碳酸氟代亚乙酯的蒸馏纯化方法技术

将通过碳酸亚乙酯与元素氟的氟化作用所得到的、含有按重量计不大于5％的HF的粗碳酸氟代亚乙酯通过至少两个随后的蒸馏步骤来进行纯化。若希望的话，在进行蒸馏之前，可以在一个初步的HF去除步骤中例如通过汽提来去除大部分的HF。此外，若希望的话，可以通过使该粗混合物或第一蒸馏步骤之后所获得的馏出物与一种HF吸附剂(例如硅胶)相接触来进行一个第二HF去除步骤。所述蒸馏可以是分批地进行的。优选连续进行蒸馏。它产出了具有的HF含量等于或小于30ppm的纯化的碳酸氟代亚乙酯。这种纯化的碳酸氟代亚乙酯可以作为溶剂添加剂应用于锂离子电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2009年8月20日提交的欧洲申请号091683 . 2的优先权，为所有目的将该申请的全部内容通过引用结合在此。本申请涉及一种用于通过蒸馏来纯化碳酸氟代亚乙酯的方法。碳酸氟代亚乙酯(“F1EC”)，也称为碳酸单氟亚乙酯或4-氟-1，3-二氧戊环-2-酮，适合作为锂离子电池的溶剂或溶剂添加剂。它可以用相应的未取代的碳酸亚乙酯通过电解氟化来制备，如由H. Ishii等人在J. Chem. Soc.，Chem. Comm. (2000)的1617和 1618页中描述的。一种优选的方法提供了与元素氟的反应。例如，在JP-A 2000-309583中对这进行了描述，其中，该反应是用1，3_ 二氧戊环-2-酮(碳酸亚乙酯；“EC”)的一种熔融物或它在无水氟化物中的溶液来进行的。可任选地，可以存在一种惰性溶剂像全氟己烷；在这种情况下，形成了 1，3-二氧戊烷-2-酮的一种悬浮液。将所希望的产物通过第一蒸馏去除HF、通过一个使用碱性水的处理、干燥、另一个蒸馏(由此获得了具有90%或更高纯度的产物)以及若干次重结晶而分离出。根据美国专利申请2006-0036102，将碳酸亚乙酯溶解在FlEC中并然后使其与氟接触。向该反应混合物中加入丙酮以及碳酸钾，然后去除固体， 并且在此之后，将生成的溶液在真空下蒸馏若干次。根据美国专利US-A 7268238，将碳酸亚乙酯与氟之间的反应的原产物首先在蒸馏塔中处理两次用于HF去除，然后蒸馏两次以进一步纯化它。本专利技术的主题是提供一种简单节能的、产出高纯的碳酸氟代亚乙酯而不需进行重结晶的方法。根据本专利技术，将包含碳酸氟代亚乙酯、碳酸亚乙酯、一种或多种更高氟化的碳酸亚乙酯和氟化氢以及可任选地痕量杂质(例如，碳酸三氟代亚乙酯)的一种混合物在至少两个蒸馏步骤中进行蒸馏，其中送入第一蒸馏步骤中的反应混合物包含按重量计不大于5% 的HF。优选地，送入第一蒸馏塔中的反应混合物包含按重量计不大于的HF。用语“至少两个蒸馏步骤”表示使该混合物在一个蒸馏塔穿过至少两次。根据一个实施方案，这是使有待分离的混合物从中穿过至少两次的一个蒸馏塔。该实施方案可能以一种分批蒸馏来进行。根据另一实施方案，该至少两个蒸馏步骤在至少两个蒸馏塔中进行。该实施方案尤其适合于进行一种连续蒸馏方法。若该原始反应混合物是通过电解氟化得到，则可取的是通过一个相应的处理(例如通过过滤)来去除任何固体。通过本专利技术的方法获得的纯化的碳酸氟代亚乙酯是如此之纯，尤其是就HF的含量来看，以至于不需要重结晶。以此方式，用包含碳酸亚乙酯、4，5_顺式以及4，5_反式的碳酸二氟代亚乙酯和4，4_碳酸二氟代亚乙酯以及HF的一种原产物开始，可以获得一种纯化的碳酸氟代亚乙酯，它仅包含(若有的话)痕量的反式_4，5-碳酸二氟代亚乙酯以及4， 4-碳酸二氟代亚乙酯，并且它仅包含(若有的话)痕量的顺式_4，5-碳酸二氟代亚乙酯。 典型地，反式_4，5-碳酸二氟代亚乙酯、顺式-4，5-碳酸二氟代亚乙酯以及4，4-碳酸二氟代亚乙酯各自的含量是小于20ppm。在离开氟化反应器的原产物中的HF的初始含量可以改变。一个氟原子对一个氢原子的取代伴随着每个被交换的氢原子形成一个分子的HF。此外，已知氟化氢可以在此类反应中用作溶剂。因此，离开反应器的反应混合物可以包含按重量计高达10%或甚至高达 20%以及(若使用HF作为溶剂的话)甚至更多的HF。