[发明专利]一种环状二磺酸亚甲酯化合物的制备方法

说明书

本发明公开了一种有效地且低成本制备高纯度环状二磺酸亚甲酯化合物的方法。它是在氧气和脱水剂存在下，使甲缩醛和烷基二磺酸类化合物在催化剂作用下在一定温度进行加压反应，经简易后处理纯化过程即可获得高纯度的环状二磺酸亚甲酯化合物。本发明反应条件温和，工艺简单环保，操作便捷，原料来源广泛而廉价，产品收率和纯度高，制备成本低廉。所得环状二磺酸亚甲酯化合物，可以作为动力锂电池电解液添加剂使用。

技术领域

本发明涉及有机物化学合成技术领域，具体涉及一种低成本、高收率的环状二磺酸亚甲酯化合物的制备方法。

背景技术

环状二磺酸亚甲酯，包括甲烷二磺酸亚甲酯，是锰酸锂（正极材料）动力电池电解液的必要添加剂，能够使动力电池具有优越的高温循环性能；这类添加剂的纯度越高，效果越好。锰酸锂类锂电池，具有价格低、电位高、环境友好、安全性高等优点，适合储能电池领域。另外锰酸锂和三元材料在一定范围内还可以混合使用。多个文献已经指出甲烷二磺酸亚甲酯会在锰酸锂正电极表面形成良好的保护膜，可减少电解液的分解和锰离子在电解液中的溶解，大大提高锰酸锂正极材料的热稳定性，防止高温下熔出Mn吸附在负极表面，抑制阻抗上升，从而有效提高循环寿命。随着锰酸锂电池市场占有率的提高，环状二磺酸亚甲酯化合物的市场规模在不断扩大。因此，研发实用的可低成本、环保地制备高纯度环状二磺酸亚甲酯新方法具有特别重要的意义。

文献中报道了一些关于环状二磺酸亚甲酯类化合物的新工艺、新方法。世界专利85/03075，公开了一种甲烷二磺酸银和二碘甲烷反应制备甲烷二磺酸亚甲酯，使产率较低，贵金属和二碘甲烷成本高。中国专利101426776，采用烷基二磺酸和甲醛类在脱水剂存在下进行反应制备烷基二磺酸亚甲酯，该法原料便宜，但是产率较低，产品纯度低，并且后处理废水多，含甲醛废水环保处理费用高。中国专利101511782A，采用甲烷二磺酸吡啶鎓盐跟亚甲基双（氯磺酸酯）反应制备甲烷二磺酸亚甲酯，成本也较高，工艺中还会产生大量有机物的废水，产品色泽差，杂质不易除去。JP2005-336155A公开了一种烷基二磺酸跟二乙酸亚甲酯反应制备烷基二磺酸亚甲酯的方法，但是原料二乙酸亚甲酯不易获得，并且价格昂贵。

因此，环状二磺酸亚甲酯类化合物的新工艺、新方法需要进一步开发，特别是采用具有广泛工业来源的廉价原料，直接开发高效、低成本、环保合成高纯度甲烷二磺酸亚甲酯的方法，对推动动力锂电池行业的发展有重要意义。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种高效且低成本的环状二磺酸亚甲酯制备方法，该方法相对来说更加低成本、环保和高效。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种通式A所代表的环状二磺酸亚甲酯化合物的制备方法，其特征在于，在氧气和脱水剂存在下，使甲缩醛和烷基二磺酸类化合物在催化剂作用下进行加压反应：

，

其中，R¹和R²独立地为氢原子或其氢原子可被氟原子取代的C_1-4的烷基；n是1～4的整数；

所述的烷基二磺酸类化合物是通式B所代表的烷基二磺酸或烷基二磺酸酐：

，

其中R¹、R²和n与上述通式A中的定义相同,X、Y同时为羟基或连接成桥基-O-。

所述的催化剂是铁钼氧化物，组合铋氧化物助剂，并由硅胶担载，优先是硅胶担载的铁钼铋复合氧化物，其中铁、钼、铋之间的摩尔比例为1: 1.5～3: 0.1～0.4，载体硅胶的重量优先为占催化剂总质量的30%～90%。催化剂用量一般是通式B所代表的化合物质量的0.1%～30%，最优是1%～10%；太多用量并不经济。催化剂可以固定在反应液面之上或浸入在反应液中，并且可以回收套用。催化剂的机械强度好，孔径大。