[發明專利]一種逆相轉移催化制備磺酰亞胺類化合物的方法

有效

• 申請號: 201611109725.X
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN108147981B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 薛立新;聶鋒;溫樂樂
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C07C303/36
• 分類號: C07C303/36;C07C303/38;C07C311/48;H01M10/0564
• 代理公司: 寧波元為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 單英

本發明涉及一種逆相轉移催化制備磺酰亞胺化合物的方法。該方法以磺酰胺和磺酰鹵為起始原料，在逆相轉移催化劑的作用下，通過界面反應制備磺酰亞胺類化合物。該反應以水和有機溶劑為媒介，擺脫了傳統磺酰亞胺尤其是含氟磺酰亞胺類化合物對水分敏感、反應周期長、溫度高、產率低的缺點，具有適用范圍光，原料易得，后處理方便等優點，對于磺酰亞胺類化合物的種類拓展和生產成本的降低有重要意義，在藥物、新能源、表面活性劑、電解助劑的生產領域具有非常廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及磺酰亞胺類化合物技術領域，具體涉及一種逆相轉移催化制備磺酰亞胺類化合物的方法。

背景技術

磺酰亞胺是一類應用非常廣泛的精細有機原料，其結構大致可以表示為R₁-SO₂NMSO₂-R₂，其中R₁與R₂分別為烴類、芳香環及其衍生物，M為氫離子、金屬離子以及銨根離子。

目前，磺酰亞胺類化合物的主要合成方法是在溶劑體系中以碳酸鉀、碳酸鈉或者三乙胺等堿性物質為縛酸劑，通過脫鹵化氫反應來合成。

雖然一般常見的簡單碳氫結構的磺酰亞胺在溶劑體系中具有比較高的產率，但是由于在很多情況下，例如當結構中包含羧酸、磺酸等官能團時，所使用的磺酰胺在有機溶劑中溶解性比較差，導致反應需要較高溫度和較長時間，而且在高溫下水解反應加劇，這也使得反應對原料的要求有所提高。

另外，如果R₁與R₂為含氟烷烴結構，由于氟原子強烈的拉電子性，使得含氟磺酰胺和磺酰亞胺表現出比較高的酸性，從而使得合成反應過程和碳氫結構的磺酰亞胺合成反應過程有很大不同，具體表現為合成反應對水分含量的敏感性大大提高。在這種情況下，在溶劑體系中的合成法往往效果不是非常理想。

目前，合成含氟磺酰亞胺的方法主要是采用R₁-SO₂F與R₂-SO₂NH₂，在縛酸劑的催化下，于無水溶劑中反應，得到相應結構的磺酰亞胺，而后經過蒸發溶劑、酸化等步驟得到目標產物。雙三氟甲烷磺酰亞胺目前就可以通過這種方法得到。但是，當R₁、R₂選用不同的官能團時，原料和產物在有機溶液中的溶解性和物性存在差異，導致該種方法并不總是適用。例如，當選用帶有羧酸等酸根離子時，原料在大部分低極性溶劑中的溶解度將急劇下降，導致反應進行困難。另外，無水溶劑的生產、保存較困難，反應原料都要進行無水化、操作過程中也有保持無水，導致成本上升；并且，反應時間長、溫度高，產率很多時候并不理想。

為此，已有的改進方法包括：采用HMDS與R-SO₂NHNa進行反應，得到中間產物R-SO₂N(Na)Si(CH₃)₃，然后與相應磺酰氟反應得到目標產物。或者，采用對稱磺酸酐代替磺酰氟與磺酰胺反應等。這些方法雖然能夠改變適用性和產率，但是反應的復雜性大大提高，對設備要求高，成本上升很大，并且沒有改變反應怕水的根本問題。

由于含氟磺酰亞胺氮原子上的負電荷高度離域化，呈現出超強酸的特征，例如雙三氟甲基磺酰亞胺的酸性與純硫酸相當，又由于其兩端R基(包括R₁、R₂)對有機相的親合性，使得其在有機相中的解離能力大大強于磺酸等有機酸的衍生物。因此，含氟烷烴結構的磺酰亞胺鋰鹽在鋰二次電池中具有相當廣泛的應用前景，如果能夠解決成本問題，低毒、高溶解性、高穩定性的全氟磺酰亞胺類化合物將有望替代六氟磷酸鋰等無機電解質，成為新一代鋰離子電池中的電解質。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明旨在提供一種磺酰亞胺類化合物的制備方法，其具有成本低、反應效率高、適用范圍廣等優點，尤其適用于制備含氟磺酰亞胺類化合物。