一种4-氟-1,3-二氧戊环-2-酮的制备方法技术

本发明专利技术提供一种4

【技术实现步骤摘要】
一种4
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氟
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1,3
‑
二氧戊环
‑2‑
酮的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种4
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氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮的制备方法，属于氟化工领域。

技术介绍

[0002]4‑
氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮(氟代碳酸乙烯酯，FEC)作为电解液添加剂在较高电位下还原分解，可有效钝化电极表面，在电极表面形成一层良好的固体电解液相界面(SEI膜)，利于锂离子脱嵌，进而降低了电池的抗阻，提高电池的比容量和循环稳定性，具有非常广阔的应用前景。因此，探讨FEC的制备方法，是近几年人们关注的热点之一。
[0003]在现有技术中，有关氟代碳酸乙烯酯的制备方法主要有两种：(1)氟气氟化法，采用氟氮混合气直接氟化碳酸乙烯酯制备氟代碳酸乙烯酯(如CN111285838A，CN113121491A，CN111285838A，US20050072123)，这种方法对工艺设备非常高，成本高，并且氟气毒性强，反应活性高，容易失控，对环境污染大，后续处理复杂等缺点。(2)卤素交换法：卤素交换法是目前制备FEC最广泛的方法(如CN101066965A，CN101519398A，CN101774923A)，即由氯代碳酸乙烯酯通过氟化钾进行氟化，并且使用催化剂，该方法相对来说较好控制，在国内外应用较为广泛。但是该方法想要获得较高的收率，减少副产物，需要使用催化剂，而一些效果好的催化剂，存在成本高或者制备过程复杂等缺点。
[0004]此外，传统的卤素交换法会产生大量的氟化钾、氯化钾的混合盐，虽然可通过溶解结晶的方法将氟化钾和氯化钾分离；但该方法在实际实施过程中步骤繁杂，并且仍然会存在少量无法分离的混合盐，处理成本高、经济性较差。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高纯度4
‑
氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮(氟代碳酸乙烯酯)的制备方法，通过制备中间产物，使氟化反应更容易进行。
[0006]本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种4
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氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮的制备方法，包括以下步骤：
[0008](1)将酮类溶剂和氯代碳酸乙烯酯混合，随后加入碱金属碘化盐在一定条件下进行反应，反应完毕后，通过过滤得到中间产物与溶剂混合的滤液；
[0009](2)在滤液中加入碱金属氟化盐在一定条件下进行反应，反应完毕后，反应液经过滤，减压蒸馏，精馏后可获得4
‑
氟
‑
1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮产品。
[0010]涉及的主要反应过程如下：
[0011][0012]优选的，步骤(1)碘化反应之后会有少量固体生成，需要先通过离心进行固液分离。得到的滤液进行下一步反应。所述中间产物避光保存。步骤(2)所述减压蒸馏条件为70～160℃，0.5～10KPa；优选的，减压蒸馏条件90～150℃，1～6Kpa；进一步优选的减压蒸馏条件130～150℃，1～3Kpa。上述技术方案中，优选地，步骤(1)、(2)中酮类溶剂为丙酮、甲乙酮、环己酮、甲基异丁基酮中的一种或多种。上述技术方案中，优选地，碱金属碘化盐为碘化钾、碘化钠、碘化锂其中的至少一种；碱金属氟化盐为氟化钾、氟化钠、氟化锂其中的至少一种。更优选地，碱金属碘化盐为碘化钾；碱金属氟化盐为氟化钾。
[0013]上述技术方案中，优选地，步骤(1)中氯代碳酸乙烯酯、碱金属碘化盐、酮类溶剂的投料质量比为1:0.5～4:1～6；更优选为1:1～3:3～5。步骤(2)中中间产物、碱金属氟化盐、酮类溶剂的投料质量比为1:0.2～1.5:0..2～1.5；更优选为1:0.3～1:0.3～0.9。
[0014]上述技术方案中，优选地，步骤(1)碘化反应条件为：反应温度为
‑
30℃～150℃，反应时间0.5～15h小时；步骤(2)氟化反应的反应温度为30℃～130℃，反应时间为3
‑
