Ионные жидкости, содержащие анионы[n(cf3)2] - RU2005121906A

Реферат

1. Соли насыщенных, частично или полностью ненасыщенных гетероциклических катионов, содержащие анион бис(трифторметил)имида, N(CF₃)^-₂, которые имеют общую формулу (1)

где Х является N, Р, О или S;

n - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что Х является насыщенным в соответствии со своей валентностью, увеличенной на 1;

А - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 3 до 8 членов, в которой все углеродные атомы, кроме одного, могут быть заменены идентичными или различными гетероатомами, выбранными из N, Р, О или S, где углеродные атомы углеводородной цепи и присутствующие там гетероатомы являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями;

R¹, R² - -Н при условии, что нет связи с позитивно заряженным гетероатомом, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 1 до 20 атомов углерода, алкенил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более двойных связей, алкинил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более тройных связей, насыщенный, частично или полностью ненасыщенный циклоалкил, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, галоген, в частности, фтор или хлор, при условии, что для Х=N, О, S не образуется связи галоген-гетероатом, -NO₂, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, -CN, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, где R² и/или R¹ в различных и/или идентичных положениях гетероциклического кольца являются в каждом случае идентичными или различными, где R² и/или R¹ могут быть связаны друг с другом попарно посредством одинарной или двойной связи, где один или более R² и/или R¹ могут быть частично или полностью замещенными галогенами, в частности, -F и/или -Cl, или частично -CN или -NO₂, при условии, что не все R² и R¹ являются полностью галогенированными, и где один или более атомов углерода R² и/или R¹ могут быть заменены гетероатомами и/или атомными группами, выбранными из группы -О-, -С(O)-, С(O)O-, -S-, -S(O)-, -SO₂-, -SO₂O-, -N=, -P=, -NH-, -PH-, -NR'- и -PR'-, где R' представляет собой нефторированный, частично или перфорированный C₁ -С₆алкил или -С₆F₅, где α-положение R¹ не заменено для Х=О, S.

2. Соли в соответствии с п.1, в которых А представляет собой 4-, 5- или 6-членную углеводородную цепь.

3. Соли в соответствии с п.1 или 2, в которых А представляет собой углеводородную цепь, в которой ноль, один или два атома углерода заменены гетероатомами, выбранными из N, Р, О и S.

4. Соли в соответствии с п.1, в которых R¹, R² независимо друг от друга имеют значения -Н при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, галоген, в частности, фтор, при условии, что для Х=N, О, S не образуется связи галоген-гетероатом, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 1 до 6 атомов углерода, в частности, -СН₃, -C₂H₅, -н-С₃Н₇, -СН(СН₃)₂, -Н-С₄Н₉, -н-С₆ Н₁₃, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, частично или полностью перфорированный алкил, который содержит от 1 до 6 атомов углерода, в частности, -CF₃, -C₂ F₅, -C₄F₉.

5. Соли в соответствии с п.1, в которых насыщенный, частично или полностью ненасыщенный гетероциклический катион выбран из следующей группы:

где Х является N, Р, О или S;

Y - в каждом случае независимо от другого представляет собой N, Р, О, S или С, где, по крайней мере, один Y - С;

n - 0 для ненасыщенного Х - О, S, 1 для насыщенного Х - О, S или для ненасыщенного Х - N, Р, 2 для насыщенного Х - N, Р;

m - 0 для насыщенного Y - О, S или для ненасыщенного Y - N, Р, 1 для насыщенного Х - N, Р или для Y - sp²-C, 2 для Y - sp³-C;

радикалы R¹, R² являются такими, как определено в п.1.

6. Соли в соответствии с п.1, в которых насыщенный, частично или полностью ненасыщенный гетероциклический катион выбран из следующей группы:

где X является в каждом случае независимо от другого N, Р, О, S и С, где, по крайней мере, один Х - N, Р, О или S;

n - 0 для ненасыщенного Х - О, S или для ненасыщенного Х - N, Р, 1 для насыщенного Х - N, Р или для Х - sp²-C или для замещения на sp² углеродном атоме кольца, 2 для Х - sp³-С или для замещения на sp³ углеродном атоме кольца где n увеличивается на 1 для одного Х - N, Р, О или S;

А' - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 2 до 7 членов; где углеродные атомы углеводородной цепи являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями где радикалы R¹, R² являются такими, как определено в п.1, при условии, что заместители R¹ в α-положении по отношению к позитивно заряженному гетероатому не содержат группы метилена в непосредственном соседстве с гетероциклическим кольцом.

