CN101456832A - 双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法 - Google Patents
双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，以三氟甲卤代磺酰、液氨和有机胺类碱为原料，以非极性惰性为溶剂，生成含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物溶剂，将得到的含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物进行蒸馏回收溶剂，得到双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体，再将双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体在水溶液中与碱金属氧化物反应生成双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物，最后将得到双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物经减压脱水，减压干燥等工序得到目标产物。本发明工艺路线简单，对环境没有污染，利用本发明制备的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的纯度大于99％，收率在90％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备双三氟甲磺酰亚胺金属盐的方法。
背景技术
双三氟甲磺酰亚胺金属盐作为高电压耐高温电解液锂盐主要应用于锂电池电解液添加剂领域。目前该锂盐的制备国内外仍处在研究当中，基本没有文献报道其合成工艺，基于锂电池市场的潜在需求，对双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备已处于研究的热点之一。国外先后报道了采用三氟磺酰卤与液氨反应，生成三氟磺酰胺铵盐，经过盐酸酸化，得到三氟磺酰胺，在六甲基二硅氮烷保护下，与甲醇钠反应，制备双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，但是该工艺步骤长、收率低，仅为30％，同时涉及过多中间原料以及后处理工序复杂等缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备双三氟甲磺酰亚胺金属盐的方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，主要包括以下步骤：
(1)以三氟甲卤代磺酰、液氨和有机胺类碱为原料，以非极性惰性为溶剂，于-20～80℃下反应生成含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物，其中溶剂用量为原料总用量的1～10倍；
(2)将上述反应得到的含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物过滤，除去杂质，滤液在温度为40～150℃，真空度在10～100Pa条件下进行蒸馏回收溶剂，得到双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体；
(3)将上述反应得到的双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体在水溶液中与碱金属氧化物反应生成双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物，其中双三氟甲磺酰亚胺季铵盐与碱金属氧化物摩尔比为1∶1～2；
(4)将上述反应得到双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物在温度40～80℃，真空度10～1000Pa条件下减压脱水，得到双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物；
(5)将双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物在温度40～100℃，真空度10～100Pa条件下减压干燥得到目标产物双三氟甲基磺酰亚胺金属盐；
所述的三氟甲卤代磺酰为三氟甲磺酰氟或三氟甲磺酰氯；
所述的液氨为无水液氨；
所述的有机胺类碱为：三乙胺、嘧啶、吡啶或喹啉；
所述的非极性惰性溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、环己烷、苯、二甲苯一种或多种；
所述的碱金属氧化物为：氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾。
本发明的优点是：
工艺路线简单，原料价廉易得，生成的固体废弃物，对环境没有污染，利用本发明制备的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的纯度高，大于99％，收率在90％以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。
实施例1