如果离开这个氟化反应器或这些氟化反应器的反应混合物包含按重量计大于5% 的HF，则在一个初步的HF去除步骤中来将HF的含量减小至在该反应混合物中按重量计不大于5%的量值。可以例如通过用水洗涤原产物、或通过将原产物进行汽提(例如用一种惰性气体，尤其是氮气或二氧化碳)去除HF而来去除HF。这个初步的HF去除步骤不是蒸馏。根据一个实施方案，如果离开这个氟化反应器或这些氟化反应器的反应混合物中的HF 含量在该反应混合物中是按重量计等于或小于5%，则该HF含量不在一个初步的HF去除步骤被减小。在这个实施方案中，将原料在两个步骤中直接进行蒸馏。根据另一实施方案，在进行蒸馏之前将原产物混合物中的至少一部分的HF在一个初步的HF去除步骤中进行去除，使得该含量是按重量计等于或小于5%。优选地，在这个初步的HF去除步骤中，HF的含量被减小至该反应混合物的按重量计等于或小于2%、更优选按重量计等于或小于1%、并且仍然更优选地重量计等于或小于0. 5%。有可能在一个第一初步HF去除步骤中去除大部分HF，尤其是如上描述的，并且接着在一个第二 HF去除步骤中去除残余的HF。这个第二 HF去除步骤优选是使用一种固体吸附剂或一种液体吸收剂来进行。一种优选的吸收剂包括SiO2 ；硅胶(例如，以珠粒形式) 是尤其优选的。若希望的话，可以应用一种含硅胶颗粒的过滤器，可以使该原料连续地从其中通过。这种吸附剂在水和SiF4的形成下与HF进行反应。已经发现水造成了与某些氟化的有机碳酸酯的多种副反应。因此，通过汽提初始去除大部分HF、随后使用硅石去除HF以及另外的蒸馏提供了一种完美组合，因为汽提可以进行而没有任何水形成、在利用硅石的另外的处理过程中形成的水的量是如此之小以至于没有副反应发生、并且该另外的蒸馏连同前面的HF去除步骤一起提供了一种高纯的产物而同时所希望的产物的产率是极高的。在一个实施方案中，该方法包括一个步骤，其中该第二 HF去除步骤在这两个蒸馏步骤之前进行。在另一个实施方案中，该方法包括一个步骤，其中该第二 HF去除步骤在这些蒸馏步骤之间进行。该第一初步HF去除步骤和该第二 HF去除步骤都不是通过蒸馏进行的，而是如上描述的通过汽提、吸附、用水或碱性水溶液洗涤或其他方式。根据本专利技术的方法可以分批地或连续地进行。若进行分批蒸馏，则在这些蒸馏步骤中的压力优选等于或小于100毫巴(绝对值)。它优选等于或小于15毫巴(绝对值)，尤其优选地等于或小于5毫巴(绝对值)。经常，在双批次蒸馏中，第一批次蒸馏有利地是在比第二批次更高的压力下进行。优选地，第一批次批蒸馏的塔的顶部的压力是等于或小于10毫巴(绝对值)，并且在第二批次蒸馏中， 它是在比第一蒸馏更低的、等于或小于5毫巴(绝对值)的压力下进行。该压力优选等于或大于0.5毫巴(绝对值)。尤其优选的一种方法是其中使包括碳酸氟代亚乙酯、碳酸亚乙酯、较高氟化的碳酸酯以及具有的HF含量为按重量计大于5%的HF的HF的一种反应混合物经受一个汽提过程以减小HF的含量来获得一种反应混合物，该反应混合物含有碳酸氟代亚乙酯、碳酸亚乙酯、较高氟化的碳酸酯以及具有的HF含量为按重量计不大于5%的HF的HF，并且将生成的反应混合物在至少两个蒸馏步骤中进行蒸馏。这种方法的优选实施方案是以上和以下详细解释的那些。例如，优选的是连续进行这些蒸馏步骤。还优选的是在至少两个塔中进行蒸馏，并且更优选在两个塔中进行蒸馏。现在将针对提供一种连续法的优选实施方案对本专利技术进行详细地说明。这种蒸馏是在至少两个步骤中进行。如以上提到的，这种连续蒸馏优选是在至少两个顺序的蒸馏塔中进行。在第一蒸馏步骤中，将具有较低沸点的多种物质(例如HF以及双氟化的碳酸亚乙酯类)的一种混合物从顶部抽出；将较高沸点的多种组分(大部分是碳酸亚乙酯以及碳酸单氟亚乙酯)从底部抽出，并本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰·兰贝特，克里斯托弗·萨默，哈拉尔德·克鲁格，延斯·奥尔席姆克，
申请(专利权)人：苏威氟有限公司，
类型：发明
国别省市：