KR102705428B1 - Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same - Google Patents

Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same Download PDF

Info

Publication number
KR102705428B1
KR102705428B1 KR1020230128515A KR20230128515A KR102705428B1 KR 102705428 B1 KR102705428 B1 KR 102705428B1 KR 1020230128515 A KR1020230128515 A KR 1020230128515A KR 20230128515 A KR20230128515 A KR 20230128515A KR 102705428 B1 KR102705428 B1 KR 102705428B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diphosphate
tetra
group
boron trifluoride
substituted
Prior art date
Application number
KR1020230128515A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
하홍식
최영노
신동균
조용정
곽재우
Original Assignee
주식회사 에스켐
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 에스켐 filed Critical 주식회사 에스켐
Priority to KR1020230128515A priority Critical patent/KR102705428B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102705428B1 publication Critical patent/KR102705428B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07FACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic Table
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/06Phosphorus compounds without P—C bonds
    • C07F9/08Esters of oxyacids of phosphorus
    • C07F9/09Esters of phosphoric acids
    • C07F9/098Esters of polyphosphoric acids or anhydrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/056Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
    • H01M10/0564Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of organic materials only
    • H01M10/0566Liquid materials
    • H01M10/0567Liquid materials characterised by the additives
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 할로겐이 치환된 다이포스페이트에 용매와 염기 존재하에 알코올 화합물을 반응시키면 테트라-치환된 다이포스페이트(tetra-substituted diphosphate)계 화합물을 제조하게 되고, 이에 삼불화붕소(BF3)를 첨가하여 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

상기 화학식 1에서 n은 1 또는 2이고, R1 내지 R4는 발명의 설명에서 정의한 바와 같다.
The present invention relates to a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the following chemical formula 1 and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing a tetra-substituted diphosphate compound by reacting a halogen-substituted diphosphate with an alcohol compound in the presence of a solvent and a base, and then adding boron trifluoride (BF3) thereto.
[Chemical Formula 1]

In the above chemical formula 1, n is 1 or 2, and R1 to R4 are as defined in the description of the invention.

Description

신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물 및 이의 제조방법{Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same}{Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same}

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 할로겐이 치환된 다이포스페이트에 용매와 염기 존재하에 알코올 화합물을 반응시키면 테트라-치환된 다이포스페이트(tetra-substituted diphosphate)계 화합물을 제조하게 되고, 이에 삼불화붕소(BF3)를 첨가하여 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the following chemical formula 1 and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing a tetra-substituted diphosphate compound by reacting a halogen-substituted diphosphate with an alcohol compound in the presence of a solvent and a base, and then adding boron trifluoride (BF3) thereto.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

상기 화학식 1에서 n은 1 또는 2이고, R1 내지 R4는 발명의 설명에서 정의한 바와 같다.In the above chemical formula 1, n is 1 or 2, and R1 to R4 are as defined in the description of the invention.

이차전지 기술 중에서도 이론적으로 에너지 밀도가 가장 높은 전지 시스템인 리튬 이온 전지가 각광을 받고 있다.Among secondary battery technologies, lithium-ion batteries, which theoretically have the highest energy density, are receiving attention.

최근 리튬이온전지분야에서 다양한 소재의 개발들이 이루어지고 있고, 또한 이 소재 개발을 위한 기초 원료 물질들의 개발도 함께 이루어지고 있다. Recently, various materials have been developed in the lithium-ion battery field, and basic raw materials for the development of these materials are also being developed.

일반적으로 휴대폰이나 전기 자동차용 배터리로 널리 사용되고 있는 리튬이온전지는 가연성 유기용제가 다량 포함되어 있는 전해액을 사용한다. 전해액 역시 초기 단순히 리튬이온의 원활한 이동에 도움을 주는 보조적 역할에서 벗어나 전지의 성능 및 안전성을 개선시킬 수 있는 기능성 전해액으로의 요구가 증대되고 있으며 최근 고에너지 저장 특성을 가진 리튬이차전지가 다양한 용도에 적용되면서 전지 발화 및 폭발에 대한 이슈가 점차 증가되고 있다.Lithium-ion batteries, which are widely used as batteries for mobile phones and electric vehicles, use electrolytes that contain a large amount of flammable organic solvents. The demand for electrolytes is also increasing as they have moved beyond the simple auxiliary role of helping the smooth movement of lithium ions and become functional electrolytes that can improve the performance and safety of batteries. Recently, as lithium secondary batteries with high energy storage characteristics are being applied to various purposes, issues regarding battery ignition and explosion are gradually increasing.

여기서 배터리 화재로 인한 불의의 사고를 예방하기 위하여 여러 가지 난연제가 첨가된 전해액이 사용되고 있으며, 이러한 용도로 사용 가능한 난연제 중 하나가 인산 프로파질 에스테르 화합물(phosphoric acid propargyl esters)이다. 상기 인산 프로파질 에스테르 화합물은 염화 포스포릴(phosphorus oxychloride)과 프로파질 알콜(propargyl alcohol)을 반응시켜서 쉽게 제조할 수 있다.Here, in order to prevent accidental accidents due to battery fires, electrolytes containing various flame retardants are used, and one of the flame retardants that can be used for this purpose is phosphoric acid propargyl esters. The phosphoric acid propargyl ester compounds can be easily manufactured by reacting phosphorus oxychloride and propargyl alcohol.

하지만 보다 우수한 충전/방전 용량이나 장시간의 사이클 수명을 획득하고 안정성 등을 확보할 수 있는 전해액의 첨가제로 새로운 소재 또는 원료가 요구되고 있으며, 그 중에서도 다양한 포스페이트 화합물에 대한 연구가 진행되고 있는 실정이다.However, new materials or raw materials are required as electrolyte additives that can obtain better charge/discharge capacities, long cycle life, and ensure stability, and among them, research is being conducted on various phosphate compounds.

국내등록특허 제10-0585219호(등록일 2006.05.24.)Domestic registration patent No. 10-0585219 (registration date 2006.05.24.) 미국공개특허 US 2003/0113635 A1(공개일 2003.06.19.)US Patent Publication No. US 2003/0113635 A1 (Published on June 19, 2003) 중국공개특허 CN 110066291 A(공개일 2019.07.30.)Chinese Publication Patent CN 110066291 A (Published on 2019.07.30.) 국내공개특허 제10-2023-0001107호(공개일 2023.01.04.)Domestic Publication Patent No. 10-2023-0001107 (Published on 2023.01.04.) 일본공개특허 특개 2002-198092호(공개일 2002.07.12.)Japanese Publication of Patent No. 2002-198092 (Published on July 12, 2002)

Gi K. Cheung et al, “A convenient preparation of pyrophosphoryl chloride and its use in vilsmeier formylation”, SYNLETT, January 1992, p77-78. Gi K. Cheung et al, “A convenient preparation of pyrophosphoryl chloride and its use in vilsmeier formylation”, SYNLETT, January 1992, p77-78.

