环状硫酸酯的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种环状硫酸酯的制备方法及应用，所述方法包括以下步骤：(1)三氧化硫分散于碳酸酯中，形成悬浊溶液A；(2)环氧化合物溶于碳酸酯形成溶液B；(3)溶液A和溶液B接触反应生成环状硫酸酯。本发明专利技术的制备方法反应条件温和，不需要添加催化剂，环境友好，目标产物转化率高，产品纯度高，适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。适合大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
环状硫酸酯的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及有机合成
，具体涉及一种通过环氧化合物与三氧化硫反应合成环状硫酸酯的方法及应用。

技术介绍

[0002]环状硫酸酯是一类重要的有机化工原料和功能化学品，如硫酸乙烯酯(DTD)可用于合成含有羟乙基官能团的有机产品，同时硫酸乙烯酯作为锂离子电池电解液添加剂，可以显著改善电池的各项性能。随着新能源产业和锂离子电池行业的蓬勃发展，对锂离子电池的性能要求越来越高，从而对高质量硫酸乙烯酯的需求也相应增加。
[0003]目前，用于制备环状硫酸酯的方法是采用邻二醇与氯化亚砜反应生成中间体环状亚硫酸酯，然后再氧化生成环状硫酸酯。如乙二醇与氯化亚砜反应生成亚硫酸乙烯酯，然后以次氯酸钠为氧化剂，在三氯化钌水溶液催化下得到硫酸乙烯酯(DTD)。但该方法存在多种工艺缺陷如：氯化亚砜毒性大；贵金属催化剂三氯化钌价格昂贵，难以回收利用；产品中钠、氯离子指标易超标，影响产品应用性能；使用过量次氯酸钠强氧化剂产生大量含盐废水，对环境不友好等。
[0004]理论上，三氧化硫与环氧烷烃反应一步法直接制备环状硫酸酯是一类原子经济反应，但如何高收率获得高质量的产品是需要深度研究的课题。1962年，DOW(陶氏)发表专利US3045027A，提出采用三氧化硫与二氧六环低温络合后，进一步与环氧乙烷反应合成DTD，但其分离收率只有10％左右。CN91104594.5报道，将三氧化硫和环氧化合物(环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷)分开同时加入到二氧六环中，严格控制加料速度和摩尔比，在30/>‑
60℃条件下反应，可以获得环状硫酸酯产品，收率>80％，产品纯度>97％。
[0005]为了解决三氧化硫和环氧烷烃反应时放热量大的传热问题，新型微通道反应器被用来研究该类反应，CN109456303A、CN115894433A等报道了将三氧化硫和环氧乙烷分别溶解在氯代烷烃中，然后分开同时加入到微通道反应器中进行反应制备硫酸乙烯酯的工艺，该工艺可以有效解决反应过程的安全问题。
[0006]随着环状硫酸酯的应用领域拓展，开发一种转化率高、产品纯度高、适合大规模工业化生产的三氧化硫
‑
环氧烷烃法制备环状硫酸酯的工艺仍然是精细化工行业的迫切技术需求。

技术实现思路

[0007]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种环状硫酸酯的制备方法及应用。
[0008]本专利技术提供了一种环状硫酸酯的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)三氧化硫分散于碳酸酯中，形成悬浊溶液A；
[0010](2)环氧化合物溶于碳酸酯形成溶液B；
[0011](3)溶液A和溶液B接触反应生成环状硫酸酯。
[0012]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，步骤(1)和步骤(2)中使用的碳酸酯相
同；
[0013]优选地，所述碳酸酯为碳酸二烷基酯；
[0014]更优选地，所述碳酸二烷基酯的烷基为短碳链烷基，所述短碳链烷基为C1～C3的直链或支链烷基；
[0015]进一步优选地，所述碳酸酯选自以下一种或多种：碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯。
[0016]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，步骤(2)中，所述环氧化合物为环氧烷烃和/或卤代环氧烷烃；
[0017]优选地，所述环氧化合物为具有2到8个碳原子的环氧烷烃和/或卤代环氧烷烃；
[0018]更优选地，所述环氧化合物选自以下一种或多种：环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧氯丙烷。
[0019]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，步骤(1)中，所述悬浊溶液A中的三氧化硫的质量分数为10
‑
40％；和/或
[0020]步骤(2)中，所述溶液B中的环氧化合物的质量分数为20
‑
40％。
[0021]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，步骤(1)的温度条件为10～25℃，优选为20℃；和/或
[0022]步骤(1)中，所述三氧化硫为液体。
[0023]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，步骤(3)中，悬浊溶液A中的三氧化硫与溶液B中的环氧化合物的摩尔比为1:1.01
‑
1.05；和/或
[0024]步骤(3)中，所述反应温度为
‑
20
‑
45℃。
[0025]根据本专利技术环状硫酸酯的制备方法，其中，所述方法进一步包括萃取提纯步骤；
[0026]优选地，所述萃取提纯步骤包括：
[0027](4)将步骤(3)中溶液A和溶液B接触反应所得的反应母液浓缩得到浓缩母液，然后用氯代烷烃溶解、水洗、浓缩、干燥得到环状硫酸酯；
[0028]更优选地，所述浓缩方法为减压蒸馏浓缩。
[0029]其中，所述氯代烷烃选自以下一种或多种：二氯甲烷、二氯乙烷、氯仿，优选为二氯甲烷，更优选地，所述氯代烷烃与所述浓缩母液的质量比为5
‑
10:1；和/或
[0030]水洗步骤中所用水的总质量与所述浓缩母液的质量比为5
‑
10:1，所述水洗步骤优选为2次。
[0031]其中，控制所述浓缩步骤中的温度低于50℃；和/或
[0032]所述干燥温度为40～50℃，优选为50℃。
[0033]本专利技术还提供了所述的环状硫酸酯的制备方法在制备锂离子电池电解液中的应用。
[0034]本专利技术的制备方法可以具有但不限于以下有益效果：
[0035]本专利技术通过三氧化硫
‑
碳酸酯络合物与环氧化合物的碳酸酯溶液进行反应合成环状硫酸酯的方法，使用低毒的碳酸酯替代有毒的氯代烷烃作为溶剂，并通过三氧化硫
‑
碳酸酯络合物参与反应降低了三氧化硫应用过程的危险性，反应过程分离收率>80％，产物GC分析纯度>99％。本专利技术的制备方法反应条件温和，不需要添加催化剂，环境友好，目标产物转化率高，产品纯度高，适合大规模工业化生产。
附图说明
[0036]图1示出本专利技术一种具体实施方式中的环状硫酸酯制备工艺流程图。
[0037]图2示出了本专利技术生成的三氧化硫
‑
碳酸酯络合物的悬浊液。
[0038]图3示出了本专利技术实施例1产品的气相色谱(GC)检测的分析谱图。
具体实施方式
[0039]下面通过附图和实施例对本申请进一步详细说明。通过这些说明，本申请的特点和优点将变得更为清楚明确。
[0040]在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0041]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0042]本专利技术公开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环状硫酸酯的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)三氧化硫分散于碳酸酯中，形成悬浊溶液A；(2)环氧化合物溶于碳酸酯形成溶液B；(3)溶液A和溶液B接触反应生成环状硫酸酯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中使用的碳酸酯相同；优选地，所述碳酸酯为碳酸二烷基酯；更优选地，所述碳酸二烷基酯的烷基为短碳链烷基，所述短碳链烷基为C1～C3的直链或支链烷基；进一步优选地，所述碳酸酯选自以下一种或多种：碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述环氧化合物为环氧烷烃和/或卤代环氧烷烃；优选地，所述环氧化合物为具有2到8个碳原子的环氧烷烃和/或卤代环氧烷烃；更优选地，所述环氧化合物选自以下一种或多种：环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、环氧氯丙烷。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述悬浊溶液A中的三氧化硫的质量分数为10
‑
40％；和/或步骤(2)中，所述溶液B中的环氧化合物的质量分数为20
‑
40％。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)的温度条件为10～25℃，优选为20℃；和/或步骤(1)中，所述三氧化硫为液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杨英，赵春雨，蔡庆杰，朱建民，刘兆滨，董振鹏，
申请(专利权)人：辽宁奥克化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：