一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法，包括如下步骤：（1）在氮气保护下氯磺酸、氨基磺酸、氯化亚砜反应获得双氯代磺酰亚胺；（2）在溶剂中双氯代磺酰亚胺与氯化钾在催化剂作用下反应获得双氯代磺酰亚胺钾；（3）双氯代磺酰亚胺钾与氟化钾在催化剂作用下反应获得双氟代磺酰亚胺钾。该方法工艺简单，反应条件更加温和，工艺更容易控制，环保性高，不使用氟化氢，无氟化氢产生，危险系数低，产率高，更适合工业化应用。更适合工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法，属于氟化工、化学合成


技术介绍

[0002]六氟磷酸锂是目前比较常用的电解质锂盐，但其热稳定性、化学稳定性比较差，从而阻碍了其应用前景。双氟代磺酰亚胺锂具有电导率高、热稳定性高、耐低温性能优异、水解稳定性好等优点，是目前取代六氟磷酸锂的最优选择。双氟代磺酰亚胺钾是制备双氟代磺酰亚胺锂的重要原料，因此开发一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法具有重要的社会意义和经济价值。
[0003]Roesky等在Inorganic Chemistry(1969),8(8),1733
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5报道了以三氟化砷为氟化试剂进行双(氯磺酰)亚胺的氟化，该制备方法中，作为氟化试剂的三氟化砷毒性极大，在实际操作中存在较大的危险，并且反应中有氟化氢产生，具有强腐蚀性，不环保，不具有竞争优势。
[0004]PCT专利申请WO2011065502报道了以氟化锌为氟化试剂与双(氯磺酰)亚胺反应制备双(氟磺酰)亚胺钾的方法。该方法需使用氨水对产品进行分离，且使用的氟化试剂氟化锌工业上不易得、成本高，同时生成大量的含锌废水，不利工业化生产，并且反应中有氟化氢产生，具有强腐蚀性，不环保，不具有竞争优势。
[0005]日本曹达株式会社专利CN103391896A首先由氯磺酰异氰酸酯与氯磺酸反应得到双氯磺酰亚胺，然后与氟化铵反应得到双氟磺酰亚胺铵盐，与氢氧化钾溶液反应后得到双氟磺酰亚胺钾盐。该方法中间体双氯磺酰亚胺产率低，导致产物工业化成本偏高，并且反应中有氟化氢产生，具有强腐蚀性，不环保，不具有竞争优势。
[0006]专利CN106006586A首先由氯磺酸和氯磺酰异氰酸酯在催化剂存在的条件下反应获得双氯磺酰亚胺，然后与氟化氢在催化剂存在的条件下反应获得双氟磺酰亚胺，最后双氟磺酰亚胺和碱性钾化合物反应获得双氟磺酰亚胺钾盐。该方法中间体双氯磺酰亚胺产率低，导致产物工业化成本偏高，同时使用氟化氢，危险系数偏高，工艺较为复杂，不具有竞争优势。
[0007]因此开发一种产率高、工艺简单、环保性高、危险系数低的双氟代磺酰亚胺钾的制备方法具有更重要的社会意义和更高的经济价值。

