【技术实现步骤摘要】
本申请涉及化学合成，尤其涉及一种环烯砜类的化合物及其制备方法和用途。
技术介绍
1、碳酸酯基电解液在4.5v以上电压条件下不稳定，且易燃，影响并制约着锂离子电池能量密度的提高。环丁砜具有极性大、氧化电位高、热稳定性好等的优点，近年来被用作二次电池电解液的添加剂，添加环丁砜的电解液具有耐高电压、高介电常数和不可燃等优势，有望在锂离子电池中代替传统碳酸酯基电解液。然而，环丁砜与石墨的兼容性差，影响以石墨为负极的锂离子电池的使用，在实际应用中受到不同的限制。
2、因此，仍有必要开发一种适用于能量存储装置的电解液的化合物。
技术实现思路
1、基于上述课题，第一方面，本申请提供了一种化合物，其结构如式ⅰ所示，
2、
3、其中，r1和r2各自独立地选自c1-5烷基，x1为卤素。
4、在一些实施方式中，r1和r2各自独立地选自-ch2-或-c2h4-。
5、在一些实施方式中，r1和r2相同；在一些实施方式中，r1和r2不相同。
6、在一些实施方式中，x1为氟。
7、本申请提供的式i所示的环烯砜类的化合物可以用于能量存储装置，例如二次电池的电解液中，有助于制备与传统电解液(例如碳酸酯基电解液)不同的电解液。
8、第二方面，本申请提供了一种式ⅰ所示化合物的制备方法，
9、
10、其中，r1和r2各自独立地选自c1-5烷基，x1为卤素。
11、在一些实施方式中，r1和r2
12、在一些实施方式中，r1和r2相同。在一些实施方式中，r1和r2不相同。
13、在一些实施方式中，所述制备方法包括将式ⅱ所示的化合物进行消除反应得到所述式ⅰ所示的化合物，
14、
15、其中，x2为卤素，x1的原子半径小于x2的原子半径。
16、x2的原子半径大于x1的原子半径时，原子半径相对大的x2基团在消除反应过程中的脱除速率高于x1基团的脱除速率，x2在反应过程中相较x1更容易离去，有利于式i所示化合物的生成。
17、在一些实施方式中，所述x1为氟原子。在一些实施方式中，所述x2为氯原子、溴原子或碘原子。氯原子、溴原子或碘原子的半径大于氟原子的半径，有助于氟取代环烯砜化合物的合成和收率的提高。
18、在一些实施方式中，所述消除反应包括以下步骤：
19、向包含式ⅱ所示的化合物的第一溶剂中滴加碱性溶液，反应得到所示式ⅰ所示的化合物，所述第一溶剂与所述碱性溶液互不相溶。
20、第一溶剂中的式ⅱ所示的化合物与碱性溶液中的碱性物质在第一溶剂与碱性溶液的界面发生反应，由于接触界面小，有利于控制反应速度和减少不期待的反应的发生，使得反应条件温和可控和有助于提高目标产物，即式i所示化合物的合成收率。
21、在一些实施方式中，所述消除反应中投入的所述式ⅱ所示的化合物与碱性溶液中的碱性物质的摩尔比为1:1-1:2.5，可选为1:1-1:2。式ⅱ所示的化合物与碱性溶液中的碱性物质的摩尔比在合适的范围内可以使消除反应充分进行，x2基团离去尽可能多，从而提高产品的收率。
22、在一些实施方式中，所述碱性溶液的ph大于12。碱性溶液的ph值在所述范围内可以使消除反应顺利发生，使反应向产物生成方向进行。
23、在一些实施方式中，所述第一溶剂选自二氯甲烷、乙酸乙酯中的一种或组合。二氯甲烷和乙酸乙酯为弱极性溶剂，对式ⅱ所示的化合物保持良好的溶解性，同时溶剂与式ⅱ所示的化合物中砜基基团之间的作用力微弱，从而有助于反应的发生。
24、所述碱性溶液为含有碱性物质的水溶液，在一些实施方式中，所述碱性溶液选自氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液、氢氧化钙的水溶液中的一种或多种。所述碱性溶液配制简单，成本低廉，容易获取，有利于降低式i所示的化合物的制备成本。
25、在一些实施方式中，所述消除反应包括以下步骤：
26、将所述式ⅱ所示的化合物、氟化盐、相转移催化剂在第二溶剂中进行化学反应得到式ⅰ所示的化合物。所述反应步骤中，相转移催化剂有助于提高反应溶液中游离的氟原子的含量，在消除反应中有利于获得氟取代的环烯砜类的化合物。
27、在一些实施方式中，所述氟化盐包含kf、naf、caf2、mgf2、lif、csf中的一种或多种。在一些实施方式中，所述氟化盐选自kf和/或naf。
28、在一些实施方式中，所述相转移催化剂包含季铵盐、冠醚、聚乙二醇中一种或多种。在一些实施方式中，所述相转移催化剂选自18-冠醚-6或15-冠醚-5。
29、所述金属氟化盐与所述相转移催化剂生成的络合物/配合物具有理想的结合稳定性，可以为反应体系稳定地提供氟原子。
30、在一些实施方式中，所述式ⅱ所示的化合物与所述氟化盐的摩尔比为1:1-1:5，可选为1:1-1:2.5，有助于提高反应产物的收率。
31、在一些实施方式中，所述第二溶剂包含乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯和二氯甲烷中的一种或多种。
32、在一些实施方式中，所述制备方法还包括将式ⅲ所示的化合物进行加成反应得到所述式ⅱ所示的化合物；
33、
34、在一些实施方式中，所述加成反应包括以下步骤：
35、将所述式ⅲ所示的化合物、n-卤代琥珀亚酰胺和氟化氢或氟化氢络合物在第三溶剂中进行化学反应得到所述式ⅱ所示的化合物。
36、所述反应步骤中，式ⅲ所示的化合物中的双键在反应中受到n-卤代琥珀亚酰胺中的卤素原子和/或氟化氢中的氟原子进攻，双键打开，形成式ⅱ所示的化合物。
