳＯ↓［３］或ＮＲ↑［６］；Ｘ↑［２］表示Ｏ、Ｓ或ＮＲ↑［７］；Ｘ↑［３］表示Ｏ、Ｓ 、ＳＯ↓［３］、ＣＯ↓［２］或ＮＲ↑［８］，Ｒ↑［５］、Ｒ↑［６］、Ｒ↑［７］和Ｒ↑［８］中的每一个独立地表示氢、Ｃ↓［１］－...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-1-24 015917/2005;JP 2005-9-5 256879/20051.具有由通式(1)表示的化学结构式的离子金属配合物的合成方法，包括：在有机溶剂中，在作为反应助剂的含元素周期表第1、2、13或14族元素的化合物存在下，使由通式(2)表示的化合物和由通式(3)表示的化合物中至少一种与由通式(4)或通式(5)表示的含卤化合物起反应，[化学式6]E3-O-R2                 -----(3)Aa+p[(R4)h-M-(R9)m+1]b- -----(4)(R4)h-M-(R9)m           -----(5)其中，M表示过渡金属或元素周期表第13、14或15族的元素，Aa+表示金属离子，氢离子或离子，-->a表示1-3，b表示1-3，p表示b/a，h表示1-5，i表示0-2，j表示0-5，k表示0或1，m表示0-4，h，i和j的总和为3-6，i和j中至少一个一定是1或更大，R1表示C1-C10亚烷基、C1-C10卤化亚烷基、C3-C10亚环烷基、C3-C10卤化亚环烷基、C6-C20亚芳基或C6-C20卤化亚芳基，其中这些亚烷基和亚芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按i的数值存在的R1可以彼此键接，R2表示C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基、C6-C20卤化芳基或-C(＝O)R3，其中这些烷基和芳基可以在它们的结构中具有取代基和杂原子，按j的数值存在的R2可以与相邻的分子键接，成为聚合物形式，R3表示卤素、C1-C10烷基、C1-C10卤化烷基、C6-C20芳基、C6-C20卤化芳基，其中这些烷基和...

【专利技术属性】
技术研发人员：矶野芳美，辻冈章一，
申请(专利权)人：中央硝子株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]