将二氯甲烷362.5g和三乙胺202g加入到特制的不锈钢反应容器中，冷却至-20℃后，在搅拌下通入无水液氨8.5g和三氟甲磺酰氟152g，然后，升至20℃，反应4小时，反应完毕，冷却过滤，除去反应生成的三乙胺氟化氢盐，所得滤液在40℃/10Pa条件下蒸馏除去溶剂二氯甲烷和过量的三乙胺，滤液蒸干，即为固体双三氟甲磺酰亚胺三乙胺盐，称量得到184g。将所得到的双三氟甲磺酰亚胺三乙胺盐，与40g氢氧化锂，360g水溶液，在常温(25℃)下搅拌混合，反应2小时，反应完毕，将所得溶液在40℃/10Pa下蒸馏除去水和生成的三乙胺，得到固体双三氟烷基磺酰亚胺锂，在40℃/10Pa条件下干燥得到固体粉末，通过MS质谱分析，m/z：280，166，102，证明为
分子离子特征碎片，称量所得132g。用液相色谱仪(液相色谱LC-20A，购自Shimadzu公司)测得，馏分中双三氟烷基磺酰亚胺锂的纯度为98.95378％，产率为91％。
实施例2
将二氯乙烷785.5g和嘧啶600g加入到特制的不锈钢反应容器中，冷却至-10℃后，在搅拌下通入无水氨气17g和三氟甲磺酰氯168.5g，然后，升至40℃，反应4小时，反应完毕，冷却过滤，除去反应生成的嘧啶盐酸盐，所得滤液在80℃/100Pa条件下蒸馏除去溶剂二氯乙烷和过量的嘧啶，滤液蒸干，即为固体双三氟甲磺酰亚胺嘧啶盐，称量得到160g。将所得到的双三氟甲磺酰亚胺嘧啶盐，碳酸钠100g，水900g，在常温(25℃)下搅拌混合，反应2小时，反应完毕，将所得溶液在100℃/100Pa下蒸馏除去水和生成的嘧啶，溶液蒸干，在60℃/10Pa条件下干燥得到固体粉末，即为双三氟烷基磺酰亚胺钠，称量所得138g，通过MS质谱分析，m/z：280，166，102，证明为
分子离子特征碎片，用液相色谱仪(液相色谱LC-20A，购自Shimadzu公司)测得，馏分中双三氟烷基磺酰亚胺钠的纯度为99.90128％，产率为90.5％。
实施例3
将三氯乙烷500g和吡啶395g加入到特制的不锈钢反应容器中，冷却至40℃后，在搅拌下通入无水氨气12.8g和三氟甲磺酰氟152g，然后，升至60℃，反应4小时，反应完毕，冷却过滤，除去反应生成的吡啶氟化氢盐，所得滤液在60℃/50Pa条件下蒸馏除去溶剂三氯乙烷和过量的吡啶，滤液蒸干，即为固体双三氟甲磺酰亚胺三吡啶盐，称量得到178g。将所得到的双三氟甲磺酰亚胺吡啶盐，氢氧化钾56g，水溶液500g，在常温(25℃)下搅拌混合，反应2小时，反应完毕，将所得溶液蒸馏在80℃/50Pa下除去水和生成的吡啶，溶液蒸干，在80℃/100Pa条件下干燥得到固体粉末，即为固体双三氟烷基磺酰亚胺钾，称量所得144g，通过MS质谱分析，m/z：280，166，102证明为
分子离子特征碎片，用液相色谱仪(液相色谱LC-20A，购自Shimadzu公司)测得，馏分中固体双三氟烷基磺酰亚胺钾的纯度为99.92477％，产率为90.1％。
Claims (7)
1、双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于主要包括以下步骤：
(1)以三氟甲卤代磺酰、液氨和有机胺类碱为原料，以非极性惰性为溶剂，于-20～80℃下反应生成含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物；
(2)将上述反应得到的含双三氟甲磺酰亚胺季铵盐的混合物过滤，除去杂质，滤液在温度为40～150℃，真空度在10～100Pa条件下进行蒸馏回收溶剂，得到双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体；
(3)将上述反应得到的双三氟甲磺酰亚胺季铵盐固体在水溶液中与碱金属氧化物反应生成双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物，其中双三氟甲磺酰亚胺季铵盐与碱金属氧化物的摩尔比为1∶1～2；
(4)将上述反应得到双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物在温度40～80℃，真空度10～1000Pa条件下减压脱水，得到双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物；
(5)将双三氟甲基磺酰亚胺金属盐的混合物在温度40～100℃，真空度10～100Pa条件下减压干燥得到目标产物双三氟甲基磺酰亚胺金属盐。
2、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的三氟甲卤代磺酰为三氟甲磺酰氟或三氟甲磺酰氯。
3、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的溶剂用量为原料总用量的1～10倍。
4、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的液氨为无水液氨。
5、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的有机胺类碱为：三乙胺、嘧啶、吡啶或喹啉。
6、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的非极性惰性溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、三氯乙烯、环己烷、苯、二甲苯一种或多种。
7、根据权利要求1所述的双三氟甲磺酰亚胺金属盐的制备方法，其特征在于：所述的碱金属氧化物为：氢氧化锂、碳酸锂、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾。
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