[发明专利]一种2,5-二叔丁基对苯二甲醚的制备方法

说明书

本发明公开了一种2,5‑二叔丁基对苯二甲醚的制备方法，包括：(1)在第一催化剂作用下，将叔丁醇与对苯二酚在第一溶剂中进行反应，反应结束后经冷却结晶，过滤，洗涤，烘干，得到2,5‑二叔丁基对苯二酚；(2)在第二催化剂作用下，将步骤(1)得到的2,5‑二叔丁基对苯二酚与碘甲烷在第二溶剂中进行反应，反应结束后冷却至室温，向反应液中加入卤水和有机溶剂进行萃取，将得到的有机层洗涤，真空干燥，得到2,5‑二叔丁基对苯二甲醚产品。本发明具有工艺简单，反应条件温和，绿色环保，成本低，收率高的优点。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种2,5-二叔丁基对苯二甲醚的制备方法。

背景技术

锂离子可充电电池因其比容量大、能量密度高、保质期长、无记忆效应等优点，被广泛应用于便携式电子产品和交通工具中。但是目前，与锂离子电池相关的安全问题限制了它们在许多领域的使用，如电网和电动汽车的应用。在这些问题中，过度充电引发的一系列后果会造成严重的问题。

为了防止这种过度充电，商用锂离子电池通常会配备外部电子设备保护，这增加了系统的复杂性、体积和成本。一种有效降低成本的方法是将所谓的氧化还原穿梭添加剂直接加入到电解液中，以提供内在的化学保护。这些添加剂是电化学上可逆的分子，在电池正常充电时无活性，但当电位增加到阴极材料的电荷末端电位以上时就会发生氧化。在电池内部建立一种防过充过放的电化学自我保护机制，在发挥保护作用的过程中，不会对电池体系造成任何不可逆损害，进而达到保护电池的目的。

在过去的十年中，人们致力于开发适合于锂离子电池过充保护的氧化还原穿梭分子，陆续开发了锂二茂铁、2,2,6,6-四甲基哌啶氧基(TEMPO)、吩噻嗪等一系列化合物。尽管其中的一些化合物表现出了显著的化学和电化学稳定性，但它们的氧化还原电位对于商业使用的LiFePO₄阴极来说是不够的，相比于Li/Li⁺，LiFePO₄阴极工作在3.5V。一般来说，氧化还原穿梭分子的氧化还原电位应至少比电荷末端电位高0.3V,以尽量减少对电池正常充电的干扰，从而规避自放电。

烷氧基苯衍生物因其较高的氧化还原电位和可调的物理电化学性质而引起人们的关注。有研究报道2,5-二叔丁基对苯二甲醚(DDB)相对于Li/Li⁺的氧化还原电位在3.9V，它可以为LiFePO₄阴极提供良好的过充保护。目前已有了几个理论来解释这种优良的特性。具体地说，1,4-二甲氧基苯苯环上2,5位的两个大个叔丁基的结合被认为可以保护电化学生成的自由基阳离子不发生诸如歧化、自由基加成和交叉重组等不良副反应。因而能够有效防止氧化还原穿梭添加剂自身的失效，从而在极长的时间里为电池提供过充保护。2,5-二叔丁基对苯二甲醚(DDB)的分子结构如下：

DDB作为一种重要的电解液添加剂能够有效防止电池过充电，因而需求量十分巨大。目前2,5-二叔丁基对苯二甲醚一般采用对苯二甲醚、叔丁醇为原料，冰醋酸为溶剂，硫酸为催化剂进行合成，反应后产品体系经过滤除去冰醋酸、硫酸、水、未反应的叔丁醇后在乙醇中进行重结晶，精制后产品经过滤、干燥后得到产品。

如中国专利公开号CN211886843U公开了一种高效制备2,5-二叔丁基对苯二甲醚的反应器。该反应器同时具有反应、过滤、重结晶功能，用于以对苯二甲醚、叔丁醇为原料制备2,5-二叔丁基对苯二甲醚，操作方便、生产流程短，实现了2,5-二叔丁基对苯二甲醚的高效生产，2,5-二叔丁基对苯二甲醚收率大于85％，纯度大于99％。

又如中国专利公开号CN108649269A公开了一种氢氟醚基高镍三元锂电池电解液添加剂及制备方法。制备过程为：(1)在密封的反应釜中加入2,5-二叔丁基氢醌、含氢氟醚烯烃、碳酸钾、异丁醇；(2)采用氮气置换反应釜中的气体；(3)对反应釜进行加热反应并搅拌；(4)对反应后的混合物进行减压精馏，制得氢氟醚基功能化2,5-二叔丁基对苯二酚。