CN105384718A - 低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法 - Google Patents

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徐三善
陈晓军
张未星
史利涛
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    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
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    • C07D317/08—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3
    • C07D317/10—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings
    • C07D317/32—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
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Abstract

本发明具体涉及一种低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，包括以下步骤：步骤一，制备碳酸乙烯酯氯化的氯化液；步骤二，将步骤一得到的碳酸乙烯酯氯化的氯化液、一定量的三乙胺或/和碳酸二甲酯、以及BHT在一定温度下反应一段时间；步骤三，将步骤二得到的反应液在一定真空度下进行减压精馏，收集40-42℃馏分。本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，将碳酸乙烯酯氯化的氯化液直接作为反应原料，无需精馏操作，工艺简单，操作便捷；所用的原料来源广泛，成本低廉；反应过程中除了三乙胺盐酸盐固体外不会产生其它难以分离的杂质，因此该合成方法十分环保。

Description

低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法
技术领域
本发明涉及锂离电池制造领域，尤其涉及一种低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法。
背景技术
目前，随着人们对环境保护的认识越来越深刻，以及国家对环保型产品的支持力度逐步增大，迅速的推动了锂离子电池在电动自行车、电动汽车等领域的广泛应用。但是，锂离子电池的安全性能问题是阻碍大容量锂离子动力电池发展的主要问题，特别是锂离子电池在过充、短路、过放或者热冲击时常会导致电池着火、***等安全隐患。因此解决电池的安全性问题是开发和应用大容量锂离子电池的关键所在。而提高锂离子电池安全性能的途径主要有两种简单方法：一是对正负极材料进行优化；另一种则是对锂电池的电解液体系进行优化，既优化电解液添加剂。
碳酸亚乙烯酯(VC)是一种锂电池的电解液的一种重要添加剂，对锂电池的安全起到了至关重要的作用。现有技术中，合成碳酸亚乙烯酯的方法区别不大，都是采用精馏后得到的高纯度氯代碳酸乙烯酯作为反应原料，一种方法是在非质子性溶剂和三乙胺或氢氧化钠等碱性物质及稳定剂存在条件下，在一定温度下反应一定时间来合成碳酸亚乙烯酯；另一种是不使用溶剂，直接加三乙胺或氢氧化钠等碱性物质和稳定剂进行消去反应来合成碳酸亚乙烯酯。上述方法在生产过程中会产生的大量二氯代碳酸乙烯酯，会增加环保压力，增加成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应时间短、生产效率高，而且使用的催化剂成本低廉的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法。
为实现上述目的，本发明提供一种低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，包括以下步骤：
步骤一，制备碳酸乙烯酯氯化的氯化液；
步骤二，将步骤一得到的碳酸乙烯酯氯化的氯化液、一定量的三乙胺或/和碳酸二甲酯、以及BHT在一定温度下反应一段时间；
步骤三，将步骤二得到的反应液在一定真空度下进行减压精馏，收集40-42℃馏分。
优选的，所述步骤一具体包括：
(a)，将一定量碳酸乙烯酯置于三口烧瓶中；
(b)，向三口烧瓶中通氮气一端时间后，打开灯源，开始通氯气；
(c)，在一定温度下保温反应一段时间。
优选的，所述步骤(a)中，氯化反应温度为40～100℃；所述步骤(b)中，通氮气的时间为12-16min；所述步骤(c)中，保温反应的时间为3～6h。
优选的，所述步骤(a)中，氯化反应温度为45～80℃；所述步骤(b)中，通氮气的时间为15min；所述步骤(c)中，保温反应的时间为2～5h。
优选的，所述步骤一制备的碳酸乙烯酯氯化的氯化液中，二氯代碳酸乙烯酯的含量应≤8％，氯代碳酸乙烯酯的含量≥70％。
优选的，在所述步骤二中，反应温度为35-80℃，保温反应的时间为2～6h。
优选的，在所述步骤二中，反应温度为45-70℃，保温反应的时间为4～5h。
优选的，在所述步骤二中，碳酸二甲酯与三乙胺的重量比为1∶(1～2)。
优选的，在所述步骤二中，所述三乙胺用量与氯代碳酸乙烯酯的摩尔比为1∶(1～3)所述BHT的用量为碳酸乙烯酯氯化的氯化液重量的0.003-0.01倍。
优选的，在所述步骤三中，减压精馏的真空度为2-3mm汞柱。
本发明的有益效果是：本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，直接采碳酸乙烯酯氯化液做消去反应原料来合成目标产物碳酸亚乙烯酯，无需精馏操作，简化了操作步骤，工艺简单，操作便捷，对生产设备要求低；而且，所用的原料来源广泛，成本低廉，能够有效降低原料成本；此外，由于反应条件温和，生产过程中的能耗较低；尤为重要的是，反应过程中除了三乙胺盐酸盐固体外不会产生其它难以分离的杂质，因此该合成方法十分环保。
