一种合成碳酸亚乙烯酯的方法技术

本发明专利技术涉及一种合成碳酸亚乙烯酯的方法，包括以下步骤：在溶剂中，将作为起始原料的碳酸乙烯酯和作为卤化剂的N

【技术实现步骤摘要】
一种合成碳酸亚乙烯酯的方法


[0001]本专利技术涉及新能源领域和高新材料领域，尤其是一种合成碳酸亚乙烯酯的方法。

技术介绍

[0002]碳酸亚乙烯酯作为一种锂离子电池新型有机成膜添加剂与过充电保护添加剂，具有良好的高低温性能与防气胀功能，可以提高电池的容量和循环寿命。相比于碳酸乙烯而言，碳酸亚乙烯酯可以在石墨类负极形成一层有效、致密、稳定的固体电解质界面膜，有效抑制溶剂分子和溶剂化锂离子的插入，从而能将电解液的分解控制在最小的程度，进而提高了锂离子电池的充放电效率和提高循环次数。
[0003]碳酸亚乙烯酯的制备方法已有不少报道，经综合分析，主要分为以下两条路线:
[0004]第一条路线：以碳酸乙烯酯为原料，在紫外光的作用下与氯气发生氯化反应，生成氯代碳酸乙烯酯，在溶剂中与碱发生消去反应，从而得到碳酸亚乙烯酯。该工艺需要使用到剧毒品氯气，危险性高，反应条件苛刻，安全环保压力大。
[0005]第二条路线：以碳酸乙烯酯为原料，在引发剂作用下与磺酰氯发生氯化反应，生成氯代碳酸乙烯酯，在溶剂中与碱发生消去反应，从而得到碳酸亚乙烯酯。该工艺氯化过程需在较高温度条件下反应，高温下磺酰氯易分解，且生成的氯化氢气体需大量的碱去中和，三废处理成本高，环保压力大。
[0006]碳酸亚乙烯酯在电解液行业中非常重要，但其生产安全环保压力大、价格成本高、质量纯度低等因素严重限制其推广应用。因此，开发经济实惠，质优价廉，绿色环保的碳酸亚乙烯酯生产工艺具有非常重要的现实意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术中安全环保压力大、价格成本高、质量纯度低等制备碳酸亚乙烯酯工艺缺点，提供一种原料利用率高、溶剂可回收、产物收率高、产品纯度高，绿色环保的符合工业大生产需求的合成碳酸亚乙烯酯的方法。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种合成碳酸亚乙烯酯的方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1：在溶剂中，将作为起始原料的碳酸乙烯酯和作为卤化剂的N
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卤代酰亚胺搅拌混合均匀后，升温至50℃～150℃的反应温度进行反应至完全，浓缩除去溶剂，降温至0℃～10℃结晶2h～10h，过滤除去滤渣，得到的滤液为卤代碳酸乙烯酯；
[0010]步骤2：在所述卤代碳酸乙烯酯中加入溶剂，缓慢加入碱混合均匀，升温至50℃～150℃的反应温度进行反应并搅拌至反应完全，过滤除去固体盐；
[0011]步骤3：将所得到的滤液进行蒸馏分离，其中一组分离物为可回收使用的溶剂，另一组分离物为产品碳酸亚乙烯酯。
[0012]其中，所述溶剂可以选自四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、己烷、庚烷、甲苯和环丁砜当中的一种或多种。
[0013]所述N
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卤代酰亚胺可以选自N
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氯代丁二酰亚胺、N
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溴代丁二酰亚胺、N
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碘代丁二酰亚胺、N
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氯代酰亚胺、N
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溴代酰亚胺、N
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碘代酰亚胺、三氯异氰尿酸和二氯异氰尿酸当中的一种或多种。
[0014]所述反应温度优选为所用溶剂的沸点或冷凝回流温度。
[0015]所述碱可以选自三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、氨基钠、甲醇钠和乙醇钠当中的一种或多种。
[0016]所述卤代碳酸乙烯酯与所述碱的摩尔比可以为1:1～1:10。优选地，所述摩尔比为1:1～1:2。
[0017]所述蒸馏分离所采用的蒸馏分离方法可以选自减压蒸馏、常压蒸馏，减压精馏、常压精馏、加压精馏、短程蒸馏和薄膜蒸馏当中的一种或多种。优选地，所述蒸馏分离方法为减压蒸馏，所述减压蒸馏的温度为65℃～80℃。
[0018]所述产品碳酸亚乙烯酯的纯度采用气相色谱仪进行检测，所述纯度≥98％。
[0019]以N
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氯代丁二酰亚胺为卤化剂、三乙胺为催化剂为例，碳酸亚乙烯酯的合成反应式如下：
[0020]第一步卤化反应
[0021][0022]第二步消去反应
[0023][0024]与现有技术相比，本专利技术合成碳酸亚乙烯酯的方法用N
