CN112898157A - 二（2,2,2-三氟乙基）碳酸酯的合成方法 - Google Patents
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Abstract
二(2,2,2‑三氟乙基)碳酸酯的合成方法，属于电池电解液添加剂的技术领域，将二氯甲烷和N,N’‑羰基二咪唑加入到反应釜中，开始滴三氟乙醇，1.5‑2h滴毕，然后升温至回流，2‑2.5h后停热，将该体系加入冷水中，降温至温度T≤20℃加浓盐酸调pH＝1‑2，搅拌0.5‑1h分液，干燥，抽滤，减压除溶剂，精馏得二(2,2,2‑三氟乙基)碳酸酯。本发明方法所合成的产物纯度达99％以上，水分小于100ppm。
Description
技术领域
本发明属于电池电解液添加剂的技术领域，涉及用于电解液阻燃剂的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法。
背景技术
随着社会的不断发展与进步，对于电动汽车、混合电动汽车以及大容量储能电池的需求发展，对电池的安全性能要求越来越高。目前来说，想要通过改变电池的正负极材料来提高电池的安全性很难做到的，因此主流的操作是向电解液中加入一些添加剂，比如阻燃剂、正极保护剂、防过充剂等等来提高电池的安全性能。二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯作为电解液添加剂，二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的掺杂能显著降低电解液的燃烧自熄时间，能够显著提高电池的安全性能，因此成为目前研究的热点。
目前合成二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的方法主要有光气法、直接氟化法、卤化氟化法和酯交换法。光气法由于选择性较差，所得二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯收率较低，而较少研究。直接氟化法转化率虽高，但是该方法不易控制其产物，副产物及杂质较多，因而也较少研究。目前研究最多的是酯交换法和卤化氟化法，认为这两种方法收率较高。卤化氟化法虽然收率较高，但是反应过程比较复杂。酯交换法是比较绿色的一种合成方法，但是由于碱催化的酯交换反应是一种亲核取代反应，一旦烷基醇变为氟碳醇，会导致空间位阻增加，催化活性就会降低，发生交换反应的能力就会变差。
发明内容
本发明的目的是提供一种二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，合成过程简单，反应易控制，产物易控制，所得产物收率高，纯度高。
本发明为实现其目的采用的技术方案是：
二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，将二氯甲烷和N,N’-羰基二咪唑加入到反应釜中，开始滴三氟乙醇，1.5-2h滴毕，然后升温至回流，2-2.5h后停热，将该体系加入水中(常温水，≤20℃)，降温至温度T≤20℃加浓盐酸调pH＝1-2，搅拌0.5-1h分液，干燥，抽滤，减压除溶剂，精馏得二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。
N,N’-羰基二咪唑与三氟乙醇的摩尔比为1：(2.2-2.6)。
以350gN,N’-羰基二咪唑计，加入1750mL的二氯甲烷。
减压除溶剂的控制条件是25-30℃，-0.06MPa。
在滴加三氟乙醇之前，先向反应釜中加入负载三丁基甲基氯化铵的D293阴离子交换树脂。
三丁基甲基氯化铵与三氟乙醇的摩尔比为(0.2-0.3):1。
三丁基甲基氯化铵与D293阴离子交换树脂的质量比为1：(0.3-0.6)。
本发明的有益效果是：
本发明方法所合成的产物纯度达99.9％以上，收率达80％以上，水分小于100ppm，符合电池级二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的要求。
附图说明
图1是本发明二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的H谱图。
图2是本发明二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的C谱图。
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。
一、具体实施例
1、试剂
| 试剂名称 | 等级规格 | 供应商 |
| 二氯甲烷 | 分析纯 | 天津赛孚瑞科技有限公司 |
| 三氟乙醇 | 分析纯 | 威海新元化工有限公司 |
| N,N’-羰基二咪唑 | 分析纯 | 上海瀚鸿化工有限公司 |
| 浓盐酸 | 分析纯 | 深圳剑桥科学仪器有限公司 |
| 三丁基甲基氯化铵 | 分析纯 | 兰州中科凯特科工贸有限公司 |
| D293阴离子交换树脂 | D293阴离子交换树脂 | 上海华震科技有限公司 |