이상에서 살핀 바와 같이, 본 발명은 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제공하고자 한다. As described above, the present invention aims to provide a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

또한 본 발명은 간단하고 경제적인 합성 공정을 통해 높은 수율로 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제조하는 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention aims to provide a method for producing a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound in high yield through a simple and economical synthetic process.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제공한다.The present invention provides a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the following chemical formula 1.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

상기 화학식 1에서, n은 1 또는 2이고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 m이하의 알킬기, 알케닐기, 알카이닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴알킬기 중에서 선택된다. In the above chemical formula 1, n is 1 or 2, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and are each independently selected from a substituted or unsubstituted alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, a heteroaryl group, and a heteroarylalkyl group having m or less carbon atoms.

상기 R1 내지 R4에서 탄소수 m는 50 이하이다. In the above R 1 to R 4 , the number of carbon atoms m is 50 or less.

보다 바람직한 예로, 상기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-2로 표시되는 화합물일 수 있다.As a more preferred example, the tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the above chemical formula 1 may be a compound represented by the following chemical formulas 1-1 and 1-2.

[화학식 1-1][Chemical Formula 1-1]

[화학식 1-2][Chemical Formula 1-2]

또한 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제조하는 방법에 있어서, 1) 할로겐이 치환된 다이포스페이트를 준비하는 단계; 2) 상기 할로겐이 치환된 다이포스페이트에 용매와 염기 존재하에 알코올 화합물을 반응시켜 테트라-치환된 다이포스페이트(tetra-substituted diphosphate)계 화합물을 제조하는 단계; 및 3) 상기 테트라-치환된 다이포스페이트에 삼불화붕소(BF3)와 에테르를 혼합하여 테트라 치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 방법을 포함한다.In addition, the present invention includes a method for producing a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the chemical formula 1, the method including: 1) a step of preparing a halogen-substituted diphosphate; 2) a step of reacting the halogen-substituted diphosphate with an alcohol compound in the presence of a solvent and a base to produce a tetra-substituted diphosphate compound; and 3) a step of mixing boron trifluoride (BF3) and an ether with the tetra-substituted diphosphate to produce a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

상기 2)단계에서의 알코올 화합물은 프로파질 알코올이고, 테트라-치환된 다이포스페이트는 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트인 것을 특징으로 한다.The alcohol compound in the above step 2) is characterized in that it is propargyl alcohol, and the tetra-substituted diphosphate is tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate.

상기 2)단계에서의 용매는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 나이트릴계, 다이옥산계 용매 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 용매이고, 염기는 트리에틸아민, 다이메틸에틸아민, 피리딘 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 한다.The solvent in the above step 2) is characterized in that it is one or a mixture of two or more solvents selected from dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dichloromethane, dichloroethane, nitrile, dioxane solvents, etc., and the base is characterized in that it is one or a mixture of two or more solvents selected from triethylamine, dimethylethylamine, pyridine, etc.

상기 2)단계는 먼저 반응기에 상기 알코올 화합물 및 용매를 투입하고, 상기 반응기의 온도를 0℃ 내지 10℃로 냉각하는 단계(2-1단계); 상기 냉각 단계 이후, 상기 염기를 투입하여 교반하는 단계(2-2단계); 및 상기 교반 단계 이후, 상기 1)단계에서 준비된 피로포스포릴 클로라이드를 반응기에 투입하는 단계(2-3단계);를 거쳐 수행되는 것을 특징으로 한다.The above step 2) is characterized in that it is performed through the steps of: first, introducing the alcohol compound and the solvent into the reactor, and cooling the temperature of the reactor to 0°C to 10°C (step 2-1); after the cooling step, introducing the base and stirring (step 2-2); and after the stirring step, introducing the pyrophosphoryl chloride prepared in step 1) into the reactor (step 2-3).

또한 본 발명은 상기 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 포함하는 리튬이온전지 전해액의 첨가제로 사용될 수 있다.In addition, the present invention can be used as an additive for a lithium ion battery electrolyte including the tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

또한 본 발명은 리튬염; 유기용매; 및 전해액의 첨가제;를 포함한 리튬 이차전지용 전해액으로 사용될 수 있으며, 이때 상기 전해액의 첨가제는 상기 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 포함한다.In addition, the present invention can be used as an electrolyte for a lithium secondary battery, including a lithium salt; an organic solvent; and an additive for the electrolyte; wherein the additive for the electrolyte includes a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

본 발명은 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제공한다. The present invention provides a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

또한 본 발명은 간단하고 경제적인 합성 공정을 통해 높은 수율로 신규한 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제조하는 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a method for producing a novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound in high yield through a simple and economical synthetic process.

또한 본 발명에 따른 상기 화합물은 저휘발성이고 열안정성이 있으므로 산업적으로 리튬이온전지의 전해액 첨가제로서 유용하다.In addition, the compound according to the present invention has low volatility and thermal stability, and is therefore industrially useful as an electrolyte additive for lithium ion batteries.

도 1은 본 발명의 제조과정을 단계별로 구분한 반응 흐름도이다.Figure 1 is a reaction flow diagram dividing the manufacturing process of the present invention into steps.

이하, 바람직한 실시예를 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리 범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail using preferred embodiments. However, the scope of the rights of the present invention is not limited by these embodiments. In addition, even if it is a configuration that is absolutely necessary for carrying out the present invention, a detailed description will be omitted for matters that are introduced in the prior art or can be easily carried out by a person skilled in the art from known techniques.

본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Terms or words used in the specification and claims of the present invention are not to be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and should be interpreted as meanings and concepts that conform to the technical idea of the present invention, based on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to explain his or her own invention in the best manner.

본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.Throughout the specification of the present invention, when a part is said to "include" a certain component, this does not exclude other components, unless otherwise specifically stated, but rather means that other components may be included. Throughout the specification of the present invention, "A and/or B" means A or B, or A and B.

본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.As used herein, the terms "preferred" and "preferably" refer to embodiments of the invention that can provide certain advantages under certain circumstances. However, other embodiments may also be preferred under the same or different circumstances. Additionally, the mention of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, and is not intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.