7. Соли в соответствии с п.1, в которых насыщенный, частично или полностью ненасыщенный гетероциклический катион имеет следующую структуру:

где X является N или Р;

Y - N, Р, О или S;

n - 0 для Y - О, S, 1 для Y - N, Р;

А' - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 2 до 7 членов;

В' - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 1 до 6 членов, где все углеродные атомы углеводородных цепей А' и В' независимо друг от друга могут быть заменены идентичными или различными гетероатомами, выбранными из N, Р, О и S и где углеродные атомы углеводородных цепей А' и В' являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями;

радикалы R¹, R² являются такими, как определено в п.1.

8. Соли насыщенных, частично или полностью ненасыщенных гетероциклических дикатионов, содержащие анион бис(трифторметил)имида, Н(CF₃)₂^-, которые имеют общую формулу (2)

где X, Y являются каждый независимо от другого N, Р, О или S;

n, m - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что каждый Х и Y является насыщенным в соответствии с его валентностью, увеличенной на 1;

А", В'' - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 0 до 4 членов, в которой углеродные атомы могут быть заменены идентичными или различными гетероатомами, выбранными из N, Р, О и S, где, по крайней мере, один углеродный атом присутствует в цепях А" и В", взятых вместе, и где углеродные атомы углеводородных цепей А" и В" и гетероатомы, присутствующие там, являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями;

R¹, R², R³ - -Н, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, содержащий от 1 до 20 углеродных атомов, алкенил с неразветвленной цепью или разветвленный, содержащий от 2 до 20 углеродных атомов и одну или более двойную связь, алкинил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более тройных связей, насыщенный, частично или полностью ненасыщенный циклоалкил, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, галоген, в частности, фтор или хлор, при условии, что для Х - N, О, S не образуется связи галоген-гетероатом, -NO₂, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, -CN, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, где R¹, R² и/или R³ в различных и/или идентичных положениях гетероциклического кольца являются в каждом случае идентичными или различными, где R¹, R² и/или R³ могут быть связаны друг с другом попарно посредством одинарной или двойной связи, где один или более R¹, R² и/или R³ могут быть частично или полностью замещенными галогенами, в частности, -F и/или -Cl, или частично -CN или -NO₂, при условии, что не все R¹, R² и R³ являются полностью галогенированными, и где один или более атомов углерода R¹, R² и/или R³ могут быть заменены гетероатомами и/или атомными группами, выбранными из группы -О-, -С(O)-, С(O)O-, -S-, -S(O)-, -SO₂-, -SO₂O-, -N=, -P=, -NH-, -PH-, -NR'- и -PR'-, где R' представляют собой нефторированный, частично или перфорированный C₁-С₆алкил или -C₆F₅, где α-положения R¹ и R³ не заменено для Х=О, S или Y=О, S где гетероциклический дикатион представляет собой 4-, 5-, 6-, 7-, 8- или 9-членное кольцо.

9. Соли в соответствии с п.8, в которых гетероциклические дикатионы представляют собой 5-, 6- или 7-членное кольцо.

10. Соли насыщенных, частично или полностью ненасыщенных гетероциклических катионов, содержащие анион бис(трифторметил)имида, Н(CF₃)₂^-, которые имеют общую формулу (3)

где X, Y являются каждый независимо от другого N, Р, О или S;

n - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что Х является насыщенным в соответствии со своей валентностью, увеличенной на 1;

m - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что Y является насыщенным в соответствии со своей валентностью;

