双氟磺酰亚胺的合成方法技术

本申请涉及一种双氟磺酰亚胺的合成方法，包括以下步骤：将双氯磺酰亚胺与氟化氢含氮有机盐在无溶剂条件下于80℃～125℃进行氟化反应，得到双氟磺酰亚胺。控制氟化反应在无溶剂条件下进行，避免副产物氯化氢含氮有机盐被溶剂溶解，使得该副产物氯化氢含氮有机盐在特定的反应温度下呈固体形态，促使氟化反应朝正方向进行，有效提升反应收率；且副产物氯化氢含氮有机盐与目标产物双氟磺酰亚胺的熔点和沸点相差较大，提纯简单，且纯度较高。且纯度较高。

【技术实现步骤摘要】
双氟磺酰亚胺的合成方法


[0001]本申请涉及化学合成
，特别是涉及一种双氟磺酰亚胺的合成方法。

技术介绍

[0002]双氟磺酰亚胺，化学式为(FSO2)2NH，简称HFSI，熔点17℃，沸点170℃，是一种强酸，其盐在催化、电解液、氟化剂等方面均有广泛应用；尤其是双氟磺酰亚胺的锂盐LiFSI，因其庞大的阴离子结构，以及氟离子和磺酰基的强电负性，使得其与锂离子的作用力很弱，LiFSI溶解在有机溶剂或在熔融状态下时，锂离子呈高游离态，具有优异的导电性能，可以应用在锂二次电池的电解质，超级电容，离子液体催化剂等领域；且LiFSI在200℃以下不分解，热稳定性较高，优于常用锂电池电解质六氟磷酸锂(LiPF6)，很可能成为下一代电解质主要成分的新型含氟锂盐。HFSI作为LiFSI的重要合成中间体，其合成方法及生产工艺受到广泛关注。
[0003]双氟磺酰亚胺的传统合成方法包括：1)先合成双氯磺酰亚胺或氯磺酰三氯磷腈，然后与氟化试剂如HF、AsF3或SbF3进行氟氯交换反应得到HFSI，其缺点在于氟化试剂AsF3、SbF3有剧毒，且产生的副产物与HFSI沸点接近，不易提纯；而HF的腐蚀性强且对设备要求高，设备选型难度大，工业化生产门槛较高；2)通过异氰酸氟磺酯或脲与氟磺酸反应合成HFSI，该方法中HFSI易被过量的氟磺酸污染，且HFSI和氟磺酸的沸点分别为170℃、165℃，沸点接近，提纯困难且成本较高。

