[发明专利]一种4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种4‑三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法。本发明的4‑三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法，包括以下步骤：(1)将碳酸丙烯酯和氯气于紫外光、60～100℃进行氯化反应，反应后得到三氯代甲基碳酸乙烯酯；(2)将三氯代甲基碳酸乙烯酯和碱金属氟化剂在溶剂中于80～115℃进行氟化反应，再经分离纯化得到4‑三氟代甲基碳酸乙烯酯。本发明整个工艺不包括剧毒的光气，所用原料经济环保、反应条件温和，且具有反应时间短、产能大、工艺简单等优点。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法。

背景技术

4-三氟代甲基碳酸乙烯酯可作为二次电池和电容器等化学装置中使用的非水电解液的溶剂或添加剂，具有使用温度范围宽，物理化学稳定性好，耐压优等优点，锂离子电池中4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的添加可以提升锂离子电池的安全性并延长其使用寿命。

4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的合成方法主要有3,3,3-三氟-1,2-丙二醇与光气进行反应的制备方法和有3,3,3-三氟-1,2-丙二醇和碳酸二甲酯进行酯交换的合成方法。

国外电子期刊Electrochemistry Communications 12(2010)386-389中公开了一种合成4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的方法。将光气的甲苯溶液滴加至冰浴冷却下的3,3,3-三氟-1,2-丙二醇和三乙胺的无水THF溶液中，室温搅拌1h，得到4-三氟代甲基碳酸乙烯酯，收率高达83％。而由于光气的剧毒和强腐蚀性，在使用、运输和贮存过程中又存在极大的危险性，给生产和使用造成诸多不便。

美国专利US6010806公开了一种在无水K₂CO₃催化下，利用3,3,3-三氟-1,2-丙二醇和碳酸二甲酯的酯交换反应合成4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的方法，其收率为57％。这种方法反应条件较温和，但耗时长，达到24h。

发明内容

本发明的目的是提供一种4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法，以解决现有技术制备4-三氟代甲基碳酸乙烯酯时存在危险、反应耗时长等问题。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳酸丙烯酯和氯气于紫外光、60～100℃进行氯化反应，反应后得到三氯代甲基碳酸乙烯酯；

(2)将三氯代甲基碳酸乙烯酯和碱金属氟化剂在溶剂中于80～115℃进行氟化反应，再经分离纯化得到4-三氟代甲基碳酸乙烯酯。

本发明先采用碳酸丙烯酯和氯气为原料，通过光催化氯化反应生成三氯代甲基碳酸乙烯酯，三氯代甲基碳酸乙烯酯再与碱金属氟化剂进行氟化反应生成4-三氟代甲基碳酸乙烯酯；本发明整个工艺不包括剧毒的光气，所用原料经济环保、反应条件温和，且反应时间短、产能大、工艺简单，整体工艺制得的4-三氟代甲基碳酸乙烯酯的收率高，纯度达到99.5％。

为保证氯化反应较高的反应收率，优选地，步骤(1)中，所述碳酸丙烯酯和氯气的摩尔比为1:3～1:4。

为了进一步提高氯化反应效率，优选地，步骤(1)中，所述氯化反应温度为60～80℃。

优选地，步骤(1)中，所述氯化反应时间为8～10h。

优选地，步骤(1)和步骤(2)中，还包括对所述三氯代甲基碳酸乙烯酯进行精馏提纯，精馏前采用氮气对反应液进行吹扫，以将反应液中的氯气和氯化氢气体带出。所述精馏采用实验室精馏柱，精馏重要的工艺参数为：塔底温度110～115℃，塔顶温度为75℃，塔顶压力-99.5KPa，塔底压力为-98.6KPa，理论塔板数为30，回流比为1:4。精馏提纯能够提高氯化反应生成的三氯代甲基碳酸乙烯酯的纯度，从而提高氟化反应效率。