CN102807549A - 一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其步骤为：将三氟甲基饱和二元醇与三光气按摩尔比1:3~1:10，加入反应釜中，搅拌下滴加缚酸剂，调节反应釜内温度0℃~80℃，搅拌反应1~12h，得到三氟甲基环状碳酸酯，通过减压精馏，得到三氟甲基环状碳酸酯。本发明公开的技术方案不使用剧毒的光气作为反应原料，易于工业化生产；且其制备方法产率高，产品纯度大于99.9%，满足锂离子电池电解液使用要求。

Description

一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种适用于锂离子电池电解液领域的三氟甲基环状碳酸酯的制备方法。
背景技术
含三氟甲基环状碳酸酯可用作锂离子电池电解液的共溶剂或添加剂。
锂离子电池具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、无记忆效应、环境污染小等优点，是最具有吸引力和发展潜力的二次电池。目前，锂离子电池电解液使用的溶剂通常为碳酸酯类，该类溶剂可以提高锂离子电池的充放电容量和循环寿命，但是它们的闪点较低，近年来，关于锂离子电池引发的火灾甚至爆炸的报道屡见不鲜。锂离子电池的安全性问题受到人们的普遍关注，安全性也是制约锂离子电池向高能化、大型化方向发展的瓶颈。而使用线性碳酸酯等易燃的有机溶剂是锂离子电池发生火灾爆炸的主要原因之一。
氟代溶剂通常具有较高的闪点甚至无闪点，因此使用含氟溶剂有利于提高锂离子电池的安全性。氟代环状碳酸酯类化合物具有物理化学性能稳定、介电常数和闪点高、与电解质盐和其他有机溶剂互溶性好等优点，而成为锂离子电池电解液溶剂的首选替代物。
现在研究发现，以含三氟甲基环状碳酸酯作为溶剂可以更好的形成SEI膜，有效的阻止溶剂的进一步分解，并提高锂离子电池的安全性，延长锂离子电池的循环寿命。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是：提供一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法。
为解决上述技术问题，所采用的技术方案为：一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其制备步骤为：将三氟甲基饱和二元醇与三光气按摩尔比1:3~10，加入反应釜中，搅拌下滴加缚酸剂，调节反应釜内温度0℃~80℃，搅拌反应1~12h，得到三氟甲基环状碳酸酯，通过减压精馏，得到三氟甲基环状碳酸酯(纯度在99.9%以上)；
所述缚酸剂与三光气的摩尔比为6~10：1；
所述三氟甲基饱和二元醇的结构式如下：
上述结构式表示的三氟甲基饱和二元醇与三光气反应后，分别得到下述结构通式表示的三氟甲基环状碳酸酯：
Figure BDA00002006303500022
其中，n=0或1。
缚酸剂选自下述物质中的一种或几种：三乙胺、二乙胺、乙二胺、二丙胺、三丙胺、丙二胺、正丁胺、吡啶。
所述缚酸剂与三光气的优选摩尔比为6~8:1。
本发明具有以下优点：
1）不使用剧毒的光气作为反应原料，易于工业化生产；
2）产率高，产品纯度大于99.9%，满足锂离子电池电解液使用要求。
具体实施方式
以下本发明将结合具体实施例做进一步的详细说明，使本发明的优点更为明显。应该理解，其中的内容只是用作说明，而绝非对本发明的保护范围构成限制。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例中色谱检测条件为安捷伦7890A，分流比50:1,进样口温度280℃，检测器温度300℃，色谱柱HP-5(30m×0.25m×0.25μm),升温程序100℃(2min)-10℃/min-250℃(2min)-15℃/min-280℃(5min),标样校准保留时间，面积归一法。
实施例1
向1000mL三口烧瓶中加入三氟丙二醇384g（3mol）和297g（1mol）三光气，冰水浴0℃搅拌下滴加三乙胺606g（6mol），反应12小时后过滤，滤液减压下精馏，收集85~88℃/15mmHg馏分304g，对收集馏分采用气相色谱安捷伦7890A检测（RT3.685），馏分中三氟甲基碳酸乙烯酯纯度为99.94Wt.%。三氟甲基碳酸乙烯酯产品的产率为64.96%。
实施例2
向2000mL三口烧瓶中加入4，4，4-三氟-1，3-丁二醇710g（5mol）和297g（1mol）三光气，搅拌下滴加二乙胺584g（8mol），50℃下反应5小时后过滤，滤液减压下精馏，收集90℃~95℃/12mmHg馏分470g，对收集馏分采用气相色谱安捷伦7890A检测(RT4.235)，馏分中4，4，4-三氟-1，3-丁二醇碳酸酯纯度为99.91Wt.%。4，4，4-三氟-1，3-丁二醇碳酸酯产品的产率为92.15%。
实施例3
向2000mL三口烧瓶中加入1，1，1-三氟-2，3-戊二醇1580g（10mol）和297g（1mol）三光气，搅拌下滴加正丁胺730g（10mol），80℃下反应2小时后过滤，滤液减压下精馏，收集100℃~120℃/10mmHg馏分521g，对收集馏分采用气相色谱安捷伦7890A检测(RT6.258)，馏分中1，1，1-三氟-2，3-戊二醇碳酸酯纯度为99.93Wt.%。1，1，1-三氟-2，3-戊二醇碳酸酯产品的产率为94.4%。
实施例4
向1000mL三口烧瓶中加入三氟丙二醇256g（2mol）和148.5g（0.5mol）三光气，搅拌下滴加三乙胺101g（1mol）和丙二胺148g（2mol）混合物，20℃下反应6小时后过滤，滤液减压下精馏，收集80℃~85℃/10mmHg馏分181g，对收集馏分采用气相色谱安捷伦7890A检测（RT3.685），馏分中三氟甲基碳酸乙烯酯纯度为99.92Wt.%。三氟甲基碳酸乙烯酯产品的产率为77.35%。
实施例5
向2000mL三口烧瓶中加入4，4，4-三氟-2，3-丁二醇1420g（10mol）和297g（1mol）三光气，搅拌下滴加二乙胺292g（4mol）和正丁胺219g（3mol），50~60℃下反应3小时后过滤，滤液减压下精馏，收集92℃~96℃/10mmHg馏分465g，对收集馏分采用气相色谱安捷伦7890A检测（RT4.385），馏分中4，4，4-三氟-2，3-丁二醇碳酸酯纯度为99.94Wt.%。4，4，4-三氟-2，3-丁二醇碳酸酯产品的产率为91.18%。
应该理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其步骤为：将三氟甲基饱和二元醇与三光气按摩尔比1:3~10，加入反应釜中，搅拌下滴加缚酸剂，调节反应釜内温度0℃~80℃，搅拌反应1~12h，得到三氟甲基环状碳酸酯，通过减压精馏，得到三氟甲基环状碳酸酯；
所述缚酸剂与三光气的摩尔比为6~10：1。
2.根据权利要求1所述的一种三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述三氟甲基饱和二元醇的结构式如下：
Figure FDA00002006303400011
上述结构式表示的三氟甲基饱和二元醇与三光气反应后，分别得到下述结构通式表示的三氟甲基环状碳酸酯：
Figure FDA00002006303400012
其中，n=0或1。
3.根据权利要求1所述三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其特征在于：缚酸剂选自下述物质中的一种或几种：三乙胺、二乙胺、乙二胺、二丙胺、三丙胺、丙二胺、正丁胺、吡啶。
4.根据权利要求1所述三氟甲基环状碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述缚酸剂与三光气的优选摩尔比为6~8:1。
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