피로인산(pyrophosphoric acid)은 화학식이 [(HO)2P(O)]2O 인 무기화합물이고, 이인산(diphosphoric acid)이라고도 한다. 본 발명에서는 이를 할로겐으로 치환하여 출발물질로 사용하였다.Pyrophosphoric acid is an inorganic compound with the chemical formula [(HO) 2 P(O)] 2 O, and is also called diphosphoric acid. In the present invention, it was used as a starting material by substituting it with a halogen.

이하, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제공하고자 한다.Hereinafter, the present invention aims to provide a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the following chemical formula 1.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

상기 화학식 1에서, n은 1 또는 2이고, R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이하며 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 탄소수 m이하의 알킬기, 알케닐기, 알카이닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴알킬기 중에서 선택된다. In the above chemical formula 1, n is 1 or 2, R 1 to R 4 are the same as or different from each other, and are each independently selected from a substituted or unsubstituted alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, a heteroaryl group, and a heteroarylalkyl group having m or less carbon atoms.

상기 R1 내지 R4에서 탄소수 m는 50이하, 25이하 또는 12이하일 수 있다. In the above R 1 to R 4 , the number of carbon atoms m can be 50 or less, 25 or less, or 12 or less.

본 명세서에서 언급된 작용기의 정의는 하기와 같다. The definitions of the functional groups mentioned in this specification are as follows.

상기 “치환 또는 비치환된”은 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 하이드록시기, 카보닐기, 에스테르기, 이미드기, 아미노기, 아미디노기, 카르복실기 또는 그의 염, 술포닐기, 설파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 티올기, 티옥시기, 포스포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티옥시기, 아릴티옥시기, 히드라진기, 히드라존기, 실릴기, 붕소기, 알킬기, 알케닐기, 알카이닐기, 아릴기, 아릴알킬기, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환 또는 비치환된 것을 의미한다. The above “substituted or unsubstituted” means substituted or unsubstituted with one or more substituents selected from the group consisting of a halogen group, a cyano group, a nitro group, a hydroxy group, a carbonyl group, an ester group, an imide group, an amino group, an amidino group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonyl group, a sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a phosphine group, a phosphine oxide group, a thiol group, a thioxy group, a phosphonate group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthioxy group, an arylthioxy group, a hydrazine group, a hydrazone group, a silyl group, a boron group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, a heteroaryl group, and a heteroarylalkyl group.

상기 “알킬”은 완전 포화된 분지형 또는 비분지형(또는 직쇄 또는 선형) 탄화수소를 의미하며, 사이클로 형태를 포함한다. 상기 “알킬”의 비제한적인 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, iso-아밀, n-헥실, 3-메틸헥실, 2,2-디메틸펜틸, 2,3-디메틸펜틸, n-헵틸 등을 들 수 있다. 상기 “알킬” 중 하나 이상의 수소 원자는 할로겐기, 시아노기, 니트로기, 하이드록시기, 카보닐기, 에스테르기, 이미드기, 아미노기, 아미디노기, 카르복실기 또는 그의 염, 술포닐기, 설파모일(sulfamoyl)기, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 포스핀기, 포스핀옥사이드기, 티올기, 티옥시기, 포스포네이트기, 알콕시기, 아릴옥시기, 알킬티옥시기, 아릴티옥시기, 히드라진기, 히드라존기, 실릴기, 붕소기, 알킬기, 알케닐기, 알카이닐기, 아릴기, 아릴알킬, 헤테로아릴기 및 헤테로아릴알킬기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환될 수 있다. The above “alkyl” means a fully saturated branched or unbranched (or straight-chain or linear) hydrocarbon, including a cycloalkyl form. Non-limiting examples of the above “alkyl” include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, n-pentyl, isopentyl, neopentyl, iso-amyl, n-hexyl, 3-methylhexyl, 2,2-dimethylpentyl, 2,3-dimethylpentyl, n-heptyl, and the like. At least one hydrogen atom of the above “alkyl” may be substituted with at least one substituent selected from the group consisting of a halogen group, a cyano group, a nitro group, a hydroxy group, a carbonyl group, an ester group, an imide group, an amino group, an amidino group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonyl group, a sulfamoyl group, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a phosphine group, a phosphine oxide group, a thiol group, a thioxy group, a phosphonate group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylthioxy group, an arylthioxy group, a hydrazine group, a hydrazone group, a silyl group, a boron group, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl, a heteroaryl group, and a heteroarylalkyl group.

상기 “알케닐”은 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 의미하여, 사이클로 형태를 포함한다. "알케닐"의 비제한적인 예로는 비닐, 알릴, 부테닐, 이소프로페닐, 이소부테닐 등을 들 수 있다. 또한, 상기 알케닐 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.The above “alkenyl” means a branched or unbranched hydrocarbon having at least one carbon-carbon double bond, including a cyclo form. Non-limiting examples of “alkenyl” include vinyl, allyl, butenyl, isopropenyl, isobutenyl, and the like. In addition, one or more hydrogen atoms in the alkenyl may be substituted with the same substituents as in the case of the above-described alkyl group.

상기 “알카이닐”는 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 갖는 분지형 또는 비분지형 탄화수소를 의미하며, 사이클로 형태를 포함한다. 상기 “알카이닐”의 비제한적인 예로는 에티닐, 부티닐, 이소부티닐, 이소프로피닐 등을 들 수 있다. 또한, 상기 알카이닐 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 동일한 치환기로 치환될 수 있다.The above “alkynyl” means a branched or unbranched hydrocarbon having at least one carbon-carbon triple bond, including a cyclo form. Non-limiting examples of the above “alkynyl” include ethynyl, butynyl, isobutynyl, isopropynyl, and the like. In addition, one or more hydrogen atoms in the above alkynyl may be substituted with the same substituent as in the case of the above-described alkyl group.

상기 “아릴”은 단독 또는 조합하여 사용되어, 하나 이상의 방향족 고리를 포함하는 방향족 탄화수소를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합된 형태도 포함될 수 있다. 상기 “아릴”의 비제한적인 예로서, 페닐, 나프틸, 테트라히드로나프틸 등이 있다. 또한, 상기 “아릴”중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환될 수 있다.The above “aryl” is used alone or in combination, and means an aromatic hydrocarbon containing one or more aromatic rings. In addition, a form in which two or more rings are simply attached to each other (pendant) or condensed may also be included. Non-limiting examples of the above “aryl” include phenyl, naphthyl, tetrahydronaphthyl, etc. In addition, one or more hydrogen atoms in the above “aryl” may be substituted with a substituent similar to the case of the above-described alkyl group.

