一种制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化学领域，具体涉及一种制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法。
【背景技术】
[0002]二(三氟甲基磺酰)亚胺锂，其化学结构式:LiN(CF3S02)2，可用作锂离子电池的电解质锂盐，电导率较高，化学稳定性与电化学稳定性高，对水稳定性高。当其不含结合水时，其晶体结构是四面体配位结构，因为CF3基团会阻碍锂离子和阴离子形成螯合环，使它们只能形成桥连配体；当其晶体结构含有一个结合水时，水分子会与阴离子相互螯合桥连，从而形成更加稳定的八面体结构。因此，这种锂盐对水十分稳定，不会水解，但在制备过程中，弓丨入的水将很难除去，物理化学方法都无法将结合水完全除去。
[0003]美国专利US 5874616公布了利用三氟甲基磺酰胺与其酰氟化合物三氟甲基磺酰氟在非亲核性碱例如三乙胺的存在下加热反应，且反应物进一步与化学纯碳酸锂或者氢氧化锂反应制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法。
[0004]日本专利JP 2000-086617公布了一种二(三氟甲基磺酰)亚胺盐的合成方法。该方法在零下60°C下，三氟甲基磺酰氯与无水液氨和有机胺的混合物反应，且反应物反应产物进一步与碱金属的氢氧化物或碳酸盐反应以制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂，产量为60%。
[0005]中国专利CN 101983960 A公布了一种二(三氟甲基磺酰)亚胺盐的合成方法。将三氟甲基磺酰溴加入到氨水中反应得到三氟甲基磺酰胺，将三氟甲基磺酰胺溶解于烷基胺溶液中，继续加入三氟甲基磺酰溴，反应完成后减压去溶剂，将剩余物溶于二氯甲烷中，水洗后收集有机相得到二(三氟甲基磺酰)亚胺，将二(三氟甲基磺酰)亚胺与碱金属的氢氧化物或碳酸盐反应以制备二(三氟甲基磺酰)亚胺盐。
[0006]以上几种技术，都是先制备二(三氟甲基磺酰)亚胺，然后与碱金属的碳酸化合物或氢氧化物中和生成二(三氟甲基磺酰)亚胺盐。中和反应会生成水，而产物二(三氟甲基磺酰)亚胺锂极易吸水，因此这几种方法所得到的产物不可避免的带有结合水，并且这种结合水使用物理或化学的方法都无法完全除去。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法，该方法可以避免结合水的产生，制备水分含量很低的产品。
[0008]本发明提供的方法包括:
[0009]二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐与锂盐在无水溶剂中复分解交换得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。由于二(三氟甲基磺酰)亚胺钾的晶体结构不含结合水，所以采取先制备无水二(三氟甲基磺酰)亚胺钾，再复分解交换可以获得无水二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。
[0010]优选的，所述无水溶剂为所述无水溶剂为碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、卤化烃类溶剂、酮类溶剂和/或腈类溶剂，例如碳酸二甲酯、乙腈、二氯甲烷、乙腈、碳酸二甲酯、硝基甲烷、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲乙酯、四氢呋喃、丙酮、醋酸乙酯、甲酸甲酯、双三氟乙基碳酸酯、三氟乙基碳酸甲酯、三氟乙基碳酸乙酯、1，2_ 二甲氧基乙烷和1，3-二氧戊烷。
[0011]优选的，所述二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐为钠盐或钾盐。
[0012]优选的，所述锂盐为为硼酸锂或其的衍生物、草酸锂或其衍生物和/或锂的无机盐，例如四氟硼酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂或草酸二氟硼锂。
[0013]优选的，所述产物经洗涤或萃取纯化，所述洗涤或萃取的溶剂包括二氯甲烷、甲苯、环己烷等非极性溶剂。
[0014]优选的，所述反应温度为室温(15-25摄氏度)或低于无水溶剂的沸点。
[0015]优选的，所述反应时间为l_12h。
[0016]优选的，所述二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐和锂盐的比例为1:1-1.2。更优选的，二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐和锂盐的比例为1:1-1.05。
[0017]本发明的方法可以避免结合水的产生，制备水分含量很低的产品，工艺路线简单，反应条件简单，设备简易，容易实现工业化。
【附图说明】
[0018]图1、本发明产品的红外谱图；
[0019]图2、本发明产品的13CNMR图(以DMSO_d6为氘代试剂)。
【具体实施方式】
[0020]本发明提及的二(三氟甲基磺酰)亚胺钾或相应的金属盐的合成可以参照上述所提到的三个专利制备后者通过市购获得，其余试剂均为市购。
[0021]实施例1:
[0022]在手套箱中，向锥形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亚胺钾与50ml无水乙腈，在恒压漏斗中加入9.37g四氟硼酸锂与50ml无水乙腈。将四氟硼酸锂的乙腈溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亚胺钾的乙腈溶液中。常温下搅拌3h直到无新的沉淀生成，静置过夜。滤去不溶物，减压去溶液，压缩到15ml左右，加入甲苯，经过过滤、洗涤、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂27.5g。
