氟代三氟甲基磺酰亚胺的合成的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种使用氣化氨从面化S面代甲基横酷亚胺（即/'xTxsr，其中X为非 氣面化物)生产氣代S氣甲基横酷亚胺(FTFSI)的方法。
【背景技术】
[0002] 氣代S氣甲基横酷亚胺(FTFSI)可用于各种应用，包括电化学装置中的电解质，如 电池和电容W及作为离子液体组件。
[0003] 尽管FTFSI有用，但不存在制备FTFSI的商业生产方法。
[0004] 因此，存在制备高产率FTFSI的简单方法的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的一个方面提供了一种从具有下式的非氣面化=面代甲基横酷亚胺（即， 面化S面代甲基横酷亚胺或XTXSI)化合物生产氣代S氣甲基横酷亚胺(FTFSI)的方法：
[0006] x1-S〇2-NR1-S〇2-C(x2)3
[0007] I
[000引其中，Xi是非氣面化物。
[0009] 每个X2独立地为面化物，和 [0010] Ri为氨、烷基或氮保护基。
[0011] 典型地，本发明的方法包括在足W制备FTFSI的条件下使非氣面化S面代甲基横 酷亚胺化合物(XTXSI)与氣化氨反应。
[0012] 与许多氣化反应不同，本发明的方法不需要高压反应系统。但是，应理解，本发明 的范围包括使用高压、高温或该两者。
[0013] 在一个实施方案中，所述反应步骤还产生版1、册2或其组合。在该个实施方案中，在 某些情况下，所述使非氣面化=面代甲基横酷亚胺化合物与氣化氨反应的步骤还包括去除 版1、册 2或其组合。
[0014] 在又一个实施方案中，所述反应条件包括氣化氨回流条件。在该实施方案中，在某 些情况下，所述反应条件包括环境压力条件。
[0015] 在一个具体实施方案中，Xi和X2是Cl。
[0016] 在另一个实施方案中，所述反应温度是至少30°C。
[0017] 在另一个实施方案中，对所述反应添加相对于所述非氣面化=面代甲基横酷亚胺 化合物的至少2个当量的总氣化氨。
[0018] 在又一个实施方案中，FTFSI产率是至少90%。
[0019] 在一些实施方案中，所述反应条件包括催化剂的存在。在该些实施方案中，在某些 情况下，所述催化剂包括路易斯酸。在一些情况下，所述路易斯酸包括碱金属、神、铺、饿、锋 或其组合的盐。在一个具体实施方案中，所述路易斯酸为Bi(III)化合物的盐。在另一个实 施方案中，对反应添加约0.5个当量W下的所述催化剂。
[0020] 在另一个实施方案中，本发明的所述方法还包括生产所述非氣面化=面代甲基横 酷亚胺化合物的步骤。该步骤典型地包括：
[0021] 在足W产生反应性中间体的条件下使氨基横酸与具有式SOUi )2的面化亚讽 (thiony化alide)接触，其中每一个Xi是非氣面化物;和
[0022] 在足W产生所述非氣面化=面代甲基横酷亚胺的条件下使反应性中间体与式 (X2)3S0出的；面代甲横酸接触，其中，每一个X 2独立地为非氣面化物。
[0023]在某些情况下，Xi为氯。在其它情况下，X2为氯。
[0024] 在一些实施方案中，式I的Ri是氨。
【附图说明】
[0025] 图1是在蒸馈和循环的情况下合成FTFSI的连续CSTR的一个具体实施方案的示意 图。
[00%]图2是FTFSI连续制备反应器系统的一个具体实施方案的示意图。
【具体实施方式】
[0027]本发明的一个方面提供了使用氣化氨从面化S面代甲基横酷亚胺(XTXSI)化合物 产生氣代S氣甲基横酷亚胺(FTFSI)的方法。面代S面代甲基横酷亚胺(XTXSI)化合物具有 下式：
[002引 x1-S02-NR1-S02-C(X2)3
[0029] I
[0030] 其中
[0031] Xi是非氣面化物；
[0032] 每一个X2独立地为面化物，和
[0033] Ri是氨、烷基、或氮保护基；
[0034] 本发明的方法包括在足W制备FTFSI的条件下使所述XTXSI化合物与氣化氨化F) 反应。
[0035] 当描述化学反应时，术语"处理"、"接触"和"反应"在本文中是可互换使用的，是指 在适合于制备指定和/或期望的产物的条件下，添加或混合两个或更多试剂。应理解，制备 指定和/或期望的产物的反应可W不必需由最初添加的两个试剂的组合直接导致，即，可W 有一个或多个在混合物中产生的中间体，所述混合物最终导致指定和/或期望的产物的形 成。
[0036] 在一个实施方案中，反应典型地产生版1、版2或其组合。因为该些版1和HX 2通常为 比反应中使用的HF具有更低沸点或蒸汽压力的气体，所W它们相对于HF可W容易地优先移 除。例如版1和HX 2可通过蒸馈或蒸发从反应混合物中移除。在移除版1和HX2的过程中，任何 可蒸发或蒸馈的HF可W冷凝并返回至反应混合物中。使用冷凝器W将HF冷凝回到反应混合 物中减小了制备FTFSI所需的HF的量。一般地，通过调整冷凝温度，可选择性地冷凝HF,而允 许版1和HX 2从反应混合物蒸馈掉。例如，通过使用冰水或干冰和溶剂调整冷凝温度，可将HF 冷凝为液体而维持版1和HX2仍为气体，其可W容易地移除，例如通过让其从反应混合物逸 出，并且捕获气态的版哺册 2或通过使产生的版哺HX2与碱反应进行。
