Synthèse de nouveaux anions organiques fluorés, électrolytes pour batteries au lithium et piles à combustible

par Fabien Toulgoat

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Bernard Langlois.

Soutenue en 2007

à Lyon 1 .

mots clés

• Fluoration
• Soufre -- Composés organiques
• Anions
• Silane -- Dérivés
• Électrolytes
• Piles au lithium
• Piles à combustible

Résumé

Une nouvelle synthèse de fluorures de sulfonyle fluorés, intermédiaires communs aux sulfonates, sulfonamidures et sulfonimidures, a été mise au point. Celle-ci est basée sur l’utilisation de silanes comme précurseurs de sulfinates, ce qui permet de réaliser l’ensemble des étapes « one pot ». De plus, les fluorures de sulfonyle peuvent être obtenus par fluoration électrophile des sulfinates correspondants. L’hydrolyse des fluorures de sulfonyle conduit à la formation des sulfonates de lithium. Pour la préparation des sulfonimides, l’utilisation de la benzylamine, meilleure nucléophile que CF3SO2NH2, permet de réaliser des réactions de couplage efficaces avec les fluorures de sulfonyle. Par la suite, le groupe benzyle, groupe protecteur, est facilement éliminé par réaction dans l’éthanol sans hydrogène ni métal. La synthèse des sulfonamides à partir des sulfinamides constitue une alternative au couplage direct entre les fluorures de sulfonyle et les amines

Titre traduit

Synthesis of new fluorinated organic anions, as electrolytes for lithium batteries and fuel cells

Résumé

A new synthesis of sulfonyl fluorides, key intermediates of sulfonates, sulfonamides and sulfonimides, was developed. This method, based on the use of silanes as precursors of sulfinates, allows us to carry out “one pot” transformations. Furthermore, sulfonyl fluorides can be obtained from the corresponding sulfinates by electrophilic fluorination. Then, sulfonyl fluorides hydrolysis affords sulfonates. Reactions of sulfonyl fluorides with benzylamine prove to be more efficient than CF3SO2NH2. Finally, the benzyl group is cleaved very easily by reaction with ethanol without any hydrogen or metal. By this method, a series of sulfonimides were synthesised. As an alternative to the reaction between sulfonyl fluorides and amines, sulfonamides can be prepared from sulfinamides