[发明专利]一种双氟磺酰亚胺的合成方法

说明书

本发明公开了一种双氟磺酰亚胺的合成方法，包括以下步骤：1）苄胺类化合物与硫酰氟在催化剂与碱存在下，在溶剂中反应生成N‑苄基双氟磺酰亚胺类化合物；2）对N‑苄基双氟磺酰亚胺类化合物进行催化氢化反应，得到双氟磺酰亚胺。本发明所提供的双氟磺酰亚胺的合成方法原料易得，无腐蚀性，对设备要求低，合成工艺中不涉及氟化氢高压氟化反应，反应过程无污染，反应安全性大大提高，且反应步骤简单，获得的双氟磺酰亚胺可以进一步与碳酸盐反应直接制备高纯度的盐，不需要进一步提纯即可满足锂电池的使用要求。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及有机合成技术领域，特别涉及一种双氟磺酰亚胺的合成方法。

背景技术

双氟磺酰亚胺负离子具有稳定性好，电核分散分布的特点，其锂盐被用做锂电池电解液添加剂或电解质主盐，其有机盐被用作抗静电剂，还被广泛用作各类有机反应的催化剂，具有重要的工业应用和研究价值。

国内外科学家对双氟磺酰亚胺及其盐类的合成进行了大量的研究。Martin Beran（Z. Anorg. Allg. Chem. 2005, 631, 55-59；Tsunetoshi Honda，Takeshi Kamiya，US20140037529A1）报道了一种用尿素与氟磺酸制备双氟磺酰亚胺的方法，虽然可以一步得到产品, 但反应中用到大大过量的氟磺酸不仅腐蚀性极强，且很难购买，同时由于氟磺酸与双氟磺酰亚胺的沸点太相近，很难进行纯化。CN104925765专利报道了一种由双氯磺酰亚胺与氟化氢高温高压氟化，制备双氟磺酰亚胺的方法，该方法涉及了氟化氢高温高压氟化，设备要求高，工艺风险高；并且双氯磺酰亚胺一般由氯磺酸、氨基磺酸、二氯亚砜制备，合成过程涉及高腐蚀性化学品，工业化难度很大；合成的双氯磺酰亚胺中往往含有氯磺酸，在下一步氟化后生成氟磺酸极难除去。因此，急需一种温和高效的合成双氟磺酰亚胺的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种双氟磺酰亚胺的合成方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个，同时该合成方法原料易得，反应步骤简单，反应过程中无污染，提纯方便，收率高，对设备要求低，便于工业化。

为了实现上述目的，本发明提供的一种双氟磺酰亚胺的合成方法，包括以下步骤：

1）苄胺类化合物与硫酰氟在催化剂与碱存在下，在溶剂中反应生成N-苄基双氟磺酰亚胺类化合物；

2）对N-苄基双氟磺酰亚胺类化合物进行催化氢化反应，脱保护基得到双氟磺酰亚胺；

其反应方程式如下：

R选自氢、C1~C6的烷基、C1~C6的烷氧基、三氟甲基、卤素、氨基、C1~C6的烷基取代的氨基、C1~C6的烷基取代的巯基、C1~C6的烷基取代的亚砜基或C1~C6的烷基取代的砜基。

在某些实施方案中，R= H、CH₃、CH₃O、CF₃、F、Cl、Br、I、NH₂、CH₃N、CH₃S、CH₃SO或CH₃SO₂。

在某些实施方案中，步骤1）具体为：苄胺类化合物溶解在溶剂中，加入催化剂和碱，通入气体硫酰氟，控制反应温度、压力及时间，经取样检测确定苄胺反应完全，停止反应，冷却至室温；同时步骤1）还包括反应完成后的纯化过程：向体系通入氮气，过滤除去不溶物，滤液蒸馏去除溶剂，经减压蒸馏得到N-苄基双氟磺酰亚胺类化合物精品。

在某些实施方案中，催化剂选自4-二甲胺基吡啶或三乙烯二胺，按照摩尔百分计，用量为苄胺类化合物的1~5%。

在某些实施方案中，碱选自三乙胺、三异丙胺、二甲基叔丁基胺、三正丁胺、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠或叔丁醇钾，按照摩尔比计，用量为苄胺类化合物的2.01~4.2倍。