37、在一些实施方式中，所述加成反应中投入的所述n-卤代琥珀亚酰胺的物质的量大于等于投入的所述式ⅲ所示的化合物的物质的量。
38、在一些实施方式中，所述加成反应中投入的所述氟化氢或氟化氢络合物与所述n-卤代琥珀亚酰胺的摩尔比为1:1-1:2，可选为1:1-1:1.5。
39、在一些实施方式中，所述加成反应中投入的所述式ⅲ所示的化合物与所述n-卤代琥珀亚酰胺的摩尔比为1:1-1:2.5，可选为1:1-1:2。
40、在一些实施方式中，所述氟化氢络合物包含有机叔胺-氟化氢络合物或氮杂芳烃-氟化氢络合物。
41、在一些实施方式中，所述氟化氢络合物包含三甲胺-氟化氢络合物、三乙胺-氟化氢络合物、三正丙胺-氟化氢络合物、三正丁胺-氟化氢络合物、二异丙基乙胺-氟化氢络合物、n,n,n,n-四甲基丙二胺-氟化氢络合物、吡啶-氟化氢络合物中的一种或多种。
42、所述氟化氢络合物在反应过程中可以容易地解离出氟化氢，基本不会对反应速率的产生影响。
43、在一些实施方式中，所述第三溶剂包含非质子性溶剂，所述非质子性溶剂包含乙腈、二氯甲烷、吡啶、乙酸乙酯中的一种或多种。
44、在所述反应步本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种化合物，其特征在于，所述化合物的结构如式Ⅰ所示，
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1和R2各自独立地选自-CH2-或-C2H4-。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，R1和R2相同或者不相同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其特征在于，X1为氟。
5.一种化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物的结构如式Ⅰ所示，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，R1和R2各自独立地选自-CH2-或-C2H4-。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，R1和R2相同或者不相同。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将式Ⅱ所示的化合物进行消除反应得到所述式Ⅰ所示的化合物，
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将式Ⅲ所示的化合物进行加成反应得到所述式Ⅱ所示的化合物；
10.根据权利要求5至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述X1为氟。
1
12.根据权利要求8至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应中投入的所述式Ⅱ所示的化合物与碱性溶液中的碱性物质的摩尔比为1:1-1:2.5，可选为1:1-1:2。
14.根据权利要求12或13所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液的pH大于12。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自二氯甲烷、四氯乙烷、乙酸乙酯中的一种或组合。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液选自氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液、氢氧化钙的水溶液中的一种或多种。
17.根据权利要求8至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述式Ⅱ所示的化合物与所述氟化盐的摩尔比为1:1-1:5，可选地，1:1-1:3.5。
19.根据权利要求17或18所述的制备方法，其特征在于，所述氟化盐包含KF、NaF、CaF2、MgF2、LiF、CsF中的一种或多种，可选地，所述氟化盐选自KF和/或NaF。
20.根据权利要求17至19中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述相转移催化剂包含季铵盐、冠醚、聚乙二醇中一种或多种。
21.根据权利要求17至20中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述相转移催化剂选自18-冠醚-6或15-冠醚-5。
22.根据权利要求17至21中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶液包含乙腈、四氢呋喃、乙酸乙酯或二氯甲烷。
23.根据权利要求9至22中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应具体包括以下步骤：
24.根据权利要求23所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应中投入的所述N-卤代琥珀亚酰胺的物质的量大于等于投入的所述式Ⅲ所示的化合物的物质的量。
