包含三键的氟化的羰基化合物，其制造方法及其用途技术

制备了包含一个三键的氟化的羰基化合物并且描述了它们作为溶剂添加剂或溶剂在锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池以及超级电容器中的用途。优选的化合物包含至少一个腈或至少一个炔基基团。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含三键的氟化的羰基化合物，其制造方法及其用途本申请要求于2012年7月13日提交的欧洲申请号12176268.6的优先权，出于所有的目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。本专利技术涉及氟化的羰基衍生物、其制备方法、以及它们作为溶剂或溶剂添加剂用于锂离子电池和超级电容器的用途。锂离子电池、锂空气电池以及锂硫电池是众所周知的用于储存电能的可充电装置。锂离子电池包含一种含有溶剂、导电盐以及，经常，添加剂的电解质组合物。这种溶剂是一种疏质子有机溶剂，它用于溶解该导电盐。参见，例如，WO 2007/042471，它提供了关于适合溶剂的信息。适合的导电盐在本领域内是已知的。LiPF6是一种优选的导电盐。电容器是广泛使用的用于储存电能的装置。其中，许多类型的电容器是电化学电容器和电解电容器。混合型超级电容器是一种电化学能量储存装置，该装置使用两个不同的电极类型以及一种电解质组合物，这些电极之间的差异通常在于容量或组成。混合型超级电容器中的电解质组合物的优化还对改进此类系统的性能特性提供了巨大的潜力。添加剂改进了锂离子电池的特性，例如，通过延伸寿命。碳酸氟烷基烷基酯，例如碳酸氟甲基甲基酯，以及氨基甲酸酯是已知的用于锂离子电池的溶剂添加剂。WO2011/006822披露了 1-氟烷基(氟)烷基碳酸酯以及氨基甲酸酯的制造。本专利技术的目的是提供用于锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池或超级电容器的改进的添加剂。本专利技术的化合物提供了像改性粘度或降低可燃性的优点。另一个优点是借助于形成有益的薄膜改性电极。此外，本专利技术的化合物导致在锂离子电池中使用的材料(诸如特别是一个隔膜)的更好的润湿性。本专利技术的化合物可以适当地帮助防止过充电，例如，通过用作一种氧化还原梭子(shuttle)。又另一个优点是电解质组合物的稳定性的增加，例如在铜阴离子存在下，这些铜阴离子可以通过某些集电体材料的可能降解形成。此外，本专利技术的化合物可以增加超级电容器的能量密度、它们的功率密度或它们的循环寿命。本专利技术的一个方面涉及一种具有通式(I)的化合物，Rl-Y-C(O)-Z-R2其中Y和Z独立地是O、S或NR3 ;并且其中R3是H或R4 ;并且其中Rl、R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基、或亚烷基-芳基，或者其中Rl和R2 —起代表亚烷基基团；并且其中这些基团Rl和R2中的至少一个被至少一个氟原子取代并且这些基团Rl和R2中的至少一个包括至少一个含有三键的基团。“含有三键的基团”旨在表示一个其中至少两个原子通过一个三键化学地结合在一起的基团。优选地，该含有三键的基团是C = N或C = C。术语“烷基基团”旨在表示一个任选地取代的饱和烃基基团的链，诸如，特别是一个C1-C6烧基。作为举例，可以提到甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、戍基、异戍基以及己基。术语“烯基基团”旨在表示一个任选地取代的碳原子链，其中这些碳原子中的至少两个通过一个双键化学地结合在一起。烯基的实例包括次乙基(乙烯基)、1-丙烯基、2-丙稀基、1_ 丁稀基。术语“芳基基团”旨在是指一个任选地取代的基团，该基团衍生自一种芳香核如特别是C6-C10芳香核，特别是苯基或萘基。在本专利技术的一个优选的实施例中，Y是O。在本专利技术的另一个优选的实施例中，Rl是被至少一个氟原子取代的支链或非支链的烷基基团。更优选地，Rl是1-氟乙基。在本专利技术的另一个优选的实施例中，Z是O。在本专利技术的另一个优选的实施例中，R2是被至少一个腈基团取代的支链或非支链的烷基基团。更优选地，R2是-CH2CH2C = N。可替代地，R2优选地是支链或非支链的炔基基团，更优选地R2是-CH2CH2C = CH。在本专利技术的另一个优选的实施例中，Y和Z两者是O并且Rl和R2—起代表亚烷基基团。更优选地，Y和Z表示O并且Rl和R2 —起代表-CH2CH2-O在本专利技术的又另一个优选的实施例中，该具有通式(I)的化合物是CH3CFHOC(O)OCH2CH2CN 或 CH3CFHOC (O) OCH2CH2C = CH。本专利技术的另一个方面涉及一种用于制造具有以下通式(I)的化合物的方法:Rl-Y-C(O)-Z-R2，其中Y和Z独立地是O、S或NR3 ;并且其中R3是H或R4 ;并且其中R1、R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基、或亚烷基-芳基，或者其中Rl和R2 —起代表亚烷基基团；并且其中这些基团Rl和R2中的至少一个被至少一个氟原子取代并且这些基团Rl和R2中的至少一个包括至少一个含有三键的基团；该方法包括第一步骤和第二步骤，该第一步骤使光气(ClC(O)Cl)或光气类似物与具有通式Rl-Y-H的化合物反应以形成具有通式Rl-Y-C(O)X的中间体，该第二步骤使该具有通式Rl-Y-C (O) X的中间体与具有通式H-Z-R2的化合物反应，其中X表示离去基团，优选氯或氟。“光气类似物”旨在表示一种在本领域中作为光气的代替物已知的化合物。