[0037] 因为反应中产生的取1和HX2是腐蚀性的，可通过使蒸馈的版1和HX2在低得足W允 许捕获HX哺HX 2的温度通过另一个冷凝器来捕获蒸馈的HX哺HX2。或者，HX哺HX2可通过与 碱反应进行中和，所述碱包括但不限于氨氧化物、碳酸氨盐或碳酸盐。可用来中和版1和版2 的示例性的碱包括但不限于氨氧化钢、氨氧化钟、氨氧化儀、氨氧化巧、氨氧化裡、碳酸钢、 碳酸氨钢、碳酸氨裡、碳酸氨巧、碳酸氨儀、碳酸氨钟、碳酸钢、碳酸裡、碳酸钟、碳酸巧、碳酸 儀等。或者，可在水中捕获版1和册 2W产生含水酸。
[0038] 1大气压下的HF沸点是19.5°C。因此，HF在标准条件（即，在20°C，1个大气压）下是 气体。因此，一般地，反应中使用HF通常需要压力容器W防止HF逸出反应混合物。压力容器 的此类使用是不方便的，产生了潜在危险的条件，且降低了大规模FTFSI生产的商业适用 性。因此，为了避免该种不便和潜在危险的条件，在一些实施方案中，本发明的方法使用了 不需要压力容器的环境压力条件。
[0039] 由于HF的相对较低的沸点，大多数(若不是所有)设及使用HF的反应使用了加压反 应容器。加压反应容器的此类使用使所有反应物和产物保持在反应器中直至反应停止。相 反，本发明的方法典型地利用周围（例如大气)压力条件。不受任何理论约束，应相信，根据 勒夏特列化e化atelier)原理，当反应期间产生版1和HX 2时移除它们增加了FTFSI的产率。
[0040] 本发明的方法包括分批添加 HF。在分批添加中，典型地，HFW气态形式一次全部或 部分添加，且允许其通过冷凝器冷凝返回至反应混合物中。或者，反应可通过不断添加 HF或 连续添加直至添加了期望量的HF来实施。仍或者，HF实质上一次全部添加，例如与可W达到 期望量的HF冷凝一样快。但是，通常地，在基本上恒定的温度，贯穿整个反应时间，连续添加 或W受控方式添加 HF。
[0041] 相比于添加的XTXSI的量，添加至反应的HF的量是至少1个当量。应理解，理论上1 摩尔的XTXSI需要4摩尔的HFW产生期望的FTFSI。因此，1当量的HF等于使用的XTXSI摩尔数 的4倍。例如，如果使用1摩尔的XTXSI，则1当量的HF是4摩尔HF。因为反应中可W有一些HF损 耗，所W通常添加的HF的总量大于1当量，通常为至少1.5当量，更通常为至少2当量，仍更通 常为至少2.5当量。
[0042] 本发明方法的反应温度至少为产生的版1和HX2的沸点的温度。如此，产生的版1和 HX2可W容易地从反应混合物中通过蒸馈或蒸发或如本文所述的方式移除。由于HF的沸点 高于版1或HX 2,也被蒸发或蒸馈的任何HF可通过使用合适温度的冷凝器冷凝返回至反应混 合物中。典型地，反应温度至少为30°C，通常为至少60°C，更通常为至少100°C。
[0043] 本发明的发明人已发现，在一定反应条件下，HF与XTXSI反应导致FTFSI W至少 80 %的产率形成，典型地，在至少85 %产率，通常为至少90 %产率，更通常为至少95 %产率。
[0044] 虽然不必要，但是在一些实施方案中，本发明的方法包括添加催化剂。具体地，在 某些情况下，在催化剂存在下使XTXSI与HF起反应。适合于本发明方法的催化剂包括但不限 于81(111)化合物，例如81(：13、81。3，和56(111)化合物，例如56(：13和56。3，和43(111)化合 物，例如AsCl3和AsF3。在该些实施方案中，在某些情况下，催化剂包括Bi (III)化合物。在某 些情况下，催化剂是=面化饿化合物，例如BiCl3和BiF3。
[0045] 当使用催化剂时，典型地，对反应添加的催化剂量相对于HXSI的总初始量的约0.5 当量或更少，通常0.2当量或更少，和更通常0.1当量或更少。
[0046] 本发明的一个特定方面提供了 W至少80%产率从氨二(氯横酷)亚胺化CSI)制备 氨二(氣横酷)亚胺化FSI)的方法。本发明的该方面的方法包括;在足W回流HF的条件下使 HCSI与HF反应，并选择性地移除反应中形成的氯化氨化Cl)。
[0047] 在一个具体实施方案中，反应条件包括大气压。
[0048] 在另一个实施方案中，在催化剂不存在或存在条件下使氯代=氯甲基横酷亚胺 (CTCSI)与HF反应。合适的催化剂是那些本文公开的催化剂，并且包括S氯化饿和S氣化 饿。
[0049] CTCSI可通过本领域技术人员已知的任何方法制备。例如CTCSI可通过下面的反应 制备：
[0化0]册-S02-N 也巧当量 SO2CI2 一 [Cl-S02-N=S = 0]+Cl3C-S〇2-〇H 一 CTCSI