[发明专利]一种催化氟化高效制备双氟磺酰亚胺的方法

说明书

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种催化氟化高效制备双氟磺酰亚胺的方法。一种催化氟化高效制备双氟磺酰亚胺的方法，包括将双氯磺酰亚胺与氟化氢在有机醇类化合物催化剂的作用下反应，得到双氟磺酰亚胺。本发明的催化剂有机醇类化合物可以催化双氯磺酰亚胺与氟化氢反应得到双氟磺酰亚胺。这种简单的有机物，不仅价格便宜，不会引入其它金属离子，而且可以获得高收率和高纯度的产品。

技术领域

本发明属于化学合成技术领域，具体涉及一种催化氟化高效制备双氟磺酰亚胺的方法。

背景技术

含氟化合物中由于氟元素的引入通常表现出独特的性质，在高分子材料、液晶、药物以及电池领域中有着重要的应用，而氟化技术是获取该类物质的一个重要途径(T.Ritter et al,Org.Process Res.Dev.,2014,18,474；J.-B.Huet al,Chem.Rev.,2015,115(2),765；T.Ritter,Nature,2011,473,470.)。双氟磺酰亚胺(HFSI)是一种含氟的无机强酸化合物，主要用作关键中间体制备双氟磺酰亚胺锂盐(LFSI)(D.V.Rajender,Coord.Chem.Rev.,1997(158),413.；J.P.Guretin,Inorg.Syn.,1968(11),138.；M.Berranet al,Z.Anorg.Allg.Chem.,2005,631,55.)。而且LFSI属于一种新型锂电池电解质，相比传统锂电池电解质具有各方面的性能优势，表现出了良好的应用前景。因此，关于HFSI的合成工艺开发就很有意义。

关于HFSI的制备技术已被广大学者深入研究。Eisenhauer等(G.Eisenhauer etal,Chem.Ber.,1962,95,246.)早在1962年就首次报道了利用氟磺酸与尿素直接合成HFSI的方法，但该方法存在明显的缺陷：收率较低，最高只有61％；氟磺酸价格昂贵且腐蚀性强；氟磺酸的沸点与HFSI太接近，即使精馏也难分离。因此，该方法的实用价值不高。

另一方面，从双氯磺酰亚胺(HCSI)出发，通过氟化技术制备HFSI则被研究的更为广泛。该类途径按照氟化试剂的不同可以分为：金属氟化试剂；氟化氢络合物；单一无水氟化氢。Ruff等在1967年报道了AsF₃氟化的方法，US 8377406(B1)报道了使用BiF₃作为氟化试剂，CN 101747242A也随即报道了使用SbF₃作为氟化试剂的方法。但这类金属氟化试剂具有剧毒，价格昂贵，且副产物如SbCl₃易升华导致难分离等缺点，因此其工业化应用价值也比较受限(J.K.Ruff,Inorg.Chem.,1967(6),2108.)。具体反应式如下：

为了避免使用昂贵的金属氟化试剂，价廉的氟化氢则是一个良好的选择。CA2527802A1报道了使用无水氟化氢气体与HCSI反应制备HFSI的方法，但需加热至60℃才有反应发生，且即使在120～130℃下反应12小时也只有55％的收率，因此单一氟化氢氟化的效率较低。在此基础上，CN 106219503A报道了使用氟化氢与醚络合物作为氟化试剂的方法，该方法基于以醚作为质子受体与氟化氢络合来增强氟离子亲核性的原理，可以将反应的收率显著提升至94～98％，且无需高温。但缺陷是HFSI作为强的质子给体也会与醚发生溶剂化作用而不稳定并发生分解。