일반기술

불소화 디알킬 카보네이트의 제조 방법

디알킬 카보네이트는 상대적으로 유전율이 높고, 점도가 낮기 때문에 알킬렌 카보네이트와 혼합하여 상용 리튬이차전지 전해액으로 사용되고 있다. 그러나, 가연성 때문에 리튬이차전지가 폭발하는 사고가 가끔 일어나고 있으며, 이를 극복하기 위해 가연성이 낮은 불소화된 디알킬 카보네이트를 사용하는 방안이 고려되고 있다. 불소화 디알킬 카보네이트는 포스젠, 일산화탄소, 메틸나이트레이트 등의 유독성 원료를 사용하거나 불소가스로 디알킬 카보네이트를 직접 불소화하는 방법으로도 제조할 수 있으나, 본 발명은 이미다졸 화합물 존재 하에서 불소 함유 알코올과 클로로포메이트 유도체를 반응시켜 보다 온화한 조건에서 기존보다 2배 이상 높은 수율로 불소화 디알킬 카보네이트를 제조하며 동시에 부식성 부생물(HCl)을 발생 즉시 제거함으로써 공정의 안정성을 획기적으로 개선한 새로운 제조방법을 고안하였다. 기존의 불소화 디알킬 카보네이트 제조방법으로는 일차로 디알킬 카보네이트를 제조하고 이를 용매에 녹인 후 불소(F2) 가스를 공급하여 직접 불소화하는 '액상 직접 불소화법'으로 제조하는 방법, 또는 염소를 함유하는 알킬렌 카보네이트를 KF를 이용하여 불소치환반응을 유도하는 방법 등이 이용되고 있다. 그러나, 전자의 유기화합물과 불소가스를 직접 반응시켜 불소화하는 방법은 불소의 높은 반응성 때문에 불소와의 반응성이 낮은 특수한 용매를 사용해야 하고 선택적으로 부분 불소화를 유도하기 어려우며 불순물 생성도 많은 문제가 있다. 후자의 할로겐 치환반응은 반응온도가 높고, 반응시간이 길며, 생성물의 선택성이 낮은 단점이 있다. 본 발명은 기존 방법과 달리 유독성 원료인 포스젠, 일산화탄소, 메틸나이트레이트 등을 사용하여 디알킬 카보네이트를 제조하는 원료준비 단계를 뛰어넘어 처음부터 불소 함유 알코올과 클로로포메이트 유도체를 이미다졸 화합물의 존재 하에서 반응시켜 온화한 조건에서 불소화 디알킬 카보네이트를 직접 제조하는 방법을 제시하였다. 특히 반응 중 발생되는 부식성 부생물질을 발생 즉시 제거함으로써 높은 수율로 불소화 디알킬 카보네이트를 제조하면서 공정의 안정성을 개선한 방법을 제시하였다.