[发明专利]一种3;3;3-三氟丙烯碳酸酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种3,3,3‑三氟丙烯碳酸酯的制备方法。该方法以三氟丙烯为原料，经过几步简单的反应得到三氟环氧丙烷，再以金属共轭微孔聚合物配合物作为催化剂，向高压反应釜中通入二氧化碳，控制温度25‑100℃，控制压力0.1‑3Mpa，制备3,3,3‑三氟丙烯碳酸酯。该方法以三氟丙烯作为原料，相比于现有技术大幅降低了原料的成本，同时该方法产率较高，催化剂可以重复多次使用，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于精细有机化学领域，涉及一种氟代丙烯碳酸酯的合成方法。

背景技术

三氟丙烯碳酸酯是主要的锂离子电池电解液添加剂，形成SEI膜的性能很好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解，提高电解液的低温性能，明显提高电池的比容量和循环稳定性，同时能够起阻燃的作用，提升了锂离子电池的安全性并延长了其使用寿命。

目前三氟丙烯碳酸酯的合成方法有如下几种：

路线1：以无水碳酸钾为催化剂，通过3,3,3-1,2-丙二醇和碳酸二甲酯发生酯交换反应合成3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的方法。该路线反应条件温和，但是该路线产率较低只有57％，同时反应时间长达24h。

路线2：以光气的甲苯溶液与含有三乙胺的3,3,3-三氟-1,2-丙二醇的无水四氢呋喃溶液反应，得到3,3,3-三氟丙烯碳酸酯，产率为83％。但生产过程中使用光气具有很强的腐蚀性给生产带来了巨大的安全隐患。

路线3：以三氟环氧丙烷为原料，难溶性钨化合物为催化剂合成3,3,3-三氟丙烯碳酸酯，产率与路线1与路线2相比有了明显的提升，为90％，但是三氟环氧丙烷作为原料价格昂贵且易失活。

发明内容

为了以更温和、简单及经济的条件实现更高产率3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的合成，本发明提供一种3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的制备方法。

本发明3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的合成路线如下：

本发明的技术解决方案是：一种3,3,3-三氟丙烯碳酸酯的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：以三氟丙烯为原料制备三氟环氧丙烷；

步骤二：以金属共轭微孔聚合物配合物为催化剂，将催化剂与步骤一制备的三氟环氧丙烷混合后通入二氧化碳至一定压力，加热搅拌，制备3,3,3-三氟丙烯碳酸酯。

进一步地，上述金属共轭微孔聚合物配合物为：Co-CMP和Co-poly，结构式如下：

其中Co-poly中M表示四丁基溴化铵。

进一步地，步骤一具体为：

1.1)、使用溴和发烟硫酸的混合物处理过量的三氟丙烯，直至红褐色消失后加入乙酸加热，得到2-溴-3,3,3-三氟乙酸丙酯；

1.2)、向2-溴-3,3,3-三氟乙酸丙酯中加入甲醇和浓硫酸进行回流反应制备2-溴-3,3,3-三氟-1-丙醇；

1.3)、将碱和水加到带有精馏装置的反应瓶中，搅拌加热，缓慢滴加步骤1.2)制备的2-溴-3,3,3-三氟-1-丙醇，反应制备三氟环氧丙烷。

进一步地，步骤1.1)中发烟硫酸的浓度为20％，其中发烟硫酸、溴和乙酸的质量比为5:1:9.5～15；

步骤1.2)中2-溴-3,3,3-三氟乙酸丙酯、甲醇和浓硫酸到质量比为50:15:0.8～1.2；

步骤1.3)中所述碱为氢氧化钙；其中水、2-溴-3,3,3-三氟-1-丙醇和碱的质量比为(4～5):(2～3):1。