Літій трис(пентафторетил)трифторфосфат як компонент електроліту хімічних джерел струму

Літій трис(пентафторетил)трифторфосфат формули: Li[(C2F5)3PF3], як компонент електроліту хімічних джерел струму. С > Изобретение относится к области элементоорганической химии, к производным гексафторфосфорной кислоты, конкретно, к литий трис(пентафторэтил)трифторфос+ фату Li [(C2F5)3PF3]~ проявляющему свойство электропроводности в неводных средах, что предполагает использование его в различных типах литиевых источников тока, таких как батареи и перезаряжаемые аккумуляторы. Известно использование литиевых солей (органических и неорганических), обладающих электропроводностью, в качестве компонентов в литиевых батарейках. Ближайшим аналогом, как структурным, так и по действию, заявляемого соединения является гексафторфосфат лития LiPF5, который получается при взаимодействии пятифтористого фосфора с фторидом лития в среде фтористого водорода [1]. Эта соль обладает высокой электропроводностью (4,4 mSm cm'), однако обладает рядом недостатков, типичных для литиевых солей с фторсодержащими неорганическими анионами, таких как плохая растворимость в органических растворителях, низкая термическая стабильность. В основе данного изобретения лежит задача создания новых соединений, обладающих электропроводностью, высокой растворимостью в органических растворителях, термической стабильностью. Поставленная задача решена синтезо м нового со единени я - л итий трис(пентафторэтил)трифторфосфата, обладающего электропроводностью. Заявляемое соединение, его свойства и способ получения в литературе не описаны. Соединение получают взаимодействием безвод ного фтор ида л ития с трис(пентафторэтил)дифторфосфораном [2] при перемешивании в эфире или другом растворителе при 20°С. О 00 ОО О 26878 Получены следующие результаты П р и м е р 1. Литий трис(пенЯМР19Р 5F(1) - 44,45 м.д.; 1J(P_F) 891,20 Гц тафторэтил)трифторфосфат, U+[(C2F5)3PFg]-. (1F); 2,6 г (0,1 моль) безводного фторида лития, 4,26 г (0,01 моль) (C2F5)3PF2 и 15 мл безводного эфира перемешивают в 5. 5 CF(1) - 79,98 м,д. (3F); кварцевой колбе 36 ч при 20°С, отгоняют в § CF(2) - 81,63 м.д. (6F); вакууме непрореагировавший (C2FS)3PF2 и растворитель, остаток заливают 10 мл 5F(2) - 87,84 м.д.; ЦР_Р) 907,13 Гц (2F); безводного эфира, отфильтровывают избыток фторида лития, упаривают раство- 10 ритель, остаток сушат в вакууме 0,01 мм * 6 rF(1) - 115,69 м.д.; 2J,p.n 83,81 Гц рт.ст. при 20°С 12 ч. Выход 1,81 г (40%). (6F) Соединение 1 устойчиво при 20°С в тече5 rF (2) - 116,28 мл; (P-F) Ч Р .п 97,36 Гц ние 120 ч. Полученное соединение предс31 тавляет собой бесцветное кристалличес- 15 ЯМР Р: 5 - 147,23 м.д., квартет мулькое вещество, хорошо растворимое в ортиплетов. ганических растворителях. Содержание основного вещества 99% Для доказательства строения получен(ЖХ, элюеит вода.метанол 1:1), т.о. устаного химического соединения была приновлено, что в диметоксиэтане литий менена спектроскопия ЯМРЮР. Спектры 20 трис(перфторэтил)трифторфосфат сущестзаписывали на приборе VXR-300 ("Varian") вует в виде аддукта 1:2. Он выделен ин(282,2 МГц) с внутренним эталоном CFCl3. дивидуально в соотношении 1:2 (соединеПолучены следующие результаты ние II). Полученное соединение II представ25 ляет собой бесцветное кристаллическое jyi) - 46,13 м.д.; 1J(P,R 890,15 Гц (1F); вещество, хорошо растворимое в органических растворителях, таких как эфиры, ацетонитрил, пропиленкарбонат и др. и бСРз(1) - 80,26 м.