CN111892621A - [(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法 - Google Patents
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Abstract
[(2‑乙氧基)丙基]环氧乙基‑三甲氧基硅烷的合成方法,属于电池电解液添加剂的技术领域,将固体氢氧化钠和1‑丙烯‑3‑醇加入到反应釜中,升温至回流进行反应,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,反应完成后,干燥得到的固体产物;将1,2‑环氧氯丁烷投入到无水反应釜中,再投入得到的固体产物,加热至30‑70℃反应1.5‑5h,再经过滤、蒸馏得到无色透明液体,在氩气气氛下,将上述所得无色透明液体、三甲氧基硅烷及2‑丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至60‑120℃,持续搅拌进行2‑10小时,静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2‑乙氧基丙基]环氧乙基‑三甲氧基硅烷。本发明副产物少,反应平稳易控,操作简单、三废少,收率高。
Description
技术领域
本发明属于电池电解液添加剂的技术领域,涉及用于电池电解液添加剂的[(2-乙氧基丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法。
背景技术
锂离子电池具有体积小、质量轻、比能量高、污染小以及自放电小、循环寿命长等优势,在便携式设备上得到广泛的应用,也是新能源汽车的核心。锂离子电池电解液是影响锂离子电池性能与成本的一个重要方面,占锂离子电池成本的10%左右。原料成本以及电解液在使用过程中对环境的特殊要求,制约了电解液的开发。电解液添加剂具有用量小,针对性强的特点,在不增加或基本不增加电池成本、不改变生产工艺的情况下,能显著改善电池的某些宏观性能,是近年来改善锂离子电池性能的重要研究方向。
研究发现,[(2-乙氧基丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷作为锂离子电池电解液添加剂具有良好的阻燃性能,且能有效降低锂电池阻抗。同时其与卤系、磷系添加剂相比,具有低毒性、易分解、环境友好等特点,因而是一种非常具有前景的添加剂。但就目前情况来看,[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基- 三甲氧基硅烷的合成技术不成熟,限制了其使用。因此寻找一条合成[(2- 乙氧基丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷,易实现工业化生产的合成路线是目前的技术追求。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供了一种[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,易实现工业化生产。
本发明为实现其目的采用的技术方案是:
[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,将固体氢氧化钠和1-丙烯-3-醇加入到反应釜中,升温至回流进行反应,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,反应完成后,干燥得到的固体产物;将1,2- 环氧氯丁烷投入到无水反应釜中,再投入得到的固体产物,加热至30-70℃反应1.5-5h,再经过滤、蒸馏得到无色透明液体,在氩气气氛下,将上述所得无色透明液体、三甲氧基硅烷及2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至60-120℃,持续搅拌进行2-10小时,静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2-乙氧基丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷。
所述的固体氢氧化钠与1-丙烯-3-醇的摩尔比为1:(1-4)。
1,2-环氧氯丁烷的加入量为固体产物质量的1.5-5.5倍。
无色透明液体、三甲氧基硅烷及2-丙醇的质量比为1:(1-3):(1-2)。
氯铂酸催化剂的加入量为无色透明液体质量的0.02-0.2倍。
本发明的有益效果是:
本发明是在无水反应中进行的,无水体系使得产品的副产物少,反应平稳易控,操作简单、三废少,收率高。本发明在前半部分制备时无需使用催化剂,后半部分加入三甲氧基硅烷及2-丙醇反应时,才只需加入少量的氯铂酸催化剂。
附图说明
图1是本发明[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的1H-NMR图谱。
图2是本发明[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的13C-NMR图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷80g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至40℃反应2.5h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体59g(收率92.18%)。
在氩气气氛下,将得到的59g无色透明液体、76g三甲氧基硅烷及 106g2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入3g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至90℃,持续搅拌进行6小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到 [(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率95%)。
实施例2
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷60g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至50℃反应3h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体58g。
在氩气气氛下,将得到的58g无色透明液体、60g三甲氧基硅烷及60g2- 丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入1.2g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至 100℃,持续搅拌进行5小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2- 乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率95.3%)。
实施例3
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷120g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至60℃反应4h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体60.2g。
在氩气气氛下,将得到的60g无色透明液体、180g三甲氧基硅烷及 120g2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入10g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至110℃,持续搅拌进行7小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率96.1%)。
实施例4
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷220g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至70℃反应5h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体58.6g。
在氩气气氛下,将得到的58g无色透明液体、116g三甲氧基硅烷及 87g2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入5.8g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至120℃,持续搅拌进行4小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到 [(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率95.6%)。
实施例5
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷160g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至30℃反应2h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体59.4g。
在氩气气氛下,将得到的59g无色透明液体、145g三甲氧基硅烷及 77g2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入4.7g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至70℃,持续搅拌进行8小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到 [(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率96.4%)。
实施例6
将0.5摩尔氢氧化钠和1摩尔1-丙烯-3-醇投入到反应釜中,搅拌升温至回流,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,脱水完毕后,回收未反应的原料1-丙烯-3-醇,同时干燥得到的固体产物40g。
将1,2-环氧氯丁烷100g投入到无水反应釜中,在20min内加入得到的 40g固体物质,加料完毕后升温至50℃反应1.5h,然后过滤,蒸馏得到无色透明液体58.2g。
在氩气气氛下,将得到的58g无色透明液体、104g三甲氧基硅烷及 87g2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入3.5g氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至60℃,持续搅拌进行9小时。静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷(收率95.3%)。
通过1H-NMR、13C-NMR表征鉴定为[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷,参见图1和图2。
Claims (5)
1.[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,其特征在于,将固体氢氧化钠和1-丙烯-3-醇加入到反应釜中,升温至回流进行反应,采用分水装置不断分离出反应过程中生成的水,反应完成后,干燥得到的固体产物;将1,2-环氧氯丁烷投入到无水反应釜中,再投入得到的固体产物,加热至30-70℃反应1.5-5h,再经过滤、蒸馏得到无色透明液体,在氩气气氛下,将上述所得无色透明液体、三甲氧基硅烷及2-丙醇加入四口烧瓶中搅拌,加入氯铂酸催化剂,将反应混合物升温至60-120℃,持续搅拌进行2-10小时,静置,冷却至室温,减压蒸馏收集得到[(2-乙氧基丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷。
2.根据权利要求1所述的[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,其特征在于,所述的固体氢氧化钠与1-丙烯-3-醇的摩尔比为1:(1-4)。
3.根据权利要求1所述的[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,其特征在于,1,2-环氧氯丁烷的加入量为固体产物质量的1.5-5.5倍。
4.根据权利要求1所述的[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,其特征在于,无色透明液体、三甲氧基硅烷及2-丙醇的质量比为1:(1.1-2.1):(1.1-3.2)。
5.根据权利要求1所述的[(2-乙氧基)丙基]环氧乙基-三甲氧基硅烷的合成方法,其特征在于,氯铂酸催化剂的加入量为无色透明液体质量的0.02-0.2倍。
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WW01 | Invention patent application withdrawn after publication | ||
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