상기 “아릴알킬”은 아릴로 치환된 알킬을 의미한다. 아릴알킬의 예로서 벤질(C6H5CH2-), 페닐(-CH2CH2-), 또는 페네틸(C6H5CH2CH2-)을 들 수 있다.The above “arylalkyl” means alkyl substituted with aryl. Examples of arylalkyl include benzyl (C6H5CH2-), phenyl (-CH2CH2-), or phenethyl (C6H5CH2CH2-).

상기 “헤테로아릴”은 N, O, P, S 또는 Se 중에서 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 나머지 고리원자가 탄소인 모노사이클릭(monocyclic) 또는 바이사이클릭(bicyclic) 유기 화합물을 의미한다. 상기 헤테로아릴는 예를 들어 1-5개의 헤테로원자를 포함할 수 있고, 5-10 고리 멤버(ring member)를 포함할 수 있다. 상기 S 또는 N은 산화되어 여러가지 산화 상태를 가질 수 있다. 상기 “헤테로아릴” 중 하나 이상의 수소 원자는 상술한 알킬기의 경우와 마찬가지의 치환기로 치환될 수 있다.The above “heteroaryl” refers to a monocyclic or bicyclic organic compound containing one or more heteroatoms selected from N, O, P, S or Se, and the remaining ring atoms are carbon. The heteroaryl may contain, for example, 1-5 heteroatoms and may contain 5-10 ring members. The S or N may be oxidized to have various oxidation states. One or more hydrogen atoms in the above “heteroaryl” may be substituted with a substituent similar to the case of the above-described alkyl group.

상기“헤테로아릴알킬”은 헤테로아릴로 치환된 알킬을 의미한다.The above “heteroarylalkyl” means alkyl substituted with heteroaryl.

본 발명의 일 실시예로서, 다이포스페이트의 R1 내지 R4 치환기가 프로파질기(propargyl group)로 모두 치환된 구조의 화합물은, 하기 화학식 1-1 내지 1-2로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물들이다.As an embodiment of the present invention, compounds having a structure in which all R1 to R4 substituents of diphosphate are substituted with propargyl groups are tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compounds represented by the following chemical formulas 1-1 and 1-2.

[화학식 1-1][Chemical Formula 1-1]

[화학식 1-2][Chemical Formula 1-2]

이 중에서 가장 바람직한 일 실시예에 의한 화합물은 화학식 1-1로 표시되는 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트-삼불화붕소(tetra(prop-2-yn-1-yl) diphosphate-boron trifluoride)이다. Among these, the compound according to the most preferred embodiment is tetra(prop-2-yn-1-yl) diphosphate-boron trifluoride represented by the chemical formula 1-1.

이하, 상기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제조하는 방법에 대해 단계별로 설명한다.Hereinafter, a method for producing a tetra-substituted diphosphate - boron trifluoride compound represented by the chemical formula 1 is described step by step.

우선 합성 1단계는, 아래 반응식 1에 따라 출발물질인 할로겐이 치환된 다이포스페이트를 준비하는 단계이다. 이는 공지의 방법에 따라 다이포스포릴산에 할로겐(예, Cl)을 치환하여 합성될 수 있다(Synlett, Jan. 1992, p77-78 참조). 반응기에 다이포스포릴산 화합물 1몰 기준으로 할로겐산 4 내지 5몰로 사용할 수 있다. 또는 반응시간을 단축하기 위하여 포스포릴 클로라이드에 디클로로메탄과 디메틸포름아마이드를 사용할 수 있다.First, the first stage of synthesis is the step of preparing a halogen-substituted diphosphate as a starting material according to the following reaction scheme 1. This can be synthesized by substituting a halogen (e.g., Cl) on diphosphoric acid according to a known method (see Synlett, Jan. 1992, p77-78). 4 to 5 moles of halogen acid can be used per mole of diphosphoric acid compound in the reactor. Alternatively, dichloromethane and dimethylformamide can be used for phosphoryl chloride to shorten the reaction time.

<반응식 1><Reaction Formula 1>

합성 2단계에서는, 상기 1단계에서 합성한 할로겐이 치환된 다이포스페이트(예, 피로포스포릴 클로라이드, Pyrophosphoryl chloride)에 용매(예, 디클로로메탄)와 염기(예, 트리에틸아민) 존재하에 알코올 화합물을 반응시키면 테트라-치환된 다이포스페이트(tetra-substituted diphosphate)계 화합물을 제조할 수 있다. 예로 상기 알코올 화합물이 프로파질 알코올(propargyl alcohol)인 경우는 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트(tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate)가 합성될 수 있다.In the second step of synthesis, a tetra-substituted diphosphate compound can be prepared by reacting the halogen-substituted diphosphate (e.g., pyrophosphoryl chloride) synthesized in the first step with an alcohol compound in the presence of a solvent (e.g., dichloromethane) and a base (e.g., triethylamine). For example, when the alcohol compound is propargyl alcohol, tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate can be synthesized.

<반응식 2><Reaction Formula 2>

프로파질 알코올(또는 2-프로핀-1-올)은 화학식 C3H4O를 갖는 유기 화합물이다. 알킨 작용기를 포함하는 가장 단순하고 안정적인 알코올로, 물 및 대부분의 극성 유기 용매와 섞일 수 있는 무색의 점성 액체이다.Propargyl alcohol (or 2-propyn-1-ol) is an organic compound with the chemical formula C3H4O. It is the simplest and most stable alcohol containing an alkyne functional group, and is a colorless, viscous liquid that is miscible with water and most polar organic solvents.

상기 2단계를 보다 세분화하면 다음과 같다.The above two steps can be further divided into the following:

먼저 반응기에 상기 알코올 화합물 및 용매를 투입하고, 상기 반응기의 온도를 0℃ 내지 10℃로 냉각하는 단계(2-1단계); 상기 냉각 단계 이후, 상기 염기를 투입하여 교반하는 단계(2-2단계); 및 상기 교반 단계 이후, 상기 1단계에서 준비된 피로포스포릴 클로라이드를 반응기에 투입하는 단계(2-3단계);를 거쳐 수행될 수 있다.It can be carried out through the steps of: first, introducing the alcohol compound and the solvent into the reactor, and cooling the temperature of the reactor to 0°C to 10°C (step 2-1); after the cooling step, introducing the base and stirring (step 2-2); and after the stirring step, introducing the pyrophosphoryl chloride prepared in step 1 into the reactor (step 2-3).