25.根据权利要求23或24所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应中投入的所述氟化氢或氟化氢络合物与所述N-卤代琥珀亚酰胺的摩尔比为1:1-1:2，可选为1:1-1:1.5。
26.根据权利要求23至25中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述加成反应中投入的所述式Ⅲ所示的化合物与所述N-卤代琥珀亚酰胺的摩尔比为1:1-1:2.5，可选为1:1-1:2。
27.根据权利要求23至26中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氟化氢络合物包含有机叔胺-氟化氢络合物或氮杂芳烃-氟化氢络合物。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述氟化氢络合物包含三甲胺-氟化氢络合物、三乙胺-氟化氢络合物、三正丙胺-氟化氢络合物、三正丁胺-氟化氢络合物、二异丙基乙胺-氟化氢络合物、N,N,N,N-四甲基丙二胺-氟化氢络合物、吡啶-氟化氢络合物中的一种或多种。
29.根据权利要求23至28中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第三溶剂包含非质子性溶剂，所述非质子性溶剂包含乙腈、二氯甲烷、吡啶、乙酸乙酯中的一种或多种。
30.根据权利要求23至28中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述N-卤代琥珀亚酰胺包含N-溴代琥珀亚酰胺或N-氯代琥珀酰...
【技术特征摘要】
1.一种化合物，其特征在于，所述化合物的结构如式ⅰ所示，
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，r1和r2各自独立地选自-ch2-或-c2h4-。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，r1和r2相同或者不相同。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其特征在于，x1为氟。
5.一种化合物的制备方法，其特征在于，所述化合物的结构如式ⅰ所示，
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，r1和r2各自独立地选自-ch2-或-c2h4-。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，r1和r2相同或者不相同。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将式ⅱ所示的化合物进行消除反应得到所述式ⅰ所示的化合物，
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将式ⅲ所示的化合物进行加成反应得到所述式ⅱ所示的化合物；
10.根据权利要求5至9中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述x1为氟。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述x2为氯、溴或碘。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应包括以下步骤：
13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应中投入的所述式ⅱ所示的化合物与碱性溶液中的碱性物质的摩尔比为1:1-1:2.5，可选为1:1-1:2。
14.根据权利要求12或13所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液的ph大于12。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一溶剂选自二氯甲烷、四氯乙烷、乙酸乙酯中的一种或组合。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液选自氢氧化钠的水溶液、氢氧化钾的水溶液、氢氧化钙的水溶液中的一种或多种。
17.根据权利要求8至11中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述消除反应包括以下步骤：
18.根据权利要求17所述的制备方法，其特征在于，所述式ⅱ所示的化合物与所述氟化盐的摩尔比为1:1-1:5，可选地，1:1-1:3.5。
19.根据权利要求17或18所述的制备方法，其特征在于，所述氟化盐包含kf、naf、c...
【专利技术属性】
技术研发人员：何理卿，刘杰，杨振杰，黄起森，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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