Літію трис(трифторетоксисульфоніл)метанід, який має електропровідність та трис(трифторетоксисульфоніл)метан, як вихідне для його одержання

1. Литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанид формулы Li[C(SO 2 OCH 2 CF 3 ) 3 ], обладающий электропроводностью. 2. Трис(трифторэтоксисульфонил)метан формулы CH(SO 2 OCH 2 CF 3 ) 3 как исходное вещество для получения литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанида. Изобретение относится к области органической химии, к производным метантрисульфокислоты, конкретно к литий трис(трифторэтоксисульфони-л)метаниду формулы + Li [C(SO 2 OCH 2 CH 3 F) 3 ], I проявляющему свойство электропроводности в неводных средах, что предполагает использование его в различных типах литиевых источников тока, таких как батареи и перезаряжаемые аккумуляторы, а также к трис(трифторэтоксисульфонил)метану формулы CH(SO 2 OCH 2 CF 3 ) 3 , II используемому как исходное соединение для его получения. * Заявляемые соединения, их свойства и способы получения в литературе не описаны. ве компонентов в литиевых батарейках различных типов. Ближайшим структурным аналогом заявляемого соединения I является литиевая соль функционального производного метантрисульфокислоты - ее фторангидрида - трис(фторсульфонилметана) Li[C(SO2F)3, которая получается взаимодействием водного раствора трис(фторсульфонил)метана HC(SO 2 F) 3 с карбонатом лития [1]. Электрохимические свойства этой соли не изучались и ее использование для литиевых источников тока не известно. Структурным аналогом соединения II является метиловый эфир метантрисульфокислоты HC(SO2OCH3)3, который получают кипячением серебряной соли HC(SO2OAg)3 с СН3І в безводном бензоле [2]. Аналогом по действию выбран трифторметансульфонат лития CF3SO2OLi, образующийся при нейтрализации трифторметансульфокислоты CF 3 SO 2 OH, карбона Известно использование литиевых солей (органических и неорганических), обладающих электропроводностью, в качест о Os О 27067 том литий U2CO3. Молярная электропроводность X = 1,7 см см2 моль -1. Трифторметансульфокислота CF3SO2OH синтезирована с использованием метода электрохимического фторирования CH3SO2CI, хлорсульфонилметана в безводном фтористом водороде. В основе данного изобретения лежит задача создания нового соединения, которое может быть использовано в качестве эффективного компонента электролита литиевых батарей. Основным свойством нового соединения должна быть электропроводность в органических растворителях. Второй задачей изобретения является поиск исходного вещества для получения целевого продукта - литиевой соли трис(трифторэтоксисульфонил)метанида. Поставленная задача решена синтезом новых соединений - литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанидом, обладающим электропроводностью, и трис(трифторэтоксисульфонил)метаном, исходным веществом для его получения. Соединение I - литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанид получают путем взаимодействия трис(трифторэтоксисульфонил)метана с карбонатом лития, Соединение II - трис(трифторэтоксисульфонил)метан получают кипячением трис(фторсульфонил)метана с трифторметилсилилтрифторэтанолом при температуре 90-92°С. П р и м е р 1. Трис(трифторэтоксисульфонил)метан, соед. И 3 г (0,011 моль) трис(фторсульфонил)метана и 30 г (0,174 моль) триметилсилилтрифторэтанола кипятят в течение 6,5 ч при температуре в бане 90-92°С. Избыток триметилсилилтрифторэтанола удаляют в вакууме (15 мм рт.ст.), остаток выдерживают 1 ч в вакууме 0,1 мм рт.ст. и затем возгоняют в вакууме 0,01 мм рт.ст. при температуре в бане 85-90°С. Выход 286 г (50%). Найдено, %: С 16,44; Н 1,26 C7H7S3F9O9 Вычислено, %: С 16,73; Н 1,39 Мол. вес 508. Получены следующие данные 8 (м.д.): >;J 6,07 уш.с. (1н); 4,74 кв (6н); 5 10 15 20 25 30 « 8 . 8 Гц. Спектры flMP19F снимались на приборе Gemini 200 (188.143 МГц) в растворе CDCL с внутренним эталоном CCI3F. получены следующие показатели: 8-76.72 м.д.