附图说明
图1为本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
参阅图1，本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，包括以下步骤：包括以下步骤：
步骤一，制备碳酸乙烯酯氯化的氯化液；
(a)，将一定量碳酸乙烯酯置于三口烧瓶中；
(b)，向三口烧瓶中通氮气一端时间后，打开灯源，开始通氯气；
(c)，在一定温度下保温反应一段时间；
步骤二，将步骤一得到的碳酸乙烯酯氯化的氯化液、一定量的三乙胺或/和碳酸二甲酯(DMC)、以及稳定剂(BHT)在一定温度下反应一段时间；
步骤三，将步骤二得到的反应液在一定真空度下进行减压精馏，收集40-42℃馏分。
本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，直接采碳酸乙烯酯氯化液做消去反应原料来合成目标产物碳酸亚乙烯酯，无需精馏操作，简化了操作步骤，工艺简单，操作便捷，对生产设备要求低；而且，所用的原料来源广泛，成本低廉，能够有效降低原料成本；此外，由于反应条件温和，生产过程中的能耗较低；尤为重要的是，反应过程中除了三乙胺盐酸盐固体外不会产生其它难以分离的杂质，因此该合成方法十分环保。
下面结合具体实施例进行论证：
实施例一
称量250g含量为70％的氯代碳酸乙烯酯和0.9gBHT加入到三口烧瓶中；向三口烧瓶中通氮气15分钟；开通电动搅拌，加热并将温度设为45℃，在氮气保护下，通过恒压滴漏斗慢慢向烧瓶中滴加433g三乙胺/DMC溶液，滴加时间控制在1h左右，滴加完后，继续保温反应1h后停止反应，趁热过滤，滤饼用200gDMC洗涤，然后在2.5mm汞柱真空度下进行减压精馏操作，收集40-42℃馏分88.45g，经计算得出：含量98.71％，收率为72％。
实施例二
称量250g含量为81％的氯代碳酸乙烯酯和1gBHT加入到三口烧瓶中；
向三口烧瓶中通氮气12分钟；开通电动搅拌，加热并将温度设为40℃，在氮气保护下，通过恒压滴漏斗慢慢向烧瓶中滴加500g三乙胺/DMC溶液，滴加时间控制在1.5h，滴加完后，继续保温反应1.5h后停止反应，趁热过滤，滤饼用200gDMC洗涤，然后在2mm汞柱真空度下进行减压精馏操作，收集40-42℃馏分112.31g，经计算得出：含量98.56％，收率为79％。
实施例三
称量250g含量为81％左右的氯代碳酸乙烯酯和1.05gBHT加入到三口烧瓶中，向三口烧瓶中通氮气16分钟；开通电动搅拌，加热并将温度设为100℃，在氮气保护下，通过恒压滴漏斗慢慢向烧瓶中滴加500g三乙胺/DMC溶液，滴加时间控制在2h，滴加完后，继续保温反应4h后停止反应，趁热过滤，滤饼用200gDMC洗涤，然后在3mm汞柱真空度下进行减压精馏操作，收集40-42℃馏分92.4g，含量98.33％，收率为65％。
从上述实验数据可以看出，本发明提供的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，能够稳定、可靠的制取碳酸亚乙烯酯，具有良好的收率。而且，简化了工艺，降低了生产成本。
以上仅为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备碳酸乙烯酯氯化的氯化液；
步骤二，将步骤一得到的碳酸乙烯酯氯化的氯化液、一定量的三乙胺或/和碳酸二甲酯、以及BHT在一定温度下反应一段时间；
步骤三，将步骤二得到的反应液在一定真空度下进行减压精馏，收集40-42℃馏分。
2.根据权利要求1所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，所述步骤一具体包括：
(a)，将一定量碳酸乙烯酯置于三口烧瓶中；
(b)，向三口烧瓶中通氮气一端时间后，打开灯源，开始通氯气；
(c)，在一定温度下保温反应一段时间。
3.根据权利要求2所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，所述步骤(a)中，氯化反应温度为40～100℃；所述步骤(b)中，通氮气的时间为12-16min；所述步骤(c)中，保温反应的时间为3～6h。
4.根据权利要求3所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，所述步骤(a)中，氯化反应温度为45～80℃；所述步骤(b)中，通氮气的时间为15min；所述步骤(c)中，保温反应的时间为2～5h。
5.根据权利要求1-4任一项所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，所述步骤一制备的碳酸乙烯酯氯化的氯化液中，二氯代碳酸乙烯酯的含量应≤8％，氯代碳酸乙烯酯的含量≥70％。
6.根据权利要求1所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，在所述步骤二中，反应温度为35-80℃，保温反应的时间为2～6h。
7.根据权利要求6所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，在所述步骤二中，反应温度为45-70℃，保温反应的时间为4～5h。
8.根据权利要求1所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，在所述步骤二中，碳酸二甲酯与三乙胺的重量比为1∶(1～2)。
9.根据权利要求5所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，在所述步骤二中，所述三乙胺用量与氯代碳酸乙烯酯的摩尔比为1∶(1～3)，所述BHT的用量为碳酸乙烯酯氯化的氯化液重量的0.003-0.01倍。
10.根据权利要求1所述的低污染低成本的碳酸亚乙烯酯的合成方法，其特征在于，在所述步骤三中，减压精馏的真空度为2-3mm汞柱。
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