15h。更优选地，步骤(1)碘化反应条件为：反应温度30℃～100℃，反应时间3～12h小时；步骤(2)氟化反应条件为：反应温度30℃～100℃，反应时间4～10小时。更进一步优选的，步骤(1)碘化反应条件为：反应温度40℃～80℃，反应时间5～10h小时；步骤(2)氟化反应条件为：反应温度30℃～80℃，反应时间6～10小时。
[0015]上述技术方案中，优选地，步骤(2)反应后的反应液经过滤、减压蒸馏、精馏后获得氟代碳酸乙烯酯产品，氟代碳酸乙烯酯产品纯度大于99％，溶剂经过回收后可重复使用。
[0016]上述技术方案中，反应在避光条件下进行。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]与现有技术相比，本专利技术的一种4
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氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮的制备方法至少具有以下优点：
[0019]1、本专利技术方法先由氯代碳酸乙烯酯制备中间产物，再由中间产物制备氟代碳酸乙烯酯，虽然是两步反应，但两步反应所需活化能均较低，每一步反应容易进行，转化率高、收率高，两步总体收率大于80％，高于直接由氯代碳酸乙烯酯转变为氟代碳酸乙烯酯的方法。
[0020]2、本专利技术方法无需使用催化剂，反应时间短，安全性高，选择性得到了提高。
[0021]3、本专利技术方法碘化过程中，碱金属碘化盐作为反应物在酮类溶剂中优良的溶解度
会使其与氯代碳酸乙烯酯接触更加充分，反应更加彻底。同样在氟化过程中，碱金属碘化盐作为产物在酮类溶剂中优良的溶解度会使得氟化反应进行更加彻底。
[0022]4、反应过程中参与反应以及生成的碘化盐可以及时溶解在酮类溶剂中，使得最终产物中只存在一种盐作为副产物，避免了混合盐的形式，后续处理工艺简单，大大降低了处理难度与成本；得到的固体副产物成分单一、分离简单、纯度高，具有较大的社会经济性与实施价值。
附图说明
[0023]图1是MestRenove预测的氟代碳酸乙烯酯(FEC)的氢谱图；
[0024]图2是MestRenove预测的氟代碳酸乙烯酯(FEC)的碳谱图；
[0025]图3是MestRenove预测的氟代碳酸乙烯酯(FEC)的氟谱图；
[0026]图4是实施例1所得氟代碳酸乙烯酯(FEC)的氢谱图；
[0027]图5是实施例1所得氟代碳酸乙烯酯(FEC)的碳谱图；
[0028]图6是实施例1所得氟代碳酸乙烯酯(FEC)的氟谱图。
[0029]具体实施方法
[0030]下面列举本专利技术所涉及的制备方法的优选实施方式，以对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种4
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氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将酮类溶剂和氯代碳酸乙烯酯混合，随后加入碱金属碘化盐在一定条件下进行反应，反应完毕后，然后过滤得到中间产物与溶剂混合的滤液；(2)在滤液中加入碱金属氟化盐在一定条件下进行反应，反应完毕后，反应液经过滤、减压蒸馏、精馏后获得4
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氟
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1,3
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二氧戊环
‑2‑
酮产品。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述减压蒸馏条件为70
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160℃，0.5
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10KPa；优选的，减压蒸馏条件90～150℃，1～6Kpa。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和(2)中所述酮类溶剂为丙酮、甲乙酮、环己酮、甲基异丁基酮中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中碱金属碘化盐为碘化钾、碘化钠、碘化锂其中的至少一种；步骤(2)中碱金属氟化盐为氟化钾、氟化钠、氟化锂其中的至少一种。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海军，张建宏，王维东，王军，胡玉真，冯威，
申请(专利权)人：山东东岳高分子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：