环状硫酸酯类化合物及其制备方法和应用与流程

本发明属于化合物合成，尤其涉及一种环状硫酸酯类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、电解液添加剂是锂离子电池的重要组成部分，优良的电解液添加剂在锂二次电池中发生积极的电化学作用，可以改善电池的动力学特性，从而明显地提升电池的综合性能。环状硫酸酯类化合物作为一种新型锂电池电解液添加剂，具有前述所列的优良性能，因此被广泛的研究与开发。

2、目前公开报道的环状硫酸酯类化合物的制备方法大部分是先以醇类化合物和二氯亚砜反应得到对应的环状亚硫酸酯，再进一步氧化得到环状硫酸酯；这种方法普遍存在的问题是由于反应过程中使用二氯亚砜、引入的氯离子难以除去而影响产物品质，另外氧化步骤操作和物料成本高。如中国专利文件202011587546.3公开了以季戊四醇和二氯亚砜反应制得环状亚硫酸酯，再进一步地采用三氯化钌和次氯酸钠为氧化剂制备环状亚硫酸酯，该方法操作繁琐，氧化试剂价格昂贵，制造成本高。

3、因此提供一种简单易行、低成本的制备环状硫酸酯类化合物的方法，这是本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种环状硫酸酯类化合物的制备方法，可以简单易行、低成本地制得收率高、纯度高、水分低、酸值低的结构式一所示的环状硫酸酯类化合物，该物质能够满足锂离子电池的添加剂的使用要求。

2、本发明的另一目的是提供一种环状硫酸酯类化合物，该物质能够改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能。

3、本发明的又一目的是提供一种环状硫酸酯类化合物的应用，环状硫酸酯类化合物作为锂离子电池的添加剂时能够改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能。

4、为实现以上目的，本发明提供了一种环状硫酸酯类化合物的制备方法，步骤包括：

5、(1)将甘露醇和有机碱溶于有机溶剂中，于-5～20℃下通入硫酰氟气体，通入完成后继续反应一定时间；

6、(2)于-15～0℃下，向步骤(1)反应后的溶液中加入三氟氧磷，加入完成后继续反应一定时间，得到结构式一所示的环状硫酸酯类化合物；

7、。

8、与现有技术相比，本发明的环状硫酸酯类化合物的制备方法采用甘露醇、硫酰氟、三氟氧磷为制备原料，原料易得，成本低；同时不需要采用氧化剂进一步地氧化操作，因此本发明的制备方法简单易行，成本低，适合大规模工业化生产；而且本发明的制备方法的收率高且制得的环状硫酸酯类化合物的纯度高、水分低、酸值低，能够满足锂离子电池的添加剂的使用要求。

9、较佳地，本发明的有机碱选自三乙胺、二乙胺和1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(dbu)中的至少一种。

10、较佳地，本发明的有机溶剂选自乙二醇二甲醚、乙腈和丙酮中的至少一种。

11、较佳地，本发明的步骤(1)中硫酰氟气体的通入时间为2～8h，通入完成后继续反应1～4h。

12、较佳地，本发明的步骤(2)中三氟氧磷的加入时间为2～6h，加入完成后继续反应2～8h。

13、较佳地，本发明的硫酰氟气体的通入速度为30～90g/h。具体地，通入硫酰氟的速度需要根据反应温度和反应器压力情况进行调整控制，提高反应的转化率，减少副产物的产生；因此步骤(1)反应温度控制在-5～20℃，压力控制在0～10bar之间，硫酰氟通入速度优选为30～90g/h。

14、较佳地，本发明的三氟氧磷的加入速度为20～80g/h。具体地，步骤(2)反应的活性更高，因而反应温度更低，温度控制在-15～0℃，能够获得更好转化率，有利于后续产物的提纯分离；因此步骤(2)反应温度控制在-15～0℃，压力控制在0～10bar之间，三氟氧磷加入速度优选为20～80g/h。

15、较佳地，本发明的甘露醇、硫酰氟、有机碱与三氟氧磷的摩尔比依次为1:2:7:1。甘露醇和硫酰氟按照摩尔比1:2进行反应，并产生四份的hf，步骤(2)反应中还会产生两份的hf，因此至少需要加入六份有机碱才能将hf脱出，而再多加一份有机碱可让反应产生的hf充分被脱除，因此甘露醇、硫酰氟、有机碱的摩尔比优选地依次为1:2:7。

16、较佳地，本发明的步骤(1)和步骤(2)反应产生的有机碱氟化氢化合物直接经提纯可做氟化试剂用途。

17、较佳地，本发明的步骤(1)和步骤(2)均于高压反应釜中进行。

18、为实现以上目的，本发明还提供了一种环状硫酸酯类化合物，由上述的环状硫酸酯类化合物的制备方法所制得。

19、与现有技术相比，本发明的环状硫酸酯类化合物的纯度高、水分低、酸值低，且该物质能够改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能。

20、为实现以上目的，本发明还提供了一种环状硫酸酯类化合物的应用，采用上述的环状硫酸酯类化合物的制备方法所制得的环状硫酸酯类化合物作为锂离子电池的添加剂。

21、与现有技术相比，本发明的环状硫酸酯类化合物的纯度高、水分低、酸值低，能够满足电解液添加剂的使用要求，作为锂离子电池的添加剂时能够改善锂离子电池的高温存储和高温循环性能。

技术特征：

1.一种环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，步骤包括：

2.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述有机碱选自三乙胺、二乙胺和dbu中的至少一种。

3.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂选自乙二醇二甲醚、乙腈和丙酮中的至少一种。

4.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硫酰氟气体的通入时间为2～8h，通入完成后继续反应1～4h。

5.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述三氟氧磷的加入时间为2～6h，加入完成后继续反应2～8h。

6.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述硫酰氟气体的通入速度为30～90g/h。

7.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述三氟氧磷的加入速度为20～80g/h。

8.如权利要求1所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法，其特征在于，所述甘露醇、所述硫酰氟、所述有机碱与所述三氟氧磷的摩尔比依次为1:2:7:1。

9.一种环状硫酸酯类化合物，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法所制得。

10.一种环状硫酸酯类化合物的应用，其特征在于，采用由权利要求1～8任一项所述的环状硫酸酯类化合物的制备方法所制得的环状硫酸酯类化合物作为锂离子电池的添加剂。

技术总结
本发明公开了一种环状硫酸酯类化合物及其制备方法和应用，其中制备方法的步骤包括：(1)将甘露醇和有机碱溶于有机溶剂中，于‑5～20℃下通入硫酰氟气体，通入完成后继续反应一定时间；(2)于‑15～0℃下，向步骤(1)反应后的溶液中加入三氟氧磷，加入完成后继续反应一定时间，得到结构式一所示的环状硫酸酯类化合物；本发明提供的制备方法可以简单易行、低成本地制得收率高、纯度高、水分低、酸值低的结构式一所示的环状硫酸酯类化合物，该物质能够满足锂离子电池的添加剂的使用要求。

技术研发人员：潘东优,毛冲,王霹霹,徐尚杰,曾艺安,张彩霞,戴晓兵,冯攀,韩晖
受保护的技术使用者：合肥市赛纬电子材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15