一种一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法与流程

本发明涉及甲基三氟乙基碳酸酯的高效合成方法，具体说是一种一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法。

背景技术：

1、甲基三氟乙基碳酸酯为电解液氟代添加剂，具有耐高压和易成膜特性，高能量密度的锂电池特别容易受电解液的影响，常规的电解液如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯等，这些电解液在高电压下，稳定性差，氟代溶剂是一类高安全性锂电池电解液，由于氟具有很强的吸电子能力，能极大提高电解液的氧化分解电压，从而提高电解液的热稳定性和电化学温度性。常规合成方法如，采用三氟乙醇、n'n-羰基二咪唑、甲醇和稀盐酸体系，或采用三氟乙醇、碳酸二苯酯，碳酸钠、氢氧化钠体系，或采用三氟乙醇、碳酸二甲酯、催化剂和去离子水，合成效率受到一定限制，对设备要求高。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供一种合成效率高、成本低、实用性强的一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，以三氟乙醇、氯甲酸甲酯为原料，有机碱作缚酸剂，二氯甲烷作溶剂，具体包括如下步骤，

3、s1，把玻璃反应釜洗净烘干备用；

4、s2，进行投料，玻璃反应釜降温至0℃，二氯甲烷加入至反应釜中，三氟乙醇负压抽入反应釜，继续降温至0℃，有机碱缓慢加到反应釜中，把氯甲酸甲酯置于恒压滴液漏斗中并控制温度0℃以下缓慢滴加到反应釜中，快滴加结束时停止降温；

5、s3，步骤s2反应完毕，先加入一定量的水，静置分液，再加入一定量的水，再分液，分别收集有机相和水相，收集的水相再用二氯甲烷萃取2-3次；

6、s4，步骤s3获取的有机相中残留的有机碱采用无机酸中和，直到水相中的ph为4-5，之后再采用无机碱洗涤有机相中残留的无机酸，合并有机相，无水硫酸钠干燥；

7、s5，将步骤s4中干燥处理的有机相转移至三口瓶中，通过填料柱进行精馏，先常用蒸馏，后减压精馏。

8、作为优选，步骤s2中三氟乙醇：有机碱：氯甲酸甲酯反应摩尔比为1:1～1.5：1～1.5，进一步优选为1:1.05：1.1。

9、作为优选，步骤s2中三氟乙醇的反应浓度为1～6mol/l，进一步优选为3.5mol/l。

10、作为优选，所述有机碱为三乙胺、乙二胺或吡啶，进一步优选为三乙胺。

11、作为优选，所述步骤s2中加入三氟乙醇时，反应釜的温度应控制在0℃或0℃以下，进一步优选为0℃，加入有机碱时反应釜的温度控制在10℃或10℃以下，进一步优选为10℃，滴加氯甲酸甲酯时控制在0℃以下，滴加快结束时，反应液温度继续维持在0℃左右。

12、作为优选，步骤s3中第一次加入一定量的水，水与二氯甲烷的体积比为1:1～2，进一步优选为1:1，搅拌反应时间为10min～2h，进一步优选为30min，搅拌完后，第二次加入一定量的水促进分液，第二次加入水的比例与第一次加入水的比例为1:1～6，进一步优选为1:5。

13、作为优选，收集的水相进行反向萃取，所用二氯甲烷的体积为1～10l，合并有机相，所述步骤4中采用的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸，无机酸浓度为1～8％，进一步优选为6％，所述无机碱为碳酸钠、碳酸钾、或碳酸氢钠，无机碱溶液的浓度为1～5％，进一步优选为2％。

14、作为优选，所述步骤s5中常用蒸馏时反应瓶的温度为50～60℃，采出/回流比为25:3～7，进一步优选为25:5，收集低馏分，顶部温度为39℃；当反应釜内二氯甲烷浓度低于30％，开启真空进行精馏，采出/回流比调至25：5，顶部温度为49～54℃之间，收集产品。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明只需一步操作即可获得甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，所用的原料三氟乙醇、氯甲酸甲酯、二氯甲烷等常见易得，成本低廉。操作比较交单，由于加入缚酸剂，使反应源源不断正向进行，增加了反应物的转化率和产物的收率，反应完毕，原料残留较少，只需经过水洗、分液、酸中和、再分液，碱洗，干燥，最终的有机相只需精馏，即可得高纯度甲基三氟乙基碳酸酯，纯度可达99％以上。与传统的合成方法相比，不需要复杂的反应体系，不需要用到大量有毒有害物质，对设备的要求不高，环境友好，适合大规模生产。

技术特征：

1.一种一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：以三氟乙醇、氯甲酸甲酯为原料，有机碱作缚酸剂，二氯甲烷作溶剂，具体包括如下步骤，

2.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：步骤s2中三氟乙醇：有机碱：氯甲酸甲酯反应摩尔比为1:1～1.5：1～1.5。

3.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：步骤s2中三氟乙醇的反应浓度为1～6mol/l。

4.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述有机碱为三乙胺、乙二胺或吡啶。

5.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中加入三氟乙醇时，反应釜的温度应控制在0℃或0℃以下，加入有机碱时反应釜的温度控制在10℃或10℃以下，滴加氯甲酸甲酯时控制在0℃以下，滴加快结束时，反应液温度继续维持在0℃左右。

6.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：步骤s3中第一次加入一定量的水，水与二氯甲烷的体积比为1:1～2，搅拌反应时间为10min～2h，搅拌完后，第二次加入一定量的水促进分液，第二次加入水的比例与第一次加入水的比例为1:1～6。

7.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：收集的水相进行反向萃取，所用二氯甲烷的体积为1～10l，合并有机相，所述步骤4中采用的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸，无机酸浓度为1～8％，所述无机碱为碳酸钠、碳酸钾、或碳酸氢钠，无机碱溶液的浓度为1～5％。

8.根据权利要求1所述一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，其特征在于：所述步骤s5中常用蒸馏时反应瓶的温度为50～60℃，采出/回流比为25:3～7，收集低馏分，顶部温度为39℃；当反应釜内二氯甲烷浓度低于30％，开启真空进行精馏，采出/回流比调至25：5，顶部温度为49～54℃之间，收集产品。

技术总结
本发明涉及一种一步法甲基三氟乙基碳酸酯的制备方法，以三氟乙醇、氯甲酸甲酯为原料，有机碱作缚酸剂，二氯甲烷作溶剂，首先，将反应釜烘干，把反应釜温度降至0℃，将二氯甲烷加入至反应釜，通过负压将三氟乙醇抽入反应釜，控制温度在10℃以下，将有机碱加入反应釜，把氯甲酸甲脂滴加至反应釜中，反应完毕，经水洗、分液、酸中和、再分液，碱洗，干燥，有机相精馏，一步法合成甲基三氟乙基碳酸酯即得高纯度甲基三氟乙基碳酸酯。本发明合成效率高、不需要复杂的反应体系，且工艺简单、环境友好，适合大规模生产。

技术研发人员：彭伟
受保护的技术使用者：长沙弗然新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/25