[发明专利]制备不对称线性碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制备不对称线性碳酸酯的方法，更具体地，本发明涉及制备可用作锂二次电池等的溶剂的不对称线性碳酸酯的方法。

背景技术

诸如乙基甲基碳酸酯(EMC)的不对称线性碳酸酯通常用作锂二次电池的溶剂(电解液)，与采用常规电解液的电池相比，采用不对称线性碳酸酯作为电解液的锂二次电池具有改善的性能，包括增加的能量密度、增大的放电电容、较长的寿命周期以及较高的安全性能。因此，主要采用不对称线性碳酸酯作为锂二次电池的电解液。制备不对称线性碳酸酯的常规方法为在碱性催化剂存在下以醇酯化烷基氯甲酸酯，但是该方法的问题在于酯化反应非常活泼并需要诸如光气和双酚A的高毒性起始原料。为了弥补这些问题，公开号为H6-166660的日本未决专利公开了制备不对称线性碳酸酯的方法。该方法采用在诸如金属碳酸盐的碱性催化剂存在下以烷基醇酯交换对称线性碳酸酯。然而，所述方法的问题在于催化剂活性和反应产率低，以及所述方法需要最终目标化合物的分离和纯化过程，例如，从含有三种线性碳酸酯化合物和两种醇类化合物的反应产物中分离和纯化乙基甲基碳酸酯。第5,962,720号美国专利公开了一种制备不对称线性碳酸酯的方法，其采用了在碱性催化剂存在下的两种不同的对称线性碳酸酯的酯交换反应，所述的碱性催化剂例如为作为亲核性催化剂或还原性催化剂的1A族或2A族金属醇盐或者1A族或2A族金属氨盐。该方法的优点在于反应产率高，以及对于酯交换反应，醇并不是必须的，但是该方法的缺点在于要用氧化铝凝胶柱或硅胶柱将碱性催化剂从反应产物中分离，以及在酯交换反应前除去反应物中微量的水或醇，以防止反应物中的水或醇破坏催化剂的活性。公开号为2000-344715和2000-344718的日本未决专利公开的方法为在水或醇存在下采用3B族的稀土金属氧化物生成不对称线性碳酸酯。然而，该方法的问题在于反应需在5atm至10atm的高压下进行，并且需要200小时或更长的时段。

发明公开内容

技术问题

因此，本发明的目的是提供制备不对称线性碳酸酯的方法，在该方法中，尽管存在水或乙醇，但不会破坏催化剂的活性，由此，在短时间内可以高产量和高纯度地生产不对称线性碳酸酯。

本发明的另一个目的是提供制备不对称线性碳酸酯的方法，在所述方法中，反应物和反应过程易于控制，并可大规模地大量生产不对称线性碳酸酯。

技术方案

为实现这些目的，本发明提供了制备不对称线性碳酸酯的方法，其包括如下步骤：在碱性催化剂存在下，在进行二甲基碳酸酯与乙酸酯化合物的酯交换反应时，通过蒸馏除去乙酸甲酯；以及从酯交换反应产物中分离不对称线性碳酸酯。其中，优选的碱性催化剂包括甲醇锂、乙醇锂、甲醇钠、氨基化锂、氢化钙及其混合物。

发明方法

参考以下详细的说明会更为全面地了解本发明及其许多伴随的优点。

根据本发明，为了制备不对称线性碳酸酯，在碱性催化剂存在下，按照以下反应1进行二甲基碳酸酯与乙酸酯化合物的酯交换反应。

<反应1>

在反应1中，R₁为线性烷基基团、枝化烷基基团、或环烷基基团，优选C2-C10线性烷基基团、C3-C10枝化烷基基团、或C5-C10环烷基基团。优选的乙酸酯化合物具有C2-C4线性烷基基团，包括乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、乙酸正丁酯、乙酸叔丁酯、其混合物等。(“C2-C10”表示碳原子的数量为2至10。)

优选地，采用二甲基碳酸酯和乙酸酯化合物(二甲基碳酸酯∶乙酸酯化合物)的摩尔比为1∶10至10∶1，更优选摩尔比为1∶1至1∶2，最优选摩尔比为1∶1至1∶1.5，以使反应产率达到最大。如果二甲基碳酸酯和乙酸酯化合物的量超过以上提及的范围，最终产物的反应产率即不对称线性碳酸酯的反应产率降低。