[发明专利]氟代碳酸乙烯酯的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用有机碱作为催化剂，催化氯代碳酸乙烯酯与氟化氢发生氟化反应制备氟代碳酸乙烯酯有机化合物的方法。

背景技术

自从1991年Sony公司生产的锂离子电池上市以来，锂离子电池发展十分迅速，已经在手机、笔记本电脑、数码产品、电动自行车等领域广泛运用；随着对传统不可再生资源的限制和节能减排压力，发展新能源汽车已经上升为各国战略地位的高度，其中动力电池是新能源汽车近期发展的核心。相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池二次电池，锂电池具有能量密度高、自放电率小、循环寿命长等优势，锂电池的这些优点将使之成为新能源汽车电池近期发展的主要方向。

氟代碳酸乙烯酯是主要的锂离子电池电解液添加剂，形成SEI膜的性能更好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解，并具有阻燃作用，电池循环寿命得到提高，电池的安全性能显著增加。

世界专利WO9815024中将氯代碳酸乙烯酯(Cl-EC)与氟化钾混合并使其反应，以70％的收率得到氟代碳酸乙烯酯(F-EC)的技术，但未公开反应溶剂、反应温度、和反应时间等基本条件。中国专利CN101676282明确了非质子溶剂为酮、腈、砜等化合物，反应收率为70％。中国专利CN101210005以冠醚或聚乙二醇为催化剂，在无溶剂条件下与氟化钠反应，得到产物。但本方法收率较低(约50％)，焦油较多。中国专利CN101066965将反应溶剂改为碳酸酯，以90％的收率得到产物。

日本专利JP09051590首次提到用氟化氢和有机碱(三乙胺)按照一定比例配制成有机氟化物，在有机溶剂(乙酸乙酯)中与氯代碳酸乙烯酯(Cl-EC)进行反应，以75％的收率制备得到氟代碳酸乙烯酯(F-EC)。

已有文献或专利对氟代碳酸乙烯酯(F-EC)的制备方法主要集中在以过量的金属氟化物为氟化试剂、在非质子溶剂中，加热进行反应，通过过滤、萃取、水洗等后处理，最后精馏获得产物。

综上所述，本领域缺乏使用氟化氢作为氟源，大大降低了反应的成本，且反应易控制，特别适合工业化大规模生产的生产工艺。

发明内容

本发明的目的在于获得使用氟化氢作为氟源，大大降低了反应的成本，且反应易控制，特别适合工业化大规模生产的生产工艺。

在本发明的第一方面，提供了一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，其包括如下步骤：

使用催化量的有机碱作为催化剂，在-20-250℃的反应温度下催化氯代碳酸乙烯酯与反应量的氟化氢类氟化试剂发生氟化反应，得到氟代碳酸乙烯酯。

在本发明的一个具体实施方式中，所述氟化反应在无溶剂或任选的加入溶剂的条件下进行，优选的是，氟化反应在无溶剂下进行。

在一优选例中，所述氟化反应在溶剂不大于反应体系总重量5重量％的条件下进行。

在本发明的一个具体实施方式中，所述有机碱催化剂为具有碱性的含氮化合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述具有碱性的含氮化合物包括含氮的芳香族化合物，或者含氮的杂环化合物。

在本发明的一个具体实施方式中，所述有机碱催化剂的用量为氯代碳酸乙烯酯的0.001-50当量。

在本发明的一个具体实施方式中，所述有机碱催化剂的用量为氯代碳酸乙烯酯的0.01-1.0当量。

在本发明的一个具体实施方式中，其中氟化氢类氟化试剂包括氟化氢气体、氟化氢溶液、氟化氢吡啶、苯胺络合物、氟化氢三乙胺络合物或者氟化氢的其它形式的络合物。

在一优选例中，所述氟化氢的其它形式的络合物为氟化氢与有机碱的络合物，或氟化氢与醚类化合物的络合物。

在本发明的一个具体实施方式中，其中氟化氢类氟化试剂为氟化氢气体.

在本发明的一个具体实施方式中，所述氟化反应的温度为-20-250℃。

在本发明的一个具体实施方式中，所述氟化反应的温度为50-150℃。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，结果，发现可以使用有机碱作为催化剂，催化氯代碳酸乙烯酯与氟化氢发生氟化反应制备氟代碳酸乙烯酯有机化合物。在此基础上完成了本发明。

以下对本发明的各个方面进行详述：

本发明中，所用术语“氟代碳酸乙烯酯”是指4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮；本发明所用术语“氯代碳酸乙烯酯”是指4-氯-1，3-二氧戊环-2-酮。

可列举为如下反应：

本发明中，有机碱是指含氮的芳香族化合物或含氮的杂环化合物。其中含氮的芳香族化合物可列举化合物如下：