【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机合成的，涉及一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法。
技术介绍
1、氟代碳酸乙烯酯(fec)是一种为高倍率动力型锂离子电池用电解液定向开发的核心添加剂，是实现锂电池高安全性、高倍率的主要保证。添加fec的电解液在电池电极表面可以形成有效的固体电解质界面膜(sei膜)，增加电池锂离子迁移速率，显著提高电池在高倍率下的充放电性能。fec在硅碳负极方面，因其形成的sei膜薄且具有韧性和自我修复性，能抑制硅碳负极在充放电情况下因锂嵌入体积膨胀造成结构破碎的问题，大幅度提升硅碳负极的使用寿命，促进了硅碳负极的广泛应用。
2、目前，氟代碳酸乙烯酯的制备方法主要包括直接氟化法和卤素交换法。直接氟化法制备fec指采用氟气直接与碳酸乙烯酯(ec)反应，由于氟气氟化反应有明显放热，为避免因热量积累而导致副产物的大量出现，需要对反应放出的热量进行稀释，主要采用的方法有两种，一是使用溶剂稀释ec，稀释反应过程中产生的热量，二是采用稀释后的氟气，通过控制氟气的进入速度来控制反应热，两种方法也可以同时使用。根据反应过程中所用到的反应器的不同，直接氟化法还包括釜式反应器法和微通道反应器法。卤素交换法是目前工业上使用最为成熟的方法，其指氯代试剂先与碳酸乙烯酯进行氯代反应，生产氯代碳酸乙烯酯，然后经提纯后的氯代碳酸乙烯酯在适当的溶剂中与氟化试剂进行氟代反应合成氟代碳酸乙烯酯。
3、上述前两种工艺均有工业化应用，但选择性均不高，导致氟代碳酸乙烯酯的生产成本较高，在市场不景气的状况下，厂家盈利性差。到目前为止，国内许多企业和研究机构在
4、cn103772345a公开了一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，氯代碳酸乙烯酯在氟磺酰亚胺阴离子的咪唑型和季铵型离子液体为催化剂下，与碱金属氟化剂在有机溶剂中发生亲核取代反应，生成氟代碳酸乙烯酯，反应收率较传统的卤素交换法有所提高，可以达到85-90％，但该方法中离子液体结构复杂，生产成本较高，不适合工业化生产。
5、cn115785056a公开了一种氟代碳酸乙烯酯的合成方法，将氯代碳酸乙烯酯和负载型催化剂加入至反应釜中，开启搅拌并调节至设定温度；所述负载型催化剂为负载金属铜的二氧化锆；使氟化氢和咪唑类助剂混合后进料至反应釜中，与氯代碳酸乙烯酯反应生成氟代碳酸乙烯酯，该方法的反应选择性高，但催化体系复杂，催化剂制备和使用成本高，不适合大规模应用。
6、因此，提供一种高选择性、低成本的氟代碳酸乙烯酯制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，采用卤代乙醛、二氧化碳和氟化剂为原料制备氟代碳酸乙烯酯，反应选择性高、副反应少、产品收率达到90％以上。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，所述制备方法包括：
4、混合卤代乙醛、二氧化碳、氟化剂、催化剂和有机溶剂，进行反应，得到氟代碳酸乙烯酯粗品。
5、本专利技术中，所述反应在高压反应釜中进行，且反应过程中无需调控反应釜内的压力。
6、本专利技术中，所述混合的方式包括一步直接混合法或先将二氧化碳、氟化剂、催化剂和有机溶剂混合并将反应釜升至反应温度后，再通入卤代乙醛；本领域技术人员也可根据实际情况选择不同的混合顺序。
7、本专利技术提供的制备方法，采用卤代乙醛、二氧化碳和氟化剂为原料通过环化反应制备氟代碳酸乙烯酯(以无水氟化氢为氟化剂为例，合成路线与机理分别如下所示，其中x为cl、br或i中的任意一种)，所述制备方法的整个过程均能实现环保、安全，且反应选择性高、副反应少、体系简单，反应结束后经简单的后处理即可得到高纯氟代碳酸乙烯酯，相比于传统的生产工艺，大大降低了分离能耗。
8、
9、氟代碳酸乙烯酯合成路线
10、
11、反应机理
12、作为本专利技术优选的技术方案，所述卤代乙醛包括氯乙醛、溴乙醛或碘乙醛中的任意一种。
13、优选地，所述氟化剂包括无水氟化氢。
14、作为本专利技术优选的技术方案，所述催化剂包括sbf3、sbf5或alf3中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性的有：sbf3和sbf5的组合，alf3和sbf5的组合或sbf3、sbf5和alf3的组合等。
15、优选地，所述有机溶剂包括乙腈、乙酸乙酯、四氢呋喃、二氧六环或甲苯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性的有：乙腈和乙酸乙酯的组合，四氢呋喃和二氧六环的组合或乙腈和甲苯的组合等，优选为乙腈或四氢呋喃。
16、本专利技术中，所述有机溶剂为无水溶剂。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述卤代乙醛和二氧化碳的摩尔比为1:(1-2)，例如可以是1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8或1:1.9等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:(1.1-1.5)。
18、本专利技术中，使用二氧化碳作为原料之一，降低了原料成本。
19、优选地，所述卤代乙醛和氟化剂的摩尔比为1:(1-2)，例如可以是1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8或1:1.9等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:(1.1-1.5)。
20、值得说明的是，本专利技术通过控制卤代乙醛与二氧化碳、氟化剂之间的摩尔比范围，有利于提高产物转化率和产品收率。
21、作为本专利技术优选的技术方案，所述卤代乙醛和催化剂的摩尔比为1:(0.0001-0.01)，例如可以是1:0.0005、1:0.001、1:0.002、1:0.003、1:0.004、1:0.005、1:0.006、1:0.008或1:0.009等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:(0.001-1:0.005)。
22、优选地，所述卤代乙醛和有机溶剂的质量比为1:(5-50)，例如可以是1:10、1:12、1:15、1:18、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40或1:45等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，优选为1:(10-20)。
23、作为本专利技术优选的技术方案，所述反应的温度为60-100℃，例如可以是65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃或95℃等，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
24、本专利技术中，所述反应在搅拌条件下进行，对搅拌的具体转速不做限定，本领域技术人员可根据实际情况选择确定。
25、优选地，所述反应的时间为0.5-5h，例如可以是1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h或4.5h等本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛包括氯乙醛、溴乙醛或碘乙醛中的任意一种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括SbF3、SbF5或AlF3中的任意一种或至少两种的组合；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛和二氧化碳的摩尔比为1:(1-2)，优选为1:(1.1-1.5)；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛和催化剂的摩尔比为1:(0.0001-0.01)，优选为1:(0.001-1:0.005)；
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应的温度为60-100℃；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应后还包括：依次进行的减压脱除和蒸馏，得到高纯氟代碳酸乙烯酯。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，减压至绝对压力为1-10kPa；
9.根据权利要
10.根据权利要求1-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种氟代碳酸乙烯酯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛包括氯乙醛、溴乙醛或碘乙醛中的任意一种；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述催化剂包括sbf3、sbf5或alf3中的任意一种或至少两种的组合；
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛和二氧化碳的摩尔比为1:(1-2)，优选为1:(1.1-1.5)；
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述卤代乙醛和催化剂的摩尔比为1:(0.0001-...
【专利技术属性】
技术研发人员：车传亮，魏书鑫，孙钦鹤，董菁，杨士华，张永振，
申请(专利权)人：万华化学集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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