[发明专利]高纯氯代环状碳酸酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化合物的制备方法，更具体地涉及制备高纯中性氯代环状碳酸酯的方法。

背景技术

氯代环状碳酸酯主要应用于合成锂电池电解液碳酸亚乙烯酯。高纯中性氯代环状碳酸酯可以用于大功率锂电池的锂离子电解液中，可有效改善其循环性能，并提高其使用寿命。此外，在实际应用中，有些场合下，可以直接使用氯代环状碳酸酯和使用碳酸亚乙烯酯的混合物。例如，在改善锂电池电解液高温循环性能的情况下，可以使用含1～10重量％氯代环状碳酸酯和90～99重量％碳酸亚乙烯酯的混合物。

在现有的氯代环状碳酸酯的合成研究中，已经报道的一种方法是采取碳酸乙烯酯为原料，以氯气作为氯化试剂，在普通紫外光存在下，反应生成氯代环状碳酸酯。另一种方法是直接将环状碳酸酯与亚硫酰氯在过氧化物等催化剂作用下合成氯代环状碳酸酯。

但是上述方法的不足之处在于，均会生成酸性氯代环状碳酸酯以及其它副产品，导致纯度低于90％。由于酸性氯代环状碳酸酯活性高，遇高温容易分解，而且产品中的氯代环状碳酸酯分解物很难分离或者根除，因此对氯代环状碳酸酯的纯化的难度很大。而氯代环状碳酸酯的纯度对锂电池的性能影响很大。

综上所述，本领域缺乏一种可以制备高纯中性氯代环状碳酸酯的制备方法，以避免后续处理带来的不便。因此，本领域迫切需要开发一种合成工艺简单、原料价廉易得且收率高的高纯氯代环状碳酸酯的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于获得一种合成工艺简单、原料价廉易得且收率高的高纯氯代碳酸酯的制备方法。

本发明再一目的在于获得一种紫外发光设备，用于催化环状碳酸酯进行光催化氯化反应。

在本发明的第一方面，提供了一种制备高纯氯代环状碳酸酯的方法，该方法包括以下步骤：

(a)提供环状碳酸酯和氯化试剂原料；

(b)将步骤(a)的原料在强度为300～2000w，光波长为300～360nm的紫外光存在下进行光催化氯化反应，生成氯代环状碳酸酯。

在本发明的一个具体实施方式中，步骤(b)中的紫外光线用于光催化前经过水层过滤。

在本发明的一个具体实施方式中，所述水层的厚度为2～20mm。

在本发明的一个具体实施方式中，所述环状碳酸酯是具有如下结构式(I)的化合物：

式中R₁为C₁～C₃烷基、H或Cl。

在本发明的一个具体实施方式中，所述氯代环状碳酸酯是具有如下结构式(II)的化合物：

所述R₁选自C₁～C₃烷基基团，H或Cl。

在本发明的一个具体实施方式中，

所述步骤(a)的反应原料中，环状碳酸酯与所述氯化试剂的摩尔比在1∶10～10∶1的范围内，优选的是，摩尔比在1∶4～4∶1的范围内；和/或

所述步骤(a)的反应原料中，所述氯化试剂为氯气；和/或

所述步骤(b)的光催化氯化反应的反应温度为50～90℃的温度范围；优选地，50～70℃。

在本发明的一个具体实施方式中，还包括步骤(c)：

将步骤(b)得到的所述氯代环状碳酸酯进行中和得到中性氯代环状碳酸酯。

在本发明的一个具体实施方式中，所述中和步骤(c)包括以下步骤：

(c1)采用含碱性物质的水溶液作为中和试剂，中和所述步骤(b)的氯代环状碳酸酯，得到中和混合物；

优选地，所述含碱性物质的水溶液为饱和溶液；

(c2)步骤(c1)得到的所述中和混合物进行分层，得到的下层液体为中性氯代环状碳酸酯；

优选地，所述中性氯代环状碳酸酯任选地进行干燥，

优选地，所述中性氯代环状碳酸酯进行减压精馏收集80～120/2～5kPa馏分，得到纯化的中性氯代环状碳酸酯。

在本发明的一个具体实施方式中，

所述步骤(c1)中的碱性物质选自：金属氢氧化物、金属碳酸盐、金属碳酸氢盐、路易斯碱或其组合。

优选地，所述金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙或其组合；

优选地，所述金属碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙或其组合；

优选地，所述金属碳酸氢盐选自碳酸氢钠、碳酸氢钾或其组合；

优选地，所述路易斯碱选自三乙胺、二乙胺、正丁胺、乙二胺、己二胺、三丁胺、二丁胺、二甲基丙胺或其组合。

优选地，所述步骤(c1)的中和试剂与生成的酸性氯代碳酸酯重量比为0.5∶1～3∶1。