т. Полученное соединение представляет собой кристаллический бесцветный порошок, растворимый в органических растворителях. Т.пл. 72°С. П р и м е р 2. Литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанид, соед. I 1,89 г (0,0037 мол) трис(трифторэтоксисульфонил)метана и 0,3 г (0,0040 мол.) карбоната лития в 15 мл безводного эфира перемешивают 0,5 чл Затем фильтруют, эфир удаляют в вакууме 15 мм рт.ст., остаток растирают с бензолом. Выход 1,93 г (100 % ) . Найдено, %: С 16,04; Н 1,12; F 33,14 C7H6F9O9S3U Вычислено, %: С 16,53; Н 1,18; F 33,66 Для доказательства строения полученного химического соединения была применена спектроскопия Я М Р 1 ^ ЯМР 19 Р, ЯМР13С. Спектры ЯМРЖ снимали на приборе Bruker WP (200МГц) в растворе (CD 3 ) 2 CO с внутренним эталоном ГМДС. Получены следующие результаты : б , 35 м.д. 4,57 кв. H-F 8,6 Гц. 19 Спектры flMP F снимали на приборе Gemini 200 (188.143 МГц) в растворе (CD~)2CO с внутренним эталоном CCI3F. Получены следующие результаты: 5, м.д. - 73.37 т. Спектры ЯМР 13 С снимали на приборе Gemini 200 (50,29 МГц) в растворе (CD3)2CO с внутренним эталоном ТМС. Получены следующие результаты: 8, м.д. 65,50 кв. 50 (С); 124,09 кв 37,4 Гц (СН2);83,39 • 7 . .277 . Гц (CF.). Содержание основного вещества 9 9 % Для доказательства индивидуальности (Х.Х; элюент вода:метанол 1:1). Содержаи структуры полученного химического соесдинения были использованы методы 0 3 ние катионов, % (атомная абсорбция): 1 1Э 0,02; К 0,0001; С 0,0095; Fe 0,0022. СоЯМР Н и ЯМР Р-спектроскопии. держание воды (К.Фишер (К.Fisher) титрование: 200 р р т . Спектры ЯМР 1 Н снимали на приборе Полученное вещество I представляет Bruker-200 (200 МГц) в растворе CDCI 3 собой кристаллический бесцветный порос внутренним эталоном ГМДС. 27067 шок, растворимый в органических растворителях, таких как эфиры, ацетон, ацетонитрил, не растворим в углеводородных растворителях. П р и м е р 3. Определение электропроводности заявляемого соединения I, трис(трифторэтоксисульфонил)метанида лития Оценку эффекта электропроводности соединения I проводили по способности его проводить электрический ток в органических растворителях. Измерение электрической проводимости проводили при помощи моста Кольрауша [4], питаемого током 1 кГц от звукового генератора RCLP5030. Калибровку ячейки проводили по стандартной [5] методике с помощью водных растворов KCI определенной концентрации. Растворы помещают в ячейку, измеряют электропроводность, а затем по формуле определяют константу ячейки. Электропроводность в ячейках измеряют с близкорасположенными гладкими платиновыми электродами площадью 3 см 2 каждый. 2,5 мл (0,5 М) раствора исследуемых веществ помещают в ячейку. Ячейку включают в измерительный мост Кольрауша, измеряют жидкостное сопротивление при различных температурах (25-60°С). Полученные данные позволяют рассчитать электропроводность исследуемых соединений по формуле где к - удельная электропроводность; K w - константа ячейки; R - измеряемое сопротивление; 10 15 где X - молярная электропроводность; к пагтв - удельная электропроводность; раств * С - концентрация раствора. Эталоном сравнения выбран трифторметансульфонат лития. Полученные результаты приведены в 20 таблице. Из представленных данных следует, что заявляемое соединение обладает достаточно высокой электропроводностью в органических растворителях, что, по на25 шему мнению, определяется структурой Литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанида, который может быть использован в качестве электролита в различных типах литиевых источников тока. 30 Электропроводность соединения I - литий трис(трифторэтоксисульфонил)метанида Растворитель Т,°С Х.СМ С М 2 МОЛЬ' 1 Литий (трис(трифторэтоксисульфо-' нил)метанид Диметоксиэтанпропиленкарбонат2:1 25 35 50 60 2,96 3,32 3,86 4,23 Литий трифторметансульфонат (аналог) Пропиленкарбонат 25 1,7 Вещество Упорядник Техред М. Келемеш Коректор А.Маковська Замовлення 550 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101