[发明专利]4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法

说明书

本发明公开了一种4,5‑二氰基‑2‑三氟甲基咪唑盐的合成方法，包括：先将三苯基膦与碘加入有机溶剂中室温搅拌；然后加入三氟乙酸盐室温搅拌；接着将二氨基顺丁烯二腈加入体系中，先室温搅拌，后回流搅拌，得到含产物的反应液；反应液经纯化后得产品4,5‑二氰基‑2‑三氟甲基咪唑盐。本发明采用一锅法制备，具有反应条件温和、无需苛刻条件，可控性强，后处理简单，易操作，原子经济性好的优点，利于工业化规模生产。

技术领域

本发明涉及有机合成化学技术领域，特别涉及一种4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法。

背景技术

近二十年来，二次锂离子电池在便携式电子设备、储能及电动汽车等领域应用广泛。商业二次锂离子电池的电解液中锂盐作为锂的主要来源，对电池性能的充分稳定发挥至关重要。目前，六氟磷酸锂在商用电解液锂盐中占主导地位，但其易水解、高温易分解的性质，这使得锂离子电池在安全使用方面存在一定隐患，这也一定程度上限制了六氟磷酸锂的广泛应用。虽然大量其他类型的锂盐被研究，试图替代六氟磷酸锂，但迄今为止，六氟磷酸锂仍在商业锂离子电池中占据主导地位。因此，寻求结构稳定、性能优异的锂盐对二次锂离子电池的未来发展极其重要。

4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂作为有望替代六氟磷酸锂作为二次锂离子电池电解液的主盐，对水有很好的稳定性，热分解温度可达到250 ℃以上，同时具有高的电化学氧化电位及高的铝箔集流体腐蚀电位，其次具有较高的锂离子迁移数。因此，4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂有望在未来二次锂离子电池大规模发展时实现工业化生产及应用。

现阶段，已知4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂的合成路线大多为两步或三步反应，首先制备4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑，接着4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑与碳酸锂反应制备4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂。具体合成路线有：一、利用二氨基顺丁烯二腈（DAMN）与三氟乙酸酐（TFAA）经两步反应制备，该方法的缺陷在于：所用TFAA沸点低，易挥发，需采用低温滴加，遇水分解产生有毒有害气体，不利于规模化工业生产。二、采用DAMN、三氟乙酸（TFA）和五氧化二磷经两步反应制备，该方法的缺陷在于：所用TFA为强酸，腐蚀性很强；五氧化二磷极易于水反应，与冷水反应可生成有毒的偏磷酸。该方法对设备要求严苛，不利于工业生产。三、DAMN先与三氟乙酸酯发生胺解反应，再经分子内脱水后与碳酸锂反应，该方法需经三步转化。该方法的缺陷在于：低级三氟乙酸酯沸点低，不利于计量，易燃，高级三氟乙酸酯反应原子利用率低，经济性较差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，该方法反应条件温和、反应过程及后处理简单、易操作，原子经济性好。

为解决上述技术问题，本发明具体的技术方案如下：4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，包括：先将三苯基膦与碘加入有机溶剂中室温搅拌；然后加入三氟乙酸盐室温搅拌；接着将二氨基顺丁烯二腈加入体系中，先室温搅拌，后回流搅拌，得到含产物的反应液；反应液经纯化后得产品4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐。

进一步地，前述的4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，其中，三苯基膦与碘的投料量按摩尔比为1:1。

进一步地，前述的4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，其中，三氟乙酸盐、三苯基膦、碘投料量的摩尔量比为1:1-1.5:1-1.5。

进一步地，前述的4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，其中，三苯基膦与碘加入有机溶剂后，搅拌时间为10-60分钟；加入三氟乙酸盐后，搅拌时间为40-120分钟。

进一步地，前述的4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，其中，二氨基顺丁烯二腈与三氟乙酸盐的投料摩尔量为1:1。

进一步地，前述的4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑盐的合成方法，其中，加入二氨基顺丁烯二腈后，室温搅拌时间为1-5小时，回流搅拌时间为2-8小时。