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卤代酰亚胺代替氯气等剧毒卤化剂，采用不出料“一锅法”合成碳酸亚乙烯酯，不产生大量盐酸烟雾，选择性高，杂质含量低，副产物可回收利用，无毒环保等，克服了现有技术中安全环保压力大、价格成本高、质量纯度低等制备碳酸亚乙烯酯工艺的缺点，其原料利用率高、溶剂可回收、产物收率高、产品纯度高、绿色环保，符合工业大生产的需求。
附图说明
[0025]图1是实施例1的气相色谱仪分析结果图；
[0026]图2是实施例2的气相色谱仪分析结果图；
[0027]图3是实施例3的气相色谱仪分析结果图；
[0028]图4是实施例4的气相色谱仪分析结果图。
具体实施方式
[0029]以下参照具体的实施例来说明本专利技术。本领域技术人员能够理解，这些实施例仅
用于说明本专利技术，其不以任何方式限制本专利技术的范围。
[0030]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用的化学原料、试剂材料、实验仪器等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
[0031]实施例1
[0032]在500ml三口烧瓶中，加入四氢呋喃200ml，碳酸乙烯酯(0.2mol)17.6，N
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氯代丁二酰亚胺23.04g(0.24mol)，搅拌均匀，加热至60～70℃回流反应至原料碳酸乙烯酯残留≦0.5％；减压蒸馏除去溶剂四氢呋喃，降温至0℃～10℃搅拌结晶2～3h，过滤除去固体丁二酰亚胺，得滤液为氯代碳酸乙烯酯。滤液中继续加入四氢呋喃150ml，滴加三乙胺24.24g(0.24mol)，滴完升温至60～70℃回流反应至氯代碳酸乙烯酯残留≦0.5％。过滤除去三乙胺盐酸盐，滤饼用四氢呋喃洗涤，合并滤液，65℃减压蒸馏除去溶剂四氢呋喃，升温至80℃继续减压蒸馏，收集到的馏分为产品碳酸亚乙烯酯，收率75.1％，GC纯度98.3％，如图1。
[0033]实施例2
[0034]在500ml三口烧瓶中，加入碳酸二甲酯200ml，碳酸乙烯酯(0.2mol)17.6，N
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溴代乙酰胺33.12g(0.24mol)，搅拌均匀，加热至90～100℃回流反应至原料碳酸乙烯酯残留≦0.5％；减压蒸馏除去溶剂碳酸二甲酯，降温至0℃～10℃搅拌结晶2～4h，过滤除去固体乙酰胺，得滤液为氯代碳酸乙烯酯。滤液中继续加入碳酸二甲酯150ml，加入氢氧化钠9.6g(0.24mol)，加完升温至90～100℃回流反应至氯代碳酸乙烯酯残留≦0.5％。过滤除去氯化钠，滤饼用碳酸二甲酯洗涤，合并滤液，70℃减压蒸馏除去溶剂碳酸二甲酯，升温至80℃继续减压蒸馏，收集到的馏分为产品碳酸亚乙烯酯，收率72.3％，GC纯度99.7％，如图2。
[0035]实施例3
[0036]在500ml三口烧瓶中，加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合成碳酸亚乙烯酯的方法，包括以下步骤：步骤1：在溶剂中，将作为起始原料的碳酸乙烯酯和作为卤化剂的N
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卤代酰亚胺搅拌混合均匀后，升温至50℃～150℃的反应温度进行反应至完全，浓缩除去溶剂，降温至0℃～10℃结晶2h～10h，过滤除去滤渣，得到的滤液为卤代碳酸乙烯酯；步骤2：在所述卤代碳酸乙烯酯中加入溶剂，缓慢加入碱混合均匀，升温至50℃～150℃的反应温度进行反应并搅拌至反应完全，过滤除去固体盐；步骤3：将所得到的滤液进行蒸馏分离，其中一组分离物为可回收使用的溶剂，另一组分离物为产品碳酸亚乙烯酯。2.根据权利要求书1所述合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：所述溶剂选自四氢呋喃、乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、己烷、庚烷、甲苯和环丁砜当中的一种或多种。3.根据权利要求书1所述合成碳酸亚乙酯的方法，其特征在于：所述N
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卤代酰亚胺选自N
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氯代丁二酰亚胺、N
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溴代丁二酰亚胺、N
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碘代丁二酰亚胺、N
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氯代酰亚胺、N
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【专利技术属性】
技术研发人员：彭文强，曾庆豪，罗韶坚，步晓君，蓝影，肖鸿，李丹，
申请(专利权)人：上海固瑞泰复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：