一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法与流程

本发明涉及化工，尤其是涉及一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法。

背景技术：

1、碳酸亚乙烯酯作为一种锂电电解液成膜添加剂和过充电保护添加剂，是应用于电池电解液最理想、效果最好的添加剂。碳酸亚乙烯酯能有效抑制溶剂分子嵌入和锂电池的气胀现象，可以提高电池的容量和循环寿命。碳酸亚乙烯酯还可作为制备聚碳酸乙烯酯的单体或用于制备光致抗蚀剂等，同时也可用于医学有机高分子材料、改性后对酶的固定、有机合成的中间体等。碳酸亚乙烯酯应用潜力巨大，并且在不同领域的很多方面都能发挥明显的作用，是一个经济价值很高的产品。

2、现有技术中，碳酸亚乙烯酯的合成过程所涉及反应原理大体一致，即首先以碳酸乙烯酯为反应原料进行氯代反应获得一氯代碳酸乙烯酯，然后生成的一氯代碳酸乙烯酯再进行脱氯反应获得碳酸亚乙烯酯粗品，最后经结晶纯化得到符合生产要求的电池级vc成品；现有技术中需要多步反应制备得到碳酸亚乙烯酯产品，步骤复杂，因此，如何对步骤进行简化成为众多厂家所要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本申请提供了一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法。

2、本申请提供一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，采用如下的技术方案：

3、一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，步骤如下：将双烯酮、催化剂、溶剂混合后，通入二氧化碳进行反应，得到碳酸亚乙烯酯。

4、优选的，双烯酮、二氧化碳、催化剂与溶剂的摩尔比为1:(1-3):(0.005-0.05):(1-5)。

5、优选的，溶剂为咪唑类离子液。

6、优选的，咪唑类离子液为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-4-甲基咪唑溴盐、1-乙基-5-甲基咪唑溴盐中至少一种。

7、优选的，催化剂为杂多酸盐催化剂。

8、优选的，催化剂为dawson型磷钼酸盐、dawson型钒钼盐、keggin型磷钼酸盐、keggin型硅钼酸盐中至少一种。

9、优选的，催化剂为m6(p2mo18o62)、m6(v2mo18o62)、m3(pmo12o40)、m4(simo12o40)中至少一种；其中，m为碱金属或碱土金属。

10、例如，催化剂为mg3(p2mo18o62)、k6(v2mo18o62)、na3(pmo12o40)、ca2(simo12o40)、或k4(simo12o40)。

11、优选的，反应温度为110-150℃；反应压力为3-6mpa；反应时间为0.5-2h。

12、优选的，反应温度为120-140℃；例如，120℃、125℃、130℃、135℃、140℃。

13、优选的，反应压力为4-5mpa；例如4mpa、4.1mpa、4.2mpa、4.3mpa、4.4mpa、4.5mpa、4.6mpa、4.7mpa、4.8mpa、4.9mpa、5mpa。

14、优选的，反应时间为0.75-1h；例如0.75h、0.85h、0.95h、1h。

15、在一个具体的可实施方案中，将双烯酮、催化剂、溶剂混合后，通入氮气进行置换，再通入二氧化碳，加热进行反应，反应完毕后冷却、减压蒸馏、精馏，得到碳酸亚乙烯酯。

16、本申请的合成工艺路线如下：

17、

18、本申请中加入杂多酸盐催化剂，加入的杂多酸盐(杂多酸盐催化剂)与溶剂(咪唑类离子液)进行反应得到杂多盐-咪唑类均相催化剂，生成的杂多盐-咪唑类均相催化剂具有微弱碱性、良好的相转移活性和催化活性。

19、本申请中以双烯酮、二氧化碳为原料，双烯酮经过高温解聚成两个乙烯酮，乙烯酮在杂多盐-咪唑类均相催化剂作用下形成乙炔醇中间态，该状态不稳定，与二氧化碳发生羰基环加成反应，可以直接合成碳酸亚乙烯酯。

20、本申请中所用的催化剂、咪唑类离子液均可循环使用，反应干净无副产物，原子经济性高，环境友好。

21、在一个具体的可实施方案中，一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，步骤如下：在5000ml高压反应釜中，加入双烯酮，杂多酸盐催化剂，离子液为溶剂，氮气置换3次后，充入二氧化碳，加热至反应温度，压力下降后氮气冲压保持反应釜压力，反应完毕后冷却至室温，经过减压蒸馏和精馏，得到产品碳酸亚乙烯酯。

22、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

23、本申请中加入杂多酸盐催化剂，加入的杂多酸盐催化剂与咪唑类离子液进行反应得到杂多盐-咪唑类均相催化剂，生成的杂多盐-咪唑类均相催化剂具有微弱碱性、良好的相转移活性和催化活性，从而可以使双烯酮、二氧化碳在杂多盐-咪唑类均相催化剂的作用下，直接合成碳酸亚乙烯酯。

技术特征：

1.一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于，步骤如下：将双烯酮、催化剂、溶剂混合后，通入二氧化碳进行反应，得到碳酸亚乙烯酯。

2.根据权利要求1所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：双烯酮、二氧化碳、催化剂与溶剂的摩尔比为1:（1-3）:（0.005-0.05）:（1-5）。

3.根据权利要求1所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：溶剂为咪唑类离子液。

4.根据权利要求3所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：咪唑类离子液为1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-乙基-4-甲基咪唑溴盐、1-乙基-5-甲基咪唑溴盐中至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：催化剂为杂多酸盐催化剂。

6.根据权利要求5所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：催化剂为dawson型磷钼酸盐、dawson型钒钼盐、keggin型磷钼酸盐、keggin型硅钼酸盐中至少一种。

7.根据权利要求6所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：催化剂为m6（p2mo18o62）、m6（v2mo18o62）、m3（pmo12o40）、m4（simo12o40）中至少一种；其中，m为碱金属或碱土金属。

8.根据权利要求1所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：反应温度为110-150℃；反应压力为3-6mpa；反应时间为0.5-2h。

9.根据权利要求8所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：反应温度为120-140℃；反应压力为4-5mpa；反应时间为0.75-1h。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，其特征在于：将双烯酮、催化剂、溶剂混合后，通入氮气进行置换，再通入二氧化碳，加热进行反应，反应完毕后冷却、减压蒸馏、精馏，得到碳酸亚乙烯酯。

技术总结
本发明涉及化工技术领域，尤其是涉及一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法；一种直接合成碳酸亚乙烯酯的方法，步骤如下：将双烯酮、催化剂、溶剂混合后，通入二氧化碳进行反应，得到碳酸亚乙烯酯；本申请中以双烯酮、二氧化碳为原料，加入的杂多酸盐催化剂与咪唑类离子液进行反应得到杂多盐‑咪唑类均相催化剂，生成的杂多盐‑咪唑类均相催化剂具有微弱碱性、良好的相转移活性和催化活性，从而可以使双烯酮、二氧化碳在杂多盐‑咪唑类均相催化剂的作用下，直接合成碳酸亚乙烯酯；本申请中所用的催化剂、咪唑类离子液可循环使用，反应干净无副产物，原子经济性高，环境友好。

技术研发人员：周龙
受保护的技术使用者：大连华一锂电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15