상기 2단계는 0℃ 내지 25℃ 이하의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있다. 이때, 반응시간은 반응물질, 알코올, 염기 및 용매의 종류 사용량 등에 따라 적절하게 변동될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단계는 0℃ 내지 25℃ 이하의 온도 범위에서 2 내지 24시간동안 수행되는 것일 수 있다.The above step 2 may be performed at a temperature range of 0°C to 25°C or less. At this time, the reaction time may be appropriately varied depending on the type and amount of reactants, alcohol, base, and solvent used. More specifically, the above step may be performed at a temperature range of 0°C to 25°C or less for 2 to 24 hours.

상기 용매의 비제한적인 예로는 다메틸에테르, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 나이트릴계, 다이옥산계 용매 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 용매일 수 있다. 상기 용매의 사용량은 제한되지 않으나, 경제적 산업적 공정을 달성하기 위하여, 상기 출발물질 1 중량부를 기준으로 1 내지 100 중량부 범위의 용매를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 5 내지 50 중량부 범위의 용매를 사용하는 것이 바람직하다.Non-limiting examples of the solvent include one or more mixed solvents selected from dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dichloromethane, dichloroethane, nitrile solvents, dioxane solvents, etc. The amount of the solvent used is not limited, but in order to achieve an economical industrial process, the solvent may be used in the range of 1 to 100 parts by weight based on 1 part by weight of the starting material, and more specifically, it is preferable to use the solvent in the range of 5 to 50 parts by weight.

상기 염기의 비제한적인 예로는 트리에틸아민, 다이메틸에틸아민, 피리딘 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는 트 리에틸아민을 사용하는 것이다. 그리고 염기의 당량은 1 ~ 2 당량까지 가능하나 가장 적당한 사용량은 1.2 당량이 바람직하다. Non-limiting examples of the base include one or a mixture of two or more selected from triethylamine, dimethylethylamine, pyridine, etc. Preferably, triethylamine is used. The equivalent amount of the base may be 1 to 2 equivalents, but the most suitable amount to be used is preferably 1.2 equivalents.

상기 2 단계 이후, TLC(Thin Layer Chromatograph), GC(Gas Chromatography) 등을 통하여 상기 출발물질이 소모되었음을 확인한 후 반응을 완결시킬 수 있다. 상기 반응이 완결되면, 단순 증류를 통해 감압 하에서 용매를 제거할 수 있다. 또한 관 크로마토그래피(column chromatography) 등의 통상의 방법을 통해 반응물(혼합물)이 제거된 중간 목적물을 분리 정제할 수 있다. 또한, 감압증류를 통해 중간 목적물을 분리 정제할 수 있다.After the above 2 steps, the reaction can be completed after confirming that the starting material has been consumed through TLC (Thin Layer Chromatograph), GC (Gas Chromatography), etc. When the reaction is completed, the solvent can be removed under reduced pressure through simple distillation. In addition, the intermediate target product from which the reactant (mixture) has been removed can be separated and purified through a conventional method such as column chromatography. In addition, the intermediate target product can be separated and purified through reduced pressure distillation.

상기 단계를 통해 합성된, 중간 목적물인 테트라-치환된 다이포스페이트(tetra-substituted diphosphate)계 화합물의 수율은 60%이상일 수 있다. 바람직하게는 95%이상일 수 있다. 사용되는 염기 종류에 따라서 수율과 순도가 향상될 수 있다.The yield of the intermediate target tetra-substituted diphosphate compound synthesized through the above steps can be 60% or more. Preferably, it can be 95% or more. The yield and purity can be improved depending on the type of base used.

합성 3단계에서는, 상기 2단계에서 합성한 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트에 삼불화붕소(BF3)를 첨가하면, 최종적으로 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트-삼불화붕소를 제조하게 된다. 이것이 본 발명의 최종 목적물인 신규한 고체상 화합물이고, 열적 안정성은 확인되었다.In the third step of the synthesis, boron trifluoride (BF3) is added to the tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate synthesized in the second step, thereby ultimately producing tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate-boron trifluoride. This is a novel solid-state compound which is the final target product of the present invention, and its thermal stability has been confirmed.

여기서 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트-삼불화붕소가 가장 바람직한 형태의 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물이라고 할 수 있다.Here, tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate-boron trifluoride can be said to be the most preferred form of tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound.

<반응식 3><Reaction Formula 3>

여기서 삼불화붕소(BF3)는 상온에서 자극적인 냄새가 나고 독성을 가진 무색의 기체 상태를 유지하는 화합물로, 공기보다 무거우며 공기와 반응해 하얀 색의 유독가스를 발생시키는 특징을 가지고 있으므로 매우 조심히 다루어야 하는 물질이다. Here, boron trifluoride (BF3) is a colorless, toxic, and irritating odor-emitting compound at room temperature. It is heavier than air and reacts with air to produce a white, toxic gas, so it is a substance that must be handled with extreme care.

상기 삼불화붕소는 기체 또는 용액 상태 중에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.The above boron trifluoride may be in at least one of a gaseous or solution state.

따라서 본 발명에서는 에테르와 혼합하여 사용하였고, 에테르의 비한정적인 예로는 디이소프로필 에테르, 이소프로필 sec-부틸 에테르, sec-부틸 에테르, 이소아밀 에테르, 이소프로필 이소아밀 에테르, sec-부틸 이소아밀 에테르 등을 예시할 수 있으며, 그 중에서도 특히 상업적 구매가 가능하고 경제적인 디이소프로필 에테르가 바람직하다.Therefore, in the present invention, it is used in a mixture with ether, and non-limiting examples of the ether include diisopropyl ether, isopropyl sec-butyl ether, sec-butyl ether, isoamyl ether, isopropyl isoamyl ether, sec-butyl isoamyl ether, etc., and among them, diisopropyl ether, which is commercially available and economical, is particularly preferable.

삼불화붕소에 에테르를 혼합하는 반응은 발열 반응이므로, 폭발의 위험성을 줄이기 위하여 반응열을 제거하는 것이 바람직하다, 일반적으로 10℃이하의 낮은 온도에서 반응을 수행하는 것이 좋다고 알려져 있다. Since the reaction of mixing ether into boron trifluoride is an exothermic reaction, it is desirable to remove the heat of reaction to reduce the risk of explosion. It is generally known that it is better to perform the reaction at a low temperature of 10℃ or less.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are provided to more completely explain the present invention to a person having average knowledge in the art.

