[发明专利]一种烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的制备方法，采用一锅法，以碳酸芳基酯作为酯交换基物，在碱性催化剂的作用下，先加入氟代烷基醇进行反应，得到氟代烷基芳基碳酸酯，再加入烃基醇进行反应，最后经精馏得到所述烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯。本发明具有工艺过程简单，原料安全易得，产率高等优点，所得烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯产品纯度≥99.9％，水分≤100ppm，收率≥80％，能够满足锂离子电池电解液添加剂的使用要求。

技术领域

本发明涉及锂离子电解液领域，特别是涉及一种作为锂电池电解液添加剂的烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的制备方法。

背景技术

目前商用锂电池电解质的组成一般为环状碳酸酯，此类环状碳酸酯具有较高的介电常数，能和锂离子形成溶剂化分子，可以提高电池的低温性能。但是一般的环状碳酸酯凝固点较高，沸点较低，安全性和热稳定性受到制约。

含氟碳酸酯具有闪点高，甚至无闪点的特点。研究表明，添加适量的链状氟代碳酸酯于传统有机电解液中，能够起到阻燃效果，抑制电池的燃烧、爆炸，降低电解液的燃烧可能性。同时可以提高电池的可逆容量，有利于碳基负极的表面形成一种致密、稳定的钝化膜，从而提高电池的循化性能和阻燃安全性能，对推动锂电池在电子设备，电动汽车等领域的应用，具有良好的前景。

专利CN102775312报道了三氟甲基直链碳酸酯的合成方法，其合成方法为：在有机碱的催化下，通过饱和醇和三氟乙醇与三光气反应得到三氟甲基直链碳酸酯，该方法中使用剧毒三光气，限制工业化生产。专利CN105061207通过强碱性季铵I型阴离子交换树脂和三丁基甲基铵三(三氟甲烷磺酰)亚胺盐离子液和三乙胺按质量混合反应8-15小时制备复合型催化剂，再用此催化剂催化碳酸二甲酯与三氟乙醇酯交换得到三氟乙基甲基碳酸酯粗品，蒸馏后得到合成产品。本方法产率高，副产物少，但是催化剂采用离子液等不常见物质合成，不适合工业化生产。专利US20080145763利用碳酸二苯酯和含氟烷基醇，在碱性或酸性催化剂下，合成对称含氟烷基碳酸酯物质，用盐酸水洗涤后，经过干燥剂干燥有机相后，精馏得到产品，产率60％。此方法后处理繁琐，研究表明含氟碳酸酯在酸性条件或水存在时容易分解，所以导致此合成方法产率较低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的制备方法，能够解决现有链式含氟碳酸酯类物质在制备过程中存在原料毒性大、催化剂不易得、合成步骤繁琐和产率低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的制备方法，采用一锅法，以碳酸芳基酯作为酯交换基物，在碱性催化剂的作用下，先加入氟代烷基醇进行反应，得到氟代烷基芳基碳酸酯，再加入烃基醇进行反应，最后经精馏得到所述烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯；所述烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的结构式为：

其中，Y₁为烃基，Y₂为至少含一个氟原子的氟代烷基。

在本发明一个较佳实施例中，所述烃基为甲基、乙基、正丙基、正丁基、 2-丙烯基、2-丙炔基、2-丁烯基、3-丁烯基、2-丁炔基或3-丁炔基；所述氟代烷基为2,2-二氟乙基、2,2,2-三氟乙基、1,1,2,2-四氟乙基、2,2,3,3-四氟丙基、2,2,3,3,3- 五氟丙基、4,4,4-三氟丁基、1,1,1,3,3,3-六氟-2-丙基、2,2,3,4,4,4-六氟-1-丁基或 2,2,3,3,4,4,4-七氟-1-丁基。

在本发明一个较佳实施例中，所述烃基氟代烷基不对称链状碳酸酯的纯度≥99.9％，水分≤100ppm，收率≥80％。

在本发明一个较佳实施例中，所述氟代烷基醇、碳酸芳基酯和烃基醇的摩尔比为1～10：1：0.2～1.2；所述碱性催化剂的加入量占所述氟代烷基醇、碳酸芳基酯和烃基醇总质量的0.1～10％。