[0023]参见图1，产品经红外检测，在 73701^,78801^,106201^,119301^,13570^1 处通过对标准谱图的对照，确定为二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的特征基团，参见图2，其给出了相同的结论。
[0024]实施例2:
[0025]在手套箱中，向锥形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亚胺钾与50ml无水碳酸二甲酯，在恒压漏斗中加入19.4g双草酸硼酸锂与50ml无水碳酸二甲酯。将双草酸硼锂的碳酸二甲酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亚胺钾的碳酸二甲酯溶液中。常温下搅拌3h直到无新的沉淀生成，静置过夜。滤去不溶物，减压去溶液，压缩到15ml左右，加入二氯甲烷，经过过滤、洗涤、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂28g。
[0026]产品经红外检测，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 处通过对标准谱图的对照，确定为二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的特征基团。
[0027]实施例3:
[0028]在手套箱中，向锥形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亚胺钾与50ml无水碳酸二甲酯，在恒压漏斗中加入14.4g草酸二氟硼酸锂与50ml无水碳酸二甲酯。将草酸二氟硼锂的碳酸二甲酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亚胺钾的碳酸二甲酯溶液中。常温下搅拌3h直到无新的沉淀生成，静置过夜。滤去不溶物，减压去溶液，压缩到15ml左右，加入二氯甲烷，经过过滤、洗涤、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂28g。
[0029]产品经红外检测，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 处通过对标准谱图的对照，确定为二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的特征基团。
[0030]实施例4:
[0031]在手套箱中，向锥形瓶中加入31.9g(0.1mol) 二(三氟甲基磺酰)亚胺钾与60ml无水醋酸乙酯，在恒压漏斗中加入19.4g双草酸硼酸锂与60ml无水醋酸乙酯。将双草酸硼锂的醋酸乙酯溶液慢慢滴加到二(三氟甲基磺酰)亚胺钾的醋酸乙酯溶液中。常温下搅拌3h直到无新的沉淀生成，静置过夜。滤去不溶物，减压去溶液，压缩到20ml左右，加入二氯甲烷，经过过滤、洗涤、干燥后得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂28g。
[0032]产品经红外检测，在73701^,7880^1，1062cm-1,1193cm-1,1357CHT1 处通过对标准谱图的对照，确定为二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的特征基团。
【主权项】
1.一种制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法，包括: 二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐与锂盐在无水溶剂中发生反应得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无水溶剂为碳酸酯类溶剂、醚类溶剂、卤化烃类溶剂、酮类溶剂或腈类溶剂。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐为钠盐或钾盐。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂盐为硼酸锂或其的衍生物、草酸锂或其衍生物和/或锂的无机盐。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述产物经洗涤或萃取纯化，所述洗涤或萃取的溶剂为非极性溶剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应时间为l_12h。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐和锂盐的比例为1:1-1.2。
【专利摘要】本发明公开了一种制备二(三氟甲基磺酰)亚胺锂的方法，包括：二(三氟甲基磺酰)亚胺的金属盐与锂盐在无水溶剂中复分解交换得到二(三氟甲基磺酰)亚胺锂。本发明的方法可以避免结合水的产生，制备水分含量很低的产品，工艺路线简单，反应条件简单，设备简易，容易实现工业化。
【IPC分类】C07C311-49, C07C303-40
【公开号】CN104844482
【申请号】CN201510164337
【发明人】李法强, 龚*, 贾国凤, 彭正军, 祝增虎, 诸葛芹, 王青磊
【申请人】中国科学院青海盐湖研究所
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月8日