[发明专利]一种2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯的制备方法

说明书

本发明公开了一种2,2,3,3‑四氟丙基碳酸甲酯的制备方法，属于化学合成领域。本发明提供一种新型2,2,3,3‑四氟丙基碳酸甲酯是以铁石墨烯复合材料为催化剂，以甲醇为溶剂，四氟丙醇与碳酸二甲酯高压加热反应，并通过萃取、蒸馏得到2,2,3,3‑四氟丙基碳酸甲酯。其中所用的铁石墨烯复合材料是由氧化石墨烯与九水合硝酸铁经水热合成法制得。本发明具有操作流程简单，催化剂可回收利用，产品提纯方便，得到的产品纯度高的优点。

技术领域

本发明涉及化学合成技术领域，具体涉及一种2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯的制备方法。

背景技术

碳酸酯化合物目前用作含有由碱金属、碱土金属或包含这些金属的化合物制成的阴极的非水电池中，例如锂离子电池的电解质溶剂。目前的锂离子电池电解质溶剂通常含有一种或多种直链碳酸酯，例如碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等；环状碳酸酯，例如碳酸亚乙酯。但是，在高于4.4V的电池电压下，这些电解质溶剂容易分解，导致电池性能的损失。而且，由于这些电解质溶剂的低沸点和高可燃性，使得这些电解质溶剂存在安全问题。为了克服常用的电解质溶剂的限制，人们研究发现含氟原子的直链碳酸酯在电池中表现出高度的稳定性。

А.М.Semenova等人在文献Russ.Chem.Bull.Vol.中描述了以四氟丙醇和碳酸二甲酯为原料，在醇钠的催化下生成2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯。该反应中易出现双酯取代反应，且使用的醇钠需要向混合物中加入氯化铵水溶液除去，醇钠反应性高，遇水接触时剧烈反应，非常危险。

Xudong Chen等人在专利US2012/0323036Al中描述了在低温环境下，以吡啶作碱，将氯甲酸甲酯缓慢地滴加入四氟丙醇中，室温过夜反应生成2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯。该反应收率可达到87％，操作简单，但该反应中使用氯甲酸甲酯作为原料，属于剧毒危险化学品，且后处理中使用乙醚作萃取剂，不利于绿色工业生产。

Lee Je Seung等人在专利KR100690010B1中描述了以氯甲酸酯和醇在1-甲基咪唑存在下反应生成2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯。该反应在后处理时形成的1-甲基咪唑盐与产物难分离，并且在层分离期间形成高粘性的盐；而且，当所形成的盐被HCl饱和时会生成固体沉淀，难以工业化。

发明内容

本发明针对现有技术上的不足，提出的解决的问题在于，提供一种铁石墨烯复合材料的制备方法；以甲醇为溶剂，2,2,3,3-四氟丙醇与碳酸二甲酯高压加热反应得到2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯。为解决上述问题，本发明的技术方案为：

以铁石墨烯复合材料为催化剂，以甲醇为溶剂，2,2,3,3-四氟丙醇与碳酸二甲酯高压加热反应，经萃取、蒸馏后得到2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯。

所述铁石墨烯复合材料其制备方法包括以下步骤：

(1)称取石墨粉、NaNO₃、浓H₂SO₄于圆底烧瓶中，并慢慢加入KMnO₄，低温搅拌3h；室温继续搅拌5h，缓慢加入100mL水，温度升高到100℃持续搅拌3h，得到黄色黏稠液体；加入30％的H₂O₂溶液，离心过滤，水洗，烘干并研磨成粉，最终得到黑色的氧化石墨粉末。

(2)称取制备的氧化石墨烯于超纯水中，超声分散，然后将其与九水合硝酸铁水溶液混合后室温搅拌，滴加硼氢化钠溶液，搅拌反应；将得到的悬浮液离心，离心后得到的固体材料放入管式炉中煅烧；自然冷却，用水、乙醇洗涤后干燥，随后将材料在马弗炉中500℃退火4h，得到铁石墨烯复合材料。

进一步优选的，所述的一种2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯的制备方法中，铁石墨烯复合材料加入量为2,2,3,3-四氟丙醇质量的5％。