합성 1단계 : 피로포스포릴 클로라이드 [Pyrophosphoryl chloride] 의 합성Synthesis step 1: Synthesis of pyrophosphoryl chloride

세척하여 건조 완료된 250ml 플라스크를 준비하고, 플라스크에 질소 분위기를 유지하였다. 상기 플라스크에 포스포릴 클로라이드(46g, 0.3mol)을 넣고, 5℃로 냉각하였다. 용매인 디클로로메탄(MC) 100mL에 출발물질인 pyrophosphoric acid(10.62g, 0.06mol)을 녹여서 상기 플라스크에 적가한다. 그리고 디메틸포름아마이드(Dimethylformamide) 1mL을 적가하고 반응기내 온도를 서서히 가열하여 환류시킨다. Prepare a 250 mL flask that has been washed and dried, and maintain a nitrogen atmosphere in the flask. Add phosphoryl chloride (46 g, 0.3 mol) to the flask, and cool to 5°C. Dissolve pyrophosphoric acid (10.62 g, 0.06 mol), which is a starting material, in 100 mL of dichloromethane (MC), which is a solvent, and add dropwise to the flask. Then, add 1 mL of dimethylformamide dropwise, and gradually heat the temperature in the reactor to reflux.

상기 반응은 가스크로마토그래피(GC)를 이용하여 상기 출발물질인 포스포릴 클로라이드가 소모되었음을 확인하고, 반응을 종결한다. 최종적으로 남은 과량의 포스포릴 클로라이드는 증류로 제거하고 나면, 원하는 생성물인 피로포스포릴 클로라이드 7g을 수득하였다. 이때 수율은 46% 이다(0.1 torr, 65℃ 조건).The above reaction is completed by confirming that the starting material, phosphoryl chloride, has been consumed using gas chromatography (GC). Finally, the remaining excess phosphoryl chloride is removed by distillation, and 7 g of the desired product, pyrophosphoryl chloride, is obtained. The yield at this time is 46% (under conditions of 0.1 torr and 65°C).

합성 2단계 : 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트[Tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate] 의 합성Synthesis step 2: Synthesis of Tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate

세척하여 건조 완료된 250ml 플라스크를 준비하고, 플라스크에 질소 분위기를 유지하였다. 플라스크에 프로파질 알코올(9.0g, 0.16mol)을 넣고, 용매로 디클로로메탄 100g을 넣은 후, 반응기내 온도를 5℃로 냉각한다. 반응기 내부 온도를 유지하면서 트리에틸아민(16.20g, 0.16mol)을 천천히 적가하고 30분동안 교반한다. 상기 1단계에서 합성한 피로포스포릴 클로라이드(10g, 0.04mol)를 용매인 디클로로메탄 50g에 용해하고 30분간 천천히 반응기에 적가한다. 반응액 상에 트리에틸아민 염산염이 생성됨을 확인하고, 1시간동안 반응을 진행한다. 반응 온도는 실온으로 유지하면서 3시간 교반한다. 반응 진행은 가스크로마토그래피로 확인하고 종결한다. 반응종결 후, H2O ml를 2회 수세하고, 유기층은 MgSO4로 수분제거 후, 감압증류로 용매인 디클로로메탄을 제거한다. 최종적으로 정제는 실리카 겔상의 크로마토그래피(Silica gel, 230~400mesh; Hexane:EA(=3:1))를 사용하여 수행된다. 그러면 8.2g의 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트[Tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate]를 얻었다. 이때 수율은 65% 이였다.Prepare a 250 ml flask that has been washed and dried, and maintain a nitrogen atmosphere in the flask. Add propargyl alcohol (9.0 g, 0.16 mol) to the flask, add 100 g of dichloromethane as a solvent, and cool the temperature inside the reactor to 5°C. While maintaining the temperature inside the reactor, slowly add triethylamine (16.20 g, 0.16 mol) dropwise, and stir for 30 minutes. Dissolve the pyrophosphoryl chloride (10 g, 0.04 mol) synthesized in Step 1 in 50 g of dichloromethane as a solvent, and slowly add dropwise to the reactor for 30 minutes. Confirm that triethylamine hydrochloride is produced in the reaction solution, and proceed with the reaction for 1 hour. Maintain the reaction temperature at room temperature, and stir for 3 hours. The progress of the reaction is confirmed by gas chromatography, and terminated. After completion of the reaction, the solution was washed twice with H2O ml, the organic layer was dehydrated with MgSO4 , and the dichloromethane solvent was removed by distillation under reduced pressure. Finally, purification was performed using chromatography on silica gel (Silica gel, 230-400mesh; Hexane:EA (=3:1)). Then, 8.2 g of tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate was obtained. The yield at this time was 65%.

1H NMR(CDCl3-d6)=δ 4.55(dd, 8H), 2.72 (t, 4H).1H NMR(CDCl3-d6)=δ 4.55(dd, 8H), 2.72 (t, 4H).

합성 3단계 : 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트-삼불화붕소[Tetra (prop-2-yn-1-yl)diphosphate-Boron trifluoride] 의 합성Synthesis step 3: Synthesis of Tetra (prop-2-yn-1-yl) diphosphate-Boron trifluoride

세척하여 건조 완료된 250mL 플라스크를 준비하고, 플라스크에 질소 분위기를 유지하였다. 플라스크에 n-헥산 100mL을 첨가하고, 삼불화붕소-에테르 용액 5g을 첨가한다. 상기 2단계에서 합성한 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트 8.2g을 첨가하고, 플라스크를 냉각하여 3시간 교반하였다. 생성된 고체를 분리하고 n-헥산 용액으로 세척한 후, 45℃ 온도로 진공 건조하여 9.0g의 목적물(테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트-삼불화붕소)을 수득하였다. 이때 수율은 91%였다.Prepare a 250 mL washed and dried flask, and maintain a nitrogen atmosphere in the flask. Add 100 mL of n-hexane to the flask, and add 5 g of boron trifluoride-ether solution. Add 8.2 g of tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate synthesized in the above step 2, cool the flask, and stir for 3 hours. The produced solid was separated, washed with n-hexane solution, and then vacuum dried at 45°C to obtain 9.0 g of the target product (tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate-boron trifluoride). The yield at this time was 91%.

