一种含三氟甲基的羧酸酯的制备方法技术

技术编号:15085325 阅读:104 留言:0更新日期:2017-04-07 15:40
本发明专利技术公开了一种含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,先使卤代甲酸酯X3COOR2与卤代烯烃R1=CX1X2反应制备X1X2X3CR1COOR2,再进一步与氟化试剂反应制备CF3R1COOR2。本发明专利技术提供的方法具有低成本、高收率的优点,制备的CF3R1COOR2适合用于锂离子电池电解液。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种羧酸酯的制备方法,尤其是涉及一种含三氟甲基羧酸酯的制备方法。
技术介绍
含三氟甲基的羧酸酯作为一类含氟酯,既可以用作反应溶剂、合成医药、农药或其他高性能含氟材料的中间体,也可以作为电解液溶剂或电解液添加剂应用于锂离子电池。含三氟甲基的羧酸酯电化学稳定性好、电化学窗口可达5V以上,且成本合理,这使其能够作为电解液溶剂用于锂离子电池高电压电解液。同时含三氟甲基的羧酸酯具有粘度低的特点,当其作为添加剂使用时可降低电解液在低温下的粘度,提高锂离子传输速率,从而改善电池的低温性能,故其还能够作为电解液溶剂用于锂离子电池低温电解液。此外含三氟甲基的羧酸酯闪点高,也可以作为阻燃添加剂应用于锂离子电池。现有技术中对含三氟甲基的羧酸酯的制备方法主要有以下几种:文献JournalofFluorineChemistry129(2008):35–39使用含三氟甲基的羧酸和醇通过酯化反应制备含三氟甲基的羧酸酯,但由于含三氟甲基的羧酸难以制备,且价格较高,如三氟丙酸,需要以难以获得的三氟丙烯为原料经过三步反应制备,这大大增加了含三氟甲基的羧酸酯的制备成本,进一步阻碍了其在高电压电解液中的应用,制约了高电压锂离子电池的进一步发展。中国专利CN103145556A同样公开了以价格较高的三氟丙烯为原料,经两步反应制备三氟丙酸甲酯的方法。该方法不仅原料三氟丙烯价格贵,而且必须使用昂贵的钯碳催化剂,不利于工业化生产。美国专利US4582924公开了一种以八氟异丁烯为原料制备三氟丙酸甲酯的方法,经两步反应,收率约67%。反应中使用了较多的酸和碱,产生的三废较多,而且八氟异丁烯毒性较大,不利于工业化生产。因此,需要开发一种新的含三氟甲基羧酸酯的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备含三氟甲基羧酸酯的方法,具有低成本、高收率的优点。为达到专利技术目的本专利技术采用的技术方案是:一种含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,包括以下步骤:(1)在有机溶剂存在下,卤代甲酸酯X3COOR2与卤代烯烃R1=CX1X2为原料反应制备结构式(I)所示的中间产物(I)其中:R1选自-CH2、-CHCH3、-CF2、-CHCF3或-CHCH2CF3;R2选自-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3、-CH2CH(CH3)CH3、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH2CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH2CH2CH3或-CH2CH2(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3;X1、X2和X3独立地选自F、Cl、Br、I;(2)在有机溶剂存在下,在催化剂作用下,中间产物(I)与氟化试剂反应制备结构式(II)所示的含三氟甲基的羧酸酯,所述氟化试剂选自氟化钾、氟化铯、氟化锌、氟化铜、氟化锂、氟化钠和氟化氢中的一种、两种或三种以上组合;所述催化剂选自苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四(二乙胺基)乙烯(TDAE)和双(三苯基膦)合氯化羰基铑(RhCl(CO)(PPh3)2)中的一种、两种或三种。作为优选的方式,上述中间产物(I)和含三氟甲基的羧酸酯中,R1优选自-CH2、-CHCH3、-CF2或–CHCF3,R2优选自-CH3、-CH2CH3或-CH2CH2CH3,X1、X2和X3独立地优选自F或Cl。作为优选的方式,上述氟化试剂优选自氟化钾、氟化铯、氟化锌和氟化氢中的一种、两种或三种以上组合;上述有机溶剂优选自二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或和石油醚中的一种、两种或三种以上组合。作为优选的方式,上述卤代甲酸酯X3COOR2与卤代烯烃R1=CX1X2的摩尔配比优选为1:1~1:9,并进一步优选为1:1~1:5;上述中间产物(I)与氟化试剂的摩尔配比优选为1:1~1:9,并进一步优选为1:1~1:5;上述中间产物(I)与催化剂的摩尔配比优选为1:0.005~1:0.05,并进一步优选为1:0.005~1:0.01。作为优选的方式,上述步骤(1)的反应温度为-10℃~70℃,步骤(2)的反应温度为-10℃~100℃。作为进一步优选的方式,上述步骤(I)的反应温度为-10℃~40℃,步骤(2)的反应温度为0℃~60℃。具体实施方式下面的实施例为用来说明本专利技术的几个具体实施方式,但并不将本专利技术局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到,本专利技术涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。实施例1在500ml三口瓶中加入141.8g(1.5mol)氯甲酸甲酯和200ml二氯甲烷,在0℃下通入偏氟乙烯,当偏氟乙烯不再吸收时,停止反应,加入10%盐酸,用二氯甲烷萃取其中的有机物,有机层用依次10%盐酸、10%碳酸钠水溶液、氯化钠饱和水溶液洗涤,用硫酸镁干燥。蒸去溶剂得到产物二氯氟丙酸甲酯197.4g,产率83%。在500ml三口瓶中加入二氯氟丙酸甲酯158.6g(1.0mol)、二氯甲烷200ml、氟化钾174.3g(3.0mol)、TEBA8.0g,常温下搅拌12小时,过滤,蒸发除去溶剂,得到三氟丙酸甲酯106.5g,产率75%。实施例2在100ml三口瓶中加入10.9g(0.1mol)氯甲酸乙酯和50ml二氯甲烷,在10℃下滴加10.2g(0.105mol)偏氯乙烯,滴加完毕后反应5小时。加入12%盐酸,用二氯甲烷萃取其中的有机物,有机层用依次12%盐酸、10%碳酸钠水溶液、氯化钠饱和水溶液洗涤,用硫酸镁干燥。蒸去溶剂得到产物三氯丙酸乙酯12.9g,产率63%。在100ml三口瓶中加入三氯丙酸乙酯12.3g(0.06mol)、二氯甲烷50ml、氟化铯45.6g(0.3mol)、TEBA1.2g,常温下搅拌12小时,过滤,蒸发除去溶剂,得到三氟丙酸乙酯(Mw=156.1)12.3g,产率79%。实施例3在1000ml三口瓶中加入60.2g(0.4mol)氯甲酸戊酯和400ml二氯甲烷,在60℃下滴加44.4g(0.4mol)二氯丙烯,滴加完毕后反应10小时。加入8%盐酸,用二氯甲烷萃取其中的有机物,有机层用依次8%盐酸、8%碳酸钠水溶液、氯化钠饱和水溶液洗涤,用硫酸镁干燥。蒸去溶剂得到产物三氯丁酸戊酯(Mw=261.61)73.3g,产率70%。在1000ml三口瓶中加入三氯丁酸戊酯76.3g(0.28mol)、二氯甲烷500ml、氟化锌43.4g(0.42mol)、TDBA7.5g,60℃下搅拌6小本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)在有机溶剂存在下,卤代甲酸酯X3COOR2与卤代烯烃R1=CX1X2为原料反应制备结构式(I)所示的中间产物(I)其中:R1选自‑CH2、‑CHCH3、‑CF2、‑CHCF3或‑CHCH2CF3;R2选自‑CH3、‑CH2CH3、‑CH2CH2CH3、‑CH2CH2CH2CH3、‑CH(CH3)CH3、‑CH2CH(CH3)CH3、‑CH(CH3)CH2CH3、‑CH2CH2CH2CH2CH3、‑CH2CH2CH2CH2CH2CH3或‑CH2CH2(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3;X1、X2和X3独立地选自F、Cl、Br、I;(2)在有机溶剂存在下,在催化剂作用下,中间产物(I)与氟化试剂反应制备结构式(II)所示的含三氟甲基的羧酸酯,所述氟化试剂选自氟化钾、氟化铯、氟化锌、氟化铜、氟化锂、氟化钠和氟化氢中的一种、两种或三种以上组合;所述催化剂选自苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四(二乙胺基)乙烯(TDAE)和双(三苯基膦)合氯化羰基铑(RhCl(CO)(PPh3)2)中的一种、两种或三种。

