1,4-双（甲基磺酰基）哌嗪的合成方法技术

1,4‑双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，属于电池电解液添加剂的技术领域，以哌嗪为原料，加入溶剂和有机碱，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯，1‑1.2h滴加完毕，升温至5‑10℃，保温反应4‑5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到1,4‑双(甲基磺酰基)哌嗪。本发明专利技术合成方法简单，反应过程温和稳定，收率高。

Synthesis of 1,4-bis (methylsulfonyl) piperazine

【技术实现步骤摘要】
1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法
本专利技术属于电池电解液添加剂的
，涉及将1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪用作电池电解液添加剂，具体涉及1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法。
技术介绍
常用的锂离子电池负极主要是各类碳材料(如石墨、多孔碳等)、硅基材料包括硅碳复合材料和SiOx材料)以及锡基材料等。在电池充电化成过程中，会有电解液分解并在负极表面形成一层电子绝缘的固态电解质界面(SEI)膜。在电池的后续使用过程中，由于各种可能的因素，这层SEI膜会持续生长，导致负极导电性变差。其它方面的一些原因也会导致电池内阻变大。极化和电池内阻变大的结果，使电池的实际放电电位高于其测量(表观)所得电压，负极不能充分储锂。相应地，电池正极的实际电位高于电池的实测电位(过充)。这不仅会使电池的实际比容量低与设计值，也会使正极材料由于过充而导致结构破坏，使电池的循环性能下降。同时，电池(正极)过充也会加速正极中过渡金属的溶出。现有技术解决的方式是向电池电解液中添加添加剂，电解液添加剂的加入是为了改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量。电解液添加剂不参加电解过程的电极反应，但可以改替电解质体系的电化学性能，影响离子的放电条件，使电解过程处于更佳的状态，是电解质体系不可缺少的部分。因此电池电解液添加剂的研究对锂离子电池的发展有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，本专利技术合成方法简单，反应过程温和稳定，收率高。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，以哌嗪为原料，加入溶剂和有机碱，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯，1-1.2h滴加完毕，升温至5-10℃，保温反应4-5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪。将得到的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪进行重结晶，得到精制的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪。哌嗪与甲基磺酰氯的摩尔比为1：(2-2.5)。所述的溶剂选自二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿或四氯化碳。所述的有机碱选自三乙胺、三甲胺或吡啶。重结晶时，所用溶剂为DMC、DEC或EMC。本专利技术的有益效果是：本专利技术合成路线简洁，合成方法收率高，可达85％，反应过程温和稳定，制备的产品纯度高。具体实施方式本专利技术所述1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的结构式如下：下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。一、具体实施例实施例1在四口烧瓶中加入43g(0.5mol)哌嗪，二氯甲烷300ml，加入三乙胺202g(2mol)，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯127g(1.1mol)，1h滴加完毕，开始升温至8℃，保温反应4h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到粗品，再用DMC重结晶，得到产品108.6g，收率89.75％。检测所得产品的纯度为96.9％，密度为48.86g/cm3，沸点为420.6℃(760mmHg)。实施例2在四口烧瓶中加入43g(0.5mol)哌嗪，二氯乙烷300ml，加入三乙胺212g(2.1mol)，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯114.5g(1mol)，1.2h滴加完毕，开始升温至5℃，保温反应5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到粗品，再用DMC重结晶，得到产品102.9g，收率85％。检测所得产品的纯度为95.3％，密度为48.33g/cm3，沸点为428.7℃(760mmHg)。实施例3在四口烧瓶中加入43g(0.5mol)哌嗪，氯仿300ml，加入三乙胺253g(2.5mol)，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯143g(1.25mol)，1.1h滴加完毕，开始升温至10℃，保温反应4.5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到粗品，再用DMC重结晶，得到产品105.7g，收率87.35％。检测所得产品的纯度为96.2％，密度为48.51g/cm3，沸点为423.4℃(760mmHg)。二、性能试验将本专利技术组装电池后进行循环性能测试，以钴酸锂为正极材料，负极采用中间相碳微球，正负极集流体分布为铝箔和铜箔，隔膜采用陶瓷隔膜组成软包电池，注入电解液后，在手套箱中组装成软包电池，静置8小时后进行测试。所述电解液是通过将碳酸乙烯酯与三氟乙酸甲酯以4:6的容积比混合的混合溶剂中溶解LiPF6以获得1.0M溶液，且将该溶液作为基电解液。以添加有电解液重量1％本专利技术1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的锂电池为实验组、不添加的锂电池空白组进行电池性能对比，结果如下：1、分别于50℃循环后，测定容量保持率，结果如下表1：由上述表1可以看出，本专利技术1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪可以提高电池的高温循环性能，提高电池的使用寿命。2、分别进行70℃/7D存储性能测试，下列表2是电池经标准充放电后再70℃存放7天，随后测量电池的容量保持率和容量恢复率。表2由上述表2可以看出，本专利技术1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪可以提高电池的高温稳定性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，其特征在于，以哌嗪为原料，加入溶剂和有机碱，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯，1-1.2h滴加完毕，升温至5-10℃，保温反应4-5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪。/n

【技术特征摘要】
1.1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，其特征在于，以哌嗪为原料，加入溶剂和有机碱，降温至0℃，滴加甲基磺酰氯，1-1.2h滴加完毕，升温至5-10℃，保温反应4-5h，反应完毕后，水洗，干燥，浓缩，得到1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪。


2.根据权利要求1所述的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪的合成方法，其特征在于，将得到的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪进行重结晶，得到精制的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪。


3.根据权利要求1所述的1,4-双(甲基磺酰基)哌嗪...

【专利技术属性】
技术研发人员：武利斌，闫彩桥，苗强强，王军，葛建民，郝俊，张民，侯荣雪，
申请(专利权)人：石家庄圣泰化工有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13