技术实现思路

[0008]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供了一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法，该方法工艺简单，环保性高，不使用氟化氢，无氟化氢产生，危险系数低，产率高，更适合工业化应用。
[0009]本专利技术具体技术方案如下：一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）在气体保护下，将氨基磺酸和氯化亚砜混合，然后升至反应温度，滴加氯磺酸，
滴完后继续保温反应，得到双氯代磺酰亚胺；（2）在气体保护下，将氯化钾、催化剂和有机溶剂一混合均匀，然后升至反应温度，向其中滴加双氯代磺酰亚胺与有机溶剂一的混合液，滴完后继续保温反应，得双氯代磺酰亚胺钾；（3）在气体保护下，将双氯代磺酰亚胺钾、氟化钾、催化剂和有机溶剂二混合，然后升温进行反应，得到双氟代磺酰亚胺钾。
[0010]进一步的，上述步骤（1）中的反应方程式如下：进一步的，上述步骤（2）中的反应方程式如下：进一步的，上述步骤（3）中的反应方程式如下：进一步的，上述步骤(1)中，氯磺酸、氨基磺酸、氯化亚砜的摩尔配比为1：1：2～5，例如1:2、1:3、1:4、1:5。
[0011]进一步的，上述步骤(1)中，氨基磺酸和氯化亚砜在50～100℃进行混合，直至混溶完全，一般混溶时间为1～3小时。
[0012]进一步的，上述步骤(1)中，氯磺酸的滴加时间为5～6小时，滴完后继续保温反应10～30小时。
[0013]进一步的，上述步骤(1)中，滴加氯磺酸的温度为80～150℃，例如80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃。
[0014]进一步的，上述步骤(1)中，保温反应后，在减压蒸馏出双氯代磺酰亚胺，蒸馏时压力控制在1～5kPa，温度控制在100～120℃。
[0015]进一步的，上述步骤(1)中，反应产生的尾气采用两级水吸收和一级碱液吸收，避免尾气对环境的污染。
[0016]进一步的，上述步骤(2)中，催化剂选自N
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氯代丁二酰亚胺、双辛烷基二甲基氯化铵、N
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二氯亚甲基苯胺中的一种。催化剂与双氯代磺酰亚胺的摩尔比为1～10:100，例如1:100、2:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100。
[0017]进一步的，上述步骤(2)中，氯化钾与双氯代磺酰亚胺的摩尔比为1：1。
[0018]进一步的，上述步骤(2)中，有机溶剂一选自硝基甲烷、硝基乙烷、二氯甲烷、二氯乙烷和三氟三氯乙烷中的一种、两种或两种以上的组合。
[0019]进一步的，上述步骤(2)中，双氯代磺酰亚胺与有机溶剂一按体积比为1:1～5进行混合，氯化钾与有机溶剂一按质量比为1:1～20进行混合。
[0020]进一步的，上述步骤(2)中，氯化钾与有机溶剂一混溶温度控制在80～100℃，时间
控制在30～90min。
[0021]进一步的，上述步骤(2)中，双氯代磺酰亚胺与有机溶剂一的混合液的滴加温度为100～150℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃，滴加时间为8～10小时，滴完后在此温度下继续保温反应4～5小时。
[0022]进一步的，上述步骤(2)中反应结束后过滤，所得滤饼即为双氯代磺酰亚胺钾。
[0023]进一步的，上述步骤(3)中，所述催化剂为钙基催化剂、铝基催化剂、镁基催化剂、铬基催化剂中的一种。所述钙基催化剂可以为CaO，所述铝基催化剂可以为Al2O3，所述镁基催化剂可以为MgO，所述铬基催化剂可以为Cr2O3。催化剂与双氯代磺酰亚胺钾的摩尔比为1～10:100，例如1:100、2:100、3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100。
[0024]进一步的，上述步骤(3)中，双氯代磺酰亚胺钾与氟化钾的摩尔比为1：2～3。
[0025]进一步的，上述步骤(3)中，步骤（2）的产品与氟化钾的反应温度控制在100～150℃，例如100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃，反应时间控制在10～15小时。
[0026]进一步的，上述步骤(3)中，有机溶剂二选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、丁腈中的一种、两种或两种以上的组合。双氯代磺酰亚胺钾与有机溶剂二的质量比为1:1～5。
[0027]进一步的，上述步骤(3)中，反应液PH值显中性时即为反应结束，降至室温过滤。将所得滤液进行减压蒸馏，蒸出有机溶剂二，至糊状时加入有机溶剂一，降至室温后过滤得到白色固体。将所得白色固体进行减压干燥，即得双氟代磺酰亚胺钾。减压蒸馏的压力控制在2～本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氟代磺酰亚胺钾的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）在气体保护下，将氨基磺酸和氯化亚砜混合，然后升至反应温度，滴加氯磺酸，滴完后继续保温反应，得到双氯代磺酰亚胺；（2）在气体保护下，将氯化钾、催化剂和有机溶剂一混合均匀，然后升至反应温度，向其中滴加双氯代磺酰亚胺与有机溶剂一的混合液，滴完后继续保温反应，得双氯代磺酰亚胺钾；（3）在气体保护下，将双氯代磺酰亚胺钾、氟化钾、催化剂和有机溶剂二混合，然后升温进行反应，得到双氟代磺酰亚胺钾。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，氯磺酸、氨基磺酸、氯化亚砜的摩尔比为1：1：2～5。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征是：步骤(1)中，氯磺酸的滴加时间为5～6小时，滴加氯磺酸的温度为80～150℃，滴完后继续在此温度下保温反应10～30小时。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中，所述催化剂为N
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氯代丁二酰亚胺、双辛烷基二甲基氯化铵或N
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二氯亚甲基苯胺。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征是：步骤(2)中，氯化钾与双氯代磺酰亚胺的摩尔比为1：1，催化剂与双氯代磺酰亚胺的摩尔比为1～10:100。6.根据权利要求1、4或5所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德楼，赵之朋，郭虎，冉升亮，刘宇宁，
申请(专利权)人：山东阳谷华泰化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：