1H NMR(DMSO-d6)=δ 4.77(dd, 4H), 4.55(dd, 4H), 2.72 (t, 4H).1H NMR(DMSO-d6)=δ 4.77(dd, 4H), 4.55(dd, 4H), 2.72 (t, 4H).

이렇게 합성된 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate)계 화합물은 리튬이온전지 전해액의 첨가제로서 유용하다.The tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound synthesized in this way is useful as an additive for lithium-ion battery electrolyte.

특히 상기 화학식 1-1 내지 1-2로 표시되는 화합물은 구조 내에 프로파질 작용기를 가지고 있기 때문에, 이러한 작용기가 환원 분해되면서 음극 표면에 부동태 능력이 높은 SEI 막을 형성하여 음극 자체의 고온 내구성도 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 음극 자체에 전착되는 전이금속의 양을 감소시킬 수 있다. 나아가, 상기 프로파질기에 의해, 양극에 포함된 금속성 불순물의 표면에 흡착되어 불순물의 용출이 어려워지게 만드는 기능을 할 수 있으며, 이를 통하여 용출된 금속이온이 음극에 석출되어 발생할 수 있는 내부 단락을 억제할 수 있다. 더욱이, 상기 프로파질기는 음극 표면에서 환원되기 용이하기 때문에, 음극 표면에 안정한 피막을 형성할 수 있으므로, SEI 막의 불안정성(instability)에 의하여 발생하는 전해액의 추가적인 환원 분해 반응에 의한 흑연계, 실리콘계 음극의 자가 방전 반응을 방지할 수 있다.In particular, since the compounds represented by the chemical formulas 1-1 to 1-2 have a propargyl functional group in their structure, when this functional group is reduced and decomposed, a SEI film having a high passivation ability is formed on the surface of the negative electrode, which can not only improve the high-temperature durability of the negative electrode itself, but also reduce the amount of transition metal deposited on the negative electrode itself. Furthermore, the propargyl group can have a function of making it difficult to elute the metallic impurities contained in the positive electrode by adsorbing them on the surface, thereby suppressing an internal short circuit that may occur when the eluted metal ions are deposited on the negative electrode. Furthermore, since the propargyl group is easily reduced on the surface of the negative electrode, a stable film can be formed on the surface of the negative electrode, thereby preventing a self-discharge reaction of a graphite-based or silicon-based negative electrode caused by an additional reduction and decomposition reaction of the electrolyte caused by the instability of the SEI film.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 리튬염; 유기용매; 및 전해액의 첨가제를 포함하는 리튬 이차전지용 전해액으로서, 상기 전해액의 첨가제는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 중 적어도 하나의 화합물인 리튬 이차 전지용 전해액을 제공한다. In addition, in one embodiment of the present invention, an electrolyte for a lithium secondary battery is provided, which comprises a lithium salt; an organic solvent; and an electrolyte additive, wherein the additive of the electrolyte is at least one compound represented by the chemical formula 1.

상기 전해액으로서 포함되는 리튬염은 리튬 이차전지용 전해액에 통상적으로 사용되는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다. The lithium salt included as the above electrolyte may be any one commonly used in electrolytes for lithium secondary batteries without limitation.

상기 유기용매는 이차전지의 충방전 과정에서 산화 반응 등에 의한 분해가 최소화될 수 있고, 첨가제와 함께 목적하는 특성을 발휘할 수 있는 것이라면 제한이 없다. 예를 들면 에테르계 용매, 에스테르계 용매, 또는 아미드계 용매 등을 각각 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent mentioned above is not limited as long as it can minimize decomposition by oxidation reactions, etc. during the charging and discharging process of the secondary battery, and can exhibit the desired properties together with additives. For example, ether solvents, ester solvents, or amide solvents can be used alone or in combination of two or more.

이상에서 본 발명은 실시예를 중심으로 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 본 발명의 범위가 상기에서 상술한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다.Although the present invention has been described in detail above with reference to examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the examples described above.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물에 있어서,
[화학식 1]

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1-1 내지 1-2로 표시되는 화합물:
[화학식 1-1]

[화학식 1-2]

상기 화학식 1에서, n은 1 또는 2이고, R1 내지 R4는 모두 2-프로피닐기이다.
In a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the following chemical formula 1,
[Chemical Formula 1]

The compound represented by the above chemical formula 1 is a compound represented by the following chemical formulas 1-1 to 1-2:
[Chemical Formula 1-1]

[Chemical Formula 1-2]

In the above chemical formula 1, n is 1 or 2, and R 1 to R 4 are all 2-propynyl groups.
삭제delete 청구항 1의 화학식 1로 표시되는 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 제조하는 방법에 있어서,
1) 할로겐이 치환된 다이포스페이트를 준비하는 단계;
2) 상기 할로겐이 치환된 다이포스페이트에 용매와 염기 존재하에 프로파질 알코올을 반응시켜 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트을 제조하는 단계; 및
3) 상기 테트라(프로프-2-인-1-일)다이포스페이트에 삼불화붕소(BF3)와 에테르를 혼합하여 테트라 치환된 다이포스페이트-삼불화붕소계 화합물을 제조하는 단계;를 포함하는 방법
A method for producing a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound represented by the chemical formula 1 of claim 1,
1) A step of preparing a halogen-substituted diphosphate;
2) a step of producing tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate by reacting the halogen-substituted diphosphate with propargyl alcohol in the presence of a solvent and a base; and
3) A method including a step of preparing a tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound by mixing boron trifluoride (BF3) and ether into the tetra(prop-2-yn-1-yl)diphosphate;
삭제delete 청구항 3에 있어서, 2)단계에서의 용매는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 디이소프로필에테르, 디클로로메탄, 디클로로에탄, 나이트릴계, 다이옥산계 용매 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합 용매이고, 염기는 트리에틸아민, 다이메틸에틸아민, 피리딘 중에서 선택되는 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방법In claim 3, a method characterized in that the solvent in step 2) is one or more mixed solvents selected from dimethyl ether, diethyl ether, diisopropyl ether, dichloromethane, dichloroethane, nitrile-based solvents, and dioxane-based solvents, and the base is one or more mixed solvents selected from triethylamine, dimethylethylamine, and pyridine. 청구항 3에 있어서, 2)단계는
먼저 반응기에 상기 프로파질 알코올 및 용매를 투입하고, 상기 반응기의 온도를 0℃ 내지 10℃로 냉각하는 단계(2-1단계);
상기 냉각 단계 이후, 상기 염기를 투입하여 교반하는 단계(2-2단계); 및
상기 교반 단계 이후, 상기 1)단계에서 준비된 피로포스포릴 클로라이드를 반응기에 투입하는 단계(2-3단계);를 거쳐 수행되는 것을 특징으로 하는 방법
In claim 3, step 2) is
First, a step of introducing the propargyl alcohol and solvent into the reactor and cooling the temperature of the reactor to 0°C to 10°C (step 2-1);
After the cooling step, a step of adding the base and stirring (step 2-2); and
A method characterized in that it is performed by going through the step (step 2-3) of introducing pyrophosphoryl chloride prepared in step 1) into the reactor after the above stirring step.
청구항 1의 테트라-치환된 다이포스페이트-삼불화붕소(tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride)계 화합물을 포함하는 리튬이온전지 전해액의 첨가제Additive for lithium ion battery electrolyte comprising the tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride compound of claim 1 리튬염; 유기용매; 및 전해액의 첨가제;를 포함하며, 상기 전해액의 첨가제는 청구항 7의 리튬이온전지 전해액의 첨가제인 리튬 이차전지용 전해액A lithium secondary battery electrolyte comprising: a lithium salt; an organic solvent; and an additive for an electrolyte; wherein the additive for the electrolyte is an additive for a lithium ion battery electrolyte according to claim 7.
KR1020230128515A 2023-09-25 2023-09-25 Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same KR102705428B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230128515A KR102705428B1 (en) 2023-09-25 2023-09-25 Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020230128515A KR102705428B1 (en) 2023-09-25 2023-09-25 Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102705428B1 true KR102705428B1 (en) 2024-09-11