R¹, R² - -H при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 1 до 20 атомов углерода, алкенил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более двойных связей, алкинил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более тройных связей, насыщенный, частично или полностью ненасыщенный циклоалкил, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, галоген, в частности, хлор, при условии, что для Х=N, О, S не образуется связи галоген-гетероатом, -OR при условии, что замещенный гетероатом не является О или S, где R² и/или R¹ в различных и/или идентичных положениях гетероциклического кольца являются в каждом случае являются идентичными или различными, где R² и/или R¹ могут быть связаны друг с другом попарно одинарной или двойной связью, где один или более R² и/или R¹ могут быть частично или полностью замещенными галогенами, в частности, -F и/или -Cl, или частично -CN или -NO₂, при условии, что не все R² и R¹ являются полностью галогенированными, и где один или более атомов углерода R² и/или R¹ могут быть заменены гетероатомами и/или атомными группами, выбранными из группы -О-, -С(O)-, С(O)O-, -S-, -S(O)-, -SO₂-, -SO₂O-, -N=, -P=, -NH-, -PH-, -NR'- и -PR'-, где R' представляет собой нефторированный, частично или перфторированный C₁-С₆алкил или -С₆F₅, где α-положение R¹ не заменено для Х=О, S.

11. Способ получения солей в соответствии с п.1, характеризующийся тем, что фторид щелочного металла общей формулы DF, где D выбран из группы щелочных металлов, подвергают реакции в полярном органическом растворителе c

R^FSO₂N(CF₃)₂ или R^FC(O)N(CF₃)₂,

где R^F является F или C_pF_2p+1, где р=1-8,

и соль общей формулы (4)

где Е^- - F^-, Cl^-, Br^-, I^-, BF₄^-, ClO₄^-, AsF₆^-, SbF₆^-, SbCl₆^-, PF₆^-, P^FSO₃^-, FSO₃^-, (R^F)₂P(O)O^-, R^FP(O)₂O^-, RSO₃^-, ROSO₃^-, 1/2SO₃^2-, CN^-, SCN^-, R^FC(O)O^-, RC(O)O^-, 2,4-динитрофенолят и 2,4,6-тринитрофенолят, где R^F представляет собой перфторированную C₁-С₆алкильную группу или перфторированную арильную группу, a R представляет собой С₁-С₆алкильную группу или арильную группу;

Х - N, Р, О или S;

n - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что Х является насыщенным в соответствии со своей валентностью, увеличенной на 1;

А насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 3 до 8 членов, в которой все углеродные атомы, кроме одного, могут быть заменены идентичными или различными гетероатомами, выбранными из N, Р, О и S, где углеродные атомы углеводородной цепи и присутствующие там гетероатомы являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями;

R¹, R² - -H при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 1 до 20 атомов углерода, алкенил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит 2-20 атомов углерода и одну или более двойных связей, алкинил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более тройных связей, насыщенный, частично или полностью ненасыщенный циклоалкил, содержащий от 3 до 7 атомов углерода, галоген, в частности, фтор или хлор, при условии, что для Х=N, O, S не образуется связи галоген-гетероатом, -NO₂, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, -CN, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, где R² и/или R¹ в различных и/или идентичных положениях гетероциклического кольца в каждом случае являются идентичными или различными, где R² и/или R¹ могут быть связаны друг с другом попарно одинарной или двойной связью, где один или более R² и/или R¹ могут быть частично или полностью замещенными галогенами, в частности, -F и/или -Cl, или частично -CN или -NO₂, при условии, что не все R² и R¹ являются полностью галогенированными, и где один или более атомов углерода R² и/или R¹ могут быть заменены гетероатомами и/или атомными группами, выбранными из группы -О-, -С(O)-, С(O)O-, -S-, -S(O)-, -SO₂-, -SO₂O-, -N=, -P=, -NH-, -PH-, -NR'- и -PR'-, где R' представляет собой нефторированный, частично или перфорированный C₁-С₆алкил или -С₆F₅, где α-положение R¹ не заменено для Х=О, S.

12. Способ получения солей в соответствии с п.8, характеризующийся тем, что фторид щелочного металла общей формулы DF, где D выбран из группы щелочных металлов, подвергают реакции в полярном органическом растворителе с

R^FSO₂N(CF₃)₂ или R^FC(O)N(CF₃)₂,

где R^F являтся F или C_pF_2p+1, где р=1-8,

и солью общей формулы (5)

Е^- - F^-, Cl^-, Br^-, I^-, BF₄^-, ClO₄^-, AsF₆^-, SbF₆^-, SbCl₆^-, PF₆^-, RFSO₃^-, FSO₃^-, (R^F )₂P(O)O^-, R^FP(O)₂O, RSO₃^-, ROSO₃^-, 1/2SO₃^2-, CN^-, SCN^-, R^FC(O)O^-, RC(O)O^-, 2,4-динитрофенолят и 2,4,6-тринитрофенолят, где R^F представляет собой перфторированную C₁-С₆ алкильную группу или перфторированную арильную группу, a R представляет собой C₁-С₆алкильную группу или арильную группу;

