[发明专利]一种碳酸亚乙烯酯合成方法

说明书

本发明提供了一种碳酸亚乙烯酯的合成方法。该方法主要步骤包括(a)将碳酸乙烯酯和磺化试剂加入反应瓶中加入引发剂升温至一定温度反应得到2‑氧代‑1,3‑二氧戊环‑4‑磺酸；(2)将得到产物与有机溶剂混合，加入一定量阻聚剂与有机胺进行消除反应，生成碳酸亚乙烯酯。本发明方法采用磺化加消除方法进行碳酸亚乙烯酯的制备，对比现有工艺氯代+消除方法，大大提高了反应收率，降低反应周期。

技术领域

本发明属于有机化工领域，特别涉及一种碳酸亚乙烯酯的合成。

背景技术

碳酸亚乙烯酯，又称1,3-二氧杂环戊烯-2-酮，英文名称Vinylene Carbonate，是一种无色透明液体，20℃时密度为1.36g/cm³，是一种十分重要的有机中间体，主要用于锂电池电解液添加剂中，可有效降低锂离子嵌入反应活化能，更有利于锂离子在内部的扩散和转移，提高电解液的电导率，是目前应用最广泛、性能最优的电解液添加剂。随着电动汽车以及电子行业的快速发展，锂电池电解液需求未来会出现大幅增长，其开发研究也显得尤为重要。

碳酸亚乙烯酯的首次合成可追溯到1953年，由Newman和Alldor等人完成。随着碳酸亚乙烯酯应用范围和需求量不断增长，形成了以碳酸乙烯酯为原料的合成路线，具体综述如下：

路线一：

以氯气为氯代试剂，与碳酸乙烯酯在紫外光照下经自由基反应，生成一氯代碳酸乙烯酯；进而在缚酸剂三乙胺作用下，经E2消除反应机理制得碳酸亚乙烯酯。该合成方法的优点是是氯代反应采取无溶剂的本体反应节约生产成本，但缺点同样明显：自由基的引发效率不高，存在二氯代副产物且氯代反应时间长(50-70小时每批)、整体收率低。

路线二：

以磺酰氯为氯代试剂，在引发剂催化条件下，经过热引发合成一氯代碳酸乙烯酯，再经三乙胺+DMC体系完成消除反应，最终制得碳酸亚乙烯酯。该合成路线的优点在于磺酰氯既作为氯化试剂又可作为反应溶剂，反应收率高、一氯代产物占比高，但也存在氯代反应产生的废盐量大，混盐难处理等问题，制约其生产效率。

路线三：

该路线以碳酸乙烯酯为原料在高温条件直接经一步脱氢反应制备碳酸亚乙烯酯，将传统的两步反应精简为一步，简化了生产过程，且不产生其它副产品，产品纯度高，但该工艺主要实施条件非常苛刻(300℃，气相反应和催化剂)，其催化剂的成本高昂，重复使用率低、产品聚合难控制，目前该技术仅处于实验室研发阶段，未见产业化报道。

发明内容

本发明主要解决的是技术问题，针对碳酸亚乙烯酯工业生产工艺复杂、操作周期长、步骤繁琐、产物收率低、废盐难处理等问题，提供一种碳酸亚乙烯酯合成方法。

一种碳酸亚乙烯酯合成方法，其合成工艺如下：

所述的一种碳酸亚乙烯酯合成方法，其具体步骤如下：

(1)将碳酸乙烯酯和有机溶剂加入反应瓶中，控温在50～70℃，分批加入磺化试剂和引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)，反应4～8h，得2-氧代-1,3-二氧戊环-4-磺酸；

(2)上述反应瓶调节温度至60～80℃，加入阻聚剂对苯二酚，加入缚酸剂于反应瓶中，滴加完毕后保温反应3～6h，过滤得到碳酸亚乙烯酯粗品；

(3)将过滤得到的碳酸亚乙烯酯粗品经减压蒸馏、冷冻结晶和精馏处理，得到碳酸亚乙烯酯，收率70％～75％，纯度99％以上。

步骤(1)所述的，磺化试剂包括氯磺酸、氨基磺酸、发烟硫酸、亚硫酸氢钠，配比为n_{(磺化试剂)}：n_{(碳酸乙烯酯)}＝1.0～1.2；