技术实现思路

[0004]基于此，本申请提供了一种提纯简单，且纯度较高的双氟磺酰亚胺的合成方法。
[0005]本申请解决上述技术问题的技术方案如下。
[0006]一种双氟磺酰亚胺的合成方法，包括以下步骤：
[0007]将双氯磺酰亚胺与氟化氢含氮有机盐在无溶剂条件下于80℃～125℃进行氟化反应，得到双氟磺酰亚胺。
[0008]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氟化反应的温度为80℃～115℃。
[0009]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氟化氢含氮有机盐选自叔胺类氢氟酸盐和氮杂环类氢氟酸盐中的至少一种。
[0010]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述叔胺类氢氟酸盐选自三乙胺三氢氟酸盐和二异丙基乙基胺三氢氟酸盐中的至少一种。
[0011]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氮杂环类氢氟酸盐选自吡啶氢氟酸盐、4
‑
甲氨基吡啶氢氟酸盐和三聚氰胺氢氟酸盐中的至少一种。
[0012]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述双氯磺酰亚胺与所述氟化氢含氮有机盐的摩尔比为1:(0.5～2.8)。
[0013]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氟化反应在保护气氛下
进行。
[0014]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氟化反应步骤结束后，还包括将所述氟化反应得到的反应液依次进行第一减压蒸馏和再提纯的步骤，所述第一减压蒸馏的温度为30℃～80℃，真空度为
‑
0.08MPa～
‑
0.1MPa。
[0015]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述再提纯包括如下步骤：
[0016]将所述第一减压蒸馏后剩余的反应液进行第二减压蒸馏，所述第二减压蒸馏的温度为80℃～120℃，真空度为
‑
0.08MPa～
‑
0.1MPa。
[0017]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述再提纯包括如下步骤：
[0018]将第一减压蒸馏后剩余的反应液于30℃～80℃进行固液分离。
[0019]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述双氯磺酰亚胺的制备包括如下步骤：
[0020]在加料体系温度维持在＜80℃的条件下，依次加入二氯亚砜、氨基磺酸和氯磺酸后，再于80℃～150℃进行串联反应，得到双氯磺酰亚胺。
[0021]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述氨基磺酸、所述氯磺酸和与所述二氯亚砜的摩尔比为1:(1～1.1):(2～2.8)。
[0022]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述串联反应步骤结束后，还包括将所述串联反应得到的反应液进行第三减压蒸馏的步骤。
[0023]在其中一些实施例中，双氟磺酰亚胺的合成方法中，所述第三减压蒸馏的温度为60℃～100℃，真空度为
‑
0.08MPa～
‑
0.1MPa。
[0024]与现有技术相比较，本申请的双氟磺酰亚胺的合成方法具有如下有益效果：
[0025]上述双氟磺酰亚胺的合成方法，在上述特定温度下，双氯磺酰亚胺与氟化氢有机盐均为液相，在该特定温度下将双氯磺酰亚胺与氟化氢含氮有机盐通过卤素置换发生氟化反应，生成目标产物双氟磺酰亚胺和副产物氯化氢含氮有机盐；其中，控制氟化反应在无溶剂条件下进行，避免目标产物双氟磺酰亚胺和副产物氯化氢含氮有机盐被溶剂溶解，使得该副产物氯化氢含氮有机盐在特定温度下呈固体形态，促使氟化反应朝正方向进行，有效提升反应收率；且目标产物双氟磺酰亚胺的熔点远低于副产物氯化氢含氮有机盐，在特定温度下目标产物双氟磺酰亚胺呈液体形态，副产物氯化氢含氮有机盐呈固体形态，控制氟化反应在无溶剂条件下进行，避免目标产物双氟磺酰亚胺和副产物氯化氢含氮有机盐被溶剂溶解，从而可控制在特定温度下进行固液分离；以及副产物氯化氢含氮有机盐的沸点较高，与目标产物双氟磺酰亚胺的沸点相差较大，还可通过蒸馏的方式进行提纯，从而使得双氟磺酰亚胺的纯度较高。
[0026]本申请使用的氟化试剂为氟化氢含氮有机盐，相较金属氟化试剂，毒性较小，且后续易提纯；相较纯氟化氢气体，安全系数较高，对设备要求较低。
具体实施方式
[0027]现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
[0028]因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本专利技术更广阔的方面。
[0029]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0030]术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将双氯磺酰亚胺与氟化氢含氮有机盐在无溶剂条件下于80℃～125℃进行氟化反应，得到双氟磺酰亚胺。2.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述氟化反应的温度为80℃～115℃。3.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述氟化氢含氮有机盐选自叔胺类氢氟酸盐和氮杂环类氢氟酸盐中的至少一种。4.如权利要求3所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述叔胺类氢氟酸盐选自三乙胺三氢氟酸盐和二异丙基乙基胺三氢氟酸盐中的至少一种。5.如权利要求3所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述氮杂环类氢氟酸盐选自吡啶氢氟酸盐、4
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甲氨基吡啶氢氟酸盐和三聚氰胺氢氟酸盐中的至少一种。6.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述双氯磺酰亚胺与所述氟化氢含氮有机盐的摩尔比为1:(0.5～2.8)。7.如权利要求1所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述氟化反应在保护气氛下进行。8.如权利要求1～7任一项所述的双氟磺酰亚胺的合成方法，其特征在于，所述氟化反应步骤结束后，还包括将所述氟化反应得到的反应液依次进行第一减压蒸馏和再提纯的步骤，所述第一减压蒸馏的温度为30℃～80℃，真空度为
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0.08MPa～
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：朱月泉，黄和风，阮锦帆，张立琴，蒋卫和，罗小沅，王志，
申请(专利权)人：昌德新材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：