д.; (3F); не растворимое в углеводородах. Устой30 чиво при 25°С в безводных условиях. *Ц(2) - 82,48 м.д. (6F); Полезные свойства заявляемого соединения определяются химической струкSF(2) - 88,33 мл.; 'J.P_F) 905,58 Гц (2F); турой и проявляются в высокой раствори- 116,23 м.д.; «Jmn 83,03 Гц мости в органических растворителях (эфи(6F) 35 ры, ацетонитрил, диглим, пропиленкарбонат и др.) и в обладании электропроводб (2) ~ 117,02 м.д.; 2J,p.R 96,79 Гц ностью в органических растворителях, которая была подтверждена экспериментальП р и м е р 2. Литий трис(пенно. тафторэтил)трифторфосфат в диметоксиАО П р и м е р З . Определение электэтане U4(C2F5)3PF3]-, 2CH3OCH2CH2OCH3. ропроводности. Оценку эффекта электроп0,52 г (0,02 моль) безводного фторироводности исследуемого соединения ) да лития, 4,26 г (0,01 моль) (C2F5)3PF2 и производили по способности проводить 15 мл безводного диметоксиэтана переэлектрический ток в органических раствомешивают в кварцевой колбе 2 ч при 20°С, отфильтровывают избыток фторида лития, 45 рителях. Измерение электрической проводимости производили по методу (3) при упаривают растворитель, остаток растипомощи моста Кольрауша, питаемого торают с гексаном и сушат в вакууме 0,01 ком 1 кГц от звукового генератора RCLP мм рт.ст. при 20°С 4 ч. Выход 5,69 г 5030. Калибровку ячейки проводили по (90%), т.пл. 95°С. Найдено, %: С 26,78; Н 3,35; Р 4,78. 50 стандартной методике (4) с помощью водных растворов KCI определенной концентCt4H20F18L.O4P рации. Растворы помещали в ячейку, изВычислено, %: С 26,60; Н 3,19; Р меряли электропроводность, а затем по 4,89. специальной формуле определяли консДля доказательства строения получен55 танту ячейки. ного химического соединения была приЭлектропроводность заявляемых менена спектроскопия ЯМР19Р и 3tP. Спектры соединений измеряли в ячейке с близзаписывали на приборе VXR-300 корасположенными гладкими платино(Л/агіап") (282,2 МГц и 121,4 МГц соотвыми электродами площадью 3 см2 кажветственно) с внутренним эталоном CFCI3 и дый. внешним эталоном Н3РО4 соответственно. 26878 где к - молярная электропроводность; краств - удельная электропроводность растворителя; С - концентрация раствора. 5 4 Эталоном сравнения выбран LiPF6. Полученные результаты приведены в таблице. Из представленных данных следует, что К заявляемое соединение I обладает доста-10 к = точно высокой электропроводностью в органических растворителях, что по нашему где к - удельная электропроводность; К^ мнению определяется структурой химических проявляющего хорошую - константа ячейки; R - измеряемое соединений, растворимость в органических растворите-15 сопротивление, лях, таких как эфиры, ацетон, ацетонит-рил, пропиленкарбонат и др. и может быть 1000 (к - к раств.' использовано как компонент в различных ) типах литиевых источников тока. X= 2,5 мл растворов исследуемых веществ помещали в ячейку, ячейку включали в измерительный мост Кольрауша, измеряли жидкостное сопротивление при 25°С. Полученные данные позволяют рассчитать электропроводность исследуемых соединений по формулам: Молярная электропроводность заявляемого соединения - литий трис(пентафторэтил)трифторфосфата - 1 при 25°С: Вещество № п/п 1 к, Ом*см2моль1 . Растворитель Заявляемые соединения 1 II LiPF6Данные работы (5) Диметоксиэтан Пропиленкарбонат Пропиленкарбонат 6.8 8.1 7,0 2 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор М. Куль Замовлення 537 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл„ 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101