[发明专利]一种氟代环三磷腈的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氟代环三磷腈的合成方法。

背景技术

磷腈化合物是一类骨架由磷和氮交替排列的无机-有机杂化化合物，可分为环磷腈和聚磷腈。其中，氯代环三磷腈是环磷腈化合物中最有代表性的化合物，由于氯原子具有很强的活性，很容易被各种亲核试剂所取代。因此，以氯代环三磷腈为中间体，可合成出具有各种有机官能团的磷腈衍生物。氯原子在锂电池电解液中的兼容性较差，而氟代环三磷腈则具有很好的电化学兼容性。

目前，氟代环三磷腈的合成主要以氟代环三磷腈与氟盐进行氟化反应，产率较低，其催化剂主要有四甲基氯化铵、四甲基溴化铵和18-冠-6和溴化鏻，但是这些催化剂成本较高，对人体有害；若不加催化剂，则降低大大降低了氟代环三磷腈与氟盐进行氟化反应的速度。

发明内容

为解决现有技术的缺陷，本发明提供了一种氟代环三磷腈的合成方法，能够大大提高氟化反应速率及产率，降低成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种氟代环三磷腈的合成方法，将氯环三磷腈溶解于有机溶剂中，加入氟化剂和催化剂反应1-20h，即得氟代环三磷腈，所述催化剂为原料总质量的1-20％，所述催化剂为聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚或聚乙二醇二甲醚。

本发明使用聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚或聚乙二醇二甲醚作为催化剂，聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚或聚乙二醇二甲醚，廉价，具有较好的催化能力；聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚或聚乙二醇二甲醚可以大大提高氟化反应速度，降低成本；本发明使用聚乙二醇、聚乙二醇单甲醚或聚乙二醇二甲醚提高了合成氟代环三磷腈的产率，产率均大于92％，最高可达99％。

优选的，所述氯环三磷腈为六氯环三磷腈或乙氧基五氯环三磷腈。根据原料的通制备不同氟代环三磷腈产品。

优选的，所述有机溶剂为四氢呋喃、正己烷、甲苯、氯代苯、石油醚、吡啶、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈或苯甲腈中的一种或其混合物。

优选的，所述氟化剂为氟化钠、氟化钾或其混合物。氟化效果更好。

优选的，所述氯环三磷腈与氟化剂的物质的量之比为1：1-1.2。提高氯环三磷腈的转化率。

优选的，所述反应温度为30-120℃。

优选的，所述聚乙二醇为聚乙二醇800、聚乙二醇5000、聚乙二醇10000或聚乙二醇1000000。

优选的，所述聚乙二醇单甲醚为聚乙二醇单甲醚800、聚乙二醇单甲醚5000、聚乙二醇单甲醚10000或聚乙二醇单甲醚1000000。

优选的，所述聚乙二醇二甲醚为聚乙二醇二甲醚800、聚乙二醇二甲醚5000、聚乙二醇二甲醚10000或聚乙二醇二甲醚1000000。

上述氟代环三磷腈的合成方法在制备锂电池电解液中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是采用的合成方法反应条件温和，反应可操控性好，便于工业化生产。合成方法的后处理只需对反应完物料进行抽滤，浓缩等简单操作即可得到较高质量和收率的产品，不需要经多次酸洗、碱洗，从而避免了因多次洗涤而造成的不必要损失，提高了收率。本发明的工艺流程简单，耗能低，溶剂可回收，产率较高，所得产品纯度也较高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

将34.7g六氯环三磷腈晶体溶解于200ml四氢呋喃中形成六氯环三磷腈溶液，向溶液中加入27g氟化钠作为氟化剂，加入2g聚乙二醇单甲醚800作为催化剂，并在30℃温度条件下反应1h，经过滤、减压蒸馏后得到磷腈衍生物六氟环三磷腈，产率99％。

实施例2：

将34.7g六氯环三磷腈晶体溶解于300ml正己烷中形成六氯环三磷腈溶液，向溶液中加入28g氟化钠作为氟化剂，加入0.6g聚乙二醇5000作为催化剂，并在60℃温度条件下反应10h，经过滤、减压蒸馏后得到磷腈衍生物六氟环三磷腈，产率94％。

实施例3：

将40g乙氧基五氯环三磷腈晶体溶解于200ml甲苯中形成乙氧基五氯环三磷腈溶液，向溶液中加入35g氟化钠作为氟化剂，加入8g聚乙二醇二甲醚200作为催化剂，并在90℃温度条件下反应4h，经过滤、减压蒸馏后得到磷腈衍生物乙氧基五氟环三磷腈，产率92％。

实施例4：

将34.7g六氯环三磷腈晶体溶解于200ml氯代苯中形成六氯环三磷腈溶液，向溶液中加入26g氟化钠作为氟化剂，加入3g聚乙二醇1000000作为催化剂，并在120℃温度条件下反应20h，经过滤、减压蒸馏后得到磷腈衍生物六氟环三磷腈，产率97％。