X, Y - каждый независимо от другого N, Р, О или S;

n, m - целое число, выбранное из 0, 1 или 2 таким образом, что Х является насыщенным в соответствии со своей валентностью, увеличенной на 1;

А", В" - насыщенная, частично или полностью ненасыщенная углеводородная цепь, содержащая от 0 до 4 членов, в которой углеродные атомы могут быть заменены идентичными или различными гетероатомами, выбранными из N, Р, О и S, где, по крайней мере, один углеродный атом присутствует в цепях А" и В", взятых вместе, где углеродные атомы углеводородных цепей А" и В" и присутствующие там гетероатомы являются насыщенными заместителями R² в соответствии с их валентностями;

R¹, R², R³ - -H при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом,

алкил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 1 до 20 атомов углерода,

алкенил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более двойных связей, алкинил с неразветвленной цепью или разветвленный, который содержит от 2 до 20 атомов углерода и одну или более тройных связей, насыщенный, частично или полностью ненасыщенный циклоалкил, содержащий от 3 до 7 атомов углерода,

галоген, в частности, фтор или хлор, при условии, что для Х=N, O, S не образуется связи галоген-гетероатом,

галоген, в частности, фтор или хлор, при условии, что не образуется связи галоген-гетероатом, -NO₂, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, -CN, при условии, что не образуется связи с позитивно заряженным гетероатомом, где R¹, R² и/или R³ в различных и/или идентичных положениях гетероциклического кольца являются в каждом случае идентичными или различными, где R¹, R² и/или R³ могут быть связаны друг с другом попарно посредством одинарной или двойной связи, где один или более R² и/или R¹ могут быть частично или полностью замещенными галогенами, в частности, -F и/или -Cl, или частично -CN или -NO₂, при условии, что не все R², R¹ и/или R³ являются полностью галогенированными, и где один или два атома углерода R², R¹ и/или R³ могут быть заменены гетероатомами и/или атомными группами, выбранными из группы -О-, -С(O)-, С(O)O-, -S-, -S(O)-, -SO₂-, -SO₂O-, -N=, -P=, -NH-, -PH-, -NR'- и -PR'-, где R' представляет собой нефторированный, частично или перфторированный С₁-С₆алкил или -C₆F₅, где α-положение R¹ не заменено для Х=О, S, где гетероциклический дикатион представляет собой 4-, 5-, 6-, 7-, 8- или 9-членное кольцо.

13. Способ в соответствии с п.11 или 12, характеризующийся тем, что используемый фторид щелочного металла представляет собой KF или RbF.

14. Способ в соответствием с п.11 или 12, характеризующийся тем, что реакцию осуществляют при температурах от -40 до 80°С, в частности от 0 до 40°С.

15. Способ в соответствии с п.11 или 12, характеризующийся тем, что реакцию осуществляют в полярном органическом растворителе, выбранном из группы ацетонитрила, диметоксиэтана, диметилформамида и пропионитрила.

16. Способ в соответствии с п.11 или 12, характеризующийся тем, что реакцию осуществляют как реакцию в одном и том же резервуаре.

17. Способ в соответствии с п.11 или 12, характеризующийся тем, что реакцию для Е^- - F^- осуществляют без добавления фторида щелочного металла DF.

18. Способ в соответствии с п.11 или 12, характеризующийся тем, что исходные материалы для реакции используют приблизительно в эквимолярном соотношении друг к другу.

19. Применение соли в соответствии с пп.1, 8 или 10 в качестве ионной жидкости.

20. Применение соли в соответствии с пп.1, 8 или 10 в качестве неводного электролита.

21. Применение соли в соответствии с пп.1, 8 или 10 в качестве реагента для введения групп N(CF₃)₂.

22. Применение соли в соответствии с пп.1, 8 или 10 в качестве катализатора межфазного переноса.

23. Применение соли в соответствии с пп.1, 8 или 10 в качестве промежуточного соединения для синтеза жидкокристаллических соединений или активных ингредиентов, в частности, лекарственных средств или средств для защиты растений.