【技术特征摘要】
1.一种含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)在有机溶剂存在下,卤代甲酸酯X3COOR2与卤代烯烃R1=CX1X2为原料反应制备结构式
(I)所示的中间产物(I)
其中:
R1选自-CH2、-CHCH3、-CF2、-CHCF3或-CHCH2CF3;
R2选自-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH3、-CH2CH(CH3)CH3、
-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH2CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH2CH2CH3或-CH2CH2(CH2CH3)CH2CH2CH2CH3;
X1、X2和X3独立地选自F、Cl、Br、I;
(2)在有机溶剂存在下,在催化剂作用下,中间产物(I)与氟化试剂反应制备结构式
(II)所示的含三氟甲基的羧酸酯,
所述氟化试剂选自氟化钾、氟化铯、氟化锌、氟化铜、氟化锂、氟化钠和氟化氢中的一
种、两种或三种以上组合;
所述催化剂选自苄基三乙基氯化铵(TEBA)、四(二乙胺基)乙烯(TDAE)和双(三苯基
膦)合氯化羰基铑(RhCl(CO)(PPh3)2)中的一种、两种或三种。
2.按照权利要求1所述的含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,其特征在于所述:
R1选自-CH2、-CHCH3、-CF2或–CHCF3;
R2选自-CH3、-CH2CH3或-CH2CH2CH3;
X1、X2和X3独立地选自F或Cl。
3.按照权利要求1所述的含三氟甲基的羧酸酯的制备方法,其特征在于所述氟化试剂选自氟

\t化钾、氟化铯、氟...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱光辉陈慧闯周晓崇徐卫国
申请(专利权)人:浙江省化工研究院有限公司中化蓝天集团有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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