碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯的制造方法技術

通過單質氟與碳酸亞乙酯或具有較低氟化度的氟化的碳酸亞乙酯之間的反應生產碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術要求于2009年9月觀日提交的歐洲專利申請號09171491. 5的權益，其全部內容通過引用結合在此；本專利技術涉及一種通過使碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸_4， 4- 二氟代亞乙酯、順式或碳酸反式_4，5- 二氟代亞乙酯或碳酸-4，4- 二氟代亞乙酯與單質氟進行反應來制造碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯，并且還通過碳酸三氟代亞乙酯與單質氟的反應來制造碳酸四氟代亞乙酯的方法。碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯作為溶劑以及添加劑用于鋰離子電池、并且作為電介質用于電容器是有用的。日本專利申請08-222485提到， 碳酸二氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯適合作為電介質用于電容器、并且可以由碳酸亞乙酯通過氟化作用來制造。根據本專利技術用于制造碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯和/或碳酸四氟代亞乙酯的方法包括一個步驟a)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸三氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸-4，4- 二氟代亞乙酯、碳酸順式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸反式-4，5- 二氟代亞乙酯、或它們的兩種或更多種的一種混合物，b)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸四氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸-4，4- 二氟代亞乙酯、碳酸順式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸反式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯或它們中兩種或更多種的一種混合物，或者c)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸二氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、或它們的兩種或更多種的一種混合物。發現所指出的起始材料與單質氟的氟化反應是制造碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯的一種適當方式。在一個優選實施方案中，碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯的制造包括一個步驟d)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸三氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸-4，4- 二氟代亞乙酯、碳酸順式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸反式-4，5- 二氟代亞乙酯、或它們的兩種或更多種的一種混合物，e)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸四氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、碳酸-4，4- 二氟代亞乙酯、碳酸順式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸反式-4，5- 二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯或它們的兩種或更多種的一種混合物，f)其中將具有較低氟化度的一種起始材料在液相中與單質氟(F2)進行反應以形成碳酸二氟代亞乙酯，該起始材料是選自下組，該組由以下各項組成碳酸亞乙酯、碳酸氟代亞乙酯、或它們的兩種或更多種的一種混合物，并且其中該反應進行如下I)在高于環境壓力的一個壓力下，和/或II)在廢氣管線中使用了一個冷凝器或一個冷阱或兩者。如果根據這個優選實施方案進行，則產率是優異的。當然，如果該方法是針對碳酸二氟代亞乙酯或碳酸三氟代亞乙酯的制造，則在一個隨后的氟化步驟中總是生產出某些氟化度更高的產物，如碳酸三或四氟代亞乙酯。根據一個實施方案，該反應是在高于環境壓力的一個壓力下進行。這是優選的實施方案并將在稍后進行詳細解釋。根據另一個實施方案，一個冷凝器被定位在該廢氣管線中。借助這一冷凝器，可以將夾帶在廢氣中的實質性部分的或全部的三或四氟化的碳酸酯進行回收。經常、并且甚至通常地，以稀釋的形式將單質氟引入反應混合物中。優選的稀釋劑是氮氣，但也可以使用其他惰性氣體作為稀釋劑，例如稀有氣體。當氟與反應混合物中的這種或這些碳酸酯化合物進行反應時，氮氣(或任何其他惰性氣體)經由一個排出管線離開反應器。諸位專利技術人已經發現主要由氮氣組成的氣體流夾帶了某種有機物質，尤其是相當揮發性的碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯O種對映異構體)以及碳酸四氟代亞乙酯。因為廢氣通常是在用水或酸性或堿性水溶液操作的清洗劑或滌氣器中進行處理，并且因為已識別出碳酸二氟代亞乙酯、碳酸三氟代亞乙酯以及碳酸四氟代亞乙酯是易水解的，所以根據本專利技術的一個實施方案，在用于廢氣的排出管線中安排了一個冷凝器。優選的是將該冷凝器定位在反應器的頂部或接近頂部，這樣，經冷凝的氣體組分流回反應混合物中。該冷凝器可以用冷卻水或冷卻液體來操作。將溫度調整為使得實質上所有的碳酸-二 _、三-以及四-氟代亞乙酯被冷凝并且流回反應器中。該冷凝器的溫度可以在技術上盡可能的低。例如，低溫計可以給冷卻液體提供低至約-100°C的溫度。該冷卻液體的溫度優選是在-80°c至5°C的范圍內。可替代地，在廢氣管線中定位一個或多個冷阱。該阱的內含物主要地包含碳酸二 _、三-以及四氟代亞乙酯以及一些氟化氫。這些內含物可以通過蒸餾進行分離以回收相應的純的有機碳酸酯。可以應用一個或多個用液氮冷卻的阱。當將這些阱的內容物變暖時， 人們必須心，以避免因為這些阱中冷凝的氮而使系統壓力過度。該阱的溫度優選是在-80°C 至+5°C的范圍內。當然，若希望的話，可以在廢氣管線中順序地安排幾個阱，2、3或甚至4 個或更多。優選地，將下游的阱保持在比上游的阱更低的溫度下。例如，可以在廢氣管線中將阱順序地安排為冷卻至+5°C、-30°C以及_80°C。還有可能將在升高的壓力下進行該反應的特征與使用一個冷凝器和/或使用一個阱的特征進行組合。還有可能將使用一個阱與一個冷阱的特征進行組合。在一個優選實施方案中，該反應是在高于環境壓力的一個壓力下進行。當然，對于碳酸三氟代亞乙酯的制造，起始材料還可以包含碳酸三氟代亞乙酯。具有較低氟化度的起始材料是選自由所述非氟化的或氟化的碳酸酯類組成的組這一事實當然并不排除不與氟起反應的化合物(例如，如下描述的惰性溶劑)存在于該反應混合物中 (若希望的話)。該反應可以分批地或連續地進行。對于碳酸三氟代亞乙酯的選擇性制造，該反應可以在多個反應器的一個級聯中進行。這改進了該方法的選擇性。優選地，該反應是在高于1巴(絕對值)的壓力下進行。更優選地，該反應是在等于或高于2巴(絕對值)的壓力下進行。尤其優選地，該反應是在等于或高于3巴(絕對值)的壓力下進行。優選地，該反應在等于或低于20巴(絕對值)的壓力下進行。更優選地，該反應在等于或低于15巴(絕對值)的壓力下進行。尤其優選地，該反應是在等于或低于12巴 (絕對值)的壓力下進行。一個優選的壓力范圍是從4至8巴(絕對值)，一個更優選的壓力范圍是從5至7巴(絕對值)。必須注意，對于在C-H鍵與F2的反應過程中形成的每個C-F鍵，形成了一個分子 HF。因此，假設碳酸亞乙酯與氟(rg之間的是一個化學計量反應，則要之比為4，即如果使用1摩爾的碳酸亞乙酯作為起始材料，則化學計量上需要4摩爾的F2來實現碳酸亞乙酯的完全氟化。因此，在本專利技術中，F2/H之比表示碳酸酯起始材料中每個即將被取代而形成C-F鍵的H原子，F2的分子數。總體上，該反應是在等于本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：延斯·奧爾席姆克，迪爾克·澤費爾，馬丁·伯姆坎普，
申請(專利權)人：蘇威氟有限公司，
類型：發明
國別省市：