优选地，该光气类似物是二氟光气(FC(O)F)、氯甲酸三氯甲酯(“双光气”)、双(三氯甲基)碳酸酯(“三光气”)、S，S- 二甲基二硫代碳酸酯(DMDTC)、羰二咪唑(⑶I)、或N，N- 二苯脲。该方法的两个步骤都可以在一种碱的存在下进行，例如在一种叔胺(例如三乙胺或吡啶)存在下。可替代地，这些步骤可以在不存在一种碱下进行。这两个步骤典型地在液相中，通常在一种溶剂、优选一种极性疏质子溶剂存在下进行。适合的溶剂的实例是乙腈、二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)、四氢呋喃、二氯甲烷、甲苯、CF3-甲苯和离子液体。可替代地，该反应可以在不存在一种溶剂下进行或者-如果该反应在一种碱的存在下进行-该碱可以用作一种溶剂。本专利技术的又另一个方面涉及一种用于制造具有以下通式(I)的化合物的方法:尺1-￥-(:(0)-2-1?2，其中￥是0并且2是0、3或殿3 ;并且其中R3是H或R4 ;并且其中Rl是被至少一个氟原子取代的支链或非支链的烷基基团并且R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基基团、或亚烷基-芳基基团；并且其中R2和R4中的至少一个包括至少一个含有三键的基团；并且其中该制造方法包括使具有通式(II)(RlOC(O)F)的氟代甲酸酯与具有通式(Ill) (R20H)的醇反应以形成具有通式(IV) (R10C(0)0R2)的碳酸酯的步骤；或者其中该制造方法包括使具有通式(II) (RlOC(O)F)的氟代甲酸酯与具有通式(V)(R2R3NH)的胺反应以形成具有通式(VI) (R10C(0)NR2R3)的氨基甲酸酯的步骤；或者其中该制造方法包括使具有通式(II)(RlOC(O)F)的氟代甲酸酯与具有通式(VII) (R2SH)的硫醇反应以形成具有通式(VIII) (RlOC(O) SR2)的硫代碳酸酯的步骤。该反应可以在一种碱的存在下进行，例如在氨或一种伯、仲或叔胺(例如三乙胺或吡啶)存在下。可替代地，该反应可以在不存在一种碱下进行。该方法典型地在液相中进行。这一方法通常在一种溶剂存在下进行，优选一种极性溶剂，更优选一种极性疏质子溶剂。适合的溶剂的实例是乙腈、二甲亚砜(DMSO)、二甲砜(DMSO2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有通式(I)的化合物，R1‑Y‑C(O)‑Z‑R2其中Y和Z独立地是O、S或NR3；并且其中R3是H或R4；并且其中R1、R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基基团、或亚烷基‑芳基基团，或者其中R1和R2一起代表亚烷基基团，并且其中基团R1和R2中的至少一个被至少一个氟原子取代并且基团R1和R2中的至少一个包括至少一个含有三键的基团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.13 EP 12176268.61.一种具有通式(I)的化合物，Rl-Y-C(O)-Z-R2 其中Y和Z独立地是O、S或NR3 ;并且 其中R3是H或R4 ;并且 其中Rl、R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基基团、或亚烷基-芳基基团，或者其中Rl和R2 —起代表亚烷基基团，并且 其中基团Rl和R2中的至少一个被至少一个氟原子取代并且基团Rl和R2中的至少一个包括至少一个含有三键的基团。2.根据权利要求1所述的化合物，其中Y是O。3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中Rl是被至少一个氟原子取代的支链或非支链的烷基基团，优选地Rl是1-氟乙基。4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中Z是O。5.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R2是被至少一个腈基团取代的支链或非支链的烷基基团，优选地R2是-CH2CH2C = N。6.根据权利要求1至4中任一项所述的化合物，其中R2是支链或非支链的炔基基团，优选地 R2 是-CH2CH2C = CH。7.根据权利要求1所述的化合物，其中Y和Z是O，并且Rl和R2—起代表亚烷基基团，优选地Rl和R2 —起代表-CH2CH2-O8.根据权利要求1所述的化合物，其中该化合物是CH3CFHOC(O) OCH2CH2CN或CH3CFHOC (O) OCH2CH2C = CH。9.一种用于制造具有通式(I)的化合物的方法，Rl-Y-C(O)-Z-R2, 其中Y和Z独立地是O、S或NR3 ;并且其中R3是H或R4 ;并且其中Rl、R2和R4独立地是支链或非支链的烷基基团、支链或非支链的烯基基团、芳基或亚烷基-芳基，或者其中Rl和R2 —起代表亚烷基基团；并且 其中基团Rl和R2中的至少一个被至少一个氟原子取代并且基团Rl和R2中的至少一个包括至少一个含有三键的基团； 该方法包括第一步骤和第二步骤，该第一步骤使光气或光气类似物与具有通式Rl-Y-H的化合物反应以形成具有通式Rl-Y-C(O)X的中间体，该第二步骤使该具有通式Rl-Y-C(O)X的中间体与具有通式H-Z-R2的化合物反应，其中X是离去基团，优选地该离去基团是氯或弗I。10.一种用于制造具有通式(I)的化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M博姆坎普，D泽费尔，
申请(专利权)人：索尔维公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE