[發明專利]一種氟代碳酸乙烯酯的合成方法

在審

• 申請號: 202210515208.1
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114716403A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 楊華春;李云峰;李小強;閆春生;薛峰峰;劉斯遠;于占威;栗肖澤
• 申請（專利權）人: 多氟多新材料股份有限公司
• 主分類號: C07D317/42
• 分類號: C07D317/42
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 李寧

本發明提供了一種氟代碳酸乙烯酯的合成方法，屬于鋰離子電池添加劑技術領域。本發明的氟代碳酸乙烯酯的合成方法，包括以下步驟：將氯代碳酸乙烯酯物料與絡合氟化劑進行氟化反應，氟化反應結束后進行固液分離，從固液分離所得液體中分離出氟代碳酸乙烯酯；所述氯代碳酸乙烯酯物料中氯代碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的質量分數之和≥92％；所述絡合氟化劑為HF?KF絡合物和/或HF?KHF₂絡合物。本發明采用絡合氟化劑實現了氟代碳酸乙烯酯在低溫和無催化劑條件下的液液氟化合成，提高氟化效率和反應的收率及產物的純度。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池添加劑技術領域，具體涉及一種氟代碳酸乙烯酯的合成方法。

背景技術

氟代碳酸乙烯酯(FEC)是鋰離子電池電解液中重要的溶劑或添加劑，能夠提高鋰離子電池的充放電循環特性和電流效率，還具有降低電池的阻抗，改善其耐低溫性能，提高電池比容量和循環穩定性。

現有技術中氟代碳酸乙烯酯主要采用氟化試劑對氯代碳酸乙烯酯(CEC)進行親核取代制備，常用的氟化試劑包括氟化鉀和氟化氫等，這類方法需要在合適的溶劑和催化劑下進行，否則會出現反應溫度高、時間長，而且轉化率低的問題。現有技術如姚、段等人采用氟化鉀作為氟化試劑，確定了以乙腈為溶劑、反應溫度為75℃、反應時間為2h、n(CEC)：n(KF)＝1:1.3為最佳反應條件(氟代碳酸乙烯酯的合成，精細化工，2012，29(4)：394～397)。該技術采用的氟化鉀為固體形態，與氯代碳酸乙烯酯液體進行固液反應過程中容易產生包覆，并且氟化劑需要過量，反應溫度也較高，容易產生副反應，反應過程和成本都難以控制。此外，該現有技術需要在乙腈溶劑體系中進行反應，反應生成物氯化鉀與溶劑都難以與氟代碳酸乙烯酯產物進行分離，造成氟代碳酸乙烯酯中的溶劑殘留。

又如申請公布號為CN102060839A的中國發明專利申請使用有機堿催化劑催化CEC和氟化氫在-20～250℃下進行氟代反應。該技術氟化劑是逐步加入的，相對于氯代碳酸乙烯酯來說，氟化劑局部濃度低，氟化速度慢，氟化不完全。該現有技術采用的有機堿催化劑也存在不易去除的問題，后處理過程繁瑣，不利于氟代碳酸乙烯酯的提純。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氟代碳酸乙烯酯的合成方法，能夠在無溶劑和無催化劑條件下合成氟代碳酸乙烯酯，用液體氟化劑氟化氯代碳酸乙烯酯液體，氟化劑局部濃度高，反應容易進行，產物容易分離。

本發明的氟代碳酸乙烯酯的合成方法，采用的技術方案為：

一種氟代碳酸乙烯酯的合成方法，包括以下步驟：將氯代碳酸乙烯酯物料與絡合氟化劑進行氟化反應，氟化反應結束后進行固液分離，從固液分離所得液體中分離出氟代碳酸乙烯酯；

所述氯代碳酸乙烯酯物料中氯代碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的質量分數之和≥92％；

所述絡合氟化劑為HF-KF絡合物和/或HF-KHF₂絡合物。

本發明采用HF-KF絡合物和/或HF-KHF₂絡合物作為絡合氟化劑，與氯代碳酸乙烯酯進行氟化反應，能夠實現氟代碳酸乙烯酯在無溶劑和無催化劑條件下的合成，大大降低了產物與體系的分離難度，用液體絡合氟化劑氟化氯代碳酸乙烯酯液體，氟化劑局部濃度高，反應容易進行，并且反應溫度較低，避免了高溫所引起的CEC碳化和FEC分解等副反應的發生，有利于提高反應的收率和產物的純度；采用氯代碳酸乙烯酯物料作為原料，原料來源廣泛易得并且反應過程綠色環保，有利于工業上的推廣應用。

優選地，所述氯代碳酸乙烯酯物料中氯代碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的質量分數之和為92～98％。

優選地，所述HF-KF絡合物中氟化鉀和氟化氫的配比為1：1～6；所述HF-KHF₂絡合物中氟氫化鉀和氟化氫的配比為1:4～5。該配比下的絡合氟化劑在較低溫度下以液態形式存在，有利于反應的進行。