【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机合成及电解液添加剂，具体涉及一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法。
技术介绍
1、锂离子电池具有能量密度高、体积小重量轻、可充、长寿命和低成本等优势，作为一种新型绿色能源正逐渐得到人们的关注。随着新能源汽车的普及，带动了电动汽车中动力锂电池的使用，因此市场对锂电池的性能要求不断提高。
2、季戊四醇双环硫酸酯作为电池电解液添加剂，可以改善sei层，从而增加放电容量和电池的寿命，具有广阔的市场需求。目前报道的季戊四醇双环硫酸酯有以下几种制备方法：
3、1、由季戊四醇和硫酸二甲酯在催化剂作用下在有机溶剂中发生酯交换反应制备(cn110156811a)，该方法使用的硫酸二甲酯原料毒性较大，且需要在高温条件下反应(150℃回流反应)，节能环保性差，且合成效率不高；
4、2、由季戊四醇和磺酰胺在催化剂作用下在有机溶剂中发生取代反应制备(cn115772153a)，该方法需采用特定的层状双金属氢氧化物及铝镁尖晶石作为催化剂，原料来源受限，成本较高；
5、3、由季戊四醇和三氧化硫路易斯碱络合物在惰性气体保护下于溶剂中进行磺化反应制备(cn114478570a)，该方法需采用特定的三氧化硫路易斯碱络合物作为反应物，原料成本较高，且后处理操作较为繁复；
6、4、在有机溶剂中，以硅醚和磺酰氟气体为原料，发生复分解交换法得到(cn115368377a)，该方法采用的硅醚及磺酰氟原料成本较高，且危险性及毒性较高；
7、5、由季戊四醇亚硫酸酯通过氧化剂氧化得到，如采用
8、以上各种关于季戊四醇双环硫酸酯的制备中，采用的原料来源相对受限，成本高或者危险性和毒性较高，合成效率较低，且均需要在有机溶剂中进行，有机溶剂的大量使用不仅增加了生产原料成本，其存在环境污染性，原料存储、回收及处理能耗高，且有机溶剂大多易燃易爆存在消防风险，并对人体健康存在损害，由此，探索一种绿色环保且简单高效合成季戊四醇双环硫酸酯的方法是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法。本专利技术合成方法以水溶性的金属盐作为催化剂，以臭氧气体作为氧化剂，并在水溶剂条件下及进一步在连续反应器中进行连续合成反应，具有反应条件简单安全、合成效率高及绿色环保的优点。
2、本专利技术目的通过以下技术方案实现：
3、一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，所述合成方法是以水为溶剂，在水溶性金属盐催化剂作用下，由季戊四醇亚硫酸酯为原料，通过通入臭氧气体氧化得到。
4、进一步地，所述合成方法包括如下步骤：
5、将季戊四醇亚硫酸酯、水溶性金属盐催化剂和水经搅拌混合后加入到反应器中，通入臭氧气体在35℃以下反应，反应完成后将反应液过滤，干燥，得到季戊四醇双环硫酸酯。
6、进一步优选地，所述反应器采用连续反应器，所述合成方法为：将季戊四醇亚硫酸酯、水溶性金属盐催化剂和水经搅拌混合后输送至连续反应器中，同时在连续反应器中通入臭氧气体，10～35℃温度下反应，收集连续反应器出料口流出的反应液过滤，干燥，得到季戊四醇双环硫酸酯。
7、上述合成方法的最佳反应温度为10～35℃，温度过低影响反应效率，温度过高则会发生产物水解的副反应，影响反应收率和产品纯度。
8、上述合成方法的反应式如下所示：
9、
10、式中a为反应原料季戊四醇亚硫酸酯；b为单氧化物中间体；c为目标产物季戊四醇双环硫酸酯。
11、进一步地，所述季戊四醇亚硫酸酯的粒度目数≥300目(即目数不低于300目筛网的孔径)。因反应原料季戊四醇亚硫酸酯、单氧化物中间体及目标产物季戊四醇双环硫酸酯都几乎不溶于水，通入臭氧后，臭氧部分溶解到水里，原料固体颗粒分散于水中，相当于固液反应，颗粒大小会影响效率和纯度，若季戊四醇亚硫酸酯的颗粒过大，会导致生成的季戊四醇双环硫酸酯固体包裹住原料a和单氧化物中间体b使反应不完全。颗粒越细效果越佳，但考虑到成本因素，需合理控制粒度范围为300～600目，可兼顾合成效率、产品质量和成本因素。
12、进一步地，所述水溶性金属盐催化剂是指在水中能够解离出fe2+、fe3+、ni2+、cu2+、co2+、ce3+、mn2+等金属离子的催化剂，如fe、ni、cu、co、ce、mn的氯化物、硝酸盐或硫酸盐等水溶性盐。更优选为fe2+、co2+、ce3+、mn2+金属离子催化剂。
13、进一步地，所述水溶性金属盐催化剂的加入量为季戊四醇亚硫酸酯质量的0.01％～5％；更优选为季戊四醇亚硫酸酯质量的0.3％～1％。在上述催化剂用量下具有较好的催化效率及成本优势。
14、进一步地，所述水的加入量为季戊四醇亚硫酸酯质量的1～10倍；更优选为季戊四醇亚硫酸酯质量的2～5倍。在上述配比的反应物料浓度下能兼顾较好的反应效率、产品质量和反应经济性。
15、进一步地，所述连续反应器中设置有多个隔舱，相邻隔舱的上部连通，每个隔舱内设置有搅拌装置。上述连续反应器自左边加料，第一个隔舱满了溢流到第二个，第二个满了再溢流到第三个，依次直到从右边出料口溢流出，实现连续生产，并确保了物料氧化所需的时间，搅拌装置可保证每个隔舱内物料与臭氧气体充分混合氧化，最后反应结束后可自左边通入水将反应器内残余物料洗出，有效避免产物因残留造成收率损失。
16、进一步地，所述反应中，反应混合物料在反应器中的反应(停留)时间控制为0.5～6h；更优选为1～3h。当反应器采用连续反应器时，通过控制反应混合物料在连续反应器中的加入速度，从而控制其反应时间，在上述反应时间下，能够达到良好的反应效率及转化率。
