[发明专利]连续制备4-三氟甲基碳酸乙烯酯的方法

说明书

本发明公开了一种连续制备4‑三氟甲基碳酸乙烯酯的方法，包括以下步骤：a、将一定比例的3,3,3‑三氟环氧丙烷、含溴氟代烷烃、有机碱混合均匀后，输送至干燥装置进行循环脱水；b、干燥后的3,3,3‑三氟环氧丙烷物料经预热器预热后，与经过干燥的二氧化碳在混合器中高效混合，再通过列管式反应器进行反应，得到含4‑三氟甲基碳酸乙烯酯、3,3,3‑三氟环氧丙烷以及二氧化碳的产物流；c、步骤b的产物流经气液分离罐、第一精馏塔、第二精馏塔进行物料的分离和回收，在第二精馏塔顶部得目标产品。本发明具有工艺连续稳定，时空收率高，对环境友好，产品无金属残留的特点，主要用于锂离子电池用电解液4‑三氟甲基碳酸乙烯酯的连续制备。

技术领域

本发明涉及一种五元环状碳酸酯的制备方法，尤其涉及一种连续制备4-三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)的方法。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、无记忆效应、环境友好等优点，目前已广泛应用于各类电子产品、仪器设备及新型武器装备，近年来，锂离子电池作为动力能源在汽车、航空航天领域的应用也备受关注。电解液是锂离子电池不可或缺的组成部分，直接影响着电池的放充电容量、循环性能及安全性能。目前使用的锂离子电池电解液为第三代电解液，主要由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)复配而成，但却不同程度的存在着工作温度范围窄，循环寿命和稳定性不能满足需求的不足。

4-三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)具有三氟甲基与环状碳酸酯结构，介电常数、沸点和闪点较高，熔点较低，作为电池电解液溶剂或添加剂能够拓宽工作温度范围，有利于提高锂离子电池的安全性、耐电压性和使用寿命。此外，它还可作为反应溶剂、聚合物前体、增塑剂、化妆品添加剂以及药物中间体，应用于精细化工与药物合成领域。

TFPC的合成方法按原料的不同主要分为3,3,3-三氟1,2-丙二醇(TFPG)法与3,3,3-三氟环氧丙烷(TFPO)法。目前关于TFPG法的报道较多，文献Electrochem.Commun.2010,3:386-389、中国专利CN104761529和CN102807549采用TFPG与光气或三光气反应制备TFPC，这涉及到剧毒、强腐蚀性光气或三光气使用，危险性大，不利于规模化生产；专利CN102659747采用TFPG与尿素在金属氧化物的催化下反应生成TFPC，但反应温度较高(150℃-190℃)，反应收率较低(29.5％-69％)，且副产氨气，与当前日益严厉的环保要求不符；中国专利CN102372689和美国专利US6010806采用TFPG与碳酸二甲酯经酯交换反应制备TFPC，该类反应条件温和，但却存在着反应时间较长，需要大大过量的酯以及收率低的问题。而3,3,3-三氟环氧丙烷法具有100％的原子经济性，同时能够对温室气体CO₂资源化利用，是未来发展的方向。

日本专利JP2008230970公开了一种制备TFPC的方法，是以溴化锂(3mol％)为催化剂，在N-甲基吡咯烷酮中，100℃，1.2MPa压力条件下，TFPO与CO₂发生环加成反应生成TFPC，但该方法收率低，为49％，且需要使用价格昂贵N-甲基吡咯烷酮作为溶剂。

中国专利201510734534.1公开了一种制备TFPC的方法，是在金属钨化物的催化作用下，将TFPO转化成TFPC，反应温度30-70℃，反应压力0.5-3MPa，收率86.4％-92.7％。尽管该反应收率较高，但是却是在高压反应釜中间歇进行的，制备效率低，且涉及到金属催化、价格昂贵，产物存在金属钨残留，与电池级试剂的高品质要求不符。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的不足，提供一种工艺连续稳定，时空收率高，无溶剂、无金属参与对环境友好、产品品质高的制备4-三氟甲基碳酸乙烯酯的方法。

为了实现本发明的目的，本发明提供的连续制备4-三氟甲基碳酸乙烯酯的方法，包括以下步骤：