技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氟代環(huán)三磷腈的合成方法。

背景技術(shù)

磷腈化合物是一類骨架由磷和氮交替排列的無機(jī)-有機(jī)雜化化合物，可分為環(huán)磷腈和聚磷腈。其中，氯代環(huán)三磷腈是環(huán)磷腈化合物中最有代表性的化合物，由于氯原子具有很強(qiáng)的活性，很容易被各種親核試劑所取代。因此，以氯代環(huán)三磷腈為中間體，可合成出具有各種有機(jī)官能團(tuán)的磷腈衍生物。氯原子在鋰電池電解液中的兼容性較差，而氟代環(huán)三磷腈則具有很好的電化學(xué)兼容性。

目前，氟代環(huán)三磷腈的合成主要以氟代環(huán)三磷腈與氟鹽進(jìn)行氟化反應(yīng)，產(chǎn)率較低，其催化劑主要有四甲基氯化銨、四甲基溴化銨和18-冠-6和溴化鏻，但是這些催化劑成本較高，對人體有害；若不加催化劑，則降低大大降低了氟代環(huán)三磷腈與氟鹽進(jìn)行氟化反應(yīng)的速度。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種氟代環(huán)三磷腈的合成方法，能夠大大提高氟化反應(yīng)速率及產(chǎn)率，降低成本。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種氟代環(huán)三磷腈的合成方法，將氯環(huán)三磷腈溶解于有機(jī)溶劑中，加入氟化劑和催化劑反應(yīng)1-20h，即得氟代環(huán)三磷腈，所述催化劑為原料總質(zhì)量的1-20％，所述催化劑為聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚或聚乙二醇二甲醚。

本發(fā)明使用聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚或聚乙二醇二甲醚作為催化劑，聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚或聚乙二醇二甲醚，廉價，具有較好的催化能力；聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚或聚乙二醇二甲醚可以大大提高氟化反應(yīng)速度，降低成本；本發(fā)明使用聚乙二醇、聚乙二醇單甲醚或聚乙二醇二甲醚提高了合成氟代環(huán)三磷腈的產(chǎn)率，產(chǎn)率均大于92％，最高可達(dá)99％。

優(yōu)選的，所述氯環(huán)三磷腈為六氯環(huán)三磷腈或乙氧基五氯環(huán)三磷腈。根據(jù)原料的通制備不同氟代環(huán)三磷腈產(chǎn)品。

優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、正己烷、甲苯、氯代苯、石油醚、吡啶、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙腈或苯甲腈中的一種或其混合物。

優(yōu)選的，所述氟化劑為氟化鈉、氟化鉀或其混合物。氟化效果更好。

優(yōu)選的，所述氯環(huán)三磷腈與氟化劑的物質(zhì)的量之比為1：1-1.2。提高氯環(huán)三磷腈的轉(zhuǎn)化率。

優(yōu)選的，所述反應(yīng)溫度為30-120℃。

優(yōu)選的，所述聚乙二醇為聚乙二醇800、聚乙二醇5000、聚乙二醇10000或聚乙二醇1000000。

優(yōu)選的，所述聚乙二醇單甲醚為聚乙二醇單甲醚800、聚乙二醇單甲醚5000、聚乙二醇單甲醚10000或聚乙二醇單甲醚1000000。

優(yōu)選的，所述聚乙二醇二甲醚為聚乙二醇二甲醚800、聚乙二醇二甲醚5000、聚乙二醇二甲醚10000或聚乙二醇二甲醚1000000。

上述氟代環(huán)三磷腈的合成方法在制備鋰電池電解液中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用的合成方法反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)可操控性好，便于工業(yè)化生產(chǎn)。合成方法的后處理只需對反應(yīng)完物料進(jìn)行抽濾，濃縮等簡單操作即可得到較高質(zhì)量和收率的產(chǎn)品，不需要經(jīng)多次酸洗、堿洗，從而避免了因多次洗滌而造成的不必要損失，提高了收率。本發(fā)明的工藝流程簡單，耗能低，溶劑可回收，產(chǎn)率較高，所得產(chǎn)品純度也較高。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實(shí)施例1：

將34.7g六氯環(huán)三磷腈晶體溶解于200ml四氫呋喃中形成六氯環(huán)三磷腈溶液，向溶液中加入27g氟化鈉作為氟化劑，加入2g聚乙二醇單甲醚800作為催化劑，并在30℃溫度條件下反應(yīng)1h，經(jīng)過濾、減壓蒸餾后得到磷腈衍生物六氟環(huán)三磷腈，產(chǎn)率99％。

實(shí)施例2：

將34.7g六氯環(huán)三磷腈晶體溶解于300ml正己烷中形成六氯環(huán)三磷腈溶液，向溶液中加入28g氟化鈉作為氟化劑，加入0.6g聚乙二醇5000作為催化劑，并在60℃溫度條件下反應(yīng)10h，經(jīng)過濾、減壓蒸餾后得到磷腈衍生物六氟環(huán)三磷腈，產(chǎn)率94％。

實(shí)施例3：

將40g乙氧基五氯環(huán)三磷腈晶體溶解于200ml甲苯中形成乙氧基五氯環(huán)三磷腈溶液，向溶液中加入35g氟化鈉作為氟化劑，加入8g聚乙二醇二甲醚200作為催化劑，并在90℃溫度條件下反應(yīng)4h，經(jīng)過濾、減壓蒸餾后得到磷腈衍生物乙氧基五氟環(huán)三磷腈，產(chǎn)率92％。

實(shí)施例4：

將34.7g六氯環(huán)三磷腈晶體溶解于200ml氯代苯中形成六氯環(huán)三磷腈溶液，向溶液中加入26g氟化鈉作為氟化劑，加入3g聚乙二醇1000000作為催化劑，并在120℃溫度條件下反應(yīng)20h，經(jīng)過濾、減壓蒸餾后得到磷腈衍生物六氟環(huán)三磷腈，產(chǎn)率97％。