2、仪器
| 仪器名称 | 供应商 |
| 反应器 | 巩义予华仪器有限公司 |
| 电子天平 | 石家庄博通高科科技有限公司 |
| 集热式磁力搅拌器 | 郑州紫拓仪器设备有限公司 |
| 分液漏斗 | 石家庄博通高科科技有限公司 |
| 旋转蒸发器 | 上海安亭电子仪器厂 |
| 水分测定仪 | 石家庄申分商贸有限公司 |
| 气相色谱仪 | 易安科仪(北京)国际贸易有限公司 |
| 核磁共振仪 | 布鲁克(北京)科技有限公司 |
实施例1
将二氯甲烷1785ml和N,N’-羰基二咪唑357g加入到反应釜中，开始滴三氟乙醇490g，1.5h滴毕，然后升温至回流，2h后停热，将该体系加入冷水中，降温至17℃加盐酸调pH＝1，搅拌0.5h分液，干燥，抽滤，减压除溶剂(25℃，-0.06Mpa)，精馏得399.43g产品。
采用气相色谱仪检测上述产品，检测纯度是99.9％，水分78ppm，经定性分析，运用C谱、H谱进行具体结构表征，鉴定所得产品为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯，结构式为
实施例2
按照实施例1的方法进行操作，不同之处是：在滴加三氟乙醇之前，先向反应釜中加入负载三丁基甲基氯化铵的D293阴离子交换树脂。三丁基甲基氯化铵的加入量是232g，D293阴离子交换树脂加入量是70g。
精馏得437.28g产品，采用气相色谱仪检测所得产品，检测纯度是99.93％，水分73ppm，经定性分析，运用C谱、H谱进行具体结构表征，鉴定所得产品为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯，结构式为
实施例3
将二氯甲烷1785ml和N,N’-羰基二咪唑357g加入到反应釜中，开始滴三氟乙醇572g，2h滴毕，然后升温至回流，2.5h后停热，将该体系加入冷水中，降温至15℃加浓盐酸调pH＝2，搅拌1h分液，干燥，抽滤，减压除溶剂(25℃，-0.06Mpa)，精馏得405.49g产品。
采用气相色谱仪检测上述产品，检测纯度是99.93％，水分71ppm，经定性分析，运用C谱、H谱进行具体结构表征，鉴定所得产品为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯，结构式为
实施例4
按照实施例3的方法进行操作，不同之处是：在滴加三氟乙醇之前，先向反应釜中加入负载三丁基甲基氯化铵的D293阴离子交换树脂。三丁基甲基氯化铵的加入量是404g，D293阴离子交换树脂加入量是242g。
精馏得443.21g产品，采用气相色谱仪检测所得产品，检测纯度是99.95％，水分67ppm，经定性分析，运用C谱、H谱进行具体结构表征，参见图1-2，鉴定所得产品为二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯，结构式为
Claims (7)
1.二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，将二氯甲烷和N,N’-羰基二咪唑加入到反应釜中，开始滴三氟乙醇，1.5-2h滴毕，然后升温至回流，2-2.5h后停热，将该体系加入水中，降温至温度T≤20℃加浓盐酸调pH＝1-2，搅拌0.5-1h分液，干燥，抽滤，减压除溶剂，精馏得二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。
2.根据权利要求1所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，N,N’-羰基二咪唑与三氟乙醇的摩尔比为1：(2.2-2.6)。
3.根据权利要求1所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，以350gN,N’-羰基二咪唑计，加入1750mL的二氯甲烷。
4.根据权利要求1所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，减压除溶剂的控制条件是25-30℃，-0.06MPa。
5.根据权利要求1所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，在滴加三氟乙醇之前，先向反应釜中加入负载三丁基甲基氯化铵的D293阴离子交换树脂。
6.根据权利要求5所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，三丁基甲基氯化铵与三氟乙醇的摩尔比为(0.2-0.3):1。
7.根据权利要求5所述的二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯的合成方法，其特征在于，三丁基甲基氯化铵与D293阴离子交换树脂的质量比为1：(0.3-0.6)。
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