[發明專利]一種含氟烷基的直鏈碳酸酯及其合成方法

在審

• 申請號: 201811590139.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109678722A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 傅人俊;林曉文;丁繼華;徐偉文;鄭翔
• 申請（專利權）人: 常熟市常吉化工有限公司
• 主分類號: C07C69/96
• 分類號: C07C69/96;C07C68/06;C07C68/08
• 代理公司: 蘇州誠逸知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32313
• 代理人: 高娟

本發明公開了一種含氟烷基的直鏈碳酸酯及其合成方法，所述含氟烷基的直鏈碳酸酯包括烴基氟烷基碳酸酯和雙(氟烷基)碳酸酯；所述合成方法，采用一鍋法苯酚間接酯交換循環反應，包括如下步驟：(1)一次酯交換反應；(2)二次酯交換反應；(3)分離提純；(4)苯酚循環利用，得到所述烴基氟烷基碳酸酯和雙(氟烷基)碳酸酯。本發明一種含氟烷基的直鏈碳酸酯的合成方法，采用一鍋法苯酚間接酯交換循環反應制備含氟烷基的直鏈碳酸酯，實現苯酚一次投料，多次循環利用的新工藝；本發明的合成方法，可有效節約原料成本，減少廢物和廢液的產生，實現綠色循環型生產，產品收率高，純度達99.9％以上，能夠滿足鋰電池電解液的使用要求。

技術領域

本發明涉及鋰電池電解液領域，特別是涉及一種含氟烷基的直鏈碳酸酯及其合成方法。

背景技術

目前商用鋰電池電解質的組成一般為環狀碳酸酯，此類環狀碳酸酯具有較高的介電常數，能和鋰離子形成溶劑化分子，可以提高電池的低溫性能。但是一般的環狀碳酸酯凝固點較高，沸點較低，安全性和熱穩定性受到制約。含氟碳酸酯具有閃點高，甚至無閃點的特點。研究表明，添加適量的鏈狀氟代碳酸酯于傳統有機電解液中，有利于碳基負極的表面形成一種致密、穩定的鈍化膜，能夠起到阻燃效果，抑制電池的燃燒、爆炸，降低電解液的燃燒可能性，同時可以提高電池的可逆容量，從而提高電池的循化性能和阻燃安全性能，對推動鋰電池在電子設備，電動汽車等領域的應用，具有良好的前景。

現在報道的含氟烷基的直鏈碳酸酯的合成方法主要有：酰氯法、酯交換法，三光氣法。專利CN102775312 A報道了光氣法合成三氟甲基直鏈碳酸酯，合成方法為：有機堿催化下，通過飽和醇、三氟乙醇與三光氣反應得到三氟甲基直鏈碳酸酯，方法中使用劇毒三光氣，限制工業化生產。JP 2013203702，US 20120141870和WO 2015083745報道了用氯甲酸烷酯與含氟醇反應，在縛酸劑下合成含氟碳酸酯，合成收率高，但是具有氯甲酸烷基酯毒性大，固體廢物多等缺點。專利CN105061207 A通過強堿性季銨I型陰離子交換樹脂、三丁基甲基銨三(三氟甲烷磺酰)亞胺鹽離子液和三乙胺按質量混合反應8～15h，制備復合型催化劑，再用此催化劑催化碳酸二甲酯與三氟乙醇酯交換得到三氟乙基甲基碳酸酯粗品，蒸餾后得到合成產品。本方法產率高，副產物少，但是催化劑采用離子液等不常見物質合成，不適合工業生產。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種含氟烷基的直鏈碳酸酯及其合成方法，能夠解決現有含氟烷基的直鏈碳酸酯的合成技術存在的問題。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種含氟烷基的直鏈碳酸酯，其特征在于，所述含氟烷基的直鏈碳酸酯包括烴基氟烷基碳酸酯和雙(氟烷基)碳酸酯；

其中，所述烴基氟烷基碳酸酯的結構式為：

所述雙(氟烷基)碳酸酯的結構式為：

式中，R為碳原子數為1～6的烴基，包括甲基、乙基、丙基、烯丙基或炔丙基；

m、n均為整數，且1≤n≤6，1≤m≤2n+1。

為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是：提供一種含氟烷基的直鏈碳酸酯的合成方法，其特征在于，采用一鍋法苯酚間接酯交換循環反應，包括如下步驟：

(1)一次酯交換反應：向反應釜中加入苯酚、碳酸二烴基酯和有機金屬化合物，經一次酯交換反應，生成烴基苯基碳酸酯和碳酸二苯酯；

(2)二次酯交換反應：向步驟(1)的反應液中加入氟烷基醇和固體催化劑，經二次酯交換反應，生成烴基氟烷基碳酸酯和雙(氟烷基)碳酸酯；

(3)分離提純：將步驟(2)中的反應產物過濾去除固體催化劑，濾液精餾提純得到純品烴基氟烷基碳酸酯和雙(氟烷基)碳酸酯。