17、进一步地，所述臭氧气体通入的流速为1～100l/min，更优选为2～10l/min。
18、进一步地，所述过滤、干燥得到的季戊四醇双环硫酸酯的纯度≥98％。
19、进一步地，所述过滤、干燥得到的季戊四醇双环硫酸酯进一步通过脱水重结晶纯化处理。
20、进一步优选地，所述脱水重结晶纯化处理是指加入有机溶剂溶解粗产物后共沸脱水，然后过滤取滤液重结晶。所述有机溶剂优选为碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈和正己烷混合溶剂、四氢呋喃和三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，以水为溶剂，在水溶性金属盐催化剂作用下，由季戊四醇亚硫酸酯为原料，通过通入臭氧气体氧化得到。
2.根据权利要求1所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述反应器采用连续反应器，所述合成方法为：将季戊四醇亚硫酸酯、水溶性金属盐催化剂和水经搅拌混合后输送至连续反应器中，同时在连续反应器中通入臭氧气体，10～35℃温度下反应，收集连续反应器出料口流出的反应液过滤，干燥，得到季戊四醇双环硫酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述季戊四醇亚硫酸酯的粒度目数≥300目。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述水溶性金属盐催化剂是指在水中能够解离出金属离子的催化剂，水溶性金属盐催化剂的加入量为季戊四醇亚硫酸酯质量的0.01％～5％。
6.根据权利要求5所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的
7.根据权利要求6所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述水溶性金属盐催化剂为Fe2+、Co2+、Ce3+、Mn2+中至少一种金属离子的水溶性盐。
8.根据权利要求1～3任一项所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述水的加入量为季戊四醇亚硫酸酯质量的1～10倍。
9.根据权利要求3所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述连续反应器内沿物料运动方向设置有多个隔舱，相邻隔舱的上部连通，每个隔舱内设置有搅拌装置。
10.根据权利要求1～3任一项所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述反应中，反应混合物料在反应器中的反应时间控制为0.5～6h。
11.根据权利要求1～3任一项所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述臭氧气体通入的流速为1～100L/min。
12.根据权利要求2或3所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述过滤、干燥得到的季戊四醇双环硫酸酯进一步通过脱水重结晶纯化处理；所述脱水重结晶纯化处理是指加入有机溶剂溶解粗产物后共沸脱水，然后过滤取滤液重结晶。
13.根据权利要求12所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述脱水重结晶纯化处理后得到纯度＞99.5％的季戊四醇双环硫酸酯；所述季戊四醇双环硫酸酯的总收率＞90％。
...【技术特征摘要】
1.一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，以水为溶剂，在水溶性金属盐催化剂作用下，由季戊四醇亚硫酸酯为原料，通过通入臭氧气体氧化得到。
2.根据权利要求1所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述反应器采用连续反应器，所述合成方法为：将季戊四醇亚硫酸酯、水溶性金属盐催化剂和水经搅拌混合后输送至连续反应器中，同时在连续反应器中通入臭氧气体，10～35℃温度下反应，收集连续反应器出料口流出的反应液过滤，干燥，得到季戊四醇双环硫酸酯。
4.根据权利要求3所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述季戊四醇亚硫酸酯的粒度目数≥300目。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述水溶性金属盐催化剂是指在水中能够解离出金属离子的催化剂，水溶性金属盐催化剂的加入量为季戊四醇亚硫酸酯质量的0.01％～5％。
6.根据权利要求5所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在于，所述水溶性金属盐催化剂包括fe、ni、cu、co、ce、mn的水溶性盐。
7.根据权利要求6所述的一种季戊四醇双环硫酸酯的绿色合成方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文礼，孙安乐，杨鹏，徐文俊，
申请(专利权)人：浙江天赐高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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