Family

ID=92757175

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230128515A KR102705428B1 (en) 2023-09-25 2023-09-25 Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102705428B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002198092A (en) 2000-11-27 2002-07-12 Wilson Greatbatch Ltd Phosphate additive for non-aqueous electrolyte cell capable of recharging
US20030113635A1 (en) 1998-10-22 2003-06-19 Hong Gan Phosphate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
KR100585219B1 (en) 2004-05-07 2006-06-01 주식회사 태평양 Derivatives of Phosphate and the method for the preparation thereof
WO2015161137A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Idenix Pharmaceuticals, Inc. 3'-substituted methyl or alkynyl nucleosides for the treatment of hcv
CN110066291A (en) 2018-08-06 2019-07-30 三门峡中达化工有限公司 A kind of phase transfer catalysis (PTC) hydrolysis triisooctyl phosphate prepares di (isooctyl) phosphate method
KR20230001107A (en) 2021-06-28 2023-01-04 씨에스아이엠 주식회사 A preparing method of phosphoric acid propargyl esters useful for flame retardant for lithium ion battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030113635A1 (en) 1998-10-22 2003-06-19 Hong Gan Phosphate additives for nonaqueous electrolyte rechargeable electrochemical cells
JP2002198092A (en) 2000-11-27 2002-07-12 Wilson Greatbatch Ltd Phosphate additive for non-aqueous electrolyte cell capable of recharging
KR100585219B1 (en) 2004-05-07 2006-06-01 주식회사 태평양 Derivatives of Phosphate and the method for the preparation thereof
WO2015161137A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Idenix Pharmaceuticals, Inc. 3'-substituted methyl or alkynyl nucleosides for the treatment of hcv
CN110066291A (en) 2018-08-06 2019-07-30 三门峡中达化工有限公司 A kind of phase transfer catalysis (PTC) hydrolysis triisooctyl phosphate prepares di (isooctyl) phosphate method
KR20230001107A (en) 2021-06-28 2023-01-04 씨에스아이엠 주식회사 A preparing method of phosphoric acid propargyl esters useful for flame retardant for lithium ion battery

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gi K. Cheung et al, "A convenient preparation of pyrophosphoryl chloride and its use in vilsmeier formylation", SYNLETT, January 1992, p77-78.
The Synthesis of Hypodiphosphoric Acid and Derivatives with P-P Bond, including Esters and Diphosphine Dioxides: A Review, MOLECULES, 26, 7286(2021.11.30) *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7585994B2 (en) Process for the preparation of compounds containing perfluoroalkanesulfonic acid groups
JP6225923B2 (en) Non-aqueous electrolyte and power storage device using the same
EP3086397B1 (en) Nonaqueous electrolyte solution, electricity storage device using same, and phosphonoformic acid compound used in same
KR20140067109A (en) Nonaqueous electrolyte solution containing phosphonosulfonic acid compound, and lithium secondary battery
CN101646648A (en) Tert-butylphenyl sulfonate compound, nonaqueous electrolyte solution for lithium secondary battery using the same, and lithium secondary battery using the same
KR102617501B1 (en) Electrolyte composition, secondary battery, and method of using the secondary battery
CN114507257B (en) Fluorinated cyclic phosphorus-containing molecule and application thereof
CA2337926A1 (en) Lithium fluoroalkylphosphates and their use as electrolyte salts
JP6157318B2 (en) Carbazole compound and lithium ion battery to which carbazole compound is added
KR102705428B1 (en) Novel tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same
KR102616161B1 (en) A preparing method of phosphoric acid propargyl esters useful for flame retardant for lithium ion battery
KR102705443B1 (en) Novel deuterated tetra-substituted diphosphate-boron trifluoride based compound and method for preparing the same
US6864017B2 (en) Method of preparing lithium complex salts for use in electrochemical cells
KR20230051295A (en) Cyclic sulfonate-based lithium ion battery electrolyte additive, manufacturing method and application thereof
KR100932415B1 (en) Method for producing perfluoroalkane sulfonic acid esters and the salts thereof
CN108069884B (en) Cyanovinyl sulfonate and synthesis method thereof
JP6010252B2 (en) Zwitterionic compounds and ionic conductors
CN112201852B (en) Lithium ion battery electrolyte additive, preparation method thereof and lithium ion battery electrolyte
KR102703062B1 (en) Novel tetra-substituted diphosphate-based compound and method for preparing the same
JPH11335382A (en) Organic lithium phosphate and non-aqueous electrolyte cell using the same
CN118666897A (en) Cyanogen-containing alkyl phosphonate and preparation process thereof
KR20230108134A (en) Manufacturing method of cyclic sulfonic acid ester derivative compound
CN112928329A (en) Lithium ion battery electrolyte additive and preparation method and application thereof
CN116315104A (en) Electrolyte, secondary battery and electric equipment
KR20190086148A (en) Solvent for solid electrolytes synthesis including onium composite and solid electrolytes synthesis method using the same

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant