一种环状硫酸酯的制备方法及非水系电解液技术

本发明专利技术公开了一种环状硫酸酯的制备方法及非水系电解液，涉及有机合成技术领域

【技术实现步骤摘要】
一种环状硫酸酯的制备方法及非水系电解液


[0001]本专利技术涉及有机合成
，尤其是涉及一种环状硫酸酯的制备方法及非水系电解液
。

技术介绍

[0002]环状硫酸酯是一类分子中含有环状的硫酸酯基团的有机化合物，其可作为锂电池电解液的添加剂，用于改善电极
/
电解液界面反应的动力学性质，抑制电池初始容量的下降，并增大初始放电容量，减少高温放置后的电池膨胀，此外还可用于提高电池的充放电性能及循环次数
。
[0003]相关技术中，环状硫酸酯的制备方法主要包括酰化法
、
取代法
、
加成法
、
二氧六环合成法和氧化法，其中氧化法由于其成本低
、
制备方法简单，相对于其他方法更适合工业化生产
。
氧化法制备通常是先利用醇类和二氯亚砜反应生成中间体环状亚硫酸酯，然后经氧化剂氧化生产产物环状硫酸酯
。
目前在制备环状硫酸酯过程中主要的氧化方式包括：
①
以次氯酸钠或高碘酸钠为氧化剂，在三氯化钌水溶液催化下氧化；
②
以高锰酸钾为氧化剂直接氧化
。
然而实际在制备过程中，前者使用的贵金属三氯化钌价格昂贵，且难以回收；后者以高锰酸钾为氧化物，其存在收率低
、
产品提纯困难等缺点
。
[0004]因此，亟需提供一种新的环状硫酸酯的制备方法，其安全系数高，且成本低
、
收率和纯度高，适合工业化生产
>。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一
。
为此，本专利技术提出一种环状硫酸酯的制备方法，能够提高环状硫酸酯的纯度和收率，且安全系数高，无需高温高压环境，适用于工业化生产
。
[0006]本专利技术还提出一种环状硫酸酯在非水系电解液中的应用
。
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种环状硫酸酯的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤
S1、
将过硫酸盐
、
环状亚硫酸酯
、
催化剂和第一有机溶剂混合，并调节
pH
值至4～8，反应，分离有机层，得到有机相；
[0009]步骤
S2、
将所述有机相与第二有机溶剂混合，结晶过滤，收集沉淀，干燥后即得；
[0010]其中，所述催化剂选自含铁离子化合物和含铜离子化合物中的至少一种
。
[0011]根据本专利技术实施例的制备方法，至少具有如下有益效果：
[0012](1)
在本专利技术中选用了
CuCo2O4或
FeCo2O4催化剂，其能够有效改善单金属催化剂的催化活性，具有反应速率快的优点，其相对于采用相同金属元素的单金属催化剂促氧化效果更好
。
此外，
CuCo2O4或
FeCo2O4结构稳定，成本低
、
对环境友好
。
[0013](2)
本专利技术选用的催化剂含有铁离子或铜离子，一方面其具有多种氧化态，可以在催化循环中在不同的氧化态之间转变，而这些氧化态的变化可以提供不同程度的氧化力，增强氧化反应的进行；另一方面，铁离子或铜离子具有良好的电子传递能力，在过硫酸钾的
氧化反应中，参与氧化还原反应，提高氧化效果
。
此外，在保证具有优异的催化性能情况下，本专利技术的催化剂相对于贵金属三氯化钌催化剂成本低，更适用于工业化生产
。
[0014](3)
本专利技术的制备方法反应条件温和，可控性好
。
在本专利技术中过硫酸盐的氧化性能可以通过调整反应条件进行控制
(
如通过调节
pH
值，在酸性条件下，过硫酸钾的氧化性通常较强，而在碱性条件下较弱
)。
此外，本专利技术的过硫酸盐本身在常规条件下相对稳定，不易自发分解
。
它们可以长期储存和使用，方便实验室操作和工业应用
。
[0015](4)
采用本专利技术的方法制备环状硫酸酯，其产物纯度高，可以达到
99
％以上，且具有较好的收率
(
大于
85
％
)。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，步骤
S1
中，所述过硫酸盐选自过硫酸钾
、
过硫酸钠中的至少一种
。
过硫酸钾和过硫酸钠都是强氧化剂，在氧化反应中提供氧原子或自由基，促进氧化反应的进行
。
[0017]在本专利技术的一些实施方式中，所述环状亚硫酸酯为亚硫酸丙烯酯
、
亚硫酸丁烯酯
、4
‑
甲基亚硫酸乙烯酯中的至少一种
。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述第一有机溶剂为极性溶剂或芳烃化合物溶剂
。
[0019]环状硫酸酯在极性溶剂或芳烃化合物溶剂中的溶解度高，可以减少溶剂用量，并保证在后面的结晶步骤中析出环状硫酸酯
。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述极性溶剂包括丙酮
、
丁酮
、
甲酸甲酯
、
甲酸乙酯
、
乙酸甲酯
、
乙酸乙酯
、
乙酸丙酯
、
丙腈
、
丁腈
、
二氯甲烷
、
三氯甲烷
、
四氯甲烷
、
二氯乙烷
、
碳酸二甲酯
、
碳酸二乙酯中的至少一种
。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述芳烃化合物溶剂包括苯
、
甲苯
、
二甲苯
、
乙苯
、
三甲苯
、
异丙苯中的至少一种
。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述反应的时间为
15
～
60min
；和
/
或，所述反应的温度为2～
10℃。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述过硫酸盐和环状亚硫酸酯的摩尔比为1：
(0.2
～
2)。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述第二有机溶剂为非极性溶剂；
[0025]优选地，所述第二有机溶剂包括丙烷
、
正丁烷
、
异丁烷
、
正戊烷
、2
‑
甲基丁烷
、3
‑
甲基己烷
、
正已烷
、
环已烷
、
正辛烷
、
异辛烷中的至少一种
。
[0026]非极性溶剂对环状硫酸酯的溶解度较小，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，包括以下步骤：步骤
S1、
将过硫酸盐
、
环状亚硫酸酯
、
催化剂和第一有机溶剂混合，并调节
pH
值至4～8，反应，分离有机层，得到有机相；步骤
S2、
将所述有机相与第二有机溶剂混合，结晶过滤，收集沉淀，干燥后即得；其中，所述催化剂选自
CuCo2O4、FeCo2O4中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述过硫酸盐选自过硫酸钾
、
过硫酸钠中的至少一种
。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环状亚硫酸酯为亚硫酸丙烯酯
、
亚硫酸丁烯酯
、4
‑
甲基亚硫酸乙烯酯中的至少一种
。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一有机溶剂为极性溶剂或芳烃化合物溶剂
。5.
根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂包括丙酮
、
丁酮
、
甲酸甲酯
、
甲酸乙酯
、
乙酸甲酯
、
乙酸乙酯
、
乙酸丙酯
、
丙腈
、
丁腈
、
二氯甲烷
、
三氯甲烷
、
四氯甲烷

【专利技术属性】
技术研发人员：孔东波，邵俊华，张利娟，李海杰，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：