[发明专利]一种三（三甲基硅基）硼酸酯的合成方法

说明书

本发明公开了一种三(三甲基硅基)硼酸酯的合成方法，将硼酸、六甲基二硅氮烷按照一定比例混合，氮气保护下搅拌升温至一定温度，开始滴加三甲基氯硅烷，滴加结束后继续保温反应；反应结束后降温、过滤、减压精馏，得到电子级三(三甲基硅基)硼酸酯。本发明所述的合成方法，简化了合成及精馏操作的工艺过程，相较于硼酸和六甲基二硅氮烷直接混合反应无尾气产生，产品收率达95％以上，降低了生产成本。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种三(三甲基硅基)硼酸酯的合成方法。

背景技术

电解液添加剂是指为改善电解液的电化学性能和提高阴极沉积质量而加入电解液中的少量添加物。电解液添加剂是一些天然或人工合成的有机或无机化合物,一般不参加电解过程的电极反应,但可以改善电解质体系的电化学性能,影响离子的放电条件,使电解过程处于更佳的状态。电解液添加剂用量一般很小,但却是电解质体系不可缺少的部分。

三(三甲基硅基)硼酸酯是一种锂离子电池电解液添加剂，在电解液中少量添加即可提高电池高低温性能，延长电池使用寿命。三(三甲基硅基)硼酸酯既可以显著改善常规电解液体系锂电池性能，又能在凝胶聚合物电池中起到抑制副反应的效果，广泛用于磷酸铁锂、锰酸锂、钛酸锂、碳材料等多种电池体系的添加。

申请号为201410099946.8的中国专利公布了一种关于三(三甲基硅基)硼酸酯的合成纯化方法，加入磺酸型阳离子干氢树脂作为催化剂，60～80℃下，六甲基二硅氮烷与硼酸反应1～10h，六甲基二硅氮烷与硼酸的摩尔比为1.25～1.43:1，生成三(三甲基硅基)硼酸酯和副产物氨气，副产氨气用水吸收，然后三(三甲基硅基)硼酸酯粗品采用减压精馏的方式进行精制纯化。该方法使用了催化剂磺酸型阳离子干氢树脂，树脂在使用前需要活化处理，且催化剂树脂无法与其它滤渣分离，滤渣中催化剂的比例和活性随着套用次数在下降，套用次数有限，增加废弃物产生量和成本。

申请号为CN201310268325.3的中国专利中公开了一种高纯度三硅烷基硼酸酯的制备方法，是以硅氮烷和硼酸在有机氨催化下得到粗产物，粗产物经过过滤、精馏得到高纯度三硅烷基硼酸酯，硅氮烷与硼酸的摩尔比为1.0～1.5，反应温度为70～90℃，反应时间为2～8h。此方法虽然减少氨气和硼酸的副反应，但是引入的不可循环使用的催化剂，催化剂投料量为硼酸质量的5％～50％，增加了废弃物产生量和处理难度。

发明内容

本发明的目的是解决产生尾气的问题，采用六甲基二硅氮烷和三甲基氯硅烷组合与硼酸反应进行合成三(三甲基硅基)硼酸酯，副产物氯化铵提纯简单，减少了尾气处理的工段，减低生产成本，绿色环保。

为实现上述目的，本发明提供了一种三(三甲基硅基)硼酸酯的合成方法，包括以下步骤：

S1、将硼酸、六甲基二硅氮烷添加到反应器中，在氮气保护下进行搅拌升温让反应物充分混合；

S2、向反应器中滴加三甲基氯硅烷，滴加结束后继续保温反应；

S3、上述反应结束后通过降温过滤得到滤液三(三甲基硅基)硼酸酯粗品和滤渣；

S4、把滤液三(三甲基硅基)硼酸酯粗品进行减压精馏，收集馏分得到电子级三(三甲基硅基)硼酸酯。

作为上述方案的进一步地改进，所述六甲基二硅氮烷、三甲基氯硅烷与硼酸的投料摩尔比为1.05～1.45：1.05～1.45：1。

作为上述方案的进一步地改进，所述步骤S1中升温温度为40-70℃。

作为上述方案的进一步地改进，所述步骤S2中保温反应中的保温温度为60-100℃。

作为上述方案的进一步地改进，所述步骤S2中滴加三甲基氯